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通过对304不锈钢管预应力的计算,挤压生产过程中坯料对304不锈钢管内壁的内压力以及304不锈钢管在不同状态下的应力分析、温度分析及其耦合分析,得到如下结论:
(1)挤压过程中304不锈钢管内衬的温度随挤压过程的进行不断升高,挤压结束时在内衬内壁靠近挤压模的区域温度,达到631℃。而中衬和外筒的温度变化不大。
(2)在非工作状态下,304不锈钢管等效应力值为243MPa,主要集中在304不锈钢管内壁。在预热状态下,其值为286MPa,分布在内衬内壁表面中间部位。在工作状态下,其等效应力为952MPa,主要分布在内壁的上端高温区域。304不锈钢管内部的应力集中区域主要分布在高温区,其分布和温度分布情况基本相同。温度差产生的热应力对304不锈钢管内部应力分布影响较大。
(3)304不锈钢管所受径向应力,在非工作状态,304不锈钢管主要受外部预应力提供的预应力作用,304不锈钢管径向呈压应力状态,其中值为113MPa,分布在304不锈钢管外壁。在预热状态,其径向压力为124MPa,主要集中在上下端面处。在工作状态,其径向压力为337MPa,主要集中在304不锈钢管上端部分区域。
(4)304不锈钢管所受切向应力,在非工作状态,切向应力沿径向由内到外梯次降低,其中值为250MPa,主要分布在304不锈钢管内壁。在预热状态,其中304不锈钢管切向应力为301 MPa,304不锈钢管,主要集中在304不锈钢管内壁中间区域。在工作状态,其中304不锈钢管切向应力为1110MPa,主要集中在304不锈钢管内壁上端高温区域。
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目前,我国生产304不锈钢管的企业约近300家,估计其主要设备(穿孔机等)的生产能力达30万t/a以上;但是大多数是年产量在1 000t以下的小厂,年产量能达到5 000t以上水平的企业并不多。
我国304不锈钢管的生产起步于60年代初,有着较长的生产和应用历史,因此,到目前为止,在大部分的应用领域中它仍占有主要地位。
我国的304不锈钢管生产起步于80年代,在至今已经引进的近百条焊管机组中,有将近半数的机组用于生产304不锈钢管,估计目前我国304不锈钢管机组的生产能力为4-5万t/a。
但是,在大部分304不锈钢管机组中,由于工艺装备不配套,只能生产一般的装饰用管,而不能生产要求高的化工机械、热交换器以及配管、管等工业用304不锈钢管。只有为数不多的机组工艺装备先进,配套齐全,能生产的、高要求的工业用管。