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焊接钢管残余弹复的问题

来源:本站 作者:ybxgg 日期:2020/4/20 10:05:46 浏览次数:132
管坯内部残余弹塑性弯矩(简称残余弹塑性弯矩或残余弯矩)引起的焊接钢管残余应力对焊接钢管的使用性能有着重要影响。因此,对焊接钢管残余弹塑性问题的认识和研究越来越受到业内人士的重视。目前,为了保证管道(特别是一些重要的油气输送管道)在订购钢管时的安全可靠运行,买方通常对焊管残余弹性恢复控制作出明确的定量限制,并附加到更严格的钢管订货补充技术条件中。这种做法已成为一种普遍做法。

在焊接钢管的制造过程中,带钢沿一定的角度和方向被送入上辊成形机。三辊弯曲机弯曲变形、外托辊或内托辊定径成形、内外焊接装置焊接等工序后,一部分弹性弯矩仍留在成品管坯内。这部分弹性弯矩与保持管坯圆形所需的力矩相平衡,使管坯处于弹性回复状态。如果管坯沿其轴线切割,消除其圆周约束,则残余弹性弯矩将自由释放,导致管坯的弹性恢复。这就是所谓的焊接钢管残余弹性恢复。焊接钢管焊接后无冷胀工艺,使焊管中的残余应力分布不均、峰值高,且各厂家生产的直缝焊管残余应力相差较大。焊接钢管存在较大的残余拉应力是限制焊接钢管使用的主要原因之一。
一方面,残余拉应力和传递压力叠加在一起,成为裂纹失稳和扩展的驱动力;另一方面,由于残余应力分布不均,焊接钢管局部存在较高的残余拉应力。在局部高应力与工作压力叠加后,当存在腐蚀介质时,很容易产生应力腐蚀损伤或腐蚀疲劳损伤,管道早期失效:这是焊接钢管可靠性低于UOE焊接钢管的第二个原因。随着输送压力的增大和焊管钢号的提高,这一问题更加突出。然而,对于外定径成形机,当带钢在成形机的三辊弯曲机中弯曲变形时,弯曲曲率1/R2大于成品管坯弯曲曲率1/R。时,通过借助增设于管坯输出的螺旋方向上的一种阻尼装置(需要进行特殊设计)所提供的约束和控制,依然可以使处于小管径状态下α2(Ro)的管坯在被焊接之前能够向外扩胀至规定管径RO并达成外抱辊对管坯定径的目的。由此产生的管坯在周向上将具有负弹塑性特性。也就是说,对于外部定径整形器,使用由专门设计的阻尼装置提供的约束作为辅助控制手段。也可用于生产具有负弹性复合特性的管坯。虽然这种阻尼装置在实际中还没有使用,但不能否认这种工艺保证措施的合理性和可行性。介绍了焊接钢管的弹性和复杂特性。

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