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（zài）天然氣（qì）的遠（yuǎn）距離輸送中，要求管道在深海下具（jù）有抵抗外部水壓的抗壓強度，因此一般使用UOE鋼管。UOE鋼管的製造方法為冷衝壓成形法（fǎ），鋼管（guǎn）強（qiáng）度各向異性。為預測（cè）UOE鋼管的抗壓強度和弄清（qīng）鋼管的壓（yā）壞機理，新日鐵進行了（le）鋼管成（chéng）形－性能評價一體化的數值解析（xī）模擬。數值解析模（mó）擬（nǐ）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（guò）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，同時對殘留應力進行了測定，根據鋼管的實際抗壓（yā）強度，對數值解（jiě）析模型的妥當性進行了評價。 1．UOE鋼管的（de）強（qiáng）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（bú）均)、屈服強度(YS)和殘留（liú）應力。圓（yuán）周方向的壓縮屈服強度和殘留應力有很大的相互關係。圓棒和圓柱試樣(直徑（jìng）都（dōu）是6mm)測定的壁厚斷麵的屈服強度（dù）分布（bù）表明（míng），鋼管外部（bù）圓周方向壓縮屈（qū）服強度的下降特別明顯。對壁厚位置（zhì）中的S－S曲線比（bǐ）較表明，從（cóng）壁厚中心開始出現在外部因（yīn）彈性變形（xíng）的鮑辛格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管的比（bǐ）較可知，兩種鋼管的殘留應力都趨於內麵壓縮（suō），但UOE鋼管殘留應力（lì）值小。 2．數值解析模擬 在數值解析過（guò）程中，使用了綜合模型對UOE鋼管（guǎn）的成形（xíng）－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(三維固體要素)。由於隻進行（háng）數值解（jiě）析模擬難以精確預測對從板材（cái）到鋼管的S－S曲線變化，因此采用半實驗（yàn）的方（fāng）法(模擬變形試（shì）驗)預測S－S曲（qǔ）線。即，把計算的等效塑性應變滯後作用於從板材取樣的圓棒試（shì）樣，然後（hòu）對（duì）每個壁厚位置所得的（de）壓縮S－S曲線進行定義。 3．結（jié）果和研究 3．1壓壞模（mó）型的妥（tuǒ）當性 預測精度受模型的要素組合數、壓力增量（liàng）值、收斂判斷值的支配（pèi），如果對這些影響因素進行校正（zhèng），估計（jì）本模型的預測誤差在5％左右，通過校（xiào）正誤差，可以進一步提高預測精度。 在對給出相同正（zhèng）圓度（dù）時的綜（zōng）合模型和橢圓（yuán）近似模型的壓壞值進行比較（jiào）後發現兩（liǎng）者沒有比較大平均差，由此可知，通過將取決（jué）於最大外徑和最小（xiǎo）內徑的正圓度做成（chéng）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（jìng）分布用模型表示。對用橢圓模型預測的壓壞值（zhí）和預測UOE鋼管（guǎn）抗壓（yā）強度（dù）的普通公式的計算值進行了比較，發現不同D／t(外（wài）徑（jìng）／壁（bì）厚)和正圓度的預測（cè）值與普通公式預測值相同，由此推定采用成形－壓（yā）壞綜合模型也能獲得相同的結（jié）果。因此，可（kě）以說綜合模型能解析壓壞機理，可以應用於成（chéng）形條件對抗壓強度影響的量化。 3．2UOE鋼管的壓壞機理 調查了采用圓棒試樣（yàng）模擬UOE鋼管（guǎn）生產過程中預測的等效塑性應變滯（zhì）後時的應力－應（yīng）變關係，並對預測的S－S曲線和模擬曲線進行了（le）比較，結果可知預測的S－S曲線與實際鋼（gāng）管的S－S曲線較一（yī）致，即（jí）使是受到不（bú）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應變滯後（hòu）中壁厚外部YS的下降受U衝壓時的拉伸應變（biàn）負荷所支配。另（lìng）外，在鋼管內側幾乎看不（bú）到（dào）因彈性變（biàn）形的鮑格（gé）辛效應而產生的壓（yā）縮YS下降。采用（yòng）以上提出的模（mó）擬應變試驗，能更（gèng）加精確預測實際鋼管圓周方向的強度（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測值，通過數值解析，求出了這些（xiē）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（xiàng）壓縮YS的下降，因此抗壓強度比均質材低，壓壞的起點和殘留應力的效果與均質材不同等。另外，還提出了用板材進行鋼管成形時預測機（jī）械特性能（néng）變化（huà）的有效方（fāng）法