最近10年來，為輸送天然氣，開展了在海底鋪（pù）設管道管的深水（shuǐ）研究項目。在（zài）天然氣的遠距離輸送中，要求管道在深海下具有抵抗外部水壓（yā）的抗壓強度（dù），因此（cǐ）一般使用UOE鋼管。UOE鋼管（guǎn）的製造方法為冷衝壓成形法，鋼管強度各向異性。為預測UOE鋼管的（de）抗壓強度和弄清鋼管（guǎn）的壓壞（huài）機理，新日（rì）鐵進行了鋼管成形－性能評（píng）價一體化的（de）數值解析模擬。數值解（jiě）析模擬由鋼管的二維成形模型和反映（yìng）成形形狀及殘留應力的鋼管三維壓壞模型構成。通過實驗，對鋼管的壁厚、圓周方向位置中的強度各向異性（xìng）進行了測（cè）定，同時對殘（cán）留應力進行了測定，根據鋼管的（de）實際抗壓強度（dù），對數（shù）值解析模型的妥當性進行了評價。 1．UOE鋼管的強度各向異性和殘留應力 眾所周知，影響鋼管抗壓強度的因素有（yǒu）形狀不良(鋼管（guǎn）的正圓度和壁厚不均)、屈服強度(YS)和殘留應力。圓周方向（xiàng）的壓（yā）縮屈服強度和殘留應力有很大的相互關係（xì）。圓棒（bàng）和圓柱（zhù）試樣(直徑都是6mm)測定的壁厚斷麵的屈服強（qiáng）度分布表明，鋼（gāng）管外部（bù）圓（yuán）周方向壓縮屈服強度的下降特別明顯。對壁厚位置中的S－S曲線比較表明（míng），從壁厚中心開始出現在外部因彈性變形的鮑辛格效應（yīng）而產生的圓形（xíng）的S－S曲線。根據UOE鋼管和油（yóu）井用無縫鋼管的比較（jiào）可知，兩種鋼管的殘留（liú）應（yīng）力都趨於內麵壓縮（suō），但UOE鋼管殘留應力值小。 2．數值解析模擬 在數值解析過程中，使用了綜合模型對UOE鋼管的成形－抗壓強度（dù）進行了評估。在（zài）UOE鋼（gāng）管的成形模型(二維平麵變形要素)中，使用（yòng）了板材的S－S曲（qǔ）線（xiàn），並將殘留應（yīng）力應用於壓壞模（mó）型(三（sān）維固體要素（sù）)。由於隻進行數值解（jiě）析模擬難以精確預（yù）測（cè）對從板材到鋼管的S－S曲線變化，因此采用半實（shí）驗的方法(模擬變形試驗)預測S－S曲線。即（jí），把計算的等效塑性應變滯後作用於從板材取樣的圓棒試樣，然後對每個壁厚位置所得（dé）的壓縮（suō）S－S曲線進（jìn）行定義。 3．結果和研究（jiū） 3．1壓壞模型的妥當性 預測精度（dù）受模型的要素組合數、壓力增量（liàng）值、收斂判斷值的支配，如果對這（zhè）些影響因素進行校正，估計（jì）本模型的預測誤差在5％左右，通（tōng）過（guò）校正誤差，可以進一步提高預測精度。 在對給出相同正圓度時的綜合模型和橢圓近似模型的壓壞值進行比較後（hòu）發現兩者沒有比較大（dà）平均差，由此（cǐ）可知，通（tōng）過將取決於最大外徑和最小內徑的正圓度做成近似於橢（tuǒ）圓的參數，就可以將局部（bù）曲率變（biàn）化（huà）的UOE鋼管的外徑分布用模型表示。對用橢圓模型預測的壓壞值和預測（cè）UOE鋼管抗壓強度的普通公式的計算值進行了比較，發（fā）現不同D／t(外徑／壁厚)和正圓度的預測值與普（pǔ）通公式預測值相同，由此推定采用成形－壓壞綜（zōng）合模型也能獲得相同的結果。因此，可以說綜合模型（xíng）能解析壓壞機理（lǐ），可以應用於成形條件對抗壓強度影響的量化。 3．2UOE鋼管（guǎn）的壓壞機理 調查了采用圓棒試樣模擬UOE鋼管（guǎn）生（shēng）產過程中（zhōng）預測的等效塑性應變滯（zhì）後時的應力－應變關係（xì），並對預測的S－S曲線和模擬曲線進行了比較（jiào），結果可知預測（cè）的S－S曲線與實際（jì）鋼管的S－S曲線較一致，即使是受到不同應（yīng）變滯後作用的（de）壁（bì）厚斷麵，其YS也與實測（cè）值（zhí）相同。在此次成形條（tiáo）件下的應變滯後中壁厚外部（bù）YS的下降（jiàng）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形的鮑格辛效應而產（chǎn）生的壓縮YS下降。采用以上提出的模擬應變試驗（yàn），能更加精確預（yù）測實際鋼（gāng）管圓周方向的強度。 4．結束語 根據UOE鋼管的強度分布、強度各向異性和殘留應力實測值，通過數值（zhí）解析，求出了這些因素對鋼管外部壓壞特性的影響。結果明確了UOE鋼管特有的（de）現象，即由於圓周方向壓縮（suō）YS的下降，因此抗壓強度（dù）比（bǐ）均質材低，壓壞的起點和殘留應力的效果與均質材不同等。另外，還提出了用板材（cái）進行鋼管成形時預測機械特性能變化（huà）的有效方法