鋼材力學(xué)性能是-厚壁無(wú)縫鋼管終使用性能機(jī)械性能的重要指標(biāo) ，它取決于厚壁無(wú)縫鋼管的化學(xué)成分和熱處理制度。在厚壁無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)中，根據(jù)不同的使用要求，規(guī)定了拉伸性能抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度或屈服點(diǎn)、伸長(zhǎng)率以及硬度、韌性指標(biāo)，還有用戶要求的高、低溫性能等。
抗拉強(qiáng)度σb
試樣在拉伸過(guò)程中，在拉斷時(shí)所承受的力fb，除以試樣原橫截面積so所得的應(yīng)力σ，稱為抗拉強(qiáng)度σb，單位為n/mm2mpa。它表示金屬材料在拉力作用下抵抗破壞的能力。
屈服點(diǎn)σs
具有屈服現(xiàn)象的金屬材料，試樣在拉伸過(guò)程中力不增加保持恒定仍能繼續(xù)伸長(zhǎng)時(shí)的應(yīng)力，稱屈服點(diǎn)。若力發(fā)生下降時(shí)，則應(yīng)區(qū)分上、下屈服點(diǎn)。屈服點(diǎn)的單位為n/mm2mpa。
上屈服點(diǎn)σsu：試樣發(fā)生屈服而力下降前的應(yīng)力； 下屈服點(diǎn)σsl：當(dāng)不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)時(shí)，屈服階段中的應(yīng)力。
屈服點(diǎn)的計(jì)算公式為：
式中：fs--試樣拉伸過(guò)程中屈服力恒定，n牛頓so--試樣原始橫截面積，mm2。
斷后伸長(zhǎng)率σ
在拉伸試驗(yàn)中，試樣拉斷后其標(biāo)距所增加的長(zhǎng)度與原標(biāo)距長(zhǎng)度的百分比，稱為伸長(zhǎng)率。以σ表示，單位為%。計(jì)算公式為：
式中：l1--試樣拉斷后的標(biāo)距長(zhǎng)度，mm； l0--試樣原始標(biāo)距長(zhǎng)度，mm。
斷面收縮率ψ
在拉伸試驗(yàn)中，試樣拉斷后其縮徑處橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百分比，稱為斷面收縮率。以ψ表示，單位為%。計(jì)算公式如下：
式中：s0--試樣原始橫截面積，mm2； s1--試樣拉斷后縮徑處的少橫截面積，mm2。
厚壁無(wú)縫鋼管的軋制加工解析技術(shù)自20世紀(jì)80年代后期開(kāi)始廣泛采用有限要素法fem，近伴隨著計(jì)算機(jī)輸出的發(fā)展，解析技術(shù)已由二維向三維的變形解析發(fā)展。由此提高了產(chǎn)品的尺寸精度和，以下介紹具有代表性的解析技術(shù)。
延伸軋制的解析技術(shù)
芯棒連軋管機(jī)采用芯棒和孔型輥進(jìn)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(méi)有接觸的自由變形區(qū)。由于該自由變形區(qū)是在下個(gè)機(jī)架上被軋制，因此為正確理解芯棒連軋管機(jī)的綜合特征，對(duì)包括自由變形區(qū)在內(nèi)的變形進(jìn)行預(yù)測(cè)是很重要的。
這種復(fù)雜的變形預(yù)測(cè)如果采用以往的高速緩存實(shí)現(xiàn)算法是無(wú)法獲得高的精度，因此就需要-的解析。考慮到軋制方向剪切變形，采用普通擴(kuò)張平面變形解析進(jìn)行近似三維解析。結(jié)果可知，計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)值較一致。
近，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，加快了完全三維有限要素法解析技術(shù)的開(kāi)發(fā)，它還能用于機(jī)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(shù)
采用定徑軋制時(shí)由于內(nèi)面沒(méi)有工具，因此在軋制厚壁管時(shí)軋材的內(nèi)面形狀不整齊。采用三輥式軋機(jī)時(shí)，軋材的內(nèi)面形狀呈六角形。通過(guò)采用三維有限要素法解析，明確了這種內(nèi)面棱角現(xiàn)象的發(fā)生機(jī)理和應(yīng)采取的對(duì)策。在采用接近正圓的橢圓率=0.986的孔型時(shí)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(shí)則出現(xiàn)清晰的內(nèi)面六棱角。采用本解析能預(yù)測(cè)用張力減徑機(jī)軋制時(shí)壁厚的變化，弄清了軋輥孔型特性和機(jī)架間的張力對(duì)內(nèi)面六棱角的影響。
1：以知厚壁無(wú)縫鋼管外徑規(guī)格壁厚求能承受壓力計(jì)算方法：
壓力=壁厚*2*厚壁無(wú)縫鋼管材質(zhì)抗拉強(qiáng)度/外徑*系數(shù)
2：以知厚壁無(wú)縫鋼管外徑和承受壓力求壁厚計(jì)算方法：
壁厚=壓力*外徑*系數(shù)/2*厚壁無(wú)縫鋼管材質(zhì)抗拉強(qiáng)度
3：厚壁無(wú)縫鋼管承受壓力計(jì)算方法：
設(shè)材料的抗拉強(qiáng)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(shù)； 因?yàn)閜小于7mpa，s選s=8； p小于17.5mpa，厚壁無(wú)縫鋼管，s選s=6； p大于17.5mpa，s選s=4； 我們選安全系數(shù)為s=6; 選20鋼抗拉強(qiáng)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(shè)定17.5 故安全系數(shù)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。
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