高频焊管生产中操作对焊接质量的影响

摘 要：高频焊管生产中,操作对焊管质量的影响因素包括输入热量、焊接压力、焊接速度、开口角、感应器和阻抗器的放置位置、管坯的几何尺寸及形状等几方面。在生产中掌握操作是提高焊管质量的重要途径之一。 
    电焊钢管的质量是指产品的规格尺寸要求,外观质量和焊缝质量几个方面。用户往往把焊缝质量做为焊管质量的重要标志,所以焊接质量是影响焊管质量好坏的决定因素,如何提高焊管的焊接质量是一个非常重要的问题。影响焊接质量的因素有属于外因方面—操作对焊接质量的影响;有属于内因方面—钢质、钢种对焊接的影响。在生产中掌握工艺技术及操作是提高焊管质量的重要途径之一。操作对焊管质量的影响因素包括输入热量、焊接压力、焊接速度、开口角、感应器、阻抗器放置位置及管坯形状等方面。 
1 输入热量 
因为焊接工艺的主要参数之一,即焊接电流(或焊接温度)难以测量,所以用输入热量来代替,而输入热量又可用振荡器输出功率来表示: 
N = Ep·Ip 
式中 N——输出功率,kW; 
Ep——屏压,kV; 
Ip——屏流,A〔1〕。 
当振荡器、感应器和阻抗器确定后,振荡管槽路、输出变压器、感应器的效率也就确定了,输入功率的变化同输入热量的变化大致是成比例的。 
当输入热量不足时,被加热边缘达不到焊接温度,仍保持固态组织而焊不上,形成焊合裂缝;当输入热量大时,被加热边缘超过焊接温度易产生过热,甚至过烧,受力后产生开裂;当输入热量过大时,焊接温度过高,使焊缝击穿,造成熔化金属飞溅,形成孔洞。熔化焊接温度一般在1350～1400℃为宜。 
2 焊接压力 
焊接压力是焊接工艺的主要参数之一,管坯的两边缘加热到焊接温度后,在挤压力作用下形成共同的金属晶粒即相互结晶而产生焊接。焊接压力的大小影响着焊缝的强度和韧性。若所施加的焊接压力小,使金属焊接边缘不能充分压合,焊缝中残留的非金属夹杂物因压力小不易排出,焊缝强度降低,受力后易开裂;压力过大时,达到焊接温度的金属大部分被挤出,不但降低焊缝强度,而且产生内外毛刺过大或搭焊等缺陷。因此应根据不同的品种规格在实际中求得与之相适应的zui佳焊接压力。根据实践经验单位焊接压力一般为20~40MPa。 
由于管坯宽度及厚度可能存在的公差,以及焊接温度和焊接速度的波动,都有可能涉及到焊接挤压力的变化。焊接挤压量一般通过调整挤压辊之间的距离进行控制,也可以用挤压辊前后管筒周差来控制。 
3 焊接速度 
焊接速度也是焊接工艺主要参数之一,它与加热制度、焊缝变形速度以及相互结晶速度有关。在高频焊管时,焊接质量随焊接速度的加快而提高。这是因为加热时间的缩短使边缘加热区宽度变窄,缩短了形成金属氧化物的时间,如果焊接速度降低时,不仅加热区变宽,而且熔化区宽度随输入热量的变化而变化,形成内毛刺较大。在低速焊时,输入热量少使焊接困难,若不符合规定值时易产生缺陷。 
因此在高频焊管时,应在机组的机械设备和焊接装置所允许的zui大速度下,根据不同规格品种选择合适的焊速。 
4 开口角 
开口角是指挤压辊前管坯两边缘的夹角,开口角的大小与烧化过程的稳定性有关,对焊接质量的影响很大。 
减小开口角时,边缘之间的距离也减小,从而使邻近效应加强,在其它条件相同的情况下便可增大边缘的加热温度,从而提高焊接速度。开口角如果过小时,将使会合点到挤压辊中心线的距离加长,从而导致边缘并非在zui高温度下受到挤压,这样便使焊接质量降低,功率消耗增加。 
实际生产经验表明,可移动导向辊的纵向位置来调整开口角大小,通常在2～6°之间变化。在导向辊不能纵向调整的情况下,可用导向环厚度或压下封闭孔型来调整开口角的大小。 
5 感应器及阻抗器的放置位置 
5.1 感应器的放置位置 
 感应器的放置位置(距挤压辊中心线的距离)对焊接质量影响很大。距挤压辊中心线较远时,有效加热时间长,热影响区宽,使焊缝强度降低;反之边缘加热不足,也使焊缝强度降低。感应器应与管同心放置,其前端与挤压辊中心线距离大约等于或小于管径(小管是1.5倍的管径)为zui佳状态。
5.2 阻抗器的放置位置 
 阻抗器(磁棒)的放置位置不但对焊接速度有很大影响,而且对焊接质量也有影响。如图2所示[2>。 
 实践证明,阻抗器前端位置正好在挤压辊中心线处时,扩口强度和压扁强度。当超过挤压辊中心线伸向定径机一侧时,扩口强度和压偏强度明显下降。不到中心线而在成型机一侧时,也使焊接强度降低。zui佳位置即阻抗器放在感应器下面的管坯内,其头部与挤压辊中心线重合或向成型方向调节20~40mm,能增加管内背阻抗,减少其循环电流损失,提高焊接电压。在用单匝感应器时,在感应器左右两边各挂一个小阻抗器,这样既增加了焊缝磁场,还使管坯边缘邻近效应加强,焊速每分钟可提高4~5m。 
6 管坯的几何尺寸及形状要求 
6.1 焊管坯的几何尺寸 
 管坯的宽度和厚度偏差大,会改变边缘的加热温度和挤压量,合格的产品必须要求管坯的宽度和厚度在公差范围之内。 
6.2 管坯形状及相接形式 
 如果管坯边缘存在挠曲、镰刀弯及波皱等现象,通过成型机时就会偏离孔型中心,造成带钢两边弯曲。轧辊调整不良也会造成带钢跑偏或管坯扭曲等缺陷,造成影响焊接质量或根本无法焊接的后果。 
 管坯两端焊接时要求两端全部厚度相接,管坯两边缘不但要平直而且要平行。纵剪带钢时圆盘剪刃间隙过大或刀刃磨损严重造成带钢边缘毛刺过大,也易产生焊接后裂纹。 
焊管坯上有缩孔、干裂、夹层、非金属夹杂物和偏析、气泡等内部缺陷,将对焊管的质量和使用带来严重后果。如果发现焊管坯有划伤、结疤、压痕、表面裂纹、破边等外部缺陷,应及时处理,以免影响产品质量及成材。 
在生产中要保持焊管表面光洁度,轧辊表面光洁度Ra必须达到0.32,并检查成对辊是否受到均匀磨损,否则产品的规格和表面质量均会受到影响。 
7 结束语 
管坯质量、操作水平等对焊管的焊接质量影响较大。关于产品的规格尺寸(直径壁厚公差)和形状,根据不同品种都制定有规范标准,厂家必须遵循国家标准组织生产。 
[参考文献］ 
1 张弘人.高频直缝焊管生产［Ｍ］.北京:冶金工业出版社,1985,148～156 
2 魏国武.高频直缝电焊钢管生产［Ｍ］.北京:冶金工业出版社,1985,107,119～129