热载荷对双金属复合管残余接触压力的影响

　　引言

　　双金属复合管「‘刁(见图l)是由两种不同的金属管材构成;一种管材在内，另一种管材在外，管层之间通过各种变形和连接技术形成紧密结合，受外 力作用时，内外管材同时变形且界面不分离。双金属复合管的一般设计原则是基材满足管道的设计应力，覆材满足耐腐蚀或耐磨损等性能。因此与单一金属管相比， 复合管充分利用基管和覆管的最佳性能，不仅具有所要求的高强度，而且还具有优良的防腐蚀、耐磨损等性能。因而双金属复合管被广泛应用于石油、化工、核工业 和建筑等领域的输送用管及换热器用管等。

　　按照双金属复合管的成形原理，复合管的成形方法可分为塑性成形法和非塑性成形法。塑性成形法是利用管材的局部或整体塑性变形来实现内层管与外层 管之间紧密结合的一种复合工艺;由于该工艺简单、成形效率高等优点.目前在国内外都得到了广泛的应用。由于经过塑性成形得到的双金属复合管管层之间的结合 方式为机械结合，因此工作温度的循环变化将引起内外管的变形量不同，可能会导致复合管出现分层脱离现象;因此研究经历温度循环变化后复合管的结合紧密程度 (即残余接触压力的变化)是一个很重要的问题。

　　1塑性成形过程及受热载荷时的内层管应力状态变化

　　双金属复合管的塑性成形过程应力状态变化可以清楚地在民l)一a、。图上表示出来。图2为双金属复合管塑性变形过程及在温度循环时内层管外壁的 应力状态变化原理图2，。图中为内层管材料的屈服强度，伪:为内层管外壁的周向接触应力，氏，为内层管外壁的径向接触应力。假定内层管为理想弹塑性材料， 并遵守屈雷斯加屈服准则一3几。根据塑性成形过程，将内层管应力状态变化分为4个阶段来讨论:

　　l)内层管塑性变形阶段。胀管压力未加载前，内层管无应力，以原点O来表示;以A为内层管与外层管接触前的加载线。内层管在与外层管接触前就已经发生屈服，A点表示内层管与外层管接触时的应力。

　　2)内外管共同变形阶段。内层管与外层管接触后，随着胀管压力的增加，内层管的应力状态将沿直线A召由A点向B点运动，最终停留在G点;AG为内层管与外层管接触后的加载线，内层管一直处于屈服状态。

　　3)卸载阶段。GH为内层管的弹性卸载线，当胀管压力卸载后，内层管将产生弹性回复，应力状态变化以GH线，直线GH的斜率为恤一 旦:GJs，t点位置与胀管压力及外层管的刚度有关。连接O点与H点形成直线OH，延长直线OH交CD于K点。它表示从直线AB上任一点卸载，残余接触应 凡刀郁粉洛仕且找以上，共科竿刀丁。