厚壁無縫鋼管縱向開裂的原因很多,既有材料原因,也有工藝原因。以厚壁無縫鋼管為例,如果厚壁無縫鋼管塑性差或退火不好,縱向開裂的概率會增加,但其根本原因是冷拔厚壁無縫鋼管殘余應(yīng)力大。
根據(jù)開裂力學(xué)的概念,構(gòu)件的開裂是內(nèi)部微裂紋形成和擴(kuò)展的結(jié)果。厚壁無縫鋼管的縱向裂紋基本為脆性裂紋,其裂紋形式為開口型。
一般情況下,金屬微裂紋的存在是不可避免的,但在相同的材料條件下,裂紋的產(chǎn)生取決于構(gòu)件的拉應(yīng)力。影響構(gòu)件的拉應(yīng)力既可以在構(gòu)件外部加載,也可以存在于構(gòu)件的殘余應(yīng)力中。
冷拔后,特別是空拔后,殘余應(yīng)力較大,表現(xiàn)為厚壁無縫鋼管外表面附近的切向和軸向的拉應(yīng)力,其值可以達(dá)到大值。根據(jù)上述抗拉開裂機(jī)理,可以得出厚壁無縫鋼管外表面附近的切向殘余應(yīng)力對厚壁無縫鋼管縱向開裂起著關(guān)鍵作用。