高频直缝焊管成型过程仿真分析

高频直缝焊管成型过程仿真分析

2010年 第34卷 中国石油大学学报(自然科学版) Vo.l34 No.4 第4期 JournalofChinaUniversityofPetroleum Aug.2010

文章编号:1673 5005(2010)04 0123 04

高频直缝焊管成型过程仿真分析

孙宝福,金有海

(中国石油大学机电工程学院,山东东营257061)

摘要:分析直缝焊管的成型力,在给定带材的机械性能、成型管坯尺寸、辊型配置前提下,对成型阶段焊管金属变形状况进行计算机模拟和仿真,得出了直缝焊管在成型各阶段的应力分布。结果表明:高频直缝电阻焊钢管成型过程可分为3个阶段,前两阶段和最后一个阶段轧制力不同;成型过程中,各道轧辊咬入时板料受到较大的应力和应变,之后应力、应变均匀;应力的分布是从中间到两端逐渐减小的。关键词:焊接;钢管;应力分布;仿真

中图分类号:TE951 02 文献标志码:A do:i10.3969/.jissn.1673 5005.2010.04.024

Simulationanalysisofshapingprocessofhighfrequencylongitudinal

electricresistanceweldedpipe

SUNBao fu,JINYou hai

(CollegeofElectromechanicalEngineeringinChinaUniversityofPetroleum,Dongying257061,China)

Abstract:Undertheconditionsofgivenmechanicalpropertiesofthepipemateria,lsizeofthepipeblank,configurationoftherollers,thedeformationofthepipeblankinshapingwassimulatedandthestressdistributionsindifferentshapingstageswereobtained.Theresultsshowthattheshapingprocesscanbedevidedinto3stages,andtherollingforcesofstage1andstage2aredifferentfromthatofstage3.Thestressandstrainarelargeatthebeginningoftheplateenteringtheroller,andthenbecomeuniform.Thedistributionofthestressgetssmallerfrommiddletothetwoends.Keywords:welding;steelpipe;stressdistribution;simulation

高频直缝电阻焊(ERW)钢管是将热轧卷板经过成型机成型后,利用高频电流的集肤效应和邻近效应,使管坯边缘迅速加热到焊接温度后在挤压辊的作用下进行压力焊接生产的。与无缝钢管相比,直缝

电阻焊管具有生产效率高、尺寸精度高、力学性能好等优点。目前我国石油行业的ERW焊管主要用于输送管和套管两部分。在工业发达国家,已经用ERW套管取代了J55,N80,L80以及P110钢级的无缝钢管并有日益扩大的趋势,而我国ERW套管仅限于J55钢级、N80级套管,处于试制阶段。国产的ERW钢管产品质量不稳定,主要原因在于成型、焊接工艺参数不是很合理。对高频直缝焊管的成型过程进行仿真,有助于掌握焊管的成型过程以及焊接参数,使焊接参数达到最佳,从而确保焊管的质量。笔者分析直缝焊管的成型力,并对成型阶段焊管金属变形状况进行模

收稿日期:2009-12-03

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拟仿真,得出直缝焊管在成型各阶段的应力分布。

1 直缝焊管成型力的计算

ERW钢管成型过程大致可分为3个阶段:初(粗)成型段、中间过渡成型阶段、精成型阶段。1 1 初、中间过渡成型轧制力的计算

带钢初成型水平轧机中的变形情况如图1所示。成型力为

F=0 072 Bt

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sin(B/(2 ))

41sin(B/(2 ))++rr1r2

,(1)

其中

r -t/2,r2= (1-cos(B/(2 )))+r3.

式中,F为成型力,N; 为带钢的最大屈服极限,kg/mm;B为带钢宽度,mm;t为带钢厚度,mm; 为带钢与轧辊间的摩擦系数;r为带钢中性层的曲率半

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作者简介:孙宝福(1962-),男(汉族),天津宁河人,教授级高级工程师,博士研究生,主要从事石油装备研究和管理工作。