螺旋埋弧焊管因其生产效率高,在长输油气管线建设中的应用前景非常广阔,但其内、外焊道成形不良,降低了钢管的防腐耐蚀性能,加上埋弧焊热输入量偏大,焊缝区和HAZ晶粒粗化导致接头性能软化。本文旨在借助数值模拟技术和焊接工艺试验相结合的研究方法,建立内焊道双丝串列螺旋埋弧焊接和外焊道三丝串列螺旋埋弧焊接热过程数值分析模型,对焊接温度场、熔池流动行为和焊缝形貌进行模拟分析,为改善焊缝成形和提高接头质量提供理论依据。本研究具有重要的理论意义和工程实用价值。通过对螺旋焊管的加工工艺分析和研究发现,在时钟的5点位置附近施焊的双丝螺旋埋弧内焊形成马鞍状焊道形貌,不圆滑过渡的内焊道形貌对管道内壁的防腐层涂敷带来不利影响,也增大了内部介质的流动阻力。在时钟1点位置附近施焊的三丝螺旋埋弧外焊形成脊棱状焊道形貌,突起的脊棱和凹陷的沟槽导致管壁外包裹的防腐层不能与管体紧密接触,降低了管道的防腐耐蚀能力。借助显微分析技术对焊接接头的微观组织进行研究,发现在焊缝区有粗大的树枝晶生成,HAZ晶粒粗化;腐蚀试验结果表明,焊接接头的耐蚀性低于母材基体,是由于接头区域的组织不均一性增加了腐蚀倾向。通过对螺旋焊管内外焊道熔池的温度场分析研究表明,二者均会经历由单熔池向共熔池过渡的阶段,不同点在于到达准稳态的时间不同,内焊道需要2 s,外焊道则为2.3s。准稳态阶段的熔池形状也不同,内焊道熔池深度及宽度为9.0 mm和16.05 mm,外焊道则为11.2 mm和16.46 mm。内焊道冷却到固相线以下所需的时间为2.6 s,外焊道为4.0 s。通过对熔池受力的分析和探究发现,由于重力与浮力在下坡焊中有较大的分量,内焊道与外焊道的温度场和熔池流场均关于焊缝纵截面不对称分布,而焊缝纵截面上的环流形式类似。通过对比两者的焊接热循环曲线发现,离焊缝中心越近非对称性差异越大,离焊缝越远,非对称性差异越小,且双丝螺旋埋弧内焊比三丝螺旋埋弧外焊的非对称性更加明显,这是由于内焊道的曲率大于外焊道。