無縫鋼管是一種經(jīng)濟斷面鋼材，是國民經(jīng)濟建設(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，由于對其裝置要求的特殊性，對它們所用管件質(zhì)量的要求也相當(dāng)高。在實際生產(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)嶋H生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。斜軋穿孔時管坯既有直線運動，又有旋轉(zhuǎn)運動，其空間的幾何學(xué)、力學(xué)和運動學(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)行了對比分析，得到了不同輥形下穿孔時毛管所受應(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。通過熱拉伸實驗的方法，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。對不同缺口半徑的試樣進(jìn)行了熱拉伸實驗，結(jié)合實驗結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果對臨界空穴擴張比準(zhǔn)則在高溫變形條件下的適用性進(jìn)行了驗證，得到了臨界空穴擴張比隨溫度和應(yīng)變速率變化的規(guī)律，并指出臨界空穴擴張比是材料塑性水平的一個參數(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，并通過對穿孔裂紋缺陷的預(yù)測，驗證了該理論的合理性。