直缝钢管制造工艺与成型技术

直缝钢管作为现代工业区域中的基础材料，凭借其特别的焊缝平行于钢管长度方向的结构特点，在石油、燃气输送、建筑结构支撑、桥梁工程等多个区域发挥着关键作用。其制造工艺与成型技术经过长期发展，已形成了一套成熟且速率不错的体系。

制造工艺

直缝钢管的制造工艺主要分为高频直缝钢管制造工艺和埋弧焊直缝钢管制造工艺。

高频直缝钢管制造工艺基于电磁感应原理，利用交流电荷在导体中的趋肤效应、邻近效应和涡流热效应。在生产过程中，钢材经滚压成型后形成截面断开的圆形管坯，在管坯内靠近感应线圈中心附近旋转阻抗器，与管坯开口处形成电磁感应回路。在趋肤效应和邻近效应作用下，管坯开口处边缘产生而集中的热效应，使焊缝边缘加热到焊接所需温度，经压辊挤压后，熔融状态的金属实现晶间接合，冷却后形成的对接焊缝。该工艺无需焊缝填充料，无焊接飞溅，焊接热影响区窄，焊接成型美观，焊接机械性能良好。

埋弧焊直缝钢管制造工艺则相对复杂。以大口径埋弧焊直缝钢管生产为例，起先将钢板投入生产线进行全板声波检验，钢板质量。然后用铣机对钢板两缘表面进行双面铣削加工，使钢板达到要求的板宽、板缘平行度和坡口形状。接着利用预弯机进行板边预弯，使板边具有符合要求的曲率。之后在JCO成型机上，将预弯后的钢板一半进行多次步进冲压成J形，另一半冲压成C形，然后形成开口的O形。成型后的直缝焊钢管合缝并采用气体保护焊（MAG）进行连续焊接，再采用纵列多丝埋弧焊在钢管内外侧进行焊接。焊接完成后，依次进行特别波检验、X射线检查、扩径、水压测试等工序，检验合格后进行管端加工、再次声波和X射线检查、管端磁粉检验、防腐(以实际报告为主)和涂层等处理，完成整个加工工序。

成型技术

直缝钢管的成型技术主要包括连续辊式成型、排辊成型和柔性成型。

连续辊式成型具有成型效果不错的优点，但轧辊通用性差，消耗大，备辊量高，导致生产成本较不错。排辊成型通用性不错，但成型效果相对较差，且多数只能生产薄壁钢管，容易产生失稳现象。

柔性成型作为一种混合成型方法，兼有排辊成型通用性不错和连续辊式成型质量不错的优点。它对轧辊加工精度要求高，结构调整的控制精度也高。目前，柔性成型技术已在国内引进的直缝钢管轧机上得应用，但国内目前还不具备生产采用柔性成型方法的直缝钢管轧机的能力。

在实际工程应用中，直缝焊管成型工艺和成型机组的设计仍主要采用经验设计方法。然而，经验设计方法存在工艺和轧辊设计正确性需要通过生产实践检验、成本高、周期长等缺点，不适合市场经济发展的需要。为解决这些问题，研讨人员利用弹塑性大变形和接触非线性有限元法，应用大型多物理场有限元软件（如ANSYS），建立了较为符合实际的焊管成型过程的三维有限元模型，研讨了小直径焊管管坯在单道次、多道次中的成型过程，获取了管坯在成型过程中的应力、应变的变化分布规律以及曲率、压靠力的变化规律，为直缝焊管成型工艺的设计和优化提供了理论支持。

直缝钢管的制造工艺与成型技术不断发展创新，各种工艺和技术各有优劣。在实际生产中，应根据产品规格、质量要求、生产成本等因素，选择适当的制造工艺和成型技术，以提升直缝钢管的生产速率和质量，达到不同区域的需求。