荒管壁厚不均是無縫鋼管縱軋擴管生產(chǎn)時常見且比較嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷。我們可以采用薄壁圓筒的管壁承壓受力分析方法來研究縱軋擴管時坯料管的管壁受力情況和壁厚變化情況。當(dāng)擴管頂頭通過坯料管的內(nèi)孔時，作用在頂頭錐面上的正壓力F可分解成沿頂頭軸線的水平分力t和沿坯料管管壁徑向的垂直分力側(cè)Q（Q =Fcosθ, θ表示擴管頂頭的錐面角)，似設(shè)該垂直分力均勻地作用在坯料管的管壁上，如圖5-32a, b所示。
為了計算坯料管管壁的周向拉應(yīng)力σT，利用截面法，在變形區(qū)中用相距一個單位長度的兩個橫截面，與一個通過坯料管軸線的徑向縱截面的單元體作為研究對象(圖5-32c)。假設(shè)作用在該單元體上的總壓力為P，則:
由此可見，導(dǎo)致單元體管壁發(fā)生塑性變形的單位壓應(yīng)力Q與單元體的管壁厚度和變形金屬的屈服強度成正比，與單元體管壁的內(nèi)徑成反比。也就是說當(dāng)坯料管的外徑一定時，其管壁越薄，擴徑變形所需要的拔制力就越小。
若金屬的屈服強度越大，產(chǎn)生擴徑變形所需要的拔制力就越大。坯料管在最薄或屈服強度最小的管壁處，發(fā)生塑性變形所需要的拔制力是最小的。根據(jù)最小阻力定律，坯料管在此處會最先產(chǎn)生塑性變形。
一般來講，無縫鋼管的坯料管都存在著沿橫向的壁厚不均。從上述分析可知.縱軋擴管時，坯料管最小處的管壁會先發(fā)生擴徑變形，管壁減薄。其結(jié)果是本身就最薄處的坯料管管壁變得更薄，而相對較厚處的管壁減壁量較小，擴制后的荒管，其壁厚不均程度在坯料管壁厚不均的基礎(chǔ)上會進(jìn)一步加大。
同樣，當(dāng)坯料管的加熱溢度不均勻時，會帶來變形金屬屈服強度的差異，坯料管的加熱溫度越高.其屈服強度越小，金屬變形會在最小處優(yōu)先發(fā)生。反之，則相反。結(jié)果是坯料管的溫度較高處的管壁經(jīng)縱軋擴徑后，管壁減薄更為明顯;而溫度較低處的管壁，其周向伸長變形和徑向壓縮變形量較小，致使荒管出現(xiàn)壁厚不均。
