高頻焊管的焊接工藝分析

邵長(zhǎng)亮

摘 要：焊接工藝技術(shù)是焊管質(zhì)量的重要影響因素，焊接工藝對(duì)于焊管的生產(chǎn)及其重要，是決定焊管質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。焊接工藝出現(xiàn)問(wèn)題極有可能導(dǎo)致焊管報(bào)廢，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。高本文對(duì)焊接過(guò)程中的焊接工藝控制進(jìn)行了分類(lèi)介紹，利于在不同的環(huán)境條件下選擇合適工藝條件提供理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：高頻焊管；焊接工藝；焊管質(zhì)量

中圖分類(lèi)號(hào)：TG457.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）04-0077-01

1 前言

擴(kuò)散熔合的主要參數(shù)是力或者壓力、溫度和時(shí)間，為了保證金屬密切熔接，要求施加在兩熔接金屬表面的壓力很大。完成時(shí)間的長(zhǎng)短取決于溫度，溫度越高錘擊的次數(shù)越少，通常錘擊次數(shù)指的是在中等溫度下每小時(shí)多少次。之所以說(shuō)高頻焊管工藝為鍛焊，是因?yàn)樗菍⑦_(dá)到熔化溫度的金屬在較短時(shí)間內(nèi)以高壓鍛接在一起。在熔化溫度下固相金屬擴(kuò)散率非常高，并且可在很短時(shí)間內(nèi)達(dá)到很好的熔接質(zhì)量。本文對(duì)高頻焊管和高頻焊管的焊接工藝進(jìn)行了相關(guān)分析和說(shuō)明。

2 高頻焊管及其焊接工藝參數(shù)與分析

（1）生產(chǎn)不同規(guī)格時(shí)，對(duì)于焊接腳的間隙與擠壓輥中心的距離。高頻焊接接觸是利用高頻電流的兩大特性進(jìn)行的：集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)。在此兩大效應(yīng)的作用下高頻焊接工藝過(guò)程得以實(shí)現(xiàn)。高頻焊接時(shí)，電流除大量通過(guò)最短的V形負(fù)載回路外，還存在電流沿著管背流動(dòng)的趨勢(shì)，從而形成一種稱(chēng)為管背分流的情況。這種情況的發(fā)生是在焊接過(guò)程中不希望發(fā)生的，因?yàn)榇朔N情況會(huì)產(chǎn)生電流的損失，這是焊接不需要的電流負(fù)載，形成了電流的無(wú)功損失，因此，在實(shí)際過(guò)程中，為了減少其管背電流的損失，常常采用在管坯內(nèi)增設(shè)阻抗，另外對(duì)于焊腳的間隙與擠壓輥中心的距離提出了一定的要求，為了保證焊合線(xiàn)的寬度，把熱影響區(qū)控制在最小的寬度范圍內(nèi)，從而達(dá)到理想的凹鼓形雙曲線(xiàn)狀的正常焊接狀態(tài)[1]。

在焊接過(guò)程中，應(yīng)該盡量的縮短兩級(jí)之間的距離、電極距擠壓輥中心線(xiàn)的距離。例如在生產(chǎn)25.4mm以下的管道時(shí)，此距離一般等于管外徑的1.2-1.5倍。如果此距離過(guò)長(zhǎng)，有效的加熱時(shí)間會(huì)隨之增長(zhǎng)，熱影響區(qū)域會(huì)隨之加寬，從而會(huì)降低焊縫的強(qiáng)度和焊接的速度，從而影響著焊接的質(zhì)量。但是如果距離縮短，伴隨而來(lái)的是有效加熱時(shí)間的縮短，導(dǎo)致邊緣加熱量不足，影響焊縫的強(qiáng)度。

（2）安裝掛腳和焊腳的要求。為了實(shí)現(xiàn)高頻電流的高效利用，減小大量的高頻電流在輸出變壓器及掛腳上的消耗量，在安裝掛腳時(shí)，首先要保證材質(zhì)，使用銅螺絲和銅壓板，在變壓器和掛腳接觸的地方，需要研磨、打磨干凈，使之形成面接觸，減少掛腳的發(fā)熱量，另外對(duì)于使用的情況也提出要求：焊接腳的伸出部分，長(zhǎng)度應(yīng)達(dá)到一個(gè)適宜的尺寸：一般維持在20-30mm，不宜過(guò)長(zhǎng)，過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致預(yù)冷不佳，焊接腳容易發(fā)熱、發(fā)紅、溫度升高等情況，容易產(chǎn)生磨損燒化；使用焊腳的過(guò)程中，為了保持焊腳溫度在適宜條件下，需要備有足量的冷卻水，保持焊腳與管坯待焊邊緣的對(duì)中位置；保持焊腳與管坯待焊邊緣接觸時(shí)有一定的壓力；由于焊腳導(dǎo)電，易發(fā)熱，不耐磨損，使用一段時(shí)間后，極易包住管坯增加無(wú)功電流的消耗。為了防止這種缺陷，須將焊腳的外側(cè)打4-5mm寬約300的坡口，坡口最深處約1.5mm左右。

（3）對(duì)焊合線(xiàn)，熱影響區(qū)的寬度工藝要求和參數(shù)要求。最佳焊接結(jié)果的焊接過(guò)程，除了必須使帶鋼邊緣上有足夠的金屬變?yōu)橐簯B(tài)，以便得到好的熔合結(jié)果；再則就是在焊縫處呈現(xiàn)出溶化物體及其到熱影響區(qū)的兩條熔合線(xiàn)。實(shí)踐證明，熔化物本身和熔化線(xiàn)如果出現(xiàn)畸變，就會(huì)導(dǎo)致焊縫質(zhì)量不良。

焊合線(xiàn)的寬度一般維持在0.02-0.12mm范圍內(nèi)，隨著帶剛材質(zhì)的不同及頻率的高低變化，熱影響區(qū)的寬度為0.4-4mm，從焊接區(qū)橫切面來(lái)看焊縫金屬的流線(xiàn)狀態(tài)，通常把凹形雙曲線(xiàn)狀的焊接區(qū)視為正常的焊接狀態(tài)。其腰部的寬度是該管壁厚的三分之一，一般來(lái)講，輸入的熱量增加，受到的擠壓力減小，熔化線(xiàn)會(huì)發(fā)生畸變，導(dǎo)致氧化狀態(tài)呃金屬雜質(zhì)物不能夠有效的完全排出焊縫，使得焊縫的質(zhì)量隨之降低，強(qiáng)度也會(huì)受到很大的影響，韌性性能減弱。

（4）焊接溫度、速度、擠壓力、開(kāi)口角的關(guān)系和控制。在焊接的過(guò)程中，焊接溫度是重要的影響指標(biāo)，焊接溫度低，導(dǎo)致焊接所需的熱量達(dá)不到要求，從而出現(xiàn)低溫焊接的情況，管坯的兩個(gè)待焊接狀態(tài)處于局部熔化的情形，導(dǎo)致管坯在塑性條件下進(jìn)行，氧化狀態(tài)的金屬物質(zhì)不容易排出焊縫，產(chǎn)生質(zhì)量的缺陷。

如果焊接輸入熱量過(guò)大，會(huì)使焊接邊緣出現(xiàn)過(guò)多的熔化金屬，在壓力正常的情況下，由于溶化區(qū)過(guò)寬，也很難將氧化物排出焊縫。一般低碳鋼合適焊接溫度在1380-1550℃。管坯邊緣的熔化金屬，受到擠壓的作用使得金屬和形成的氧化物一起從焊縫中擠出。因此，焊接溫度是焊接質(zhì)量的重要指標(biāo)[2]。

（5）管坯邊緣的相接形。管坯邊緣的相接形狀有反V型、平引型、X型等，不同的形狀適應(yīng)不同的環(huán)境調(diào)價(jià)下，實(shí)踐表明：平引型的相接形狀最佳，接觸狀態(tài)的選擇與孔型上部的半徑有關(guān)，為了提高焊接質(zhì)量，一般多采用雙半徑孔型設(shè)計(jì)（擠壓輥），其作用主要是使靠焊縫部分的管形局部是平橢圓形，使焊接壓力沿壁浮上、下均勻分布提高焊接質(zhì)量。

3 結(jié)語(yǔ)

焊接工藝條件的控制對(duì)于焊管的強(qiáng)度、韌性等質(zhì)量具有重要的影響，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，需要根據(jù)不同的情況選用合適的工藝條件，清楚的了解焊接速度、焊接頻率和鋼管直徑之間的相互關(guān)系。

參考文獻(xiàn)

[1]徐德懷.高頻焊管焊接溫度監(jiān)控系統(tǒng)及其影響因素分析[D].蘭州理工大學(xué)，2011.

[2]劉愛(ài)民，劉法濤.影響高頻直縫焊管工藝要素的分析[J].焊管，2015（11）：29-32.