能源是实现我国经济社会可持续发展的物质基础，是我国崛起的动力，也是人类社会赖以生存和发展的先天条件。随着我国经济建设的快速发展，我国在石油裂化、核电建设和煤制油等能源工程部门，对大口径中厚壁不锈钢、高合金钢无缝管的需求量日益增大，市场前景看好。由于在能源工程装置应用领域的特殊性，也就要求管件质量具有很好的耐高温、耐高压和耐腐蚀的特点。然而，在利用传统的热轧穿孔法，再经过冷轧（拔）等工艺生产出来的某些产品，对其进行质量检验时，发现在管壁内部存在着裂隙形缺陷。经过研究分析，该缺陷是由原始钢锭凝固过程中生成的孔洞、缩孔等铸造缺陷演化而来的。因此，本文的研究思想和目的就是通过制定合理的穿孔工艺参数，根据原子扩散理论和再结晶原理，运用锥形辊穿孔机对管坯进行穿孔变形的同时来消除金属内部的裂隙形缺陷，以保证金属材料的连续性，提高产品质量，降低生产成本，节约能源。本文根据实际生产中所用的钢锭尺寸，运用铸造有限元仿真软件ProCast模拟了钢锭的凝固过程，简略地分析了孔洞形缺陷发生的位置、大小和形貌；并以国内生产大口径厚壁不锈钢无缝管的某企业现有的一台锥形辊穿孔机尺寸为原型，运用有限元分析软件ABAQUS建立几何模型，在不同的参数（顶头尺寸、顶伸量和辊间距）下，对钢管的斜轧穿孔进行了数值模拟；对不同的模拟结果进行了应力应变分析，并得出了钢管的夹层缺陷源于原始铸造缺陷的演化，而非在穿孔过程中由于拉应力或剪应力产生的撕裂现象；通过焊合实验来判定管坯内部裂隙形缺陷的消除，并在宏观和微观上对焊合效果做了观察和分析；利用有限元软件ABAQUS对焊合实验进行了数值模拟，并分析了焊缝处的应力应变状态。