直縫埋弧焊管端頭段機(jī)械擴(kuò)徑工藝研究

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1、直縫埋弧焊管端頭段機(jī)械擴(kuò)徑工藝研究摘要直縫埋弧焊管是長(zhǎng)距離輸送石油、天然氣的主要管線產(chǎn)品，鋼管由厚鋼板壓制成形。擴(kuò)徑是直縫埋弧焊管生產(chǎn)過(guò)程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，一方面對(duì)焊管進(jìn)行整形，提高焊管的直線度和圓度；另一方面是為了兩根焊管連接的需要。因此，研究直縫埋弧焊管的擴(kuò)徑技術(shù)具有重要的意義。本文以X52直縫埋弧焊管為研究對(duì)象，開展對(duì)大直徑厚壁埋弧焊管端口擴(kuò)徑過(guò)程的研究，首先結(jié)合靜力平衡原理和主應(yīng)力法，分析和推導(dǎo)了鋼管端口擴(kuò)徑力的計(jì)算公式，這為選擇設(shè)備提供了一定的依據(jù)；詳細(xì)分析了管端機(jī)械擴(kuò)徑的變形過(guò)程，總結(jié)了機(jī)械擴(kuò)徑成形條件；通過(guò)對(duì)整圓、擴(kuò)徑階段的分析，給出了卸載回彈變形量計(jì)算公式；采用有

2、限元軟件MSC．Mare對(duì)埋弧焊管端口擴(kuò)徑過(guò)程分別進(jìn)行了二維和三維模擬，得到了變形過(guò)程中的應(yīng)力、應(yīng)變以及制品壁厚及徑向尺寸的分布規(guī)律。研究表明，用多個(gè)扇形模具塊對(duì)焊管端口進(jìn)行機(jī)械擴(kuò)徑時(shí)，橢圓管坯的塑性變形具有顯著的局部特性，且主要集中于懸空段。制品的斷面輪廓和壁厚呈現(xiàn)不均勻的分布狀態(tài)。在管坯橫截面上，與模具邊緣角相接觸區(qū)域以及懸空區(qū)域的管坯，在擴(kuò)徑過(guò)程中，壁厚減薄較大，并存在凹陷現(xiàn)象，且隨著擴(kuò)徑率的增大，有被拉直的趨勢(shì)。而與模具工作表面相接觸的管坯，其變形則較為均勻，材料壁厚減薄較小，達(dá)到擴(kuò)徑整形的目的。在縱截面上，根據(jù)變形區(qū)形態(tài)，可沿軸向?qū)⒆冃螀^(qū)分為端口變形區(qū)、過(guò)渡變形區(qū)和未

3、變形區(qū)。未變形區(qū)的存在使得端口變形區(qū)在軸向受到拉應(yīng)力限制作用，端1：3變形區(qū)的長(zhǎng)度會(huì)小于模具擴(kuò)徑長(zhǎng)度，因而在管線鋼管的管端機(jī)械擴(kuò)徑時(shí)，必需保證最小擴(kuò)徑長(zhǎng)度。本例的最小擴(kuò)徑長(zhǎng)度為60mm。管材端1：3通過(guò)機(jī)械擴(kuò)徑以后，內(nèi)壁尺寸整體上都能達(dá)到對(duì)接要求，但由于懸空段管材的凹陷，端IZl局部區(qū)域的內(nèi)徑會(huì)減小，對(duì)接時(shí)會(huì)受到一定影響，產(chǎn)生錯(cuò)邊，因此建議采用二次擴(kuò)徑整形的辦法來(lái)解決。關(guān)鍵詞：直縫埋弧焊管；機(jī)械擴(kuò)徑；應(yīng)力一應(yīng)變；壁厚；外徑AStudyofMechanicalExpandingProcessforLSAWPipeEndABSTRACTLSAWpipes，madebythickst

4、eelplatesthroughcompacting，aremainpipelineproductsforlong-distancetransportationofoil，naturalgas．ExpandingisanimportantpartoftheproductionprocessofLSAWpipe，whichisused，ononehand，tocalibratetheweldedpipeinordertoimproveitsstraightnessandroundness，ontheotherhand，tomeettheneedtoconnectionsoftwo

5、pipes．Therefore，thestudyofLSAWpipeexpandingtechnologyhasgreatsignificance．Inthispaper，X52LSAWpipeswereadoptedasthesubjectinvestigatedtocarryouttheresearchonmechanicalexpandingprocessofLSAWpipeendwithlargediameterandthick．wall．Staticequilibriumtheoryandtheprincipalstressmethodwerecombined，ont

6、hefirstplace，toanalyseanddeducetheexpandingforceformulaofpipeportexpanding，whichprovidesabasisfortheselectionofequipment．Onthesecondplace，detailedanalysiswasimplementedforthepipeenddeformationprocessduringmechanicalexpanding，andformingcriterionwasalsoobtained．Inaddition，formulaofspringbackde

7、formationafterunloadingwasgivenbyanalysingthecalibrationandexpandingstage．Atlast，usingthefiniteelementsoftwareMSC．Marctodevelopthetwo—dimensionalandthree—dimensionalsimulationofportexpanding，theregularitiesofdistributionofthestress，strain，thickness