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厚壁無縫管軋制加工解析技術

厚壁無縫管的軋制加工解析技術自20世紀80年代后期開始廣泛采用有限要素法（FEM），近伴隨著計算機輸出的發展，解析技術已由二維向三維的變形解析發展。由此提高了產品的尺寸精度和質量，以下介紹具有代表性的解析技術。

延伸軋制的解析技術

芯棒連軋管機采用芯棒和孔型輥進行軋制，因此與板軋制不同，在軋輥圓周方向上存在著軋輥和芯棒沒有接觸的自由變形區。由于該自由變形區是在下個機架上被軋制，因此為正確理解芯棒連軋管機的綜合特征，對包括自由變形區在內的變形進行預測是很重要的。

這種復雜的變形預測如果采用以往的高速緩存實現算法是無法獲得高的精度，因此就需要高精度的解析。考慮到軋制方向剪切變形，采用普通擴張平面變形解析進行近似三維解析。結果可知，計算值和實驗值較一致。

近，隨著計算機技術的發展，加快了完全三維有限要素法解析技術的開發，它還能用于機架間張力影響的解析和軋輥與管坯的速度差的解析。

定徑軋制的解析技術

采用定徑軋制時由于內面沒有工具，因此在軋制厚壁管時軋材的內面形狀不整齊。采用三輥式軋機時，軋材的內面形狀呈六角形。通過采用三維有限要素法解析，明確了這種內面棱角現象的發生機理和應采取的對策。在采用接近正圓的橢圓率=0.986的孔型時能獲得基本均勻的壁厚，但在采用接近正圓的橢圓率=0.960的孔型時則出現清晰的內面六棱角。采用本解析能預測用張力減徑機軋制時壁厚的變化，弄清了軋輥孔型特性和機架間的張力對內面六棱角的影響。

厚壁無縫管焊接方法的選擇

厚壁無縫管焊接方法選擇應根據厚壁無縫管的材質和壁厚來選擇。因為不同的焊接方法，具有不同的電弧熱和電弧力，不同的焊接方法具有不同的特性。如：鎢極弧焊的特點是電流密度較小，電弧燃燒穩定，焊縫成型好，特別適用于薄板焊接，而厚板焊接就不是選擇；等離子弧的特點是弧柱溫度高，能量密度大，等離子弧的挺直度好，其剛性和柔性具有較寬的調節范圍，而且工作穩定，但操作起來較復雜；埋弧焊則具有熔深能力和焊絲熔敷的特點，因而焊接速度可以大大提高，焊接成本較低，但勞動條件及環境相對較差。由此可見，不同的焊接方法具有不同的能力和不同的運行成本，根據厚壁無縫管的材質和壁厚，合理選擇焊接方法是保證焊接質量、提高生產率、降低成本的一項非常重要的工作。

此外，就是同一種焊接方法，焊接電流的種類及大小、電弧電壓、焊接速度、使用的焊接材料等，都對電弧熱和電弧力有較大影響。所以，不同的焊接方法，只能適用于不同材料、不同厚度的焊接。下圖展示了不同的焊接方法，適應于不同厚度的焊接速度范圍。

厚壁無縫管承受壓力計算方法

1：以知厚壁無縫管外徑規格壁厚求能承受壓力計算方法：

壓力=（壁厚*2*厚壁無縫管材質抗拉強度）/（外徑*系數）

2：以知厚壁無縫管外徑和承受壓力求壁厚計算方法：

壁厚=（壓力*外徑*系數）/（2*厚壁無縫管材質抗拉強度）

3：厚壁無縫管承受壓力計算方法：

設材料的抗拉強度為σ,壓力為P,管子外徑D； 管子壁厚δ=（P*D）/（2*σ/S） 其中S 為安全系數； 因為P小于7MPa,S選S=8； P小于17.5MPa,S選S=6； P大于17.5MPa,S選S=4； 我們選安全系數為S=6; 選20鋼抗拉強度為410MPa,故管子可承受的壓力P=（2*σ/S*δ）/D =(2*410/6*3)/(10 6) =26.25MPa>設定17.5 故安全系數取S=4 故管子可承受的壓力P=（2*σ/S*δ）/D =(2*410/4*3)/(10 6) =39.375MPa