评估空心芯棒厚壁减薄可靠性的方法

摘要

本发明提供一种评估空心芯棒厚壁减薄可靠性的方法，该方法包含以下步骤：(1)设定模拟条件；(2)模拟空心芯棒使用过程中所受径向压应力；(3)计算空心芯棒径向压力；(4)设定安全系数；(5)比较模拟压力与计算压力；(6)空心芯棒加工减薄。本发明的效果是采用该方法有效地对任意壁厚的空心芯棒进行可靠性评估，以解决厚壁空心芯棒厚壁减薄程度难以控制的难题。该方法将为空心芯棒的设计和使用带来可靠依据，降低空心芯棒的设计和使用风险，最大限度地发挥空心芯棒的使用率，也能大幅度提高无缝钢管生产效率和降低生产成本，为低碳绿色工业的发展作出贡献。

主权项

1.一种评估空心芯棒厚壁减薄可靠性的方法，该方法包括以下步骤：(1)设定模拟条件：a.设定无缝钢管轧制过程要求的空心芯棒外径为279.9mm，轧辊外径为940mm～980mm，轧制过程中无缝钢管的几何尺寸由Φ339.00*23.10mm变形为Φ294.22*6.25mm；b.设定需要轧制的无缝钢管材质为20钢种、轧制温度为1060℃～1000℃；c.设定无缝钢管与轧辊之间摩擦系数为0.3，空心芯棒与无缝钢管之间的摩擦系数是0.02；d.无缝钢管和轧辊、无缝钢管和空心芯棒之间接触传热系数均是30N/s·mm·℃；热辐射系数是0.17N/s·mm·℃；无缝钢管、轧辊和空心芯棒向空气的传热系数是0.02N/s·mm·℃；(2)模拟空心芯棒使用过程中所受径向压应力：由步骤(1)设定的模拟条件，采用有限元分析软件DEFORM进行模拟得到空心芯棒使用过程中所受径向压应力σ_max；(3)目标壁厚为T的空心芯棒径向压力计算：径向压力计算公式：其中，σ_rlmax为最大径向压应力，d₁、d₂分别为薄壁钢管的内径和外径，σ_s为空心芯棒材料的拉伸强度，目标壁厚(4)设定安全系数：为保证空心芯棒使用安全，设定空心芯棒材料安全系数为1.3-2之间；(5)对模拟压力与计算压力进行比较：比较步骤(2)和步骤(3)中的结果，如果目标壁厚为T的空心芯棒不能使用； 如果目标壁厚为T的空心芯棒可以使用；(6)加工减薄：对废旧空心芯棒进行加工减薄，加工目标尺寸：外径为279.9mm，壁厚为Tmm。