大口径直缝焊管整圆定径工艺数值模拟研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要目前高压输送天然气管线和海底管线多采用直缝焊接钢管。在直缝焊管生产过程中，多采用机械扩径的办法来矫正焊管的几何形状误差。但由于少量大口径直缝焊管断面椭圆度比较大，机械扩径很难完全满足制品的要求。而且机械扩径工艺所使用的扩径机结构复杂，成本很高，加上此工艺的影响因素比较多，目前在焊管制造业已经开始寻求一种更为简便的加工方案，来补充机械扩径的不足，或者替代机械扩径。焊管制造业正积极开发另一种焊管几何形状误差矫正方法，本文定义为整圆定径工艺，并对此方法进行了数值研究。文章采用MARC软件，对焊管的整圆定径成形过程进行了大量的数值模拟。在对管径为1219mm

2、，壁厚分别为33ram、27．5ram、26．4ram及22ram的焊管整圆定径过程的数值模拟基础上，分析了模具直径对成形过程的影响规律。整圆定径过程是一个与管坯规格、模具直径、变形程度等因素相关的塑性变形过程，其最终制品的尺寸和形状精度取决于这些参数的综合影响。本文以制品圆度为目标函数，以整圆定径模具直径、模具下压行程及管坯圆度为自变量，对目标函数进行优化计算，为整圆定径的实现提供理论依据，这部分工作具有理论意义及实际使用价值。关键词直缝埋弧焊管；整圆定径；数值模拟；优化计算西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractAtpresent，straightweldpipesare

3、widelyusedinhi曲-pressurenaturalgaspipelinesandsubseapipelines．intheproductionprocess，mechanicalexpandingisthemainwaystocorrecttheerrorgeometry．However,becausetheellipticityofasmallnumberoftheweldpipes’isrelativelylarge，mechanicalexpandingisdifficulttofullymeettherequirementsoftheproducts．Andthestr

4、ucturalofthemechanicalexpandingmachineiscomplex，andthemachinehasahighprice，what’Smore，thisprocesshasmanyfactorstoimpactthequalityoftheproducts．Now,thepipemanufacturingsectorhasbeguntoseekamoresimpleprocessingprogramtosupplementthemechanicalexpanding．Supplementtheshortageofmechanicalexpandingordisp

5、lacemechanicalexpanding．Inthispaper,weproposeapipegeometryerrorcorrectionmethod，wecallitRoundingandSizing，andwemaketheFEMsimulationresearchofthismethod．WemadealargenumberofnumericalsimulationofRoundingandSizingwithMARC．BasedonthesimulationofRoundingandSizingofthepipeswiththediameterof1219mm，thickn

6、essof33mm，27．5mm，26．4mmand22mm，weanalysishowthediameterofthemouldaffecttheformingoftheRoundingandSizingprocess．TheRoundingandSizingprocessisaplasticdeformationprocessrelatestothefactorssuchastubespecifications，moulddiameter,deformationandSOon，theultimatesizeoftheproductsdependsontheaccuracyoftheco

7、mbinedeffectsoftheseparameters．砸spapermakesproductsellipticityastheobjectivefunction，themoulddiameter,geometricalformandellipticityofthetubeasthevariablesoftheobjectivefunction，tooptimizethecalculation，providesat