無縫鋼管是一種經(jīng)濟(jì)斷面鋼材，是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和現(xiàn)代國防的重要原材料之一。大口徑不銹鋼無縫鋼管主要應(yīng)用于核電、石油裂化等能源工程部門，在這些領(lǐng)域中，由于對(duì)其裝置要求的特殊性，對(duì)它們所用管件質(zhì)量的要求也相當(dāng)高。在實(shí)際生產(chǎn)大口徑不銹鋼無縫鋼管的過程中發(fā)現(xiàn)，穿孔后的毛管表面經(jīng)常出現(xiàn)橫向裂紋缺陷，這不僅會(huì)降低產(chǎn)品質(zhì)量，還嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。因此分析裂紋產(chǎn)生的原因?qū)?shí)際生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。斜軋穿孔時(shí)管坯既有直線運(yùn)動(dòng)，又有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其空間的幾何學(xué)、力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的分析十分復(fù)雜。三維有限元技術(shù)可以較為準(zhǔn)確的解決金屬塑性變形中的實(shí)際問題。文章利用ABAQUS軟件建立了桶形輥、錐形輥斜軋穿孔的三維熱力耦合有限元模型，分析了桶形輥穿孔時(shí)的等效應(yīng)力、等效應(yīng)變、應(yīng)變速率、溫度、附加應(yīng)變等參數(shù)的變化規(guī)律，并將其結(jié)果與錐形輥穿孔進(jìn)行了對(duì)比分析，得到了不同輥形下穿孔時(shí)毛管所受應(yīng)力、應(yīng)變的區(qū)別，從工藝的角度找到了裂紋產(chǎn)生的原因。通過熱拉伸實(shí)驗(yàn)的方法，得到了TP321材料在不同的溫度和應(yīng)變速率下的應(yīng)力應(yīng)變曲線，并通過求斷面收縮率得到了TP321塑性隨溫度和應(yīng)變速率變化的規(guī)律，得出該材料適宜加工的溫度范圍，從而為實(shí)際生產(chǎn)中管坯穿孔溫度和穿孔速度的選擇提供了參考。對(duì)不同缺口半徑的試樣進(jìn)行了熱拉伸實(shí)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)臨界空穴擴(kuò)張比準(zhǔn)則在高溫變形條件下的適用性進(jìn)行了驗(yàn)證，得到了臨界空穴擴(kuò)張比隨溫度和應(yīng)變速率變化的規(guī)律，并指出臨界空穴擴(kuò)張比是材料塑性水平的一個(gè)參數(shù)；綜合考慮了影響塑性變形的溫度、應(yīng)變速率、應(yīng)變、應(yīng)力狀態(tài)四個(gè)因素，為高溫條件下金屬塑性成形裂紋的預(yù)測提供了一種新的理論與方法，并通過對(duì)穿孔裂紋缺陷的預(yù)測，驗(yàn)證了該理論的合理性。