ФГАОУ ВО «НИТУ «МИСиС», Москва, Россия:
В. Н. Шинкин, докт. физ.-мат. наук, профессор, эл. почта: shinkin-korolev@yandex.ru

При производстве стальных труб большого диаметра для магистральных газонефтепроводов по технологии UOE на ТЭСА 1020 стальной лист изгибают на кромкогибочном прессе, прессе предварительной формовки и прессе окончательной формовки. На кромкогибочном прессе продольную кромку стального листа подгибают по однорадиусной или двухрадиусной схеме по всей длине листа сначала с одной стороны, а затем с противоположной стороны. На прессе предварительной формовки стальному листу придают U-форму за счет изгиба его центральной части. Пресс окончательной формовки придает стальному листу О-форму, близкую к форме трубы и удобную для сварки кромок заготовки. Далее производят сборку и сварку О-заготовки трубы на электросварочном агрегате, доводку округлости трубы на экспандере, гидроиспытание на прочность трубы и нанесение внешнего и внутреннего антикоррозионного покрытия трубы. При деформации стального листа на О-прессе избыточно изогнутые участки листа частично разгибаются в противоположном направлении, а недостаточно изогнутые участки получают дополнительный изгиб в первоначальном направлении. Расчет кривизны листа при знакопеременном изгибе вызывает существенные трудности у металлургов-технологов из-за появления эффекта Баушингера при изгибе, при котором существенно изменяются механические характеристики стали. По этой причине часто возникают дефекты О-формы трубной заготовки после прохождения пресса окончательной формовки — недоформовка округлости заготовки (при которой зазор между кромками заготовки недопустимо большой), смещение кромок заготовки (при котором кромки заготовки находятся на разном уровне друг над другом) и нахлест продольных кромок заготовки (при котором кромки заготовки Х-образно смещаются друг относительно друга в области контакта или кромки заготовки не контактируют между собой и располагаются одна над другой). Дефект нахлеста кромок трубной заготовки трудно устраним, так как заготовку перед сваркой приходится частично разгибать домкратами. Предложен аналитический метод расчета окончательной кривизны стальной трубной заготовки при знакопеременном изгибе на ТЭСА 1020. Результаты работы могут быть применены в металлургии при производстве стальных толстостенных труб большого диаметра.

1. Bertram A. Elasticity and plasticity of large deformations: An introduction. — Springer, 2012. — 363 p.
2. Stouffer D. M., Dame L. T. Inelastic deformation of metals: Models, mechanical properties and metallurgy. — Wiley, 1996. — 520 p.
3. Rees D. W. A. Basic engineering plasticity: An introduction with engineering and manufacturing applications. — Butterworth-Heinemann, 2006. — 528 p.
4. Srinivasa A. R., Srinivasan S. M. Inelasticity of materials: An engineering approach and a practical guide. — World Scientific Publishing, 2009. — 441 p.
5. Ochsner A. Elasto-plasticity of frame structure elements: Modeling and simulation of rods and beams. — Springer, 2014. — 596 p.
6. Segal V. M., Beyerlein I. J., Tome C. N., Chuvildeev V. N., Kopylov V. I. Fundamentals and engineering of severe plastic deformation. — Nova Science Publishers, 2010. — 542 p.
7. Kutz M. Applied plastics engineering handbook: Processing, materials and applications. — Elsevier Science, 2016. — 784 p.
8. Shinkin V. N. Springback coefficient of round steel beam under elastoplastic torsion // CIS Iron and Steel Review. 2018. Vol. 15. P. 23–27.
9. Shinkin V. N. Simple analytical dependence of elastic modulus on high temperatures for some steels and alloys // CIS Iron and Steel Review. 2018. Vol. 15. P. 32–38.
10. Lavakumar A. Concepts in physical metallurgy: Concise lecture notes. — Morgan and Claypool Publishers, 2017. — 171 p.
11. Fonstein N. Advanced high strength sheet steels: Physical metallurgy, design, processing and properties. — Springer, 2015. — 418 p.
12. Safronov A. A., Belskiy S. M., Chernyj V. A., Mazur I. P. Modeling of temperature influence on resistance to plastic deformation of electrotechnical steels in hot rolling // Journal of Physics: Conference Series. 2018. Vol. 1134. 012050. P. 1–6.
13. Belskiy S., Mazur I., Lezhnev S., Panin E. Distribution of linear pressure of thin-sheet rolling across strip width // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2016. Vol. 51. No. 4. P. 371–378.
14. Seetharaman S. Fundamentals of metallurgy. — Woodhead Publishing, 2005. — 576 p.
15. Weichert D., Maier G. Inelastic analysis of structures under variable loads: Theory and Engineering Applications. — Springer, 2000. — 396 p.
16. Madeo A. Generalized continuum mechanics and engineering applications. — Elsevier Science, 2015. — 146 p.
17. Shinkin V. N. Elastoplastic flexure of round steel beams. 1. Springback coefficient // Steel in Translation. 2018. Vol. 48. No. 3. P. 149–153.
18. Shinkin V. N. Elastoplastic flexure of round steel beams. 2. Residual Stress // Steel in Translation. 2018. Vol. 48. No. 11. P. 718–723.
19. Altenbach H., Eremeyev V. A. Generalized continua from the theory to engineering applications. — Springer, 2013. — 404 p.
20. Holzapfel G. A. Nonlinear solid mechanics: A continuum approach for engineering. — Wiley, 2000. — 470 p.
21. Zhu H., Zhou Z., Chen M., Deng J. Deformation compatibility control for engineering structures: Methods and applications. — Springer, 2017. — 128 p.
22. Yoshida S. Deformation and fracture of solid-state materials: Field theoretical approach and engineering applications. — Springer, 2015. — 254 p.
23. Dimitrienko Y. I. Nonlinear continuum mechanics and large inelastic deformations. — Springer, 2011. — 721 p.
24. Kassir M. Applied elasticity and plasticity. — CRC Press, 2017. — 563 p.
25. Шинкин В. Н. Предварительная правка стальной полосы // Черные металлы. 2018. № 5. С. 34–40.
26. Shinkin V. N. Residual stresses in elastoplastic bending of round bar // Materials Science Forum. 2019. Vol. 946. P. 862–867.
27. Xiao H., Bruhns O. T., Meyers A. Elastoplasticity beyond small deformations // Acta Mechanica. 2006. Vol. 182. No. 1-2. P. 31–111.
28. Wu H.-C. Continuum mechanics and plasticity. — CRC Press, 2004. — 704 p.
29. Belsky S. M., Lezhnev S. N., Panin E. A. Engineering method of determination of thermal bulge of work rolls of the hot rolling mill // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2018. Vol. 53. No. 2. P. 373–379.
30. Belskiy S. M., Bobkov E. B., Cherny V. A. Causes of ‘coil break’ defects on hot strip surface in the continuous pickler // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2020. Vol. 55. No. 1. P. 129–133.
31. Chen Y. Deformation behavior of thin metallic wires under tensile and torsional loadings. — KIT Scientific Publishing, 2013. — 163 p.
32. Hertzberg R. W., Vinci R. P., Hertzberg J. L. Deformation and fracture mechanics of engineering materials. — Wiley, 2012. — 784 p.