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304不銹鋼方管縱裂的具體原因分析

    導致304不銹鋼矩形管縱裂的原因是多方面的，有材料的因素，也有工藝的因素。如304不銹鋼方管本身塑性差或退火不良，縱裂出現的機率就會增加，但根本原因在于冷拔后的304不銹鋼方管存在較高的殘余應力。
    從斷裂力學的觀點來看，構件的斷裂是由于其內部微裂紋的生成和擴展的結果。304不銹鋼方管的縱裂基本屬于脆性斷裂，其裂紋形態為張開型。這類斷裂的產生過程可由圖7一1所示的模型來定性說明。
    當試樣中存在長度為2a的裂紋時，在拉應力的作用下，裂紋尖端附近的應力民遠高于平均應力σw，只有σw小于其臨界應σc的情況下，裂紋才不會產生失穩擴展，而式中的K1c為材料的斷裂韌性，y是一個與加載方式有關的系數。
    在外界因素的影響下，一旦平均應力σw超過臨界應力σc，裂紋a就會擴展。臨界應力σc隨a的增大而減小，因而裂紋可在較小的拉應力的作用下迅速擴展。所以，產生張開型斷裂的兩個基本條件是存在微裂紋和具有較高的拉應力。
    一般情況下，金屬中微裂紋的存在是不可避免的，但在材料條件相同的情況下，斷裂是否會產生則取決干作用在構件上的拉應力大小。作用在構件上的拉應力可以是外加載荷，也可以是存在于自身的殘余應力。
    304不銹鋼矩形管經過冷技特別是空拔后，存在著較高的殘余應力，這個應力在304不銹鋼方管外表面附近的切向和軸向表現為拉應力，其值可達到最大值。根據上述張開型斷裂機理，可以認為，存在于304不銹鋼方管外表面附近的切向殘余應力對304不銹鋼方管縱裂起著關鍵性的作用。下面用304不銹鋼方管外表面的切向拉伸殘余應力作為衡量指標，比較304不銹鋼方管的殘余應力水平(簡稱為殘余應力，以縱剖法測得)。
    經過不同方式和不同工藝拔制的304無縫不銹鋼矩形管，其殘余應力是不同的。空拔管的殘余應力遠高于短芯棒拔制的304不銹鋼方管的殘余應力，生產現場的測定證明了這一點。表7一1,7一2分別為在生產現場抽樣測定的10“鋼304不銹鋼方管在空拔和短芯棒拔制后的殘余應力。比較表7一1,7一2的數據可知，空拔管的殘余應力約為短芯棒拔制管殘余應力的2一3倍。
    生產中，縱裂管絕大多數是空拔管，而空技管的殘余應力大大高于短芯棒拔制管的殘余應力，這說明304不銹鋼方管內較高的殘余應力是304不銹鋼方管縱裂的根本原因。所以，降低空拔管的殘余應力，將是解決304不銹鋼方管縱裂問題的一種有效途徑。
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