[发明专利]一种高钢级大口径螺旋埋弧焊管残余应力预测及验证方法

摘要

本发明公开了一种高钢级大口径螺旋埋弧焊管残余应力预测及验证方法，包括：采用切环试验对高钢级大口径螺旋埋弧焊管的残余应力进行预测，得到高钢级大口径螺旋埋弧焊管残余应力的预测公式；采用应变片法对高钢级大口径螺旋埋弧焊管残余应力预测公式进行验证，在管壁外表面沿圆周等间距贴上若干个应变片，由应变片所测得的应变值可以计算出相应的残余应力，将得到各点的残余应力平均值与残余应力的预测值比较差值在20％以内，则预测公式准确可行。采用本发明方法提高了螺旋焊管的质量，扩大了其使用范围，降低了管道工程建设的成本，验证该预测方法的正确性及可行性。

主权项

一种高钢级大口径螺旋埋弧焊管残余应力预测及验证方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)采用切环试验对高钢级大口径螺旋埋弧焊管的残余应力进行预测：1)采用切环试验将螺旋缝埋弧焊管沿轴向切开，管段切口两侧沿轴向会发生错动Δz、沿着周向张开ΔL，并且两边所在圆周也会发生Δr的径向错位；2)设钢管的原始直径为D，管壁厚度为h，则沿轴向切开后，在圆柱坐标系下各方向的应变进行分析；3)管段经切环试验切开后发生三个方向形状变化所对应的原始状态应力分布；用弹性力学的叠加原理给出了管段切开后复杂变形情况的宏观应力分布，其中轴向错位和周向张开体现了管段内宏观应力的部分，径向错位反映出管段内应力分布的不均匀性；切环试验中高钢级大口径螺旋埋弧焊管残余应力τ*残的预测公式如下：式中：E为弹性模量，MPa；h为壁厚，mm；D为钢管外径，mm；ΔL为管段周向张开量，mm；Δz为管段轴向错位，mm；Δr为管段径向错位，mm；(2)采用应变片法对高钢级大口径螺旋埋弧焊管残余应力预测公式进行验证：1)对进行切环试验的螺旋缝埋焊管管段，在管壁外表面沿圆周等间距贴上若干个应变片，然后进行切环试验，将管段沿轴向切开，测试记录管段沿轴向切开前后应变片上的读数变化；2)由应变片所测得的应变值可以计算出相应的残余应力；3)根据各点应变片测得的应变值计算出相应的各点的残余应力τ'max，然后将各点的残余应力τ'max取平均值，得到将与基于切环试验的高钢级大口径螺旋埋弧焊管的残余应力预测值τ*残进行比较，若各点的残余应力平均值与残余应力预测值τ*残的差值在20％以内，则高钢级大口径螺旋埋弧焊管残余应力的预测公式准确可行。