变形度和几何尺寸对焊接钢管机械性能的影响

1、变形度和几何尺寸对焊接钢管机械性能的影响 在焊管生产过程中,焊管本身的变形度、结晶的方法,可以消除这种影响。1前言经国家标准局批准,自1989年7月1日起实施焊管国际一般水平标准,其中主要是:焊管的抗拉强度为294461M Pa、伸长率20%,对水压试验的要求也相应提高。 目前国内许多小25mm、40mm的焊管,抗拉强度高、伸长率低,为达到焊管国际一般水平标准,我们进行了一些研究工作,以确定影响焊管机械性能的主要因素,并对其进行控制。 经摸索认为,焊管用钢的化学成分、带钢的终轧温度、焊管的规格尺寸、变形度、加工硬化等均对机械性能有重要的影响。由于化学成分、终轧温度等均属前部工序中确定的因素,在

2、此不予过多论述。 带钢被弯曲成钢管的过程是弹塑性变形过程,表现为纵向边缘的弹性拉压和横向的弹塑性弯曲。带钢成型的过程,也是带钢经受拉伸和压缩、弯曲和扭转联合作用的过程。这当中,规格尺寸、变形度必然要对变形的最终结果产生影响。本文将重点研究在生产过程中,焊管本身的特征对其机械性能的影响,即规格尺寸、变形度对机械性能的影响。2 焊管尺寸与机械性能的关系 焊管在生产过程中,因规格尺寸的不同,各部位的受力状态也不同。具体的关于受力的计算相当复杂,在此略去。表1列出缸1 9 9 2年第5期了规格尺寸与机械性能的关系。从表1可以看出,小40mm焊管的平均值比小25mm焊管的平均值低33.8 1M P a,

3、而乙。则高出了7.4%。25mm焊管显然达不到标准。经过进一步地分析发现,焊管规格越小,变形越大,则加工硬化越严重,内应力越大,变形抗力越大,塑性越低。由此得出机械性能与焊管尺寸成反比关系的结论。3变形度与机械性能的关系 所谓变形度是指原截面积与变形后截面积之比。经过一系列试验所得变形度与机械性能的关系_见表2。 由表2可知,变形度越大,抗拉强度越大。4变形度影响机械性能的分析 从上述的结论可以认为,焊管规格尺寸对机械性能的影响,最终也还是变形度对机械性能的影响。焊管尺寸越小,变形度越大,则影响越明显。变形度影响机械性能的成因可略作如下分析。 塑性变形中,金属内的晶体发生滑移,在滑移面上就会形

4、成许多很小的晶粒碎片,并产生箭;格歪扭、畸变,出现亚结构以及不均匀变形等。并且,碎片使滑移面呈凹凸不平状态,以致难以进一步位移。以上种种,便使金属发生一系列的组织性能的改变,其中最主要的是使金属的变形抗力指标(弹性极限、屈服极限、强度极限、硬度等)随变形程度的增加而升高,使金属的塑性指标(伸长率、断面收缩率等)随变形程度的增加而降低。5克服不利影晌的措施 经过仔细摸索发现,将冷加工形变后的金属加热到适当温度并保温适当时间后,金属原子将进行重新形核和晶粒长大,获得没有内应力和加工硬化的组织。这个过程也称为再结晶过程。一般地说,纯金属的再结晶温度与金属熔点有以下关系:T再结晶=(0.3 5一0。4 0)T熔点T 在此皆以绝对温度计算。 再结晶后,机械性能恢复、变形抗力降低、塑性升高。 再结晶温度是一个很关键的指标,我们取得的经验是:若带钢终轧以后打卷冷却,再用以焊成焊管,则再结晶温度以40为宜;若未打卷冷却,则再结晶温度必须在6 5 0以上,方可达到预期目的;在只考虑得到较好的伸长率时,一般说不论打卷冷却与否J只需在305进行再结晶即可。6结语 焊管的规格尺寸、变形度会对其机械性能产生