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Durante el proceso de extrusión,Tubos de acero soldados en espiral (tubos SSAW)Experimentan un campo complejo de tensión acoplada dominado por la tensión térmica y la tensión de compresión radial. La distribución de la tensión se correlaciona estrechamente con los gradientes de temperatura dentro de la estructura de la tubería.
1. evolución de la temperatura durante la extrusión
A medida que avanza la extrusión, la temperatura del revestimiento interior de la tubería de acero soldada en espiral aumenta continuamente.
En la etapa final de la extrusión, la temperatura cerca de la boquilla de extrusión en la pared interna del revestimiento alcanza aproximadamente 631 °C.
La capa de revestimiento intermedia y el cilindro exterior no muestran variaciones de temperatura significativas durante todo el proceso.
El campo de temperatura exhibe un claro gradiente axial y radial, con los valores más altos concentrados cerca de la región de contacto con el troquel.
2. distribución equivalente del estrés bajo diferentes estados de trabajo
La tensión equivalente (von Mises) de la tubería de acero soldada en espiral varía significativamente según la condición de operación:
--Estado de no trabajo:
Tensión máxima equivalente: 243 MPa
Ubicación del estrés: superficie de la pared interior
--Estado precalentado:
Tensión máxima equivalente: 286 MPa
Ubicación del estrés: región media del revestimiento interior de la pared
--Estado de trabajo (extrusión):
Tensión máxima equivalente: 952 MPa
Ubicación del estrés: zona de alta temperatura en el extremo superior de la pared interior
Las zonas de concentración de tensión se solapan fuertemente con las regiones de alta temperatura, lo que indica que la tensión térmica inducida por las diferencias de temperatura es el factor dominante que rige la distribución de tensión durante la extrusión.
--Insight de ingeniería:
Los gradientes térmicos, en lugar de la carga mecánica sola, controlan los niveles de tensión máxima dentro de las tuberías SSAW.
3. características de la tensión radial de la tubería de acero espiral
El comportamiento de la tensión radial cambia claramente a través de estados de funcionamiento:
--Estado de no trabajo:
Dominado por pretensado externo
Estado de tensión radial: compresivo
Valor máximo: 113 MPa, ubicado en la pared exterior
--Estado de precalentamiento:
Presión radial máxima: 124 MPa
Zonas de concentración: caras de extremo superior e inferior
--Estado de trabajo:
Presión radial máxima: 337 MPa
Zona de concentración: sección superior de la tubería de acero en espiral
Con el aumento de la temperatura y la carga de extrusión, la tensión de compresión radial se intensifica y se desplaza hacia la región de trabajo de alta temperatura.
Resumen
La concentración de tensión en tubos de acero soldados en espiral durante la extrusión es impulsada por la temperatura.
La pared interior cerca de la boquilla de extrusión es la zona estructural más crítica.
El estrés térmico domina la evolución del estrés equivalente en condiciones de trabajo.
El esfuerzo radial permanece compresivo pero aumenta bruscamente durante la extrusión activa.
Preguntas frecuentes
P: ¿Qué domina el estrés en la extrusión de tuberías SSAW?
A: Estrés térmico por gradientes de temperatura.
P: ¿Dónde se encuentra la tensión máxima durante la extrusión?
A: pared interior cerca de la matriz de extrusión.
Q: ¿Tensión equivalente máxima en estado de trabajo?
A: Alrededor de 952 MPa.
P: ¿La tensión radial es extensible o compresiva?
A: Compresión en todos los estados.
P: ¿Qué aumenta la tensión radial durante la extrusión?
A: Aumento de temperatura y carga de extrusión.