直縫埋弧焊鋼管成型原理是使帶鋼在橫斷面上不等曲率彎曲和縱向變形連續(xù)運行的復(fù)合過程，而帶鋼的彎曲則是一個多向受力的變形過程。直縫焊管成型理論的基本原理是通過外力的作用使鋼帶產(chǎn)生彈塑性變形制成所需要的管子形狀和尺寸。由于鋼板在形成管子過程中的變形主要表面在連續(xù)的橫向和縱向兩個方面，而施加其上的約束力則是通過軋輥的孔型和軋機(jī)布置2個方面來實施的，軋輥孔型是使鋼板產(chǎn)生橫向變形，軋機(jī)布置是使鋼板產(chǎn)生縱向變形，具體操作和機(jī)型有多種區(qū)別，在工程上就是把鋼板的連續(xù)變形過程分階段予以實施，由相應(yīng)的軋機(jī)來實現(xiàn)?？v向變形指平板在軋制方向上變?yōu)閳A筒形的變形，橫向變形是指管坯橫斷面的彎曲變形。焊管成型過程大致分為3個階段：粗成型段、中間過渡階段和精成型階段，它們的共性都是"橢圓一圓"的原理，而造成孔型系統(tǒng)變形花的原因為千差萬別，主要在條件的不同，有邊緣彎曲法、圓周彎曲法、中心彎曲法等經(jīng)典的方法以及后來派生出來的單半徑、雙半徑、"w"成型法等。輥式成型及排輥成型變形花都是收縮式，其橢圓斷面長徑處于橫向。

直縫埋弧焊鋼管焊縫的氣孔不僅影響管道焊縫致密性，造成管道泄漏，而且會成為腐蝕的誘發(fā)點，嚴(yán)重降低焊縫強(qiáng)度和韌性。焊縫產(chǎn)生氣孔的因素有：

1、焊劑成分。焊接含有適量的CaF2和SiO2時，會反應(yīng)吸收大量的H2，生成穩(wěn)定性很高且不溶于液態(tài)金屬的HF，從而可以防止氫氣孔的形成。

2、焊劑的堆積厚度一般為25-45mm，焊劑顆粒度大、密度小時堆積厚度取最大值，反之取最小值；大電流、低焊速堆積厚度取最大值，反之取最小值，此外，夏天或空氣濕度大時，回收的焊劑應(yīng)烘干后再使用。

3、鋼板表面處理。為避免開卷矯平脫落的氧化鐵皮等雜物進(jìn)入成型工序，應(yīng)設(shè)置板面清掃裝置。

4、鋼板板邊處理。鋼板板邊應(yīng)設(shè)置鐵銹和毛刺清除裝置，以減少產(chǎn)生氣孔的可能。清除裝置的位置最好安裝在銑邊機(jī)和圓盤剪后，裝置的結(jié)構(gòu)是一邊2個上下位置可調(diào)整間隙的主動鋼絲輪，上下壓緊板邊。

5、焊縫形貌。焊縫的成型系數(shù)過小，焊縫的形狀窄而深，氣體和夾雜物不容易浮出，易形成氣孔和夾渣。一般焊縫成型系數(shù)控制在1.3-1.5，厚壁的焊接鋼管取最大值，薄壁取最小值。

6、減小次級磁場。為了減少磁偏吹的影響，應(yīng)使工件上焊接電纜的連接位置僅可能遠(yuǎn)離焊接終端，避免部分焊接電纜在工件上產(chǎn)生次級磁場。

7、工藝方面。應(yīng)適當(dāng)降低焊接速度或增大電流，從而延遲焊縫熔池金屬的結(jié)晶速度，以便于氣體逸出，同時，如果帶鋼遞送位置不穩(wěn)定，應(yīng)及時進(jìn)行調(diào)整，杜絕通過頻繁微調(diào)前橋或后橋維持成型，造成氣體逸出困難。

直縫埋弧焊鋼管直徑范圍在406~1600mm之間，在特殊情況下甚至可以更大，管壁厚度與管徑的比值約為0.06~0.08。國外的現(xiàn)代制管技術(shù)可以制作壁厚高達(dá)100mm的焊管。工業(yè)上用鋼板或鋼帶生產(chǎn)直縫鋼管只有幾種方法，其原則上的不同在于鋼管的成形方法上，成形后鋼管后續(xù)加工過程基本上是相同的。成形方法原則上取決于鋼管焊縫的分布，按焊縫的分布將鋼管分為兩種基本形式：直縫鋼管和螺旋縫管。與此相應(yīng)，焊管生產(chǎn)分為直縫鋼管的生產(chǎn)和螺旋縫管的生產(chǎn)。直縫鋼管和螺旋縫管應(yīng)用最廣泛的焊接方法是埋弧焊，其質(zhì)量好、生產(chǎn)率高、技術(shù)成熟、穩(wěn)定。

直縫埋弧焊鋼管是通過高頻焊接機(jī)組將一定的規(guī)格的長條形鋼帶焊接鋼管連接圓管。高頻電阻焊鋼管因它焊接過程與埋弧焊相比，ERW工藝在焊接過程中不添加任何焊接材料，焊縫成型沒有經(jīng)過熱熔化狀態(tài)，只是焊縫金屬經(jīng)過再結(jié)晶過程，故形成的焊縫與母材的化學(xué)成份完全一致，鋼管焊接后經(jīng)過退火處理，制造成型冷加工內(nèi)應(yīng)力，焊接內(nèi)應(yīng)力均得到改善，因此ERW鋼管綜合機(jī)械性能較好。

1、焊縫間隙的控制：將帶鋼送入焊接鋼管機(jī)組，經(jīng)多道軋輥滾壓，帶鋼逐漸卷起，形成有開口間隙的圓形管坯，調(diào)整擠壓輥的壓下量，使焊縫間隙控制在1~3mm，并使焊口兩端齊平。如間隙過大，則造成鄰近效應(yīng)減少，渦流熱量不足，焊縫晶間接合不良而產(chǎn)生未熔合或開裂。如間隙過小則造成鄰近效應(yīng)增大，焊接熱量過大，造成焊縫燒損；或者焊縫經(jīng)擠壓、滾壓后形成深坑，影響焊縫表面質(zhì)量。

2、焊接溫度控制：當(dāng)輸入熱量不足時，被加熱的焊縫邊緣達(dá)不到焊接溫度，金屬組織仍然保持固態(tài)，形成未熔合或未焊透；當(dāng)輸入熱時不足時，被加熱的焊縫邊緣超過焊接溫度，產(chǎn)生過燒或熔滴，使焊縫形成熔洞。

3、高頻感應(yīng)圈位置的調(diào)控：高頻感應(yīng)圈應(yīng)盡量接近擠壓輥位置。若感應(yīng)圈距擠壓輥較遠(yuǎn)時，有效加熱時間較長，熱影響區(qū)較寬，焊縫強(qiáng)度下降；反之，焊縫邊緣加熱不足，擠壓后成型不良。

4、擠壓力的控制：管坯的兩個邊緣加熱到焊接溫度后，在擠壓輥的擠壓下，形成共同的金屬晶?；ハ酀B透、結(jié)晶，最終形成牢固的焊縫。若擠壓力過小，形成共同晶體的數(shù)量就小，焊縫金屬強(qiáng)度下降，受力后會產(chǎn)生開裂；如果擠壓力過大，將會使熔融狀態(tài)的金屬被擠出焊縫鋼管，不但降低了焊縫強(qiáng)度，而且會產(chǎn)生大量的內(nèi)外毛刺，甚至造成焊接搭縫等缺陷。

雙面埋弧焊直縫鋼管生產(chǎn)工藝才用JCOE工藝成型，成型工藝復(fù)雜，成型效率相對于高頻焊管低，因此制造成本要高于高頻焊直縫鋼管。雙面埋弧焊直縫鋼管采用雙面焊接，超聲波板探→銑邊→預(yù)彎邊→JCO成型→預(yù)焊→內(nèi)焊→外焊→超聲波檢驗→X射線檢查→擴(kuò)徑→水壓試驗→倒棱→超聲波檢測→X射線檢查→管端磁粉檢驗→成品。鋼管的內(nèi)外表面應(yīng)光滑，不允許有折疊、裂紋、分層、搭焊、斷弧、燒穿及其他深度超過壁厚下偏差的缺陷存在。允許有深度不超過下偏差的其他局部缺陷存在。

雙面埋弧焊直縫鋼管擴(kuò)徑是一種利用液壓或機(jī)械方式從鋼管內(nèi)壁加力使鋼管沿著徑向向外擴(kuò)脹成型的壓力加工工藝。機(jī)械方式比液壓方式，設(shè)備簡單且效率更高，在世界上最先進(jìn)的幾條大口徑直縫鋼管制管線擴(kuò)徑工序都被采用，其工藝為：機(jī)械擴(kuò)徑利用擴(kuò)徑機(jī)端部的分瓣的扇形塊沿徑向擴(kuò)張，使管坯沿長度方向以步進(jìn)方式，分段實現(xiàn)全管長塑性變形的過程。

1、初步整圓階段。扇形塊打開直到所有扇形塊都接觸到鋼管內(nèi)壁，此時步長范圍內(nèi)鋼管內(nèi)圓管中各點半徑大小都幾乎一致，鋼管得到初步整圓。

2、名義內(nèi)徑階段。扇形塊從前段位置開始降低運動速度，直到抵達(dá)要求位置，這個位置是質(zhì)量要求的成品管內(nèi)圓周位置。

3、彈復(fù)補償階段。扇形塊在2階段的位置開始進(jìn)一步將低速度，直到抵達(dá)要求位置，這個位置是工藝設(shè)計要求的彈復(fù)前鋼管內(nèi)圓周位置。

4、保壓穩(wěn)定階段。扇形塊在彈復(fù)前鋼管內(nèi)圓周位置一段時間保持不動，這是設(shè)備和擴(kuò)徑工藝要求的保壓穩(wěn)定階段。

5、卸荷回歸階段。扇形塊從彈復(fù)前鋼管內(nèi)圓周位置開始迅速回縮，直到抵達(dá)初始擴(kuò)徑的位置，這是擴(kuò)徑工藝要求的扇形塊最小收縮直徑。

雙面埋弧焊直縫鋼管焊接方法，它和前面的手工焊相同的地方是它還是采用渣保護(hù)，但是這個渣不是焊條的藥皮，是專門熔煉出來的焊藥。這個焊藥系統(tǒng)由一個漏斗裝的焊藥通過一個管道輸送到要焊接的前面。第二個不同是不采用焊條，采用焊絲，因為焊絲可以連續(xù)送給；焊條，我們燒完一根焊條總得有一個焊條頭就給扔了，而且操作得停下來，換焊條然后再焊。改成焊絲以后，用送焊絲的裝置和焊絲盤，連續(xù)地送給焊絲，這種焊接方法是連續(xù)送進(jìn)的焊絲，在可熔化的顆粒狀的焊劑覆蓋下引燃電弧，使焊絲、母材和焊劑的一部分熔化和蒸發(fā)構(gòu)成一個空腔，電弧是在空腔里面穩(wěn)定燃燒，所以把它稱之為埋弧自動焊。電弧是埋在空腔里邊的。這種方法的優(yōu)點是：

1、完全實現(xiàn)了自動化；

2、是在埋弧底下進(jìn)行焊接，所以它的熱交換和保護(hù)性能比較強(qiáng)，焊接出來的質(zhì)量比較高；

3、由于埋弧自動焊中電弧埋在焊藥底下，所以它可以采用大電流，焊接效率比較高，最近我們國家正在進(jìn)行的西氣東輸管道工程，管道是一種高強(qiáng)鋼，這種管道在工廠里邊先預(yù)制成一段，然后再拿到工地上，在野外焊接，這種管道在工廠制作的焊接的工藝就是采用埋弧焊，現(xiàn)在埋弧焊已經(jīng)發(fā)展成為，有雙絲埋弧焊，還有多絲埋弧焊，效率更進(jìn)一步提高。

雙面埋弧焊直縫鋼管表面膜受到破壞的形式是因為：

直縫鋼管表面存積著含有其他金屬元素的粉塵或異類金屬顆粒的附著物，在潮濕的空氣中，附著物與不銹鋼間的冷凝水，將二者連成一個微電池，引發(fā)了電化學(xué)反應(yīng)，保護(hù)膜受到破壞，稱之謂電化學(xué)腐蝕。直縫鋼管表面粘附有機(jī)物汁液，在有水氧情況下，構(gòu)成有機(jī)酸，長時間則有機(jī)酸對金屬表面的腐蝕。直縫鋼管表面粘附含有酸、堿、鹽類物質(zhì)，引起局部腐蝕。在有污染的空氣中，遇冷凝水，形成硫酸、硝酸、醋酸液點，引起化學(xué)腐蝕。

我國近五年來，在鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域應(yīng)用大直徑、厚壁、高鋼級的雙面埋弧焊直縫鋼管，吸收引進(jìn)國外鋼管建筑結(jié)構(gòu)和港口海工裝備的先進(jìn)設(shè)計理念，重視發(fā)展用鋼管作為結(jié)構(gòu)件，除了應(yīng)用于建筑領(lǐng)域外，又成熟的運用于港口海工裝備領(lǐng)域，迅速得到了國際業(yè)界和同行的認(rèn)可，取得了豐厚的成果。鋼管結(jié)構(gòu)是一種新型的節(jié)能環(huán)保的建筑體系。是一種重量輕、強(qiáng)度高、抗震性能好、節(jié)能環(huán)保、能循環(huán)使用的承重鋼管結(jié)構(gòu)，符合發(fā)展我國節(jié)能建筑和經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展的要求。鋼管結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點是能將人們對建筑物、支撐物、承載物的功能要求、視覺要求以及效益要求完美地結(jié)合在一起。鋼管結(jié)構(gòu)較其他結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性，可從構(gòu)件的截面特性、受力性能、經(jīng)濟(jì)效益等幾個方面對比得出。鋼管結(jié)構(gòu)憑借其自身優(yōu)越的性能，近年來正在飛速發(fā)展，應(yīng)用范圍幾乎涉及所有鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。