直縫埋弧焊管端頭段機械擴徑工藝研究

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1、直縫埋弧焊管端頭段機械擴徑工藝研究摘要直縫埋弧焊管是長距離輸送石油、天然氣的主要管線產(chǎn)品，鋼管由厚鋼板壓制成形。擴徑是直縫埋弧焊管生產(chǎn)過程的一個重要環(huán)節(jié)，一方面對焊管進行整形，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象，開展對大直徑厚壁埋弧焊管端口擴徑過程的研究，首先結(jié)合靜力平衡原理和主應力法，分析和推導了鋼管端口擴徑力的計算公式，這為選擇設備提供了一定的依據(jù)；詳細分析了管端機械擴徑的變形過程，總結(jié)了機械擴徑成形條件；通過對整圓、擴徑階段的分析，給出了卸載回彈變形量計算公式；采用有

2、限元軟件MSC．Mare對埋弧焊管端口擴徑過程分別進行了二維和三維模擬，得到了變形過程中的應力、應變以及制品壁厚及徑向尺寸的分布規(guī)律。研究表明，用多個扇形模具塊對焊管端口進行機械擴徑時，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，在擴徑過程中，壁厚減薄較大，并存在凹陷現(xiàn)象，且隨著擴徑率的增大，有被拉直的趨勢。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，達到擴徑整形的目的。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)在軸向受到拉應力限制作用，端1：3變形區(qū)的長度會小于模具擴徑長度，因而在管線鋼管的管端機械擴徑時，必需保證最小擴徑長度。本例的最小擴徑長度為60mm。管材端1：3通過機械擴徑以后，內(nèi)壁尺寸整體上都能達到對接要求，但由于懸空段管材的凹陷，端IZl局部區(qū)域的內(nèi)徑會減小，對接時會受到一定影響，產(chǎn)生錯邊，因此建議采用二次擴徑整形的辦法來解決。關(guān)鍵詞：直縫埋弧焊管；機械擴徑；應力一應變；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