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大口径直缝焊管成型应力分析

焊管 钢都市 262℃ 0评论

本文根据JCOE直缝埋弧焊接钢管的合缝预焊工艺过程建立了相应的有限元分析模型,并利用该模型得到了直缝焊管上的成型残余应力分布,计算结果与实测结果基本相符。对实际生产过程中合缝前管坯开口宽度和椭圆度数据进行统计分析,并根据3σ规则确定了用于有限元建模的计算特征值,对实际生产中可能遇到的管坯几何形状做了全面的考虑。

计算结果表明,无论管坯的几何形状如何变化,JCOE成型焊管外表面上周向残余应力的峰值均出现在距离焊缝180°的位置附近。从控制成型残余应力峰值和合缝预焊后管口椭圆度的角度出发综合考虑,将管坯成型为扁椭圆较为合理。管坯开口宽度是控制成型残余应力峰值的关键工艺参数,在实际生产过程中,应尽量将该规格管坯控制为扁椭圆,开口宽度小于100mm为佳。

基于直缝焊接钢管扩径过程的均匀变型机制,导出了用环劈法估算扩径后焊接钢管外表面上周向残余应力的公式。试验研究证实,用该公式估算的σ,能够近似反映裁制,同时指出,用该公式估算的σ,B不能正确反映扩径前直缝焊管外表面上周向残余应力的分布状态和峰值水平,但可近似反映该分布的中值水平。

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