一家专注流体压力成形技术
【作 者】袁林;刘浩伟;余志兵
【引 言】
随着油气需求的日益增长， 油气资源勘测开采逐渐转向高腐蚀油气田及深海领域［１］。 传统的碳钢管已难以适应苛刻的服役环境， 而复合管因具有高强度和高性价比等优势而在国内外一系列重大工程中得到推广使用。 国内外学者针对铺设及服役期间复合管的局部屈曲失稳［２－４］、 屈曲传播［５－６］以及侧向屈曲［７－９］等问题进行了深入研究。 双金属复合管由基管和衬管两部分构成， 基管负责承受外部载荷，而薄壁衬管则主要用于抵抗输运介质侵蚀。 由于兼具高强度和耐腐蚀优异特性， 近年来双金属复合管在陆地与海洋油气开采中得到较多应用。 然而， 当承受外载过大时， 易出现因管间结合力不足导致衬管起皱、 脱落， 进而造成整体结构失效［１０－１１］。因此优化产品设计与加工工艺， 增加管间机械结合强度对管道的安全服役至关重要。 本文主要针对主流液压成形法制造的双金属复合管展开研究分析。
本文基于该理论框架及改进 Ｒａｍｂｅｒｇ⁃Ｏｓｇｏｏｄ 模型， 通过引入拉格朗日乘子， 构建了用于分析复合管制造过程的理论模型。在与有限元模型对比验证良好的基础上，系统分析了内外管初始间隙、屈服应力、材料塑性各向异性以及轴端压力对复合管机械结合强度的影响， 为双金属复合管的产品设计及工艺优化提供理论支撑。
【结 论】
（１）随着初始间隙增大，管间结合力显著降低，但所需成形液压力变化较小。 因此，在复合管生产时，需将初始间隙控制在合适范围内，既要便于内衬插入基管，又要避免过大间隙影响结合力。
（２）基管屈服应力越大，成形液压力越高，完全卸载后管间结合强度越高。 建议尽量选择高屈服强度的基管材料，保证内外管屈服应力差异较大的组合。
（３）基管、衬管塑性各向异性参数变化对管间结合强度作用相反。 Ｓc越大，结合压力越大；ＳＬ越大，结合性能越差。 此外，相对而言，成形液压力对Ｓc变化更为敏感。
（４）随着轴端压力增大，所需成形液压幅值逐渐减小，结合压力有一定降低但变化并不显著。 建议在保证端部密闭的前提下，可适当减小端部压力。
以下是正文：
