单轴反向加载对管线钢强度性能的影响规律研究

《单轴反向加载对管线钢强度性能的影响规律研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、单轴反向加载对管线钢强度性能的影响规律研究郭宝峰「,赵石岩1,王林锋2,逢锦飞3（1.燕【1」大学机械工程学院，河北秦皇岛066004；2.上海三綃机有限公司，上海201200；3.秦皇岛烟草机械有限责任公司，河北秦皇岛（）66000）摘要：本文根据钢板在大直径管线钢管UOE成形工艺过程的变形情况，针对X70和X80管线钢材料进行了单轴反向加載试验，通过单向拉伸试验测试了在经历不同程度预圧缩应变Z后其屈服强度和抗拉强度的变化情况，并对其强度性能指标随预压缩应变的变化规律进行了分析与归纳。结果表明，在单轴反向加载条件下，及种材料的屈服强度均因包辛格效应而降低，其下降趋势均可拟合

2、为二次函数；预压缩变形对试验材料的抗拉强度基本没有影响。关键词：管线钢；屈服强度；抗拉强度；预变形；反向加载：UOE中图分类号：TG306文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.1007-791X.2011.06.0030引言随着石油天然气的开发向边远地区、海洋和寒冷地区延伸，管线钢管朝着管樂更厚、直径更大、强度更高的趋势发展，对管线钢强度、韧性、焊接、氢损伤抗力、耐蚀以及成形等方面的性能要求愈來愈高，逐渐形成了符合APISpec5L标准的低碳或超低碳微合金化高强度X系列管线钢。我国在2002年西气东输管线工程中开始大规模使用X70钢级的管线钢管，2005年在冀F

3、联络线试用X80钢级的管线钢管，到2008年西气东输二线干线部分规模使用X80钢级的管线钢管。X70和X80管线钢已经成为制造管线钢管的主流材料X。根据APISpec5L标准，管线钢管分为无缝钢管、电阻焊钢管和埋弧焊管等8个品种。其中直缝埋弧焊管属于大直径管线钢管系列。从石油天然气管线建设的发展趋势看，当管线必须攀越大坡度起伏地区、穿越海洋、河流和铁路公路、通过地震、泥石流和冻土带等高危地段时，基本上都在使用大直径直缝埋弧焊管。塑性成形方法制造的管线钢管。历史上，用于制造人直径管线钢管的典型工艺有UOE、JCOE和CFE（排车昆成形法）、RBE（车昆弯成形法）、HU-META

4、L（芯棒辘压成形法）、PFE（折弯成形法）和CEo目前，以UOE成形工艺制造的大直径直缝埋弧焊管被认为是品质最好的焊管。然而，根据X系列管线钢的机械性能特性，相对于毛坯板的强度而言，无论采用哪一种成形工艺，其钢管管体材料的强度必然因受製性变形影响而发生不同程度的变化。特别是对于那些需按照APISpec5L标准采用沿管体圆周方向取样，经压平后进行的拉伸实验测试其强度的情况而言，其管体材料的强度还要受到压平变形的影响l3'7,o就UOE成形工艺而言，管体材料强度的变化可归结于两种原因的综合作用。一是因为毛坯板在预弯边、U形弯曲、O形弯曲和机械扩径等塑性变形过程中的加工硬化现象而产

5、生的强度增加，二是由于O形弯曲缩径阶段和管体试件压平变形过程屮的反向加载所导致的包辛格效应而产生的强度降低,8-,31o一般说来，两种作用效果并不能完全抵消。因此，在毛坯板的强度和以压平试件测试结杲大直径直缝埋弧焊管是以宽厚板为毛坯、通过收稿日期：2011-06-28基金项目：国家自然科学臺金资助项冃（50945031）；河北省自然科学基金重点项冃（E2009000414）；河北省应用基础研究计划通点基础研究项目（09962120D）作者简介：*郭宝峰（1958-）,男，内蒙古商都人，博士，教授，博士生导师，主要研究方向为塑性成形工艺与装备，Email：guobf@ysu.e

6、du.cn。482燕山大学学报表征的管体强度Z间必然存在着差别1,41o时的强度变化情况进行了实验研究。目前，产自不同钢厂同一级别的管线钢宽厚板通常具有不同的机械性能3。因此在管线钢管生产中，依据管线钢管性能要求确定毛坯板的钢级(强度性能指标)，其准确性在很大程度上依赖于具强度性能的变化规律和模型。为揭示管线钢随拉供和压缩塑性变形的变化规律，本文根据国内某大首径直缝焊管制造企业的生产实际需要，针对UOE成形过程的塑性变形情况，通过预压缩实验对该金业提供的X70和X80两种管线钢住单轴反向加载1UOE成形过程的变形特征UOE成形工艺包括板边预弯(C-Forming)^U形弯曲

7、(U・Forming)、O成形弯曲与缩径(O-Forming)和机械扩径(MechanicalExpanding)等娈形工序。其成形工艺原理如图1所示。在管线钢管的UOE成形过程中，其圆周方向上不同部位的材料在不同成形阶段所产生的塑性变形具有不同的特点，如表1所示。毛坯板板边预弯U形弯曲图1UOE成形工艺过程原理Fig.ITheprincipleofprocessforUOEforming表1UOE成形过程的变形特点Tab.1DeformalioncharacieristicsofUOEformingp