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张力减径工艺是在前后布，的一系列轧辊机架中对荒管进行连续轧制的过程．也是钢管生产中的 一道热变形工序。在这一过程中．采用适当的孔型系列．使荒管外径得以连续减缩，同时凭借机架系列中轧辊转速比例的调节．可以取得预定的璧厚变化。张力减径工艺具有轧制速度高、产品规格范1 大等优点，目的已得到广泛应用。在张力减径过程中．钢管周向变形不均匀．导致钢管内表面由圆形变为多边形，在轧制中厚壁钢管时．该现象尤为严， " ．。为了改善和钢管的内多边形缺陷．需要实时测张力减径过程中钢管各个部位的应力、应变及沮度等场盆，但在生产现场，侧 t 这些数据往往比较困难且费时费力．因此利用数值棋拟技术来掌握上述场 t 在张力减径过程中的变化是非常必要的。为了提高产品的壁厚精度．目前国内外许多学者已经利用有限元法针对钢管张力减径过程的壁厚变化规律进行了大证的研究工作，州．并取得了较大的进展。
导致钢管内表面由圆形变为多边形的因索主要有轧辊孔型、张力分布情况、荒管壁厚及轧制沮度等。本文采用革于 MSC . MARC 的有限元分析方法，建立了钢管张力减径过程的有限元热力藕合分析棋型．在其他参数相同的情况下．研究了不同壁厚钢管的张力减径过程．分析了钢管内多边形的形成机理．得到了荒管璧厚和张力系数对钢管内多边形程度的影响规律．可为提高产品的壁厚精度和形状精度提供理论指导。
l 设．主．价数及热力报合有限元板型的盆立
Ll 设备主要参数本文在建立张力减径有限元棋型时．设定的张力减径机组的机架个数为 20 ．轧辊的名义直径设定为 345mm ，相邻机架间的距离为 320mm ，荒管的外圆直径为 180 帕 m ．成品钢管直径为 79mm 。为了研究荒管璧厚及张力系数对钢管内多边形的影响规伸，在其他参数相同的悄况下．本文选取了 9 种不同壁厚的荒管及对应的张力系数进行有限元模拟．其具体数值如表 l 所示。
厚壁管件在实际选用或使用时，首先必须遵循相应法规及规范内的各项规定，特别是输送极度或高度危害流体介质、易燃介质以及高气体等管道的场合。在这前提下，上要依据用途和使用条件（仄力、温度、流体介质）来确定管件的种类。下而主要列出了厚壁钢管相关的法规／规范，仅供参考。
l ）特种设备监察法；
2 ）特种设备检杳条例列；
3 ）仄力管道管理与监察规定；
4 ）特种设备质量监督与监察规定；
5 ）特种设备设计／制造／安装监督管理规定（拟训 ) ;
6 ）仄力管道技术监察规程（拟订） ;
7 ）工业金属管道技术规范（拟订） ;
厚壁钢管质量维护与保养
厚壁钢管质量的关键要数壁厚的均匀度，厚壁钢管的壁厚得不到控制将直接影响钢管质鼠，和用途，厚毕钢管，大日径厚壁钢管 · 般用在齐种机械加工，厚壁零件加工，厚壁钢管的管壁的均匀将直接影响后期加工零件的质量，厚壁钢管的管壁得不到控制，是整体钢管的质量得不到严格把关。选择适宜的场地和库房保管厚壁钢管的场地或仓库，应选择在清洁干净、排水通畅的地方，远离产生有害气体。在场地卜要杂草及 · 切杂物，保持厚壁钢管十净。在仓库电不得与酸、碱、盐、水泥等对厚壁钢管有侵蚀性的材料堆放在一起。不同品种的厚壁钢管应分别堆放，防！卜混淆，防比接触腐蚀。大型型钢、钢轨、辱钢板、大日径厚壁钢管、锻件等可以露天堆放。中小型型钢、盘条、钢筋、中日径厚壁钢管、钢丝及钢妙绳等，可在通风良好的料棚内存放，但必须卜苦下垫。 · 些小型厚壁钢管、薄钢板、钢带、硅钢片、小日径或薄壁厚壁钢管、各种冷轧、冷拔厚壁钢管以及价格高、易腐蚀的金属制．异．，可存放入库。库房应根据地理条件选定， · 般采用普通封闭式库房，即有房顶有围墙、门窗严密，设有通风装置的库房。库房要求晴天注意通风，雨天注意关闭防潮，经常保持适宜的储存环境。合理堆码、先进先放堆码的原则要求是在码垛稳固、确保的条件下，做到按品种、规格码垛，不同：异．种的材料要分别码垛，防 l 卜混淆和相互腐蚀，禁！卜在垛位附近存放对厚壁钢管有腐蚀作用的物况，，原则．露天堆放的型钢，下而必须有木垫或条石，垛而略有倾斜，以利于仆水，并注意材料安放平直，防 lI ：造成弯曲变形．堆垛高度，人工作业的不超过 l . Zm ，机械作业的不超过 l . sln ，垛宽不超过 2 . 5111 . 垛与垛之间应留有 · 定的通道，检杳道 · 般为 0 . sm ，出入通道视材料大小和运输机械而定， · 般为 1 . 5 ? 2 . Om ．垛底垫高。
在钢管超声波探伤中通常称壁径比 t/D∧0.2 的钢管为超厚壁钢管。 对此种钢管的探伤， 若采用常规的横波反射法已无法探测其纵向内壁缺陷， 需采用特殊的方法检测。 曾发生过未经探伤的超厚壁钻铤管在使用过程中发现有大量纵向内壁缺陷，导致项目工期延误， 造成巨大经济损失的情况。 因此，亟待研究出一种探测超厚壁钢管纵向内壁缺陷的方法。 本研究通过对超厚壁钢管超声波探伤纵向内壁缺陷的大量试验和分析， 利用变型横波探测其纵向内壁缺陷， 使得钢管壁厚的检测范围增大， 经实际验证取得了很好效果。
1 钢管横波反射法探伤原理
钢管横波反射法探伤是超声波倾斜入射到钢管表面时， 在有机玻璃和钢管的界面上产生折射和波型转换， 且折射波与入射波的方向关系符合斯奈尔定律， 当入射角 α 选择在 临界角 αⅠ和第二临界角 αⅡ之间时， 钢管中只产生单一横波， 从而实现钢管内外壁缺陷的同时探测。 其入射角的选择必须满足以下 2 个条件： ①声束入射后在钢管中仅产生折射横波； ②折射横波声束能扫查到钢管内壁。2 超厚壁钢管的探伤方法
分析超声波倾斜入射时的反射、 折射和波型转换现象可知， 当入射角小于 αⅠ时， 钢管中的超声波为折射纵波和折射横波同时存在， 折射纵波在钢管外壁上发生波型转换， 产生反射横波（即变型横波）投射到钢管内壁上， 以此来检测超厚壁钢管的内壁缺陷（通过改变探头的入射角可以使变型横波与钢管内壁相切或相交）。由超声波斜入射至有机玻璃/钢界面的声压往复透射率（图 2）可知， 当入射角 α 小于 临界角（27.6°）时， 入射波转换为折射横波的声压往复透射率 TLS 很低， 不足 10%， 即透射到钢管中的折射横波强度很弱， 探测超厚壁钢管内壁缺陷效果极差； 而入射波转换为折射纵波的声压往复透射率TLL 较高， 约 25%［1］， 这说明在折射过程中大部分能量存在于折射纵波中， 折射纵波在管壁反射后产生的变型横波也具有较高的能量［2］， 所以对内壁缺陷的探伤灵敏度明显高于折射横波。 用变型横波斜射法检测超厚壁钢管内壁缺陷是一种较为理想的方法， 这在实践中已得到充分证明。
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