 无缝碳钢大小头极限载荷国内外研究概况
无缝碳钢大小头不同于直管或等径弯头，首先是其几何形状复杂。大小头带直边结构的大小头一般是推制的，无直边的结构一般是板焊的，也有推制的，其他还有铸锻工艺制造毛坯的结构；其次是由于制造工艺的影响，壁厚往往不等厚，异径弯头横截面也具有一定的椭圆度，在外载作用下其应力状态比直管复杂；第三是大小头的非对称性几何结构在均匀温度场中其自我热变形也不协调，会产生热胀二次应力；由于以上因素大小头的极限载荷会低于直管的极限载荷。
有文献指出，大小头连接边缘处受内压情况下引发局部弯曲的产生，不具备无力矩理论的应用前提。实际上，弯管属于非轴对称的旋转薄壳，内压和弯矩联合作用下，内压所起到的加强作用只得到表面的认识，定量效果没有研究，这种现象的本质无法正确全面地理解，作用机理尚不清楚。
目前，压力管道应力分析对管道系统采用梁模型进行模拟，重点是整个管系的应力和柔性，而不是详细分析某一局部，且其一次应力的校核准则只校核管道的经向应力。在常用的管件种类中，对国标大小头问题的研究长期以来基本是一片空白，已远落后于等径直管、弯头及三通等管件的研究，而对无缺陷大小头极限载荷的研究是对含缺陷大小头极限载荷研究的前提，因此开展对大小头应力及极限载荷的研究是一项重要而且迫切的理论课题，具有十分重要的学术意义和工程应用价值。
前面所综述的关于直管、弯头、三通、接管等管件的研究资料大多是我国“八五”至“十五”重点科技攻关的研究成果。但是，至今我国国家重点科技攻关计划尚未把大小头纳入研究内容。目前国内外对大小头的分析研究报道甚少，对大小头的极限载荷分析研究尚未见报道。
在国外，由美国焊接研究委员会((WRC)中的压力容器委员会于2001年底发表的WRC465号通报中，有锥壳与圆筒体的不连续结构对强度的影响的报道，但没有大小头的研究。1998年ASMECodeCaseN-597-1关于配管减薄的容限及相关的2001年APIRP579关于减薄检查方法中，管子的种类可适用于直管、弯头、分支管和变径管。
SangZF,WideraGE0通过实验应变检测和有限元计算对五种不同结构参数的板制碟形封头式同心大小头的应力和强度进行了分析，有关结果表明，最大应力出现在大小头小端和小端管子之间焊缝连接区的内表面，进行爆破实验时，屈服及最终开裂也是发生在该区。对两段圆筒壳之间一段小锥度锥体在承受外压时的强度进行了实验研究。WangA6g对带喇叭过渡段的圆锥壳的应力及其稳定性进行了分析研究。
宋建华等用SAPSp程序对扬子石化公司一条STPA-23钢的高温(设计温度5300C)高压(设计压力12MPa)蒸汽管线上的包含大小头的管段进行了三维有限元应力分析，该管线上不同部位的三件结构相同的大小头在运行2-3年后，其小端环焊缝先后出现了裂纹。计算结果表明：裂纹所在截面由温度载荷引起的轴向力最大，它比由内压引起的轴向力大4-10倍，而由温度载荷引起的轴向应力、周向应力和径向应力中，轴向应力也比周向应力和径向应力大4-5倍。黄振仁还就该管线对尺寸同为Dg400X250的偏心及同心大小头的小端应力集中系数进行了计算，认为该系数不仅与国标碳钢大小头结构尺寸有关，还与结构型式有关，在相同的直径比条件下，偏心大小头的小端应力集中系数比同心大小头的小端应力集中系数大，而当大小头两端直径相差大时，与大小头小端相连的管子基准应力也大。刘军和由立臣也对该管线大小头小端裂纹的成因进行了分析，得出相同的结论。李祖贻。报道了一起关于大小头小端成为管系中的高应力“点”而导致该处焊缝的开裂、泄漏事故，也得到同样的结论。
据报道，国内某电力系统研究单位通过检测与试验分析了茂名石化公司乙烯公司自备电厂超高压蒸汽管线大小头的开裂原因，认为是长期在较高拉应力作用下造成的蠕变开裂，而裂纹的起源则是焊缝未熔合，但是较高拉应力的来源不明。王冰等选用美国COADE公司开发的管道专用计算程序CAESARIIVer4.20对该管线进行了应力计算，发现其包括温差应力在内的二次应力最大点符合ANSIB31.3规范的要求，但是不符合ANSIB31.1规范的要求，说明在设计状态下会发生由热膨胀所产生的疲劳或其它形式的失效。
杨铁成等人在对高温高压工艺管道进行应力分析计算时，采用HKS公司的ABAQUS有限元分析软件对带有包括4个碳钢国标大小头的管道进行了分析，在对大小头、弯头、三通等管件进行局部细分时，用分段线性的直线段来模拟，可以达到精度要求。
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