隨著能源需求的日益增長，國內外油氣管道的鋪設量迅速增加。目前我國主流油氣管線鋼以X70、X80為主，管道用鋼管以螺旋埋弧焊管為主。大口徑螺旋焊管幾何尺寸控制技術的水平直接影響鋼管的質量、管道建設進度及安全性、企業經濟效益。由于螺旋焊管在生產中工序多，變形過程復雜，使得螺旋焊管尺寸精度的提高變得困難，對螺旋焊管幾何尺寸控制的研究資料很少，所以研究螺旋焊管的工序對幾何尺寸的影響，并且在此基礎上進行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螺旋焊管的生產為背景，主要研究了螺旋焊管的關鍵工序與幾何尺寸質量的關系。

　?、艖寐菪腹艹尚腿亸澃逶?，通過三輥彎板機構中的帶鋼彈性變形、塑性變形到屈服的過程分析，建立三輥彎板的力學模型圖，得到帶鋼在成型器內彈塑性彎曲變形的彎矩和曲率函數，建立了三個成型輥在空間的位置關系，得到了不同規格鋼管生產關鍵位置參數。研究表明，生產鋼級X80的φ1219×18.4mm鋼管，工作寬帶1540，1、2號輥夾角α=15°14′，2、3號輥夾角β=21°36′，1、2號輥垂直距離=224.4mm，2、3號輥垂直距離=314.5mm，滑動座端部距固定座端部距離△=56.6mm。

　?、茟寐菪腹艹尚蛶缀侮P系，得到成型角與螺旋焊管直徑及螺距公差的關系，系統分析了成型過程對鋼管幾何尺寸的影響，優化后的φ1219×18.4mm成型角為α=65°54′。研究表明，加強成型輥位置及角度參數核查，尤其是1#、2#、3#號輥位置及角度，從開卷機到成型入口段各工位嚴格按遞送線位置送料，采用雙銑邊工藝加工需要的帶鋼截面形狀和精確的工作寬度，可以控制螺旋焊管管徑、成型縫間隙穩定性，減輕或消除錯邊和撅嘴現象。

　?、欠治隽寺菪腹軆葢Φ拇笮∨c材料彈性模量、半徑、厚度及開口量的關系，通過控制殘余應力來保證鋼管幾何尺寸。理論研究表明，成型時帶鋼變形不足會產生很大的殘余應力，加大三輥彎板的變形量，利用成型阻力和阻力矩可以控制彈復量，可實現低結構應力(甚至負彈復)鋼管生產，滿足鋼管幾何尺寸控制要求。

　?、确治隽寺菪腹芎附庸に噮祵缚p成形質量的影響及焊接缺陷產生的原因，通過采用不對稱X型坡口，匹配焊接材料及焊接工藝參數，實現了鋼管焊縫幾何形貌的質量控制，X80鋼級φ1219X18.4mm螺旋焊鋼管實現了1.76m/min高速焊接，焊偏量≤3.0mm，重合量≥1.5mm，焊縫寬度15～19mm，內焊縫余高0～1.8mm，外焊縫余高0～2.5mm，焊縫表面光滑，過度圓滑，無焊縫偏流，無咬邊等幾何缺陷。

　?、山榻B了管端機械擴徑過程擴徑力和擴徑行程計算方法，管端機械擴徑成形特點和影響因素，研究了擴徑率與管端周長、橢圓度、焊縫性能的影響，研究表明，管端周長隨著擴徑率的增大而增大，橢圓度變好，0.5%左右的擴徑率對鋼管內在質量沒有影響，通過合理控制焊管段生產的管徑范圍，可以實現0.3%-1.0%小擴徑率條件下對大口徑螺旋焊管管端幾何尺寸的精確控制。