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螺旋焊接钢管挤压过程中应力状况改善

  通过对螺旋焊接钢管预应力的计算,挤压生产过程中坯料对螺旋焊接钢管内壁的内压力以及螺旋焊接钢管在不同状态下的应力分析、温度分析及其耦合分析,得到如下结论:

  (1)挤压过程中螺旋焊接钢管内衬的温度随挤压过程的进行不断升高,挤压结束时在内衬内壁靠近挤压模的区域温度最高,达到631℃。而中衬和外筒的温度变化不大。

  (2)在非工作状态下,螺旋焊接钢管等效应力最大值为243MPa,主要集中在螺旋焊接钢管内壁。在预热状态下,其最大值为286MPa,分布在内衬内壁表面中间部位。在工作状态下,其最大等效应力为952MPa,主要分布在内壁的上端高温区域。螺旋焊接钢管内部的应力集中区域主要分布在高温区,其分布和温度分布情况基本相同。温度差产生的热应力对螺旋焊接钢管内部应力分布影响较大。

  (3)螺旋焊接钢管所受径向应力,在非工作状态,螺旋焊接钢管主要受外部预应力提供的预应力作用,螺旋焊接钢管径向呈压应力状态,其中最大值为113MPa,分布在螺旋焊接钢管外壁。在预热状态,其最大径向压力为124MPa,主要集中在上下端面处。在工作状态,其最大径向压力为337MPa,主要集中在螺旋焊接钢管上端部分区域。

  (4)螺旋焊接钢管所受切向应力,在非工作状态,切向应力沿径向由内到外梯次降低,其中最大值为250MPa,主要分布在螺旋焊接钢管内壁。在预热状态,其中螺旋焊接钢管最大切向应力为301 MPa,主要集中在螺旋焊接钢管内壁中间区域。在工作状态,其中螺旋焊接钢管最大切向应力为1110MPa,主要集中在螺旋焊接钢管内壁上端高温区域。

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