最近10年來（lái），為輸送（sòng）天然（rán）氣（qì），開展了在（zài）海底鋪設管道管的深（shēn）水研究項（xiàng）目。在天然氣的遠距離輸（shū）送中，要求管道在深海（hǎi）下（xià）具有抵抗外部水壓的抗壓強度，因此一般使用UOE鋼管。UOE鋼管的製造方法為冷衝壓成形法，鋼管（guǎn）強度各向異性。為預測UOE鋼管的抗壓強度和弄清鋼（gāng）管的（de）壓壞機理，新日鐵進行了鋼管成形－性能評價一（yī）體化的數值（zhí）解析模擬。數值解（jiě）析模擬由鋼管的二維成形模（mó）型和反映成形形狀及殘留應（yīng）力的鋼管三維壓壞模型構成。通過實驗，對鋼管的壁厚、圓周（zhōu）方向位置（zhì）中的強度各向異性進行了測定，同時對殘留應力（lì）進行了測定，根據鋼管的實際抗壓強度，對數值解析模型（xíng）的妥當性進行了評價。 1．UOE鋼（gāng）管的強度各向異性和殘留應力 眾所周知，影響鋼管抗壓（yā）強度的因素有（yǒu）形狀不良(鋼管的正圓度和壁厚（hòu）不均)、屈服強度(YS)和殘留應力。圓周方向的（de）壓縮屈服（fú）強度和殘留應力有（yǒu）很大的（de）相互關係。圓棒和圓柱試樣(直徑都是6mm)測定（dìng）的壁厚斷麵的屈服強度分布表明（míng），鋼管外部圓周方向壓縮屈服強度的下降特別明顯。對壁厚位置（zhì）中的S－S曲線比較表明，從壁（bì）厚中心開始出現在外部因彈性變形的鮑辛格效應而產生的圓形的S－S曲線。根據UOE鋼管（guǎn）和油井用無縫鋼管（guǎn）的比較可知，兩種鋼管的殘（cán）留應力都趨於內麵（miàn）壓縮，但UOE鋼管殘留應（yīng）力值小（xiǎo）。 2．數值（zhí）解（jiě）析模擬 在數值解析過程中（zhōng），使用了綜合模型對UOE鋼（gāng）管的成形－抗壓強度進行了評（píng）估。在UOE鋼管的成形模型(二維平麵變形要素)中，使用了板材的S－S曲線，並將殘留應力應用於壓壞模型(三維固體要素（sù）)。由（yóu）於隻進行數值解析（xī）模擬難（nán）以精確預測對從板材到鋼管的（de）S－S曲線變化，因此采用半實驗的方法(模擬變形試驗)預測S－S曲線。即，把計算（suàn）的等效塑性（xìng）應變滯（zhì）後作用（yòng）於從板材取樣的（de）圓棒試樣，然後對每個壁厚（hòu）位置所得的壓縮S－S曲線進（jìn）行定義。 3．結果和研究 3．1壓壞模（mó）型的妥當性 預測精度受模型的要素組合數、壓（yā）力增量值、收斂判斷（duàn）值的支配，如果對（duì）這些影響因素進行校正，估計本模型的預測誤差在（zài）5％左右，通過校正誤差，可以進一步（bù）提高預測精度。 在對給出相同正圓度時的綜合模型和橢圓近似模型的壓（yā）壞（huài）值進行比（bǐ）較後發現兩（liǎng）者沒有比（bǐ）較大平（píng）均（jun1）差，由此可知，通過（guò）將取（qǔ）決於最（zuì）大（dà）外徑和最小內徑的正圓度做成近似於橢圓的參數，就（jiù）可以將局部曲率變化的UOE鋼管的外徑分布用模（mó）型表（biǎo）示。對用橢圓模（mó）型預（yù）測的壓壞值和預測UOE鋼管抗（kàng）壓（yā）強度的普（pǔ）通公式的計算值進行了（le）比較，發現不同D／t(外徑／壁厚)和正圓度的預測值與普通（tōng）公式預測值相同，由（yóu）此推定采用成形－壓（yā）壞綜合模型也能獲得相同的結果（guǒ）。因（yīn）此，可以說綜合模型能解析壓壞機理，可以應用於（yú）成形（xíng）條件對抗壓強度影響（xiǎng）的（de）量化。 3．2UOE鋼管的壓壞機理 調查（chá）了采用（yòng）圓棒試樣模擬UOE鋼管生產過程中預測的等效塑性應變滯後時的應力－應變（biàn）關係，並對預測的S－S曲線和模擬（nǐ）曲線進行了比較，結果可（kě）知預測的S－S曲線與實際鋼管的S－S曲線較一致，即使是受到不同應變滯後作用的壁厚斷麵，其YS也與實測值相同。在此次成形條件下的應變（biàn）滯後中（zhōng）壁厚外部YS的下降受U衝壓時的拉伸應變負荷所支配。另外，在鋼管內側幾乎看不到因彈性變（biàn）形的鮑格（gé）辛效應（yīng）而產（chǎn）生的壓縮YS下降。采（cǎi）用以上提出的模擬應（yīng）變（biàn）試驗，能（néng）更加精確預測實際鋼管圓周方向的強度。 4．結束語 根據UOE鋼管的強度分布、強度各向異（yì）性和殘留（liú）應力（lì）實測值，通過數值解（jiě）析，求出了這（zhè）些因素對（duì）鋼管外部壓壞特性的影響（xiǎng）。結果明確了UOE鋼管特有的現象，即（jí）由於圓周方向壓縮YS的下降，因此抗壓強度比均質（zhì）材低，壓壞的起點和殘留應力的效果與均質材不同（tóng）等。另外，還提（tí）出了用板材進行鋼管成形時預測（cè）機械特性能變化的有效方法