随着国内经济的飞速发展,人们对高等级直缝焊管的关注也越来越多。高等级直缝焊管主要是石油油井用管、海底管线管、油气输送管以及一些特殊用途的专业用管等。目前生产高等级直缝焊管的成型工艺主要分为两种,一种是排辊成型,另一种是FFX(Flexible Forming Excellent)成型,其中FFX成型是一种较先进的成型工艺。虽然FFX成型技术已经有了几十年的发展,但国内在这方面的研究很少,主要集中在FFX的先进性及工艺特点的介绍方面,没有对FFX成型工艺进行深入的理论研究。因此,针对直缝焊管FFX成型工艺开展相关研究具有重要的学术意义和应用价值。本文主要从两个方面开展研究:(1)FFX成型弯曲解析理论研究;(2)FFX成型辊型花的设计。在FFX成型弯曲解析理论研究方面,基于经典的弹塑性弯曲理论,分析了FFX成型中板带与辊系的接触状态,然后结合宽板三点弯曲解析方法和宽板四点弯曲解析方法,建立了“W”型宽板五点弯曲模型。对预成型段“W”型五点弯曲过程进行理论分析,推导了相应的解析公式,计算了弯曲曲率及回弹曲率,并利用实验方式对理论解析结果进行了验证。在FFX成型辊型花设计方面,从板带变形特点出发,结合传统辊弯成型理论以及排辊成型的设计方法,推导出了FFX成型辊型花的边缘端点方程和水平投影方程。此外,还采用了有限元仿真手段对直缝焊管FFX成型过程进行数值模拟,分析了成型过程中板带的Mises应力、等效塑性应变的分布情况以及成型花曲线,同时,也分析了不同的下山量。最后,将数值模拟结果和工厂测量数据进行了对比,不仅验证了有限元模型的正确性,也验证了辊型设计理论的正确性。