为研究TRB管无轴向补料胀形S型波纹管壁厚分布影响因素,通过理论设计构建了TRB管坯参数与S型波纹管参数的几何关系,并建立了胀形有限元模型。研究了S型波纹管参数波纹圆心角、波纹曲率半径、波纹管内半径对壁厚分布的影响。圆心角增大时,设计壁厚与最大壁厚的差(正差)、与最小壁厚的差(负差)以及最大壁厚与最小壁厚的差(总差)快速增大,圆心角对壁厚分布影响显著。当圆心角为42°时,负差为设计壁厚的11.4%,总差为19.3%,壁厚分布不均匀。曲率半径和波纹管内半径对壁厚分布影响不显著,合理的参数范围内,TRB管胀形S型波纹管壁厚分布均匀。

首次通过理论设计建立了在无补料液压胀形波纹管时,TRB管参数与S、V、U型波纹管参数的关系,并建立了TRB管液压胀形S型、V型、U型波纹管的有限元模型,验证了无补料液压胀形技术的可行性。有限元模拟结果显示,S型波纹管的最大壁厚差为设计壁厚的8%,壁厚差大部分为设计壁厚的0%~2.25%;V型波纹管的最大壁厚差为设计壁厚的9.33%,壁厚差大部分为设计壁厚的0%~4.17%,壁厚分布均匀。成形极限图显示,S型和V型波纹管的成形应力状态均在安全区内,而U型波纹管在成形过程中发生破裂。因此,TRB管能成形为壁厚均匀的S型和V型波纹管,但不能成形为壁厚均匀的U型波纹管,模拟与理论设计基本吻合。