隨著能源需求的日益增長，國內(nèi)外油氣管道的鋪設(shè)量快速增加。我國目前主流油氣管線鋼以X70、X80為主，管道用鋼管以螺旋埋弧焊管為主。Q355B焊接鋼管幾何尺寸控制系統(tǒng)的水準(zhǔn)直接關(guān)系鋼管的品質(zhì)、管路建設(shè)進(jìn)度及安全性、企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。因?yàn)镼355B焊接鋼管在生產(chǎn)中工序多，形變過程繁雜，促使Q355B焊接鋼管尺寸精度的提升變得艱難，對(duì)Q355B焊接鋼管幾何尺寸控制的研究資料很少，因此研究Q355B焊接鋼管的工序?qū)缀纬叽绲挠绊懀以诖嘶A(chǔ)上開展螺旋鋼管幾何尺寸的控制具有重要意義。

　　本論文以西氣東輸二線Q355B焊接鋼管的生產(chǎn)為背景，關(guān)鍵研究了Q355B焊接鋼管的關(guān)鍵工序與幾何尺寸品質(zhì)的關(guān)聯(lián)。

　　⑴運(yùn)用Q355B焊接鋼管成形三輥彎板原理，根據(jù)三輥彎板機(jī)構(gòu)中的帶鋼彈性變形、塑性形變到妥協(xié)的過程分析，創(chuàng)建三輥彎板的力學(xué)模型圖，獲得帶鋼在成形器內(nèi)彈塑性彎曲變形的彎距和曲率函數(shù)，設(shè)立了三個(gè)成型輥在空間的位置關(guān)系，獲得了不同規(guī)格鋼管生產(chǎn)關(guān)鍵位置參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)鋼級(jí)X80的φ1219×18.4mm鋼管，工作寬帶1540，1、2號(hào)輥交角α=15°14′，2、3號(hào)輥交角β=21°36′，1、2號(hào)輥安全距離=224.4mm，2、3號(hào)輥安全距離=314.5mm，滾動(dòng)座頂端距固定座端部間距△=56.6mm。

　　⑵運(yùn)用Q355B焊接鋼管成形幾何關(guān)系，獲得成形角與Q355B焊接鋼管直徑及牙距公差的關(guān)系，系統(tǒng)分析了成形過程對(duì)鋼管幾何尺寸的影響，提升后φ1219×18.4mm成形角為α=65°54′。研究發(fā)現(xiàn)，加強(qiáng)成型輥部位及視角參數(shù)審查，特別是1#、2#、3#號(hào)輥部位及視角，從開卷機(jī)到成形入口段各工序嚴(yán)格按遞送線部位給料，選用雙銑邊工藝加工需要的帶鋼截面形狀和精確的工作總寬，可以控制Q355B焊接鋼管管經(jīng)、成形縫空隙穩(wěn)定性，減輕或清除錯(cuò)邊和撅嘴狀況。

　　⑶闡述了Q355B焊接鋼管內(nèi)要力的大小與材料彈性模具、半徑、薄厚及張口量的關(guān)系，根據(jù)控制殘余應(yīng)力來保證鋼管幾何尺寸。理論研究發(fā)現(xiàn)，成形時(shí)帶鋼形變不足會(huì)產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)力，增加三輥彎板的變形量，運(yùn)用成形阻力和阻力矩可以控制彈復(fù)量，可實(shí)現(xiàn)低結(jié)構(gòu)應(yīng)力(甚至負(fù)彈復(fù))鋼管生產(chǎn)，滿足鋼管幾何尺寸控制規(guī)定。

　　⑷闡述了Q355B焊接鋼管焊接工藝參數(shù)對(duì)焊縫成型品質(zhì)的影響及焊接缺陷產(chǎn)生的原因，根據(jù)選用不一樣X型坡口，配對(duì)焊材及焊接工藝參數(shù)，完成了鋼管焊縫幾何外貌的質(zhì)量管理，X80鋼級(jí)φ1219X18.4mm螺旋焊鋼管完成了1.76m/min高速焊接，焊偏量≤3.0mm，重疊量≥1.5mm，焊縫寬度15～19mm，內(nèi)焊縫余高0～1.8mm，外焊縫余高0～2.5mm，焊縫表面光滑，過多圓潤，無焊縫偏流，無錯(cuò)口等幾何缺陷。

　　⑸介紹了管端機(jī)械擴(kuò)徑過程擴(kuò)徑力和擴(kuò)徑行程計(jì)算方式，管端機(jī)械擴(kuò)徑成型特點(diǎn)和影響因素，研究了擴(kuò)徑率與管端周長、橢圓度、焊縫性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)，管端周長隨著擴(kuò)徑率的增大而增大，橢圓度變好，0.5%左右擴(kuò)徑率對(duì)鋼管本質(zhì)品質(zhì)沒有影響，根據(jù)合理控制焊管段制造的管經(jīng)范疇，能夠?qū)崿F(xiàn)0.3%-1.0%小擴(kuò)徑率標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)大口徑Q355B焊接鋼管管端幾何尺寸的精確控制。