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316不锈钢厚壁管空拔过程中切向附加应力是如何

时间:2012-05-04 00:14 来源:未知

316不锈钢厚壁管空拔过程中切向附加应力是如何产生的


316不锈钢厚壁管在空拔过程中若变形量较小,内外表面层会产生外压内拉的附加应力,这时由于变形渗透差,外表面层的延伸趋势比内层大,因此在外表面层产生附加压应力,在内表面层产生附加拉应力。若内表面层的附加拉应力较大,则拔制时基本应力和附加应力加在一起,会超过316不锈钢厚壁管强度所许可的程度,致使内表面产生横裂。
    在相应的力学条件下,使316不锈钢厚壁管加工时塑性下降的各种因素会使内横裂出现的机会增加。因此在生产316不锈钢厚壁管时,退火质量、消除氢脆是很重要的。
    空拔过程中除轴向存在附加应力外,还有切向附加应力。纵裂就是空拔时所产生的附加切向拉应力造成的。因为空拔时切向的基本应力是压应力,而纵裂的出现只有在外表面层有切向拉应力时才有可能,而这个切向拉应力就是由于附加应力产生的。
    关于316不锈钢厚壁管空拔过程中切向附加应力的产生,有人根据上面几何因素对空拔过程中金属流动的影响来解释。根据上面的讨论(讨论时忽略了壁厚的变化)由于几何因素的影响,空技变形过程中存在一个中性层,其直径变形前为D,变形后为2,见图6一6所示。从中性层到外表面层—外环间各层,其自然延伸都比实际变形时的平均延伸小,而中性层到内表面层—内环间各层,其自然延伸都比实际变形时的平均延伸大。为了保持316不锈钢厚壁管变形的整体性,从外表面到内表面间各层都以一致的平均值延伸的同时,产生了径向不均匀变形,如图6一6所示。变形过程中内环的厚度增加了,由S2增加到夕2,外环的厚度减小了,由S,减小为S'由于内环在减小延伸增加厚度的同时,有增加直径的趋势,而外环在增加延伸减小厚度的同时,则有减小直径的趋势。这样,在变形过程中外环力图阻止内环增加直径,从而在内环切向产生附加压应力。而内环力图扩大外环的直径,从而在外环产生切向附加拉应力,如图6-7所示。
    316不锈钢厚壁管空拔时外表面层产生较大的附加切向拉应力,是纵裂的力学因素。当管壁较厚同时减径量较大时,更容易出现纵裂。这时不均匀变形程度较大,外表面层有较大的附加切向拉应力。钢管的塑性较差,加工硬化程度大或退火质量差,都会使出现纵裂的机会增加,在热轧料有缺陷时,会产生呈螺旋状分布的纵裂。纵裂还常在锤头过渡部分管壁锤入较深处和管尾出现凹口后其壁较薄的地方开始。