最近10年來（lái），為輸送（sòng）天然氣，開展了在海底鋪設管道管的深水研究項（xiàng）目。在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的抗壓強度（dù），因此一般使用UOE鋼管。UOE鋼管的製造方法為（wéi）冷衝壓成（chéng）形法，鋼管強度各向異性。為（wéi）預測UOE鋼管的抗壓強度和弄清鋼管的壓壞機理，新日（rì）鐵進行了鋼管成形－性能評價一體化的（de）數值解析模擬。數值解析模（mó）擬由鋼管的二維成形（xíng）模（mó）型和反映成形（xíng）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進行了測定（dìng），同時對殘（cán）留應（yīng）力進行了（le）測定，根據鋼管的實際抗壓強度，對數值解析模型的妥當性（xìng）進行（háng）了評價。 1．UOE鋼管的強度各向異性和殘留應力 眾所周知（zhī），影響鋼管抗壓強度的因素有形狀不良(鋼（gāng）管的正圓度（dù）和壁厚不均)、屈（qū）服（fú）強度(YS)和殘留應（yīng）力。圓周方向的壓縮屈服（fú）強度和殘留應力有很大（dà）的相互關係。圓棒和（hé）圓柱試（shì）樣(直（zhí）徑都（dōu）是6mm)測定的壁厚斷麵的屈服強度分布表明，鋼管外部圓周方向壓縮（suō）屈（qū）服強度的下降特別明顯。對（duì）壁厚位（wèi）置中的S－S曲線（xiàn）比較表明，從壁厚中心開（kāi）始出現在外部因彈性變形的鮑辛格（gé）效應而產生的圓形的S－S曲線。根據UOE鋼管和油井用無縫鋼（gāng）管的比較可知，兩種鋼管的殘留應（yīng）力（lì）都趨於（yú）內麵壓縮（suō），但UOE鋼管殘留應力值小。 2．數（shù）值解（jiě）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－抗壓強度進行了評估。在UOE鋼管的成形模型(二維平（píng）麵變形要素)中，使用了板材的S－S曲線，並（bìng）將殘留應力應用（yòng）於壓壞模型(三維固（gù）體要素)。由於隻進行數值解析模擬難以精確預測對從板材到鋼管的S－S曲線（xiàn）變化（huà），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（de）等效塑性應變（biàn）滯後作用於從（cóng）板材取樣的圓棒試（shì）樣，然後對（duì）每個壁厚位置所得的壓（yā）縮S－S曲線進行定義。 3．結果和研究 3．1壓壞模型的妥當性 預（yù）測精度（dù）受模（mó）型的要素組合（hé）數、壓力增量值、收（shōu）斂判（pàn）斷值的支配，如果對這些影響因素進行校正，估計本模型的預測誤差在5％左右，通過校正誤差，可以進一步提高預測精度。 在對給出相同正圓度（dù）時的綜合模型和橢圓近似模型的壓壞值進行比（bǐ）較後發現兩（liǎng）者沒有（yǒu）比（bǐ）較大平均差，由此可知（zhī），通過（guò）將取決於最大外徑和最（zuì）小內徑的正（zhèng）圓度（dù）做成近似於（yú）橢圓的參數，就可以將局部曲率變化的UOE鋼管的外徑分（fèn）布用模型表示。對用橢（tuǒ）圓模型預測的壓壞值和預測UOE鋼管抗壓強度的普通公式的計算值進行（háng）了比較，發現不同D／t(外（wài）徑／壁厚)和正（zhèng）圓度的預（yù）測值與普通（tōng）公式預測（cè）值相同，由此推定采用成（chéng）形－壓壞綜（zōng）合（hé）模型也能（néng）獲得相同的結果。因此，可以說綜合模型（xíng）能解（jiě）析壓壞（huài）機理，可（kě）以應用（yòng）於成（chéng）形條件對抗（kàng）壓強度影響的量化。 3．2UOE鋼管的壓壞機理 調查了采用圓棒試（shì）樣模擬UOE鋼管生（shēng）產過程中預測的等效塑性應變滯後時的（de）應力－應變關係，並對預測（cè）的S－S曲線和模擬曲線進行了（le）比較，結果（guǒ）可知預測的（de）S－S曲線與實（shí）際鋼管的S－S曲線較一致，即使（shǐ）是受到不同應變滯後作用的壁（bì）厚斷麵，其YS也與實測值相同。在（zài）此次成形條件下的應變（biàn）滯後中壁厚外部YS的下降受（shòu）U衝壓時的拉伸應（yīng）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（gé）辛效應而產生的壓（yā）縮YS下降。采用以上提出的模（mó）擬應變試驗，能更加精確預測實際鋼管圓周方向的強度。 4．結（jié）束語 根據（jù）UOE鋼管的強（qiáng）度分布、強度各向異性和殘留應力實測值，通過數（shù）值解析（xī），求出了這些因素對鋼管外部壓壞（huài）特性的影（yǐng）響。結果明確（què）了UOE鋼管特有的現（xiàn）象，即由於圓周方（fāng）向壓縮YS的下降，因此（cǐ）抗壓強度比均質材低，壓壞（huài）的起點（diǎn）和殘留應力的效果與均質材不同等。另外（wài），還提出了用板（bǎn）材（cái）進行鋼管成形時預測機械特性能變化的（de）有效方法