最（zuì）近10年來，為輸送天然氣，開展了在海底鋪設管道管的深水研究項目。在天然氣的遠距離輸送中，要（yào）求管（guǎn）道（dào）在深海下具有（yǒu）抵抗外部水壓（yā）的抗壓強度，因此一般使用UOE鋼管。UOE鋼（gāng）管（guǎn）的製造方法為冷衝壓（yā）成形法（fǎ），鋼管強度各向異性。為預測UOE鋼管的抗（kàng）壓（yā）強度和弄（nòng）清鋼管的壓壞（huài）機理，新日鐵（tiě）進行了鋼管成形（xíng）－性能評價（jià）一體化的數值解析模擬。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（xiàng）位置中的強（qiáng）度各向異性進行了測定，同時（shí）對殘留應力進行了（le）測（cè）定，根據鋼管的實際抗壓強度，對數值（zhí）解析模型的妥當（dāng）性進行了評（píng）價。 1．UOE鋼管的強度各向異性和殘留應力 眾（zhòng）所（suǒ）周知（zhī），影響鋼管抗壓強度的因素有形狀不良(鋼管的正圓度（dù）和壁厚不均)、屈服強度(YS)和殘留（liú）應（yīng）力。圓（yuán）周方向的壓縮屈服強度和殘（cán）留應力有很（hěn）大（dà）的相互關係。圓棒和圓柱試樣(直徑都是6mm)測定的壁厚斷麵的屈服強度分布表明，鋼管外部（bù）圓周方向壓（yā）縮屈服強度的下（xià）降特別（bié）明顯。對壁（bì）厚（hòu）位（wèi）置中的S－S曲線比較表明（míng），從壁（bì）厚中心開始出現在（zài）外部因彈性變形的鮑（bào）辛（xīn）格效應而產生的圓形的S－S曲線（xiàn）。根據UOE鋼管和油井用無縫鋼管的比較可知，兩種鋼管（guǎn）的殘留應力都趨於內麵壓縮，但UOE鋼管殘留應力（lì）值小。 2．數值（zhí）解析模擬 在數值解析（xī）過程（chéng）中，使用了綜合（hé）模（mó）型對UOE鋼管的成形－抗壓強度進行了評估。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（gù）體要素)。由於隻進行（háng）數值解析模擬難以精確（què）預測對從板材到鋼管的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，把計算的等效塑性應變滯後作用於從（cóng）板材取樣的圓（yuán）棒試（shì）樣，然後對每個壁厚位置所得的壓縮S－S曲線進行定義。 3．結果和研究 3．1壓（yā）壞模型的妥當性 預測精度（dù）受模型的要素組合數、壓力增量值、收斂判斷值的支（zhī）配，如果對這（zhè）些影（yǐng）響因素進行校正，估（gū）計本模型的預測誤差在5％左右，通過校正誤差（chà），可以進一步提高（gāo）預測精度。 在對（duì）給出相同正圓（yuán）度時的綜合模型和橢圓近似模型的壓壞值（zhí）進行比較後發現兩（liǎng）者沒有比較大平均差，由此可知，通過將取決於（yú）最大外徑（jìng）和最小內徑（jìng）的正圓（yuán）度做成近似於橢圓的參數，就可以將局部曲率變化的UOE鋼管（guǎn）的外徑分布（bù）用模型表示。對用橢圓模型預測的壓壞值和預測UOE鋼管抗（kàng）壓強度的普通公式（shì）的（de）計算值進行了比較，發現不同D／t(外徑（jìng）／壁厚)和正圓度的預測值與普通（tōng）公式預測值（zhí）相同，由此推定采用成形－壓壞綜合模型也能獲得相同（tóng）的結果。因此，可（kě）以說綜合模型能解（jiě）析（xī）壓壞（huài）機（jī）理（lǐ），可以應用於成形條件對抗壓強度影響的量化。 3．2UOE鋼（gāng）管的壓壞機理 調查了采用圓棒試樣模擬UOE鋼管生產過（guò）程（chéng）中預測的等效塑性應變滯後時（shí）的應力－應變（biàn）關係，並對預測的S－S曲線和模擬曲線進行了比（bǐ）較，結果可知預測的S－S曲線與實際鋼管的S－S曲線（xiàn）較一致，即使是受到不同應變（biàn）滯後作用的壁厚斷麵，其（qí）YS也（yě）與實測值相同。在（zài）此（cǐ）次成形條件下的應變滯後中壁厚外部YS的下降受U衝壓時的拉伸應變負荷所支配。另（lìng）外，在鋼管內側幾乎看不到因彈性變形的鮑格（gé）辛效應而產生的（de）壓縮YS下降。采用以上提出的模擬應變（biàn）試驗，能（néng）更加精確預（yù）測實際鋼管圓周方向的強度（dù）。 4．結束語 根據UOE鋼管的（de）強度分布、強度各向異性和殘留應力實測值，通過數值解（jiě）析，求出（chū）了這些（xiē）因素對鋼管外部壓壞特性的影（yǐng）響。結（jié）果明確了UOE鋼管特有的現象，即由於圓周（zhōu）方向壓縮YS的下降，因此（cǐ）抗壓強（qiáng）度比均質材低，壓（yā）壞的起點和殘留應力的效（xiào）果與均質材不同等。另外，還提出了用板材進行鋼管成形時預（yù）測機械特性能變化的有效方法