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众所周知,采用大口径厚壁管道(外径400mm以上,外径与壁厚比为55~90)输送液体和汽体物质是为合理经济的,但是,随着被输送液体和汽体的温度和压力的升高,管道破裂的危险也增大。为了保证管道的有效必需从材料和生产工艺二个方面提高质量以满足性能要求。就钢管生产工艺而言重点在于采用什么方法生产毛坯。
钢管的工作应力及壁厚关系
图1所示为一圆柱形容器,其直径为D,壁厚为长度为L在内压p的作用下,容器的鈥、横截面上都将产生应力日,用截面法将容器沿截面战开,鈥截面上的拉应力为可以类似地推出横截面上的应力仅为上述应カ的一半。传递高压流体的管道的危险截面是鈥截面。设想火电站汽水管汽水压カ为5MPa约50大气压),内直径D为1000mm,壁厚为10mm,汽水管鈥截面上将产生约250MPa的工作应カ。
考虑温度对屈服极限的影响一般中低碳钢是无法胜任的但采用高强度合金钢则不仅价格高而且成形更为困难。因此采用高治金质量的低碳钢制作厚壁管就显得十分经济。
因为壁厚增加一倍,则应力σ降到原来的一半;汽水在管道中长期流动腐蚀不可避免,壁厚大则管道的寿命也可延长2沖孔拉仲法成形大口径厚壁管将加热好的钢锭放入冲孔胎模中先冲一个盲孔,然后放入拔伸胎模中进行拔长而生产厚壁管的方法称为冲孔拉伸法。
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张力减径工艺是在前后布，的一系列轧辊机架中对荒管进行连续轧制的过程．也是钢管生产中的 一道热变形工序。在这一过程中．采用适当的孔型系列．使荒管外径得以连续减缩，同时凭借机架系列中轧辊转速比例的调节．可以取得预定的璧厚变化。张力减径工艺具有轧制速度高、产品规格范1 大等优点，目的已得到广泛应用。在张力减径过程中．钢管周向变形不均匀．导致钢管内表面由圆形变为多边形，在轧制中厚壁钢管时．该现象尤为严， " ．。为了改善和钢管的内多边形缺陷．需要实时测张力减径过程中钢管各个部位的应力、应变及沮度等场盆，但在生产现场，侧 t 这些数据往往比较困难且费时费力．因此利用数值棋拟技术来掌握上述场 t 在张力减径过程中的变化是非常必要的。为了提高产品的壁厚精度．目前国内外许多学者已经利用有限元法针对钢管张力减径过程的壁厚变化规律进行了大证的研究工作，州．并取得了较大的进展。
导致钢管内表面由圆形变为多边形的因索主要有轧辊孔型、张力分布情况、荒管壁厚及轧制沮度等。本文采用革于 MSC . MARC 的有限元分析方法，建立了钢管张力减径过程的有限元热力藕合分析棋型．在其他参数相同的情况下．研究了不同壁厚钢管的张力减径过程．分析了钢管内多边形的形成机理．得到了荒管璧厚和张力系数对钢管内多边形程度的影响规律．可为提高产品的壁厚精度和形状精度提供理论指导。
l 设．主．价数及热力报合有限元板型的盆立
Ll 设备主要参数本文在建立张力减径有限元棋型时．设定的张力减径机组的机架个数为 20 ．轧辊的名义直径设定为 345mm ，相邻机架间的距离为 320mm ，荒管的外圆直径为 180 帕 m ．成品钢管直径为 79mm 。为了研究荒管璧厚及张力系数对钢管内多边形的影响规伸，在其他参数相同的悄况下．本文选取了 9 种不同壁厚的荒管及对应的张力系数进行有限元模拟．其具体数值如表 l 所示。
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《 高温用锻造厚壁无缝钢管 》 冶金行业标准是十 2006 年 7 月山冶余工业信息研究 l 坑中国钢铁下业协会 〔 2006 ] 92 号文 《 关于转发 2006 年行标项日 i 十划的通知 》 下达，确定由内蒙古北方重工业集团有限公司负责标准起草的主要工作。 2006 年 7 月 26 日至 28 日在包头召开了 《 高温用锻造厚壁无缝钢管 》 标准工作组第 · 次工作会议，会卜成立标准编制 l ：作组，讨论了标准编制工作进度 i ｝ · 划及 《 高温用锻造厚壁无缝钢管 》 标准编写大纲，确定了标准编制原则。 2006 年 9 月编制工作组完成了 《 高温用锻造厚壁无缝钢管 》 标准草案，且召开了第二次！：作会议，编制工作组认为本标准将正在研制的 4 种牌号的钢管管坯材料经验证后应纳入本标准的征求意见稿。
9 月至 12 月生产部门对 4 种牌号的钢管管坯材料经多炉次冶炼试制及扩容的验证，经理化检测满足使用性能要求。为此，将新研制 4 种牌号的钢管管坯材料纳入本标准的征求意见稿中。 2007 年 1 月初完成了 《 高温用锻造厚壁无缝钢管 》 标准征求意见稿讨论稿及编制说明。讨论稿在公司范围内组织有关专业工程技术人员进行了讨论，根据讨论意见再次进行了修改。在 2007 年 1 月底形成 l 卜式征求意见稿，发住相关单位及院所征求意见。 2007 年 4 月意见返回，反馈意见形成正式征求意见稿，发住相关单位及院所征求意见。
2 007 年 4 月意见返回，反馈意见中有 · 大部分意见都与新牌 GB / T5310 有关，为了与新牌 GB / T53 10 相协调，在新牌 GB / T53 10 审定，并形成报批稿后，根据 GB / T5310 （报批稿），结合各有关单位的反馈意见修改标准征求意见稿，形成现在讨论的审杳稿。
3 编制原则
3 . 1 本标准的技术指标应有一定的先进性及较强的科学性、适用性。 3 . 2 木标准的技术内容与同步正在修订的 GB5310 应协调 · 致。 3 . 3 标准的技术水平达到国内领先水平。化学成份中 S 、 P 含星应比国外同类先进标准控制更加严格。 3 . 1 木标准的编制应以 2006 年 3 月五大锅炉）‘联合市议通过的“高温用铸造厚峡无缝钢管”技术协议基础，补充完善，对新增技术内容进行验证考核。
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