高頻焊管的焊接工藝分析

邵長亮

摘 要：焊接工藝技術是焊管質量的重要影響因素，焊接工藝對于焊管的生產及其重要，是決定焊管質量的重要環節。焊接工藝出現問題極有可能導致焊管報廢，造成嚴重的經濟損失。高本文對焊接過程中的焊接工藝控制進行了分類介紹，利于在不同的環境條件下選擇合適工藝條件提供理論指導。

關鍵詞：高頻焊管；焊接工藝；焊管質量

中圖分類號：TG457.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）04-0077-01

1 前言

擴散熔合的主要參數是力或者壓力、溫度和時間，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。完成時間的長短取決于溫度，溫度越高錘擊的次數越少，通常錘擊次數指的是在中等溫度下每小時多少次。之所以說高頻焊管工藝為鍛焊，是因為它是將達到熔化溫度的金屬在較短時間內以高壓鍛接在一起。在熔化溫度下固相金屬擴散率非常高，并且可在很短時間內達到很好的熔接質量。本文對高頻焊管和高頻焊管的焊接工藝進行了相關分析和說明。

2 高頻焊管及其焊接工藝參數與分析

（1）生產不同規格時，對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行的：集膚效應和鄰近效應。在此兩大效應的作用下高頻焊接工藝過程得以實現。高頻焊接時，電流除大量通過最短的V形負載回路外，還存在電流沿著管背流動的趨勢，從而形成一種稱為管背分流的情況。這種情況的發生是在焊接過程中不希望發生的，因為此種情況會產生電流的損失，這是焊接不需要的電流負載，形成了電流的無功損失，因此，在實際過程中，為了減少其管背電流的損失，常常采用在管坯內增設阻抗，另外對于焊腳的間隙與擠壓輥中心的距離提出了一定的要求，為了保證焊合線的寬度，把熱影響區控制在最小的寬度范圍內，從而達到理想的凹鼓形雙曲線狀的正常焊接狀態[1]。

在焊接過程中，應該盡量的縮短兩級之間的距離、電極距擠壓輥中心線的距離。例如在生產25.4mm以下的管道時，此距離一般等于管外徑的1.2-1.5倍。如果此距離過長，有效的加熱時間會隨之增長，熱影響區域會隨之加寬，從而會降低焊縫的強度和焊接的速度，從而影響著焊接的質量。但是如果距離縮短，伴隨而來的是有效加熱時間的縮短，導致邊緣加熱量不足，影響焊縫的強度。

（2）安裝掛腳和焊腳的要求。為了實現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，首先要保證材質，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，減少掛腳的發熱量，另外對于使用的情況也提出要求：焊接腳的伸出部分，長度應達到一個適宜的尺寸：一般維持在20-30mm，不宜過長，過長會導致預冷不佳，焊接腳容易發熱、發紅、溫度升高等情況，容易產生磨損燒化；使用焊腳的過程中，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中位置；保持焊腳與管坯待焊邊緣接觸時有一定的壓力；由于焊腳導電，易發熱，不耐磨損，使用一段時間后，極易包住管坯增加無功電流的消耗。為了防止這種缺陷，須將焊腳的外側打4-5mm寬約300的坡口，坡口最深處約1.5mm左右。

（3）對焊合線，熱影響區的寬度工藝要求和參數要求。最佳焊接結果的焊接過程，除了必須使帶鋼邊緣上有足夠的金屬變為液態，以便得到好的熔合結果；再則就是在焊縫處呈現出溶化物體及其到熱影響區的兩條熔合線。實踐證明，熔化物本身和熔化線如果出現畸變，就會導致焊縫質量不良。

焊合線的寬度一般維持在0.02-0.12mm范圍內，隨著帶剛材質的不同及頻率的高低變化，熱影響區的寬度為0.4-4mm，從焊接區橫切面來看焊縫金屬的流線狀態，通常把凹形雙曲線狀的焊接區視為正常的焊接狀態。其腰部的寬度是該管壁厚的三分之一，一般來講，輸入的熱量增加，受到的擠壓力減小，熔化線會發生畸變，導致氧化狀態呃金屬雜質物不能夠有效的完全排出焊縫，使得焊縫的質量隨之降低，強度也會受到很大的影響，韌性性能減弱。

（4）焊接溫度、速度、擠壓力、開口角的關系和控制。在焊接的過程中，焊接溫度是重要的影響指標，焊接溫度低，導致焊接所需的熱量達不到要求，從而出現低溫焊接的情況，管坯的兩個待焊接狀態處于局部熔化的情形，導致管坯在塑性條件下進行，氧化狀態的金屬物質不容易排出焊縫，產生質量的缺陷。

如果焊接輸入熱量過大，會使焊接邊緣出現過多的熔化金屬，在壓力正常的情況下，由于溶化區過寬，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，焊接溫度是焊接質量的重要指標[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，不同的形狀適應不同的環境調價下，實踐表明：平引型的相接形狀最佳，接觸狀態的選擇與孔型上部的半徑有關，為了提高焊接質量，一般多采用雙半徑孔型設計（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量。

3 結語

焊接工藝條件的控制對于焊管的強度、韌性等質量具有重要的影響，在實際的應用過程中，需要根據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系。

參考文獻

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

[2]劉愛民，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.