大口径直缝焊管扩径后外表面周向残余应力的估算.pdfVIP

维普资讯 焊管 ·第29卷第2期 ·2006年3月 ·13· 大 口径直缝焊管扩径后 外表面周向残余应力的估算 唐立峰，王立君，杨春阁 (天津大学 材料科学与工程学院，天津300072) 摘 要：通过对直缝焊管扩径过程变形机制的分析，导出了用环劈法估算扩径后焊管外表面 周向残余应力的公式。实测结果证实，用该公式估算的 。能正确反映扩径后直缝焊管外表面 周向残余应力的分布状态和峰值水平。但对于扩径前的直缝焊管，用该公式估算的 。仅近似 反映焊管外表面周向残余应力分布的中值水平。 关键词：直缝焊管；扩径；残余应力；环劈法；应力分布 中图分类号：TG113．25 文献标识码：A 文章编号：1001—3938(2006)02—0013—03 0 引 言 环劈法估算大口径直缝焊管内残余应力的物理机 制及其应用条件。 石油、天然气资源在海洋、寒冷及边远地区的 开发对长输管线建设用焊管的质量提出了越来越 1 直缝焊管的成型工艺 高的要求，其中包括对其残余应力水平的定量要 求。众所周知，焊管中存在高值拉伸残余应力会 大口径直缝焊管的成型工艺主要有 UOE、 削弱其承压能力，增大应力腐蚀的危险，进而影响 RBE、HME和JCOE成型等几种。采用这些成型 油气管线的使用安全。 工艺先压制出直缝焊管的开 口管坯，然后再使管 直缝焊管内的残余应力可用环劈法 (Ring 坯开口闭合并进行直缝焊接，最后通过扩径使直 Splitting)进行估算。笔者通过对X70级直缝埋弧 缝焊管的尺寸达到规定要求。UOE直缝焊管的 焊管残余应力实测结果的对比分析，论证了采用 成型过程如图l所示。 (a)开 口管坯 (b)管坯开13闭合，直缝焊接 (c)扩径 图1 UOE直缝焊管的成型工艺 2 残余应力估算方法 行焊接必然使焊管内产生复杂的弹性应力。扩径 造成的塑性变形使这些弹性应力得到部分松弛， 由图1可知，管坯开口被强制闭合并同时进 而未被松弛的弹性应力则构成了直缝焊管内的残 维普资讯 · 14· 焊 管 2006年3月 余应力。 = 。 寺( 一 。)。 (5) 若直缝焊管内存在周向残余应力，则解除其 周向约束后 ，焊管必将回弹(见图2)。周向回弹 鉴于与外径 相比，直缝焊管的轴向长度很 量显然与残余应力的大小直接相关。 大，在扩径过程中其轴向变形受尺寸约束，因此可 以认为对应的弹性应变 为0。 取 =0，则由式(4)和式 (5)