機械擴徑對X80直縫埋弧焊管殘余應(yīng)力的影響.pdf

1、隨著制管技術(shù)的不斷發(fā)展，油氣長輸管線在我國能源戰(zhàn)略中發(fā)揮著越來越重要的作用。規(guī)?？涨暗摹拔鳉鈻|輸”工程啟動后，國產(chǎn)直縫埋弧焊管正式投入使用，帶動了國內(nèi)制管水平的不斷發(fā)展。建設(shè)中的LNG(液態(tài)天然氣)、海上石油等項目在給國產(chǎn)直縫埋弧焊管行業(yè)提供了發(fā)展的契機的同時，其高鋼級，大直徑，大壁厚的使用需要也對焊管質(zhì)量和性能提出了更高的要求。 殘余應(yīng)力水平是衡量直縫埋弧焊管質(zhì)量的重要指標。殘余應(yīng)力及其引起的變形嚴重影響管道承載強度，同時作為

2、焊接裂紋的主要誘因之一，成為管道安全使用的重大隱患。直縫焊管生產(chǎn)中的擴徑工藝不僅可以滿足對管道的幾何尺寸精度要求，同時能有效的降低在成型和焊接過程產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，提高了管道的使用和安全性能。 本文針對機械擴徑工藝對消除焊管成型和焊接殘余應(yīng)力的作用和效果進行了分析。以彈塑性變形理論和熱.彈塑性理論為基礎(chǔ)，利用有限元分析分析軟件ANSYS對國產(chǎn)X80直縫埋弧焊管成型、焊接和擴徑三個過程進行模擬計算，取得了以下成果： 1)建立

3、了直縫埋弧焊管成型、焊接和機械擴徑三個生產(chǎn)工藝的三維有限元模型。分別以彈塑性大變形理論、接觸摩擦理論、熱-彈塑性理論以及回彈理論為基礎(chǔ)，對成型、焊接和擴徑這三個主要工藝進行了全程模擬，得到了直縫埋弧焊管在各個工藝中的殘余應(yīng)力分布特征。 2)對帶有成型和焊接殘余應(yīng)力的直縫埋弧焊管管坯模型進行了不同擴徑率下的機械擴徑工藝模擬，得到不同擴徑率下，X80直縫焊管擴徑后周向和軸向殘余應(yīng)力分布。通過不同擴徑率下擴徑前后殘余應(yīng)力比對分析了擴徑

4、率在消除直縫埋弧焊管殘余應(yīng)力中的作用和影響。 3)對國產(chǎn)X80直縫埋弧焊管進行了殘余應(yīng)力測試，實測結(jié)果與理論計算結(jié)果較為吻合。證明本文中針對直縫埋弧焊管生產(chǎn)工藝的建模和計算工作能準確的反映實際過程，具有很強的現(xiàn)實意義。 研究結(jié)果表明：機械擴徑具有消除成型和焊接殘余應(yīng)力的作用。擴徑后，管體殘余應(yīng)力峰值明顯降低，管壁上的殘余應(yīng)力分布趨于平緩。在所研究的擴徑范圍內(nèi)，擴徑率越大消應(yīng)效果越好。對于所研究的X80直縫埋弧焊管，從兼顧