高频直缝焊钢管的焊接要素与机理

 摘　要　分析了影响高频直缝焊管焊缝质量的几个因素,指出当把这些因素调整到最佳状态时,不仅可以降低电耗,而且可以提高焊速、产品质量,从而提高整体经济效益。

 近年来随着我国焊管行业的快速发展,焊管生产厂家亦多了起来,相应对焊缝质量和设备利用率的要求也重视起来。要想解决好这一问题,有必要熟悉一下高频直缝焊接钢管之机理,这样对机械调整和高频设备的充分利用以及提高整机效率,保证焊缝质量均有益处。

 众所周知,利用高频电流的集肤效应,可以将高频电能量集中于工件的表面。利用邻近效应又可控制高频电流流动路线的位置和范围。图1反应了高频电流的邻近效应现象。

具体到高频焊管,如下图2所示,要想让高频电流集中在管缝边缘 V形开口处,就要充分利用邻近效应掌握 I1> I2,那么要做到I1> I2就要调整好以下几点:

1.感应圈的宽度要掌握在被焊钢管直径的1～1.2倍(a= 1～1.2D)。 

2.感应圈尽量向挤压辊方向靠近(b越小越好)。

3.感应圈的形状,如图3所示。 

4.感应圈的内径与被焊钢管(未定径前)之间隙从理论上讲越小越好, 也就是间隙越小效率越高,但实际中由于带钢接头处,以及操作人员的熟练程度等因素的影响,因此间隙应适当放一些量,以管子能通过又不碰感应圈为原则(d≈3～5mm)。

5.磁棒圆截面积应掌握在被焊钢管内径截面积的75%,同时要通足够的水冷却,以防磁棒温度超过居里点而失磁。

6.磁棒位置应掌握在前端超出挤压辊中心连线的3～4mm(c=3～4mm)。

7.开口角要掌握在3°～5°( =3°～5°对一般钢管而言)。

 8.影响焊接质量和焊速的另一因素是带钢的成形,如图4所示。

 9.挤压辊的挤压力对焊缝质量有重要的影响,一般掌握在100～300MPa  。

 调整好以上几点,高频设备通过感应圈 (接触焊通过电极触头)向成形好的开口钢管供以高频电流,由开口钢管一边缘到会合角的顶点再到另一边缘,形成了高频电流的往复回路,而且越接近顶点,两边缘的距离越小,因而产生的邻近效应愈强,边缘的温度也愈高,甚至达到金属熔点(还未达到熔点,一般温度掌握在1350～1400℃左右,呈粘流状态)在会合点处会形成液体金属过梁,由于通过的电流密度很大,过梁被急剧加热,当其内部产生的金属蒸气压力大于液体过梁表面张

力时,便爆破而呈金属火花喷溅。随着钢管连续不断地向前运动,所喷溅的细滴火花也连续不断。钢管边向前运动边受挤压辊压力(顶锻)作用,从边缘挤出液态金属和氧化物,纯净金属便在固态下相互紧密接触,产生塑变和奥氏体再结晶,从而形成了牢固的焊缝。可以说高频焊钢管实属于一种固相焊接法。

 综上所述,只要把几个要素调整到最佳状态,不仅降低电耗、提高焊管质量,而且可以提高焊管速度、提高产量,从而提高了企业

的经济效益。