最近10年來（lái），為輸送（sòng）天然氣，開展了在（zài）海底鋪（pù）設管道管的深水研究項目（mù）。在天然氣的遠距離（lí）輸送（sòng）中，要求管道在深海下具有抵（dǐ）抗外部水壓的抗（kàng）壓強度，因此一般使用UOE鋼管（guǎn）。UOE鋼管（guǎn）的製造方法為冷衝壓成形法（fǎ），鋼管強度各向（xiàng）異（yì）性。為預測UOE鋼管的抗壓（yā）強度和弄清鋼管的壓（yā）壞機理，新日（rì）鐵進行了鋼管成（chéng）形－性（xìng）能評價一體化的數值解析模擬。數值解析模擬由鋼管的二維成（chéng）形模型和反映成形形狀及殘留應力的鋼管三維（wéi）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（háng）了測定（dìng），同時對殘留（liú）應（yīng）力進行了測定，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，影響鋼管抗壓強度的因素有形狀不良(鋼管的正圓度和壁厚不均)、屈服強度(YS)和（hé）殘留應力。圓周方向的壓縮屈服（fú）強度和（hé）殘留應力有很大的相互關係。圓棒和圓柱（zhù）試樣(直（zhí）徑都是6mm)測定的壁厚斷麵的屈（qū）服強度分布表明，鋼管外部圓周方向壓縮屈服（fú）強度的下降（jiàng）特別明顯。對壁厚位置中的S－S曲線比較（jiào）表明，從壁（bì）厚中心開始出（chū）現在外部因彈性變形的（de）鮑辛（xīn）格效應而（ér）產生的圓（yuán）形的S－S曲線。根據UOE鋼（gāng）管和油井用無縫鋼管（guǎn）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（yīng）力值小。 2．數值解析（xī）模擬 在數值解析過程中，使用了綜合（hé）模型對UOE鋼管的成（chéng）形（xíng）－抗壓強（qiáng）度進行了評估。在UOE鋼管的成形模（mó）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（mó）型（xíng）(三維固體要素)。由於隻進行數（shù）值（zhí）解析模擬難以精（jīng）確預測對從（cóng）板（bǎn）材到鋼管的S－S曲線變化，因（yīn）此采（cǎi）用半實驗的方（fāng）法（fǎ）(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）板材取樣的圓棒試樣，然（rán）後對每個壁（bì）厚位置所得的壓縮S－S曲線（xiàn）進行定義。 3．結果和研究 3．1壓壞模型的妥當性 預測精度受模型的要素組（zǔ）合數、壓力增量值、收斂（liǎn）判斷值的支配，如果對這些影響因素進行校正，估計本模（mó）型的預測誤差（chà）在5％左右，通過校正誤差，可以進一步提高預測精度。 在（zài）對給出相同（tóng）正圓度時的綜（zōng）合模型和橢圓近似模型的壓壞值進行比較後發現兩者沒有比較（jiào）大平（píng）均差，由此可知（zhī），通過將取決於最大外徑和最小內徑的（de）正圓度做成近似於橢圓的參數，就可以將局部曲率變化的UOE鋼管的外徑分布用（yòng）模型表示。對用橢圓模型（xíng）預測的壓壞值（zhí）和預測UOE鋼（gāng）管抗壓強度的普通公式的計算值進行了比較，發現不同D／t(外徑／壁厚)和正圓度的預測值與普通公式預測值相同，由此推定采用成（chéng）形－壓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，可以應用於成形條件對抗壓強度影響的量化。 3．2UOE鋼管的壓（yā）壞機理 調查了采用圓棒（bàng）試（shì）樣模擬UOE鋼管生產過程中預測的等效塑性應變滯（zhì）後時的應力－應變關係，並對預測的S－S曲線和模（mó）擬曲線進行了比較（jiào），結果可知預測的S－S曲線與實際鋼管的S－S曲線較一致（zhì），即使是受到不同應變滯後作用的（de）壁厚（hòu）斷麵，其YS也與實測值相同。在此次成形條件下的（de）應（yīng）變滯後中壁厚外部YS的下降受U衝壓時的拉（lā）伸應變負荷所支配。另外（wài），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（shēng）的壓縮YS下降（jiàng）。采用以（yǐ）上提出的模擬應（yīng）變試驗，能更加精確預測實際鋼（gāng）管圓周方向的強度。 4．結束語 根據UOE鋼管（guǎn）的強度分布、強度各向（xiàng）異性和殘留應力實（shí）測值，通（tōng）過數值解析，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鋼管特有的現象，即由於圓周方向壓縮YS的下降，因此抗壓強度比均質材低，壓壞的起（qǐ）點和殘留應力的效（xiào）果與（yǔ）均質材不同等。另外，還提出了用板材進行鋼管成形時預測機械特性能變化的有效方（fāng）法