海上油气入口和陆地油气财产作为我国海工设备制作业的首要构成局部，在双碳方针和国际油气花费增添的背景下得到疾速成长，其出产、保送情况卑劣，在耐高压、-162℃超高温、耐侵蚀及耐候性等方面请求更高。而大口径厚壁不锈钢焊管因其具备高强度、高耐侵蚀性及杰出的高温塑性，能降服极度温度、高压、侵蚀极度情况，是我国海上油气入口和开辟不可或缺的根本管材。是以，市场对大口径不锈钢焊管须要急剧增添，且管材大批依托入口，在交货期、手艺机能、手艺规范上均设置门坎，对我国相干行业构成壁垒。构成这类场合排场的缘由有以下三个方面：

　　1、传统JCOE制备体例均操纵于出产“黑材”，轻易呈现壁厚不均匀、启齿度不分歧、圆度缺乏等缺点，严峻的将呈现不能修复而报废，今朝大口径厚壁不锈钢焊管出产中间关头繁杂，良品率低，知足不了多种类、多规格产物持续化出产须要。

　　2、大口径厚壁不锈钢焊管因出产手艺不成熟，致使在退役进程中极易呈现“跑”、“冒”、“滴”、“漏”等景象，产物机能难以知足极度情况须要，而油气保送管路对尺寸与高温韧性请求加倍严酷，是以重点展开关头手艺研讨是晋升管材退役行动的首要手腕。

　　3、今朝国际具有的设备均是从外洋入口或国际单台设备按工序构成团圆型产线，设备价钱高贵，贫乏自立研发的经历与才能。是以须要连系大口径厚壁不锈钢焊管成形实际、工艺的研讨，提出与产线须要分歧的设备布局情势与出产才能，突破大口径厚壁不锈钢焊管设备依靠入口的近况。

　　名目团队颠末十多年的连系攻关，处置了成形与焊接的题目，在此根本上帮助制备工艺、热处置手艺和与之婚配的设备。构建曲折成形、持续焊接协同加工体系，处置管体成形与焊接机能分歧性的题目，融会公道的工艺轨制、热处置手艺和与之婚配的设备，制备出知足市场须要的大口径厚壁不锈钢直缝焊管。其全体思绪如图1所示。

图1 大口径厚壁不锈钢焊管全体思绪

　　展开应力中性层与多少中间层偏移纪律研讨，构建基于厚度强化模子的中性层偏移体例，可帮助展望管体折弯进程每道次管壁减薄量和管径延长量，完成原始坯料精肯定宽；展开板材曲折成形进程回弹机制研讨，构建可有用节制折弯角度的体例，回弹量均匀值约为板厚的0.8%摆布，完成了板坯折弯卸载后回弹量的切确展望，有用防止管体成形呈现焊缝启齿较大、周向圆度不良缺点；展开板材曲折进程加/卸载进程中包辛格效应研讨，构建厚板曲折包辛格效应体例，与实际丈量偏差小于10%，为厚壁不锈钢焊管JCOE成形工序中管体预弯、持续折弯成形工艺拟定供给手艺根据。 

图2 厚壁板材中性层偏移、曲折回弹、包辛格效应等体例

　　立异点二、研讨了管体成形进程关头工序模具构型，揭露了差别材质、规格产物成形进程的变形纪律，取得知足出产须要的成形工艺手艺体系，处置了成形进程中发生缺点等手艺困难。

　　展开预弯模具对大口径厚壁焊管在预弯阶段的影响纪律研讨，拟定出知足大口径不锈钢直缝焊管预弯阶段的成形工艺。构建可知足差别直径、壁厚管材的板坯预弯成形高低模具，基于管坯直边弧边改变地区的预弯模具过渡段、高低模具相位差优化设想体例，板材厚度每增添10mm，过渡段角度增添1°，过渡段曲折量增添9mm摆布，有用完成下模行走路程与加载体例精准节制，完成了差别直径管体成形一模多用的结果；展开板材折弯成形进程步进式持续曲折成形研讨，优化了上模具压下量、下模具启齿度及下压道次等工艺参数，折弯成形上模具压下量和下模启齿度、折弯道次优化设想体例，进步了管体尺寸精度，知足差别规格管体出产的最优折弯成形工艺请求，完成了管体系体例备阶段高效化、切确化；展开预整形机多自在度合缝研讨，优化了合缝辊地位、轴向压下角度的调理工艺，构建基于差别启齿度预整形调剂体例与关头手艺、“桃形”“梨形”“错边”等特别缺点优化机理，完成了管体焊缝精准对接，进步管体成形品质。 

图3 管体成形进程关头工序模具构形设想体例与工艺调控手艺

　　立异点三、开辟了焊接熔池与焊缝图象智能辨认跟踪、焊缝成形智能工艺节制手艺、焊缝品质的全流程监控与静态优化手艺，熔池外形辨认切确率达96.34%，焊缝缺点辨认和检测切确率达95%以上，焊接本钱下降30%以上，效力进步10倍。

　　开辟出知足大直径厚壁焊管焊接须要的高效低本钱深熔焊接体例及工艺手艺，展开深熔TIG焊接成形进程力学阐发，操纵热流固耦合停止深熔TIG焊接数值摹拟，取得了深熔TIG焊接成形进程工艺；构建基于焊缝熔池及凝结成形后焊缝外形的捉拿体系，取得了焊接熔池与焊缝图象智能辨认手艺；展开基于视觉传感、电压电流多信息融会的熔池特点数据收罗体系研讨，把握焊缝跟踪、焊缝成形节制与焊接进程弥补手艺，熔池外形辨认方面切确率达96.34%，切确率和检测效力达95%以上，取得焊接进程焊缝成形品质智能节制，切确的展望熔池力学行动及熔宽描摹，确保了厚壁焊管焊缝品质与基体不锈钢材料的机能分歧性，进步焊接品质及焊接效力。

图4 管体厚壁不锈钢焊管图象静态辨认、智能弥补的高效焊接体例

　　立异点四、开辟了可完成焊缝与母材机能分歧性调控、晶粒尺寸在线检测体例等关头手艺，完成了管材热处置进程构造机能与析出相的静态调控，在线晶粒度偏差小于10%，处置了晶粒度展望难、焊缝开裂、焊接局部与基体机能分歧性差等困难。

　　构建了微观构造晶粒展望体例，发现了管材在差别温度下的构造晶粒的再结晶、晶粒长大等变更纪律，完成了晶粒度切确节制；成立激光超声波衰减的晶粒尺寸检测体例，完成了管材微观晶粒尺寸的在线及时检测；基于成形后的管材需停止热处置行动完成管件焊缝与母材构造与机能的分歧性，研讨双相不锈钢、镍基合金相变法则，说明在差别温度前提下的相变特点，构建可完成焊缝和基体机能分歧性的关头手艺，连系CCT及TTT曲线，防止有效及无害温度，构成典范双相不锈钢、镍基合金的热处置工艺轨制。

图5 厚壁不锈钢焊管热处置进程构造晶粒、析出相称演化机理

　　立异点五、研制出大口径厚壁不锈钢焊管成套设备，构建了非对称安排的板边预弯、管体持续折弯等关头布局情势，完成了工艺与设备的集成立异，构成Φ219-Φ1219mm、壁厚80mm、长度12500mm系列产物出产手艺，效力进步2倍以上。

　　发现出可持续来去切削的大切削量铣边设备，构建疾速呼应厚壁焊管焊缝倒角大切削量须要的多刀头切削体例与疾速定宽、定厚、刀头角度调剂的布局情势，出产效力晋升2倍以上；发现出厚壁焊管板边预弯须要的错边非对称安排情势与多曲面弧段组合大步长曲折体例，可完成模具疾速调剂、改换的步进式预弯，预弯边2800mm以上、模具投资为传统预弯装配的40%；构建了厚壁焊管管体曲折须要的高刚度“C”形布局安排情势与大跨度双机组合持续折弯设备布局情势，发现出疾速送料、出料的双机同步联动的强力曲折设备，机组才能2×3000t、同步精度到达±0.1mm；发现出厚壁焊管管体多自在度合缝布局情势、消弭管体曲折成形进程遗留缺点的多轴合缝纠偏设备，完成智能焊接下降报酬身分、调速规模为0.2m/s-0.7m/s。

图6 大口径厚壁不锈钢焊管高质高效制备的成套设备

　　名目在国度973打算、国度自然迷信基金、山西省严重专项、国度火把打算财产化树模名目等严重专项的支持下，经由过程十多年连系手艺攻关，发现了经济高效的JCOE持续制督工艺的专有手艺，具有全数自立常识产权的首条大口径厚壁不锈钢焊管设备，知足柔性出产的多规格、多种类的请求。系列产物全体到达芬兰Outokumpu、韩国EEW公司、德国Butting同类产物程度，局部目标优于外洋程度。本名目已获专利59件（发现专利30件），软件著述权11件，论文59篇，草拟了国度规范16项。

　　产物已操纵于“一带一起”俄罗斯亚马尔LNG2液化自然气名目、阿尔及利亚国度煤油公司Kurvers Piping高硫原油保送管线名目、伊拉克哈法亚CPF3名目和山东LNG领受站、广西LNG领受站、天津LNG领受站、浙江石化的4000万吨/年炼化一体化名目等230多项大中型工程名目，累计发卖近10万吨，完成发卖24亿元，利税4.55亿元，晋升我国不锈钢焊管财产全体合作力，对晋升高端设备制作程度及国产化率有较大实际意思。