最近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，要求管道在深海下具有抵抗外部（bù）水壓的抗壓強度，因此一般（bān）使用UOE鋼管。UOE鋼管的製（zhì）造方法為冷衝壓成形法，鋼管強度各向異性。為預測UOE鋼管的抗壓（yā）強度（dù）和弄清（qīng）鋼管的壓壞機理，新日鐵進行了鋼管成形－性能評價一體化的數值解析模擬。數值解析模擬由鋼管的二（èr）維成形模（mó）型和反映成形形狀及殘留應力的鋼管三維壓壞模（mó）型構成（chéng）。通過實驗，對鋼管的（de）壁厚、圓周方向位置中的強度各向異性進行了測定（dìng），同時對殘留應力進行了測定，根據鋼管的（de）實際抗壓強度（dù），對數值解析模（mó）型的妥當性進行了評價。 1．UOE鋼管的強度各向異性和殘（cán）留應力 眾所周知，影響鋼管抗壓強（qiáng）度的因素有形狀不良(鋼（gāng）管的正圓度和壁厚不均)、屈服強度(YS)和殘留應力。圓周方向（xiàng）的壓縮屈服強度和殘留應力有很大的相互關（guān）係。圓棒和圓柱試樣(直徑都（dōu）是6mm)測定的壁厚（hòu）斷（duàn）麵的屈服強度分布表明，鋼管外部圓周方向壓縮屈服強（qiáng）度的下降特別明顯。對壁厚位置中的S－S曲線比較表明，從壁厚中心開始出現在外部因彈性變形的鮑辛格效應而產生的圓形的S－S曲線。根據UOE鋼管和（hé）油井用無縫鋼管的比較（jiào）可知，兩種鋼管的殘留（liú）應力都趨於內麵壓縮，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－抗壓強度進行了評估。在UOE鋼管的成形模型(二維平麵變形要（yào）素)中，使用了（le）板材的S－S曲線（xiàn），並（bìng）將殘留應力應用於壓壞模型（xíng）(三維固體要素)。由於隻進行（háng）數值解析（xī）模擬難以精確預測對從板材到鋼（gāng）管的S－S曲線變化（huà），因此采用半實驗（yàn）的方法(模（mó）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（shì）樣，然後對每個壁厚位置所得的壓縮S－S曲線進行定（dìng）義。 3．結果和（hé）研究 3．1壓壞模型（xíng）的妥當（dāng）性（xìng） 預測（cè）精度受模型的（de）要素（sù）組合數、壓力增量值（zhí）、收斂判斷（duàn）值的支配，如（rú）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（yuán）度（dù）時的綜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大平均差，由此可知，通過將取決於最大外徑和最小內徑的正圓度做成（chéng）近（jìn）似於橢圓的參數，就可以將局部曲率變化的UOE鋼管的（de）外徑分布用模型表示。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了比較，發現不同D／t(外徑／壁厚)和正圓度的預測（cè）值與普（pǔ）通公式預測值相同，由此推定采用成形－壓壞（huài）綜合（hé）模型也能（néng）獲得相同的結果。因此，可以說綜合模型能解析壓壞（huài）機理，可以應用於成形條件對抗（kàng）壓（yā）強度影（yǐng）響的量化。 3．2UOE鋼管的壓壞機（jī）理 調查了采用圓棒試樣模擬UOE鋼管生（shēng）產過程（chéng）中（zhōng）預測的等效塑性應變滯後時的應力－應變關（guān）係，並對預測（cè）的（de）S－S曲線和模擬曲線進行（háng）了比較，結果可知預測的S－S曲（qǔ）線（xiàn）與實際鋼管的S－S曲線較一致，即使是受（shòu）到不同應變滯後作用的壁厚斷麵，其YS也與實測值相同。在此次成形條（tiáo）件下的應變滯後中壁厚外部YS的下（xià）降受U衝壓時的拉伸應變負荷所（suǒ）支配（pèi）。另外，在鋼管內側幾乎看（kàn）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（shàng）提（tí）出（chū）的模擬應變試驗（yàn），能更加精確預測實際鋼管圓周方向的（de）強度（dù）。 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（shí）測值，通過（guò）數值解析，求出了這些因素（sù）對鋼管外部（bù）壓壞特性的影響。結（jié）果明確了UOE鋼管（guǎn）特有的現象（xiàng），即由於圓周方向壓縮（suō）YS的下降，因此抗壓強度比均質材低（dī），壓壞的起點（diǎn）和殘留應力的效果（guǒ）與均（jun1）質材不（bú）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法