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  • 滄州廣晟鋼管制造有限公司

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    影響直縫焊管工藝的原因分析

    發布者:admin 發布日期:2019-06-26

       直縫焊管的主要工藝參數有焊接熱輸入量、焊接壓力、焊接速度、開口角大小, 感應圈的位置與大小、阻抗器的位置等。這些參數對提高高頻焊管產品質量、生產效率及機組產能有較大的影響,匹配好各項參數可使生產廠家獲得可觀的經濟效益。

      1 焊接壓力(減徑量)

      焊接壓力是焊接工藝的主要參數之一,帶鋼邊緣加熱到焊接溫度后, 在擠壓輥擠壓力作用下使金屬原子相互結合而形成焊縫。焊接壓力的大小影響著焊縫的強度和韌性。如果施加的焊接壓力偏小, 焊接邊緣不能充分熔合,焊縫中殘留的金屬氧化物無法排出而形成夾雜, 導致焊縫抗拉強度大大降低, 焊縫受力后容易開裂; 如果施加的焊接壓力過大, 達到焊接溫度的金屬大部分會被擠出, 不但降低了焊縫的強度及韌性,而且產生了內外毛刺過大或搭焊等缺陷。

      焊接壓力一般通過擠壓輥前后鋼管的變徑量和毛刺的大小及形狀來測量和判斷。焊接擠壓力對毛刺形狀的影響。

      焊接擠壓量過大,飛濺大且被擠出的熔融金屬較多、毛刺較大并翻倒于焊縫兩邊;擠壓量過小,幾乎無飛濺,毛刺較小呈堆積狀;擠壓量適中時,擠出的毛刺呈直立狀,高度一般控制在2.5~3mm。如果焊接擠壓量控制適當,焊縫的金屬流線角上下左右基本對稱,角度為55°~ 65°。擠壓量控制適當時焊縫的金屬流線形狀。

      2 焊接熱輸入量

      高頻直縫焊管焊接中,焊接功率大小決定了焊接輸入熱量的多少,當外界條件一定,輸入熱量不足時,被加熱的帶鋼邊緣達不到焊接溫度,仍保持一種固態組織而形成冷焊甚至無法熔合。焊接熱輸入過小而產生的未熔合。

      檢測時這種未熔合通常表現為壓扁試驗不合格、水壓試驗時鋼管爆裂,或者鋼管矯直時焊縫開裂,這是一種較嚴重的缺陷。另外,焊接熱輸入量也會受帶鋼邊部質量的影響,如帶鋼邊部有毛刺時,在進入擠壓輥焊點之前毛刺會導致打火,造成焊接功率損失而使熱輸入量減小,從而形成未熔合或冷焊。當輸入熱量過高時,被加熱的帶鋼邊緣超過了焊接溫度,而產生過熱甚至過燒, 焊縫在受力后也會開裂, 有時會因焊縫擊穿造成熔化金屬飛濺形成孔洞。熱輸入量過大形成的砂眼和孔洞。

      檢測時這些缺陷主要表現為90°壓扁試驗不合格、沖擊試驗不合格、水壓試驗時鋼管爆裂或滲漏。

      3 焊接速度

      焊接速度也是焊接工藝主要參數之一,它與加熱制度、焊縫變形速度以及金屬原子結晶速度有關。對于高頻焊,焊接質量隨焊接速度的加快而提高,這是因為加熱時間的縮短使邊緣加熱區寬度變窄,縮短了形成金屬氧化物的時間;如果焊接速度降低,不僅加熱區變寬,即焊縫熱影響區變寬,而且熔化區寬度隨輸入熱量的變化而變化,形成的內毛刺也較大。不同焊接速度下的熔合線寬度如圖5所示, 由圖可知,同樣擠壓量下焊接速度較高時能夠獲得更理想的焊縫。

      低速焊接時,由于相應的輸入熱量要減少會導致焊接困難,同時受板邊質量及其他外部因素,如阻抗器的磁性、開口角大小等的影響,很容易引起一系列缺陷的產生。因此高頻焊時,應在機組能力及焊接設備所允許的條件下根據產品的規格盡可能選擇較快的焊接速度進行生產。

      4 開口角

      開口角也稱焊接V角,是指擠壓輥前帶鋼邊緣的夾角,如圖6所示。通常開口角在3°~6°之間變化, 開口角的大小主要由導向輥的位置及導向片厚度來決定。V角的大小對焊接穩定性和焊接質量都有較大影響。

      減小V角時,帶鋼邊緣距離會減小,從而使高頻電流的鄰近效應加強,可降低焊接功率或增加焊接速度,提高生產率。開口角過小會導致提前焊,即焊接點在未達到高溫度時就受到擠壓而熔合,容易在焊縫中形成夾雜及冷焊等缺陷,降低了焊縫質量。加大V角時雖然增加了功率的消耗,但在一定條件下能夠保證帶鋼邊緣加熱的穩定性,減少邊緣熱量的損失同時減小了熱影響區。實際生產中,為了確保焊縫質量,一般V 角控制在4°~5°。

    直縫焊管

      5 感應圈大小及位置

      感應圈是高頻感應焊中的重要工具,其大小及位置直接影響生產的效率。

      感應圈傳輸給鋼管的功率與鋼管表面間隙的平方成比例,間隙過大會急劇降低生產效率, 間隙過小容易和鋼管表面連電打火或被鋼管對頭碰壞, 通常感應圈內表面與管體間隙選擇在10mm左右。感應圈寬度根據鋼管外徑選擇。感應圈過寬,其電感就會減小,感應器的電壓也會隨之降低,輸出的功率就會減小; 感應圈過窄,輸出功率增加,但管背以及感應圈的有功損耗也會增加。一般感應圈的寬度在1~1.5D(D為鋼管外徑)較合適。

      感應圈前端距離擠壓輥中心距離等于或稍大于管徑,即1~1.2D較合適。距離過大,會降低開口角的鄰近效應,導致邊部加熱距離過長,使焊點處無法得到較高的焊接溫度;距離過小,會導致擠壓輥產生較高的感應熱量,降低其使用壽命。

      6 阻抗器的作用和位置

      阻抗器磁棒是用來減少高頻電流流向鋼管的背面,同時集中電流,加熱鋼帶的V角,保證熱量不會因管體被加熱而受到損失。如果冷卻不到位,磁棒會超過其居里溫度(約300 ℃)而失磁。如果沒有阻抗器,電流和所感應的熱量會環繞整個管體而分散,增大了焊接功率,導致管體過熱。管坯內有無阻抗器的熱效應。

      阻抗器的放置位置對焊接速度有很大影響,而且對焊接質量也有影響。實踐證明阻抗器前端位置正好在擠壓輥中心線處時,壓扁結果好。當超過擠壓輥中心線伸向定徑機一側時,壓扁結果會明顯下降。不到中心線而在導向輥一側時,焊接強度會有所降低。佳位置即阻抗器放在感應器下面的管坯內,其頭部與擠壓輥中心線重合或向成型方向調節20~40mm,能增加管內背阻抗,減少其循環電流損失,降低焊接功率。

      7 結論

      (1) 合理的控制焊接熱輸入量能夠獲得較高的焊縫質量。

      (2) 擠壓量一般控制在2.5~3 mm較為適宜,其擠出的毛刺呈直立狀,焊縫能夠獲得較高的韌性和抗拉強度。

      (3) 控制焊接V角在4°~5°,并在機組能力以及焊接設備所允許的條件下盡可能的以較高的焊接速度進行生產,可以減少一些缺陷的產生,得到良好的焊接質量。

      (4) 感應圈寬度為鋼管外徑的1~1.5D,距離擠壓輥中心在1~1.2D較合適,能夠有效的提高生產效率。

      (5) 確保阻抗器前端位置正好在擠壓輥中心線處, 能夠獲得較高的焊縫抗拉強度和良好的壓扁效果。

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