1、管道運(yùn)輸是長(zhǎng)距離輸送石油、天然氣的有效手段，具有高效、經(jīng)濟(jì)、安全和無(wú)污染等特點(diǎn)。隨著X80級(jí)管線鋼的普遍應(yīng)用，X100及更高鋼級(jí)的管線鋼的研發(fā)受到人們的關(guān)注，以期進(jìn)一步降低管線的建設(shè)和運(yùn)行成本。但是，X100的開(kāi)發(fā)需要耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，且技術(shù)上存在一定限制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展以及計(jì)算材料學(xué)的日益成熟，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬來(lái)研究軋制變形過(guò)程成為最為有效的方法之一。已有不少學(xué)者對(duì)中厚板熱軋過(guò)程進(jìn)行了熱力耦合模擬，但是大多采用剛性軋

2、輥簡(jiǎn)化進(jìn)行二維或三維穩(wěn)態(tài)軋制過(guò)程的模擬，溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)耦合方面多采用間接耦合，輻射邊界條件常轉(zhuǎn)化為對(duì)流邊界條件來(lái)處理，以上處理會(huì)給計(jì)算結(jié)果帶來(lái)偏差。本文針對(duì)X100管線鋼，采用直接耦合的方法進(jìn)行了軋制過(guò)程熱力耦合分析。本研究考慮了材料應(yīng)力-應(yīng)變的非線性、幾何大變形的非線性以及接觸邊界條件非線性等非線性問(wèn)題，將軋輥設(shè)置為彈性輥，溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)直接耦合，并根據(jù)實(shí)際的傳熱情況施加對(duì)流傳熱、接觸傳熱以及輻射傳熱等邊界條件。
　　對(duì)軋制溫度

3、為1000℃～1100℃、壓下率為20％～40％、軋輥轉(zhuǎn)速為27.2rpn～37.2rpn范圍下的軋制過(guò)程進(jìn)行了有限元模擬，研究了軋制溫度、壓下率、軋輥轉(zhuǎn)速等對(duì)軋件板形、溫度分布、殘余應(yīng)力以及應(yīng)變的影響，得到了軋件的塑性變形規(guī)律、應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)、溫度場(chǎng)以及軋制力的變化規(guī)律。軋制溫度、壓下率、軋輥轉(zhuǎn)速等對(duì)溫度分布、軋件板形、殘余應(yīng)力以及應(yīng)變的具體影響如下:
　　(1)軋制溫度為1000℃，壓下率為40％，軋輥轉(zhuǎn)速為37.2rpn時(shí)，軋件

4、的溫度分布最均勻。
　　(2)軋制溫度為1100℃時(shí)，壓下率為20％，軋輥轉(zhuǎn)速為27.2rpn，軋件板形最為平整。
　　(3)軋制溫度為1100℃，壓下率為40％，軋輥轉(zhuǎn)速為27.2rpn時(shí)，軋件上表面寬度方向的殘余應(yīng)力分布最均勻，軋制溫度為1000℃，壓下率為30％，軋輥轉(zhuǎn)速為37.2rpn時(shí)，軋件側(cè)面厚度方向的殘余應(yīng)力分布最均勻。
　　(4)軋制溫度為1000℃，壓下率為20％，軋輥轉(zhuǎn)速為37.2rpn時(shí)，軋件上表