大口徑直縫焊管擴(kuò)徑消應(yīng)工藝模擬.pdf

1、管線一直廣泛的應(yīng)用于石油、化工和市政建設(shè)等國家經(jīng)濟(jì)的重要部門,尤其近年來國家啟動(dòng)的西氣東輸工程將我國制管業(yè)又推向了一個(gè)新的發(fā)展高潮.在管線成型和焊接的過程中,不可避免的會(huì)產(chǎn)生成型殘余應(yīng)力和焊接殘余應(yīng)力及變形.這些殘余應(yīng)力與變形必然會(huì)對(duì)管線的強(qiáng)度和使用性能產(chǎn)生不良影響,因此在焊接后還要進(jìn)行管線的二次成型一擴(kuò)徑,以降低或消除焊管殘余應(yīng)力并進(jìn)行整形.擴(kuò)徑技術(shù)是管線成型的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù).本文主要研究擴(kuò)徑技術(shù)對(duì)消除焊管成型的和焊接的殘余應(yīng)力的作用和

2、效果.以彈塑性大變形理論和熱彈塑性理論為基礎(chǔ),利用有限元分析軟件ANSYS非線性分析程序,對(duì)X70大口徑直縫焊管的成型、焊接和擴(kuò)徑三個(gè)過程進(jìn)行模擬。1.建立了直縫焊管的成型、焊接和擴(kuò)徑三個(gè)過程的三維有限元模型.分別以彈塑性大變形理論、接觸摩擦理論和熱.彈塑性理論以及回彈理論為基礎(chǔ),首次對(duì)成型、焊接和擴(kuò)徑三個(gè)過程進(jìn)行全程模擬,得到了直縫焊管成型應(yīng)力場和焊接應(yīng)力場分布.并在此基礎(chǔ)上擴(kuò)徑,得出擴(kuò)徑后直縫焊管的殘余應(yīng)力場分布.2.對(duì)帶有成型和焊

3、接殘余應(yīng)力的直縫焊管有限元模型進(jìn)行了擴(kuò)徑率分別為0.8﹪、1.O﹪、1.2﹪和1.4﹪的水壓擴(kuò)徑工藝模擬,得到了不同擴(kuò)徑率下,X70直縫焊管擴(kuò)徑后的周向和軸向殘余應(yīng)力分布情況.對(duì)比分析了不同擴(kuò)徑率的擴(kuò)徑前后殘余應(yīng)力的變化以及四種擴(kuò)徑率對(duì)于消除殘余應(yīng)力的效果.研究結(jié)果表明:擴(kuò)徑具有消除因成型和焊接所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力的作用.經(jīng)合理擴(kuò)徑后,焊縫處的殘余應(yīng)力峰值明顯降低,管壁上的殘余應(yīng)力值也明顯減小.在所研究(0.8﹪～1.4﹪)的擴(kuò)徑范圍內(nèi),擴(kuò)