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1 应力应变和沮度分析将上述建立的有限元分析模必和设定的边界条件分别在 Marc 软件设定．获得了竺厚 17mm 的钢管轧制时的变形情况。图 2 为钢管在第 1o 机架变形区的等效应变、等效应力和沮度分布图。从图中可知．钢管产生的等效应变、等效应力以及轧制过程中的沮度分布并不均匀。在轧辊约束下．钢管外表面产生的变形小于内表面变形；辊缝处的等效应力小于辊底处的等效应力。从钢管的退度分布云图可以看出．钢管的外表面由于与处于较低沮度的轧辊的接触．沮度迅速下降较多；钢管中间部分的沮度升高，但幅度不大．主要是由于钢管变形．部分变形功转换为热债；钢管内表面沮度墓本不变．说明内表面通过对流和热辐射一与外界进行的能徽交换较少。
2 成品钢管的周向壁厚分析本文在进行钢管张力减径的有限元计算过程中发现．划分的有限单元网格产生崎变．单元节点与其径向位！偏离较大．由此会导致在 Marr 自带的后处理模块中计算成品钢管峨厚时会产生较大的误差。因此，本文将有限元计算获得的结果文件导入到 CAD 软件中进行壁厚侧．，能充分保证侧盆的准确性。钢管周向璧尽按图 3 所示位 t 进行侧盆。图 4 为本文经过计算获得的不同壁厚的钢愉减径后的璧厚沿周向分布图。可以粉出变形后的成品
钢管的壁厚并不一致．且都出现了内多边形现象．壁厚越小。出现的内多边形现象越严欢。分析产生内多边形的原因主要有如下 3 点： ( 1 ）轧辊孔型的椭阂形状导致张力减径过程中金属沿孔型圆周方向的压下峨出现趋异．辊底处的压下反较大而辊缝处压下盆较小；同时，辊底的金属和辊缝的金属变形时的流动方式不一样，辊底金属向内侧流动，而辊缝金属向外侧流动。 ( 2 ）轧辊运动时，其横截面上不同位，的线速度导致了钢管表面的牵擦力分布不均。图 5 给出了变形过程中钢管表面的雌徐力分布云图．从图中可以粉出，由于钢管的线速度小于辊缝处的线速度．而大于辊底处的线速度，由此造成了康擦力方向在辊缝位且与轧制方向相同，而在辊底位置雌擦力与轧制方向相反．并在辊缝处形成了轴向压应力 M ，而在辊底处形成轴向拉应力，并且越帐近辊缝和辊底位， . 康擦引起的附加应力越大。
在钢管超声波探伤中通常称壁径比 t/D∧0.2 的钢管为超厚壁钢管。 对此种钢管的探伤， 若采用常规的横波反射法已无法探测其纵向内壁缺陷， 需采用特殊的方法检测。 曾发生过未经探伤的超厚壁钻铤管在使用过程中发现有大量纵向内壁缺陷，导致项目工期延误， 造成巨大经济损失的情况。 因此，亟待研究出一种探测超厚壁钢管纵向内壁缺陷的方法。 本研究通过对超厚壁钢管超声波探伤纵向内壁缺陷的大量试验和分析， 利用变型横波探测其纵向内壁缺陷， 使得钢管壁厚的检测范围增大， 经实际验证取得了很好效果。
1 钢管横波反射法探伤原理
钢管横波反射法探伤是超声波倾斜入射到钢管表面时， 在有机玻璃和钢管的界面上产生折射和波型转换， 且折射波与入射波的方向关系符合斯奈尔定律， 当入射角 α 选择在 临界角 αⅠ和第二临界角 αⅡ之间时， 钢管中只产生单一横波， 从而实现钢管内外壁缺陷的同时探测。 其入射角的选择必须满足以下 2 个条件： ①声束入射后在钢管中仅产生折射横波； ②折射横波声束能扫查到钢管内壁。2 超厚壁钢管的探伤方法
分析超声波倾斜入射时的反射、 折射和波型转换现象可知， 当入射角小于 αⅠ时， 钢管中的超声波为折射纵波和折射横波同时存在， 折射纵波在钢管外壁上发生波型转换， 产生反射横波（即变型横波）投射到钢管内壁上， 以此来检测超厚壁钢管的内壁缺陷（通过改变探头的入射角可以使变型横波与钢管内壁相切或相交）。由超声波斜入射至有机玻璃/钢界面的声压往复透射率（图 2）可知， 当入射角 α 小于 临界角（27.6°）时， 入射波转换为折射横波的声压往复透射率 TLS 很低， 不足 10%， 即透射到钢管中的折射横波强度很弱， 探测超厚壁钢管内壁缺陷效果极差； 而入射波转换为折射纵波的声压往复透射率TLL 较高， 约 25%［1］， 这说明在折射过程中大部分能量存在于折射纵波中， 折射纵波在管壁反射后产生的变型横波也具有较高的能量［2］， 所以对内壁缺陷的探伤灵敏度明显高于折射横波。 用变型横波斜射法检测超厚壁钢管内壁缺陷是一种较为理想的方法， 这在实践中已得到充分证明。
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。
在我国石油化工、煤化工、核电领域的大口径无缝特种钢管长期依赖进口的背景下，近年来，中兴装备瞄准我国需要大量的大口径厚壁无缝钢管的市场需要，进行科技攻关，在2012年初成功研发出直径610毫米、厚度68毫米的TP347不锈钢无缝管。在此基础上，该公司通过创新技术工艺，在制造过程中应用了ESR精炼、固溶热处理、高压碎冷等多种新工艺、新技术，并于今年6月，顺利制造出直径达711mm、管壁厚度达88mm的产品，经 钢铁研究总院、 钢铁产品质量监督检验中心、南京航空航天大学等单位的联合鉴定，该产品综合性能达到国际先进水平、可替代进口、可应用于石油化工、煤化工等领域，填补了国内空白。
到目前为止，中兴装备已经成功研发生产出直径219.1毫米—711毫米、壁厚29毫米—88毫米的13个TP347H系列产品，曾先后多次 ，并取得了美国能源公司核电材料生产许可资格。
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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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