塑性变形对管线钢强度性能指标的影响研究

论文摘要

高端管线钢管多为以宽厚板为毛坯、通过塑性成形方法制造的大直径直缝焊接钢管,其材质属于低合金高强度钢或微合金化低碳高强度钢。在管体的塑性成形及其管体力学性能测试的压平试验过程中,材料的强度性能指标因塑性变形而改变。研究管线钢的强度性能指标随塑性变形的变化规律,揭示其内在关系,是在管线钢管制造和使用过程中人们共同关心的一个学术问题。本文针对常见的几种管线钢和UOE成形工艺,通过单轴正向加载试验、单轴反向加载试验和弯曲压平试验等基础性研究,分析了塑性变形对管线钢强度性能指标的影响,建立了X80管线钢的混合强化模型。本文采用一次预拉伸和两次预拉伸的方法,对两种X80管线钢在UOE成形过程中的塑性变形进行了模拟,研究了在单轴正向加载下,X80管线钢的屈服强度和屈强比随预变形量的变化规律,以及和材料组织的内在联系。本文通过X70、X80管线钢单轴反向加载试验,研究了不同预应变下X70、X80管线钢反向加载时的屈服强度变化规律。结果表明,X70、X80管线钢反向加载时的屈服强度均随着预应变的增大呈现出先减小后增加最后平缓的趋势。根据反向加载试验所得数据,确定了X80管线钢的混合强化系数及混合强化模型参数。本文以X60管线钢为例,应用有限元数值模拟方法分析了不同规格钢管在UOE成形过程中重要特征部位的弯曲变形,采用四点弯曲方法制作了具有相同等效应变的弯曲试件,依据API标准关于管体试样力学性能压平试验方法,分析了X60管线钢在弯曲及压平变形后的力学性能变化规律,给出了等效应变在0.0104~0.0586区间的X60管线钢的屈服强度反向计算近似方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 UOE 成形工艺研究进展
• 1.3 强化理论研究现状
• 1.4 UOE 成形过程对钢管强度性能指标的影响
• 1.5 课题来源和本文研究主要内容
• 第2章 单轴正向加载对屈服强度的影响
• 2.1 试验材料和方法
• 2.2 试验结果及分析
• 2.2.1 一次预拉伸变形对屈服强度的影响
• 2.2.2 两次预拉伸变形对屈服强度的影响
• 2.2.3 组织分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 单轴反向加载对屈服强度的影响
• 3.1 试验材料及方法
• 3.1.1 试样的制备
• 3.1.2 试验仪器及内容
• 3.2 试验结果及分析
• 3.2.1 预应变对屈服强度的影响
• 3.2.2 预应变对抗拉强度的影响
• 3.2.3 预应变对屈强比的影响
• 3.3 组织分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 管线钢强化模型研究
• 4.1 强化理论
• 4.1.1 各向同性强化
• 4.1.2 随动强化
• 4.1.3 混合强化
• 4.2 管线钢的强化特性
• 4.3 混合强化系数的确定
• 4.4 强化模型的参数确定
• 4.4.1 线性随动强化
• 4.4.2 非线性混合强化
• 4.5 本章小结
• 第5章 管线钢管毛坯板的屈服强度反推模型
• 5.1 UOE 成形过程的变形特征分析
• 5.1.1 有限元模拟模型
• 5.1.2 变形分析
• 5.2 弯曲压平试验
• 5.2.1 试验设备与装置
• 5.2.2 试验材料和方法
• 5.3 单向拉伸试验
• 5.4 试验结果与分析
• 5.4.1 变形对屈服强度的影响
• 5.4.2 变形对抗拉强度的影响
• 5.4.3 变形对屈强比的影响
• 5.4.4 变形对硬化指数的影响
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务及主要成果
• 致谢
• 作者简介