冷軋管時(shí)，管坯除了在孔型側(cè)壁處的金屬受拉應(yīng)力之外，在變形區(qū)中的絕大多數(shù)金屬都處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)。但因?yàn)槿齻€(gè)方向的壓應(yīng)力大小不同，導(dǎo)致金屬產(chǎn)生變形的有效應(yīng)力(單向應(yīng)力與三向平均應(yīng)力之差)的大小和性質(zhì)也不相同。軸向有效應(yīng)力為拉應(yīng)力，其他兩個(gè)方向的有效應(yīng)力為壓應(yīng)力。沿軸向的有效拉應(yīng)力使管坯延伸變長(zhǎng);沿徑向的有效壓應(yīng)力使管坯的管壁減薄;沿周向的有效壓應(yīng)力使管坯的外徑減小。
上述主應(yīng)力使管坯發(fā)生了延伸變形和減徑、減壁變形并帶來了鋼管尺寸的變化。而由于金屬不均勻變形所導(dǎo)致的過大的附加應(yīng)力就有可能帶來無縫鋼管的質(zhì)量缺陷。
由于孔型存在橢圓度，在正行程軋制時(shí)，管坯在孔型側(cè)壁處的金屬不與孔型側(cè)壁接觸，其壁厚也就沒有壓下，金屬的延伸要比其他部分的小，因此，此處的金屬會(huì)產(chǎn)生軸向附加拉應(yīng)力。理論上講，處在孔型側(cè)壁處的金屬，因其發(fā)生的變形很小，故會(huì)對(duì)孔型內(nèi)其他已經(jīng)發(fā)生了大變形的金屬產(chǎn)生軸向附加壓應(yīng)力。但是，由于沿孔型周邊的金屬與軋輥工作表面的接觸弧長(zhǎng)不一樣，根據(jù)變形條件的差異，孔型頂部金屬的應(yīng)力狀態(tài)也不一定是附加壓應(yīng)力，它既可能產(chǎn)生附加壓應(yīng)力，也可能產(chǎn)生附加拉應(yīng)力。
在返行程軋制時(shí)，管坯已經(jīng)翻轉(zhuǎn)了90°,原來處于孔型側(cè)壁開口處且承受拉應(yīng)力的金屬變到了孔型的頂部，而原來處于孔型頂部周圍的金屬變到了孔型的側(cè)壁。前己述及，由于孔型頂部周圍和孔型側(cè)壁附近的金屬在發(fā)生變形時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力不同，這樣一來，正行程軋制后，已經(jīng)在鋼管工作錐上形成的軸向殘余應(yīng)力，會(huì)被返行程軋制時(shí)工作錐同一截面上所產(chǎn)生的附加應(yīng)力抵消一部分(二者的應(yīng)力方向正好相反)，這種情況對(duì)于提高金屬的塑性，減少金屬的破壞性是十分有利的。
