流程圖
高頻燒焊是依據(jù)電磁感應(yīng)原理和交流電荷在導(dǎo)體中的趨膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)和渦電流熱效應(yīng),使焊縫邊緣的鋼材部分加熱到熔化狀況,經(jīng)虎符的擠壓,使對(duì)接焊縫成功實(shí)現(xiàn)晶間結(jié)合,因此達(dá)到焊縫燒焊之目標(biāo)。高頻焊是一種感應(yīng)焊(或壓力電阻焊),它無(wú)須焊縫補(bǔ)充料,無(wú)燒焊飛濺,燒焊熱影響區(qū)窄,燒焊成型好看,燒焊機(jī)械性能令人滿意等長(zhǎng)處,因?yàn)檫@個(gè)在鋼管的出產(chǎn)中遭受廣泛的應(yīng)用。
鋼管的高頻燒焊正是利用交流電的趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng),鋼材(帶鋼)經(jīng)滾壓成型后,形成一個(gè)剖面斷裂的圓形管坯,在管坯內(nèi)接近感應(yīng)線圈核心近旁旋轉(zhuǎn)一個(gè)或一組阻抗器(磁棒),阻抗器與管坯張嘴處形成一個(gè)電磁感應(yīng)回路,在趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)的效用下,管坯張嘴處邊緣萌生堅(jiān)強(qiáng)雄厚而集中的熱效應(yīng),使焊縫邊緣迅疾加熱到燒焊所需溫度經(jīng)壓輥擠壓后,熔化狀況的金屬成功實(shí)現(xiàn)晶間結(jié)合,冷卻后形成一條堅(jiān)固的對(duì)接焊縫。
高頻焊管機(jī)組
直縫鋼管的高頻燒焊過(guò)程是在高頻焊管機(jī)組中完成的。高頻焊管機(jī)組一般由滾壓成型、高頻燒焊、擠壓、冷卻、定徑、飛鋸截?cái)嗟绕骷M成,機(jī)組的前端配有儲(chǔ)料活套,機(jī)組的后端配有鋼管翻滾轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)架;電氣局部主要有高頻發(fā)生器、直流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)和儀表半自動(dòng)扼制裝置等組成。現(xiàn)以φ165mm高頻焊管機(jī)組為例,其主要技術(shù)參變量如下所述:
直縫鋼管
3.1 焊管成品
圓管外徑: φ111~165mm
方管: 50×50~125×125mm
長(zhǎng)方形管: 90×50~160×60~180×80mm
成品管壁厚:2~6mm
3.2 成型速度: 20~70米/分鐘
3.3 高頻感應(yīng)器:
熱功率: 600KW
輸出頻率: 200~250KHz
電源: 三相380V 50Hz
冷卻: 水冷
激發(fā)鼓勵(lì)電壓: 750~1500V
高頻激發(fā)鼓勵(lì)電路
高頻激發(fā)鼓勵(lì)電路(又叫作高頻振動(dòng)電路),是由安裝在高頻發(fā)生器內(nèi)的大型真空管和振動(dòng)槽路組成,它是利用真空管的放大效用,在真空管接通燈絲和陽(yáng)極時(shí),把陽(yáng)極輸出信號(hào)正反饋到柵極,形成自激振動(dòng)回路。激發(fā)鼓勵(lì)頻率的體積決定于于振動(dòng)槽路的電氣參變量(電壓、電流、電容和電感)。
直縫鋼管高頻燒焊工藝
5.1 焊縫空隙的扼制
將帶鋼送入焊管機(jī)組,經(jīng)多道軋輥滾壓,帶鋼漸漸卷起,形成有張嘴空隙的圓形管坯,調(diào)試擠壓輥的壓下量,使焊縫空隙扼制在1~3mm,并使焊口兩端齊平。如空隙過(guò)大,則導(dǎo)致鄰近效應(yīng)減損,渦電流卡路里不充足,焊縫晶間結(jié)合不好而萌生未熔合或出現(xiàn)裂縫。如空隙過(guò)小則導(dǎo)致鄰近效應(yīng)增大,燒焊卡路里過(guò)大,導(dǎo)致焊縫燒損;還是焊縫經(jīng)擠壓、滾壓后形成深坑,影響焊縫外表品質(zhì)。
5.2 燒焊溫度扼制
燒焊溫度主要受高頻渦電流熱功率的影響,依據(jù)公式(2)可知,高頻渦電流熱功率主要受電流頻率的影響,渦電流熱功率與電流激發(fā)鼓勵(lì)頻率的平方成正比;而電流激發(fā)鼓勵(lì)頻率又受激發(fā)鼓勵(lì)電壓、電流和電容、電感的影響。激發(fā)鼓勵(lì)頻率公式為:
f=1/[2π(CL)1/2]...(1)
式中:f-激發(fā)鼓勵(lì)頻率(Hz);C-激發(fā)鼓勵(lì)回路中的電容(F),電容=電量/電壓;L-激發(fā)鼓勵(lì)回路中的電感,電感=磁通量/電流
上式可知,激發(fā)鼓勵(lì)頻率與激發(fā)鼓勵(lì)回路中的電容、電感二次方根成反比、還是與電壓、電流的二次方根成正比,只要變更回路中的電容、電感或電壓、電流即可變更激發(fā)鼓勵(lì)頻率的體積,因此達(dá)到扼制燒焊溫度的目標(biāo)。對(duì)于低碳鋼,燒焊溫度扼制在1250~1460℃,可滿意管壁厚3~5mm焊透要求。額外,燒焊溫度亦可經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)燒焊速度來(lái)成功實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)輸入卡路里不充足時(shí),被加熱的焊縫邊緣達(dá)不到燒焊溫度,金屬團(tuán)體毅然維持固態(tài),形成未熔合或未焊透;當(dāng)輸入熱時(shí)不充足時(shí),被加熱的焊縫邊緣超過(guò)燒焊溫度,萌生過(guò)燒或熔滴,使焊縫形成熔洞。
5.3 擠壓力的扼制
管坯的兩個(gè)邊緣加熱到燒焊溫度后,在擠壓輥的擠壓下,形成并肩的金屬晶粒相互滲透、形成晶體,最后形成堅(jiān)固的焊縫。若擠壓力過(guò)小,形成并肩結(jié)晶體的數(shù)目就小,焊縫金屬?gòu)?qiáng)度減退,受力后會(huì)萌生出現(xiàn)裂縫;假如擠壓力過(guò)大,將會(huì)使熔化狀況的金屬被擠出焊縫,不惟減低了焊縫強(qiáng)度,并且會(huì)萌生數(shù)量多的里外毛刺,甚至于導(dǎo)致燒焊搭縫等欠缺。
5.4 高頻感應(yīng)圈位置的調(diào)節(jié)控制
高頻感應(yīng)圈應(yīng)盡力靠近擠壓輥位置。若感應(yīng)圈距擠壓輥較遠(yuǎn)時(shí),管用加熱時(shí)間較長(zhǎng),熱影響區(qū)較寬,焊縫強(qiáng)度減退;與之相反,焊縫邊緣加熱不充足,擠壓后成型不好。
5.5 阻抗器是一個(gè)或一組焊管專用磁棒,阻抗器的截平面或物體表面的大小一般應(yīng)不小于鋼管內(nèi)徑截平面或物體表面的大小的70百分之百,其效用是使感應(yīng)圈、管坯焊縫邊緣與磁棒形成一個(gè)電磁感應(yīng)回路,萌生鄰近效應(yīng),渦電流卡路里集中在管坯焊縫邊緣近旁,使管坯邊緣加熱到燒焊溫度。阻抗器用一根鋼絲拖動(dòng)在管坯內(nèi),那里面心位置應(yīng)相對(duì)固定在靠近擠壓輥核心位置。開(kāi)機(jī)時(shí),因?yàn)楣芘餮杆龠\(yùn)動(dòng),阻抗器受管坯內(nèi)壁的摩擦而傷耗較大,需求常常改易。
5.6 焊縫經(jīng)燒焊和擠壓后會(huì)萌生焊疤,需求掃除凈盡。掃除凈盡辦法是在機(jī)架上固定刃具,靠焊管的迅速運(yùn)動(dòng),將焊疤刮平。焊管內(nèi)里的毛刺普通不掃除凈盡。
5.7 工藝舉例
現(xiàn)以焊制φ32×2mm 直縫焊管為例,簡(jiǎn)述其工藝參變量:
帶鋼規(guī)格:2×98mm 帶寬按中徑展開(kāi)加小量成型余量
鋼材材質(zhì):Q235A
輸入 勵(lì)磁電壓:150V 勵(lì)磁電流:1.5A 頻率:50Hz
輸出 直流電壓:11.5kV 直流電流:4A 頻率:120000Hz
燒焊速度:50米/分鐘
參變量調(diào)節(jié):依據(jù)燒焊線能+羭縷的變動(dòng)趁早調(diào)小曲節(jié)輸出電壓和燒焊速度。參變量固定后普通無(wú)須調(diào)試。
高頻焊管的技術(shù)要求與品質(zhì)檢查驗(yàn)看
依據(jù)GB3092《低壓流體輸送用燒焊鋼管》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,焊管的公稱直徑為6~150mm,公稱壁厚為2.0~6.0mm,焊管的長(zhǎng)度一般為4~10米,可按定尺或倍尺長(zhǎng)度出廠。鋼管外表品質(zhì)應(yīng)光溜,不準(zhǔn)許有折疊、裂隙、分層、搭焊等欠缺存在。鋼管外表準(zhǔn)許有不超過(guò)壁厚負(fù)偏差的劃道、刮傷、焊縫錯(cuò)位、燒灼和結(jié)疤等微小欠缺存在。準(zhǔn)許焊縫處壁厚增厚和內(nèi)縫焊筋存在。