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1、残余应力对ERW管线管制造过程的影响分析试验s硬究25残余应力对ERW管线管制造过程的影响分析张曙华(宝山钢铁股份有限公司宝钢分公司钢管厂,上海201900)摘要:通过对残余应力形成过程及原因的机理研究,采用塑性变形和相关性统计分析方法,分析了残余应力对ERW管线管制造过程的影响,并就减少ERW管线管制管过程中的残余应力提出控制措施.认为要避免焊接前带钢的不对称变形和回弹应力的影响,定径和水压试验是较为重要的工序.关键词:高频电阻焊;管线管;包辛格效应;残余应力中凰分类号:TG335:TG115.5文献标识码:B文章编号:1001-2311(200
2、7)06—0025—04AnalysisoflnfluencebyResidualStressonManufactureProcessofERWLinepipeZhangShuhua(SteelTubePlant,BaogangCo.,Baoshaniron&SteelCo.,Ltd.,Shanghai201900,China)Abstract:Basedontheresearchresultrelatingtothemechanismfordevelopmentofandcausesforresidualstress,theinfluen
3、cebyresidualstressOHthemanufactureprocessofERWlinepipeisanalyzedbymeansofplas—tiedeformationanalysismethodandrelativestatisticmethod.AecordinglycontrolactionsareproposedinordertoreducetheresidnalstressasdevelopedinthemanufacturingprocessofERWlinepipe.Itisregardedthatsizingandh
4、ydrostatictestingarebothtwocriticalprocessestopreventthepre—weldingasymmetricdeformationandtheinfluenceofresilientstressofthesteelstrip.Keywords:Hi—frequencyFRWpipe;Linepipe;Bauschingereffect;Residualstress0前言随着经济迅速发展和对能源需求的不断提高,管线作为油气资源最经济的输送方式近年来发展迅速.一批中等口径ERW管线管机组建成并相继投产.使E
5、RW管线管在油气田集输管线,油气支线和城市管网等方面得到广泛应用.本文将着重探讨周向残余应力对ERW管线管制造过程及其最终产品质量的影响和控制等方面的问题.1ERW管线管残余应力形成过程及原因ERW焊管成型过程可分为两个阶段:第一阶段为弯曲变形;第二阶段为减径变形(图1).在这张曙华(1968一),男,丁程师,焊管工艺室ERW焊管工艺技术主管主要从事ERW焊管生产工艺研究和质量管理工作.STEELPIPEDec.2007,Vo1.36,No.6两个阶段,钢管内层始终受周向压应力作用而进行压缩变形.外层在精成型前的弯曲过程中受周向拉应力作用而进行延伸
6、变形:在精成型及定径过程中.钢管外层受压应力作用而进行压缩变形.且不同规格的ERW焊管,其外层最终应变也有差异.由此可见,ERW焊管内外层在制管过程中的周向应变是不一致的.应力状态及应力大小也随之改变以弹塑性强化模型分析ERW焊管制管过程的应力状态如图2～4所示.在冷弯过程中.钢管内外层分别受压力和张力作用,应变为0的中性层处在壁厚中间(图2),内外层应力之差接近材料初始屈服强度2倍.当钢管进入精成型和定径阶段,其中性层受压外移(图3).内外层应力之差减小.当周向压缩变形足够大并使整个壁厚均进入塑性变形状态后,应力差降至最低(图4),基本上与材料的
7、强化线一致.完成变形后,在弹复变形的影响和层间钢管2007年12月第36卷第6期26?弼1一弯边2一预成型3一线性成型4一精成型5一挤压图1ERW焊管成型过程示意切应力的维持下,正负残余应力在其作用的壁厚范围内积分相等,方向相反,纵剖面达到受力平衡状态.各层之间的应力差异是形成残余应力的原因,采用较大的缩减量使内外层均受压缩变形,将有利于降低ERW管线管的周向残余应力.(a)变形应力(b)残余应力图2冷弯的应力状态(a)变形应力(b)残余应力图3内压外张的应力状态(a)变形应力(b)残余应力图4内外受压的应力状态2残余应力对ERW管线管制造过程的影
8、响残余应力的存在使带钢成型后不对称弹性恢复STEELPIPEDec.2007,Vo1.36,No.6成为可能,从而在制造过
