無芯棒拔管時(shí)，拔模對(duì)無縫鋼管的管壁進(jìn)行壓縮而實(shí)現(xiàn)減徑，管壁周向所受的基本應(yīng)力是壓應(yīng)力。但由于外摩擦力和拔模形狀的影響，從鋼管管壁的“中性層”到外表面各層，金屬的自然延伸小于實(shí)際延伸，鋼管在拔制后，外層管壁的厚度要比其自然延伸時(shí)薄。而鋼管管壁從“中性層”到內(nèi)表面各層，金屬的自然延伸大于實(shí)際延伸，故鋼管在拔制后管壁的厚度要比自然延伸時(shí)厚。因此，鋼管管壁“中性層”以外的金屬在減薄鋼管管壁的同時(shí).存在減小鋼管直徑的趨勢(shì);鋼管管壁“中性層”以內(nèi)的金屬在增厚鋼管管壁的同時(shí)，存在增大鋼管直徑的趨勢(shì)，即與自然變形相比，外層金屬要減小鋼管的直徑，內(nèi)層金屬要增大鋼管的直徑。由于鋼管本身是一個(gè)整體，鋼管內(nèi)、外層的壁厚和直徑的變化彼此之間會(huì)相互制約，因此，鋼管實(shí)際直徑增大量大于自然延伸狀態(tài)下直徑增大量的內(nèi)層金屬，勢(shì)必會(huì)對(duì)鋼管實(shí)際直徑增大量小于自然延伸狀態(tài)下的外層金屬產(chǎn)生沿周向的拉伸作用，由此引起鋼管管壁在“中性層”以外的金屬層產(chǎn)生周向拉應(yīng)力;而鋼管管壁外層金屬的變形情況正好相反，在變形過程中，鋼管管壁“中性層”以外的金屬企圖阻止“中性層”以內(nèi)的金屬增大鋼管的壁厚和直徑。所以，鋼管管壁的外層金屬對(duì)內(nèi)層金屬施加沿周向的壓應(yīng)力，故而在鋼管管壁的內(nèi)、外層金屬中分別產(chǎn)生了附加的周向壓應(yīng)力和周向拉應(yīng)力。φ45mmx4.25mm的鋼管空拔φ40mmx4.5mm時(shí)，鋼管內(nèi)部存在沿管壁方向的周向附加應(yīng)力，其分布狀況如圖7-5。

從上述分析可知，鋼管外表面及其附近區(qū)域沿軸向的金屬附加拉應(yīng)力值最大;接近鋼管內(nèi)表面及其附近區(qū)域沿軸向的金屬附加壓應(yīng)力值最大;中性層附近的附加應(yīng)力值為零。由于拔制時(shí)，鋼管的軸向基本應(yīng)力是拉應(yīng)力，鋼管外表面沿軸向的附加應(yīng)力也是拉應(yīng)力，其結(jié)果是鋼管外表面沿軸向所受的有效應(yīng)力是基本拉應(yīng)力和附加拉應(yīng)力之和，當(dāng)有效拉應(yīng)力達(dá)到一定值時(shí)，容易促使鋼管表面產(chǎn)生橫向裂紋。這就是在冷拔鋼管生產(chǎn)中，鋼管外表面容易產(chǎn)生橫向裂紋的重要原因。鋼管周向附加應(yīng)力是以外拉、內(nèi)壓的形式存在于鋼管內(nèi)部的，外表面過大的周向附加拉應(yīng)力是導(dǎo)致無縫鋼管產(chǎn)生縱向裂紋的力學(xué)條件。