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影响钢管抗压强度的因素

发布时间:2015/9/15 10:48:08 作者:山东宝勤钢管有限公司

***近10年来,为输送天然气,开展了在海底铺设管道管的深水研究项目。在天然气的远距离输送中,要求管道在深海下具有抵抗外部水压的抗压强度,因此一般使用UOE钢管。UOE钢管的制造方法为冷冲压成形法,钢管强度各向异性。为预测UOE钢管的抗压强度和弄清钢管的压坏机理,新日铁进行了钢管成形-性能评价一体化的数值解析模拟。数值解析模拟由钢管的二维成形模型和反映成形形状及残留应力的钢管三维压坏模型构成。通过实验,对钢管的壁厚、圆周方向位置中的强度各向异性进行了测定,同时对残留应力进行了测定,根据钢管的实际抗压强度,对数值解析模型的妥当性进行了评价。

    1.UOE钢管的强度各向异性和残留应力

    众所周知,影响钢管抗压强度的因素有形状不良(钢管的正圆度和壁厚不均)、屈服强度(YS)和残留应力。圆周方向的压缩屈服强度和残留应力有很大的相互关系。圆棒和圆柱试样(直径都是6mm)测定的壁厚断面的屈服强度分布表明,钢管外部圆周方向压缩屈服强度的下降特别明显。对壁厚位置中的S-S曲线比较表明,从壁厚中心开始出现在外部因弹性变形的鲍辛格效应而产生的圆形的S-S曲线。根据UOE钢管和油井用无缝钢管的比较可知,两种钢管的残留应力都趋于内面压缩,但UOE钢管残留应力值小。

    2.数值解析模拟

    在数值解析过程中,使用了综合模型对UOE钢管的成形-抗压强度进行了评估。在UOE钢管的成形模型(二维平面变形要素)中,使用了板材的S-S曲线,并将残留应力应用于压坏模型(三维固体要素)。由于只进行数值解析模拟难以精确预测对从板材到钢管的S-S曲线变化,因此采用半实验的方法(模拟变形试验)预测S-S曲线。即,把计算的等效塑性应变滞后作用于从板材取样的圆棒试样,然后对每个壁厚位置所得的压缩S-S曲线进行定义。