直缝钢管高频感应圈位置的调控

1、直缝钢管高频感应圈位置的调控：直缝钢管激励频率与激励回路中的电容、电感平方根成反比、或者与电压、电流的平方根成正比，只要改变回路中的电容、电感或电压、电流即可改变激励频率的大小，从而达到控制焊接温度的目的。对于低碳钢，焊接温度控制在12501460，可满足管壁厚35mm焊透要求。另外，焊接温度亦可通过调节焊接速度来实现。高频感应圈应尽量接近挤压辊位置。若感应圈距挤压辊较远时，有效加热时间较长，热影响区较宽，焊缝强度下降；反之，焊缝边缘加热不足，挤压后成型不良。阻抗器是一个或一组焊管专用磁棒，阻抗器的截面积通常应不小于钢管内径截面积的70%，其作用是使感应圈、管坯焊缝边缘与磁棒形成一个电磁感应回

2、路，产生邻近效应，涡流热量集中在管坯焊缝边缘附近，使管坯边缘加热到焊接温度。阻抗器用一根钢丝拖动在管坯内，其中心位置应相对固定在接近挤压辊中心位置。开机时，由于管坯快速运动，阻抗器受管坯内壁的磨擦而损耗较大，需要经常更换。管坯的两个边缘加热到焊接温度后，石油套管在挤压辊的挤压下，形成共同的金属晶粒互相渗透、结晶，最终形成牢固的焊缝。若挤压力过小，形成共同晶体的数量就小，焊缝金属强度下降，受力后会产生开裂；焊缝经焊接和挤压后会产生焊疤，需要清除。清除方法是在机架上固定刀具，靠焊管的快速运动，将焊疤刮平。焊管内部的毛刺一般不清除。如果挤压力过大，将会使熔融状态的金属被挤出焊缝，不但降低了焊缝强度，

3、而且会产生大量的内外毛刺，甚至造成焊接搭缝等缺陷。输入热量不足时，被加热的焊缝边缘达不到焊接温度，金属组织仍然保持固态，形成未熔合或未焊透；当输入热时不足时，被加热的焊缝边缘超过焊接温度，产生过烧或熔滴，使焊缝形成熔洞。焊接温度主要受高频涡流热功率的影响，根据相关公式可知，高频涡流热功率主要受电流频率的影响，涡流热功率与电流激励频率的平方成正比；而电流激励频率又受激励电压、电流和电容、电感的影响。简介一般焊管：一般焊管用来输送低压流体。用Q195A、Q215A、Q235A钢制造 。也可采直缝钢管用易于焊接的其它软钢制造。钢管要进行水压、弯曲、压扁等实验，对表面质量有一定要求，通常交货长度为4-

4、10m，常要求定尺（或倍尺）交货。焊管的规格用公称口径表示（毫米或英寸）公称口径与实际不同，焊管按规定壁厚有普通钢管和加厚钢管两种，钢管按管端形式又分带螺纹和不带螺纹两种。编辑本段生产工艺综述直缝高频焊接钢管具有工艺相对简单，快速连续生产的特点，在民用建筑、石化、轻工等部门有广泛用途。多用于输送低压流体或做成各种工程构件及轻工产品。直缝高频焊接钢管的生产工艺流程直缝焊接钢管是通过高频焊接机组将一定的规格的长条形钢带卷成圆管状并将直缝焊接而成钢管。钢管的形状可以是圆形的，也可以是方形或异形的，它取决于焊后的定径轧制。焊接钢管的材料主要是：低碳钢及s300N/mm2、s500N/mm2的低合金钢或

5、其他钢材。直缝钢管高频焊接的生产工艺流程如下：直缝钢管生产流程图高频焊接高频焊接是根据电磁感应原理和交流电荷在导体中的趋肤效应、邻近效应和涡流热效应，使焊缝边缘的钢材局部加热到熔融状态，经滚轮的挤压，使对接焊缝实现晶间接合，从而达到焊缝焊接之目的。高频焊是一种感应焊（或压力接触焊），它无需焊缝填充料，无焊接飞溅，焊接热影响区窄，焊接成型美观，焊接机械性能良好等优点，因此在钢管的生产中受到广泛的应用。 钢管的高频焊接正是利用交流电的趋肤效应和邻近效应，钢材（带钢）经滚压成型后，形成一个截面断开的圆形管坯，在管坯内靠近感应线圈中心附近旋转一个或一组阻抗器（磁棒），阻抗器与管坯开口处形成一个电磁感应

6、回路，在趋肤效应和邻近效应的作用下，管坯开口处边缘产生强大而集中的热效应，使焊缝边缘迅速加热到焊接所需温度经压辊挤压后，熔融状态的金属实现晶间接合，冷却后形成一条牢固的对接焊缝。高频焊管机组直缝钢管的高频焊接过程是在高频焊管机组中完成的。高频焊管机组通常由滚压成型、高频焊接、挤压、冷却、定径、飞锯切断等部件组成，机组的前端配有储料活套，机组的后端配有钢管翻转机架；电气部分主要有高频发生器、直流励磁发电机和仪表自动控制装置等组成。现以165mm高频焊管机组为例，其主要技术参数如下：直缝钢管3.1 焊管成品 圆管外径： 111165mm 方管： 5050125125mm 矩形管： 90501606

7、018080mm 成品管壁厚：26mm 3.2 成型速度： 2070米/分钟 3.3 高频感应器： 热功率： 600KW 输出频率： 200250KHz 电源： 三相380V 50Hz 冷却： 水冷 激励电压： 7501500V高频激励电路高频激励电路（又称高频振荡电路），是由安装在高频发生器内的大型电子管和振荡槽路组成，它是利用电子管的放大作用，在电子管接通灯丝和阳极时，把阳极输出信号正反馈到栅极，形成自激振荡回路。激励频率的大小取决于振荡槽路的电气参数（电压、电流、电容和电感）。直缝钢管高频焊接工艺5.1 焊缝间隙的控制 将带钢送入焊管机组，经多道轧辊滚压，带钢逐渐卷起，形成有开口间隙的圆

8、形管坯，调整挤压辊的压下量，使焊缝间隙控制在13mm，并使焊口两端齐平。如间隙过大，则造成邻近效应减少，涡流热量不足，焊缝晶间接合不良而产生未熔合或开裂。如间隙过小则造成邻近效应增大，焊接热量过大，造成焊缝烧损；或者焊缝经挤压、滚压后形成深坑，影响焊缝表面质量。 5.2 焊接温度控制 焊接温度主要受高频涡流热功率的影响，根据公式（2）可知，高频涡流热功率主要受电流频率的影响，涡流热功率与电流激励频率的平方成正比；而电流激励频率又受激励电压、电流和电容、电感的影响。激励频率公式为： f=1/2(CL)1/2.(1) 式中：f-激励频率(Hz)；C-激励回路中的电容(F)，电容=电量/电压；L-激

9、励回路中的电感，电感=磁通量/电流 上式可知，激励频率与激励回路中的电容、电感平方根成反比、或者与电压、电流的平方根成正比，只要改变回路中的电容、电感或电压、电流即可改变激励频率的大小，从而达到控制焊接温度的目的。对于低碳钢，焊接温度控制在12501460，可满足管壁厚35mm焊透要求。另外，焊接温度亦可通过调节焊接速度来实现。 当输入热量不足时，被加热的焊缝边缘达不到焊接温度，金属组织仍然保持固态，形成未熔合或未焊透；当输入热时不足时，被加热的焊缝边缘超过焊接温度，产生过烧或熔滴，使焊缝形成熔洞。 5.3 挤压力的控制 管坯的两个边缘加热到焊接温度后，在挤压辊的挤压下，形成共同的金属晶粒互相

10、渗透、结晶，最终形成牢固的焊缝。若挤压力过小，形成共同晶体的数量就小，焊缝金属强度下降，受力后会产生开裂；如果挤压力过大，将会使熔融状态的金属被挤出焊缝，不但降低了焊缝强度，而且会产生大量的内外毛刺，甚至造成焊接搭缝等缺陷。 5.4 高频感应圈位置的调控 高频感应圈应尽量接近挤压辊位置。若感应圈距挤压辊较远时，有效加热时间较长，热影响区较宽，焊缝强度下降；反之，焊缝边缘加热不足，挤压后成型不良。 5.5 阻抗器是一个或一组焊管专用磁棒，阻抗器的截面积通常应不小于钢管内径截面积的70%，其作用是使感应圈、管坯焊缝边缘与磁棒形成一个电磁感应回路，产生邻近效应，涡流热量集中在管坯焊缝边缘附近，使管坯

11、边缘加热到焊接温度。阻抗器用一根钢丝拖动在管坯内，其中心位置应相对固定在接近挤压辊中心位置。开机时，由于管坯快速运动，阻抗器受管坯内壁的磨擦而损耗较大，需要经常更换。 5.6 焊缝经焊接和挤压后会产生焊疤，需要清除。清除方法是在机架上固定刀具，靠焊管的快速运动，将焊疤刮平。焊管内部的毛刺一般不清除。 5.7 工艺举例 现以焊制322mm 直缝焊管为例，简述其工艺参数： 带钢规格：298mm 带宽按中径展开加少量成型余量 钢材材质：Q235A 输入 励磁电压：150V 励磁电流：1.5A 频率：50Hz 输出 直流电压：11.5kV 直流电流：4A 频率：Hz 焊接速度：50米/分钟 参数调节：

12、根据焊接线能量的变化及时调节输出电压和焊接速度。参数固定后一般不用调整。高频焊管的技术要求与质量检验根据GB3092低压流体输送用焊接钢管标准的规定，焊管的公称直径为6150mm，公称壁厚为2.06.0mm，焊管的长度通常为410米，可按定尺或倍尺长度出厂。钢管表面质量应光滑，不允许有折叠、裂缝、分层、搭焊等缺陷存在。钢管表面允许有不超过壁厚负偏差的划道、刮伤、焊缝错位、烧伤和结疤等轻微缺陷存在。允许焊缝处壁厚增厚和内缝焊筋存在。编辑本段规定要求焊接钢管应做机械性能试验和压扁试验以及扩口试验，并要达到标准规定的要求。钢管应能承受一定的内压力，必要时进行2.5Mpa压力试验，保持一分钟无渗漏。允

13、许用涡流探伤的方法代替水压试验。涡流探伤按GB7735钢管涡流探伤检验方法标准执行。涡流探伤方法是将探头固定在机架上，探伤与焊缝保持35mm距离，靠钢管的快速运动对焊缝进行全面的扫查，探伤信号经涡流探伤仪的自动处理和自动分选，达到探伤的目的。 探伤后的焊管用飞锯按规定长度切断，经翻转架下线。钢管两端应平头倒角，打印标记，成品管用六角形捆扎包装后出厂。 加工方法 直缝钢管的主要加工方法有： 锻造钢材：利用锻锤的往复冲击力或压力机的压力使坯料改变成我们所需的形状和尺寸的一种压力加工方法。 挤压：是钢材将金属放在密闭的挤压简内，一端施加压力，使金属从规定的模孔中挤出而得到有同形状和尺寸的成品的加工方

14、法，多用于生产有色金属材钢材。 轧制：将钢材金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙(各种形状)，因受轧辊的压缩使材料截面减小，长度增加的压力加工方法。 拉拨钢材：是将已经轧制的金属坯料(型、管、制品等)通过模孔拉拨成截面减小长度增加的加工方法大多用作冷加工。编辑本段直缝钢管用途直缝钢管主要应用于自来水工程、石化工业、化学工业、电力工业、农业灌溉、城市建设。作液体输送用：给水、排水。作气体输送用：煤气、蒸气、液化石油气。作结构用：作打桩管、作桥梁；码头、道路、建筑结构用管等。直缝高频焊接钢管生产工艺流程图直缝高频焊接钢管生产工艺流程图1.在高频焊管生产过程中 ,如何确保产品质量符合技术标准的要求和顾客的

15、需要 ,则要对钢管生产过程中影响产品质量的因素进行分析。通过对本公司 76mm高频焊接钢管机组某月份不合格品的统计 ,认为在生产过程中影响钢管产品质量的要素有原材料、焊接工艺、轧辊调节、轧辊材质、设备故障、生产环境及其它原因等七个方面。其中原材料占 32 .44% ,焊接工艺占 24 .85 % ,轧辊调节占 22 .72 % ,三者相加占 80 .01 % ,是主要环节。而轧辊材质、设备故障、生产环境及其它原因等四个方面的要素 ,对钢管产品质量的影响占19.99% ,属相对次要环节。因此 ,在钢管生产过程中 ,应对原材料、焊接工艺和轧辊调节三个环节进行重点控制。2 原材料对钢管焊接质量的影响

16、 影响原材料质量的因素主要有钢带力学性能不稳定、钢带的表面缺陷及几何尺寸偏差大等三个方面 ,因此 ,应从这三个方面进行重点控制。1）钢带的力学性能对钢管质量的影响焊接钢管常用的钢种为碳素结构钢 ,主要的牌号有 Q195、Q215、Q235 SPCC SS400 SPHC等多种 。钢带屈服点和抗拉强度过高 ,将造成钢带的成型困难 ,特别是管壁较厚时 ,材料的回弹力大 ,钢管在焊接时存在较大的变形应力 ,焊缝容易产生裂缝。当钢带的抗拉强度超过 635 MPa、伸长率低于 10 %时 ,钢带在焊接过程中焊缝易产生崩裂。当抗拉强度低于 30 0MPa时 ,钢带在成型过程中由于材质偏软 ,表面容易起皱纹

17、。可见 ,材料的力学性能对钢管的质量影响很大 ,应从材料强度方面对钢管质量进行有效地控制。）钢带表面缺陷对钢管质量的影响钢带表面缺陷常见的有镰刀弯、波浪形、纵剪啃边等几种 ,镰刀弯和波浪形一般出现在冷轧钢带轧制过程中 ,是由压下量控制不当造成的。在钢管成型过程中 ,镰刀弯和波浪形会引起带钢的跑偏或翻转 ,容易使钢管焊缝产生搭焊 ,影响钢管的质量。钢带的啃边 (即钢带边缘呈现锯齿状凹凸不平的现象 ) ,一般出现在纵剪带上 ,产生原因是纵剪机圆盘刀刃磨钝或不锋利造成的。由于钢带的啃边 ,时时出现局部缺肉 ,使钢带在焊接时易产生裂纹、裂缝而影响焊缝质量的稳定性。3）钢带几何尺寸对钢管质量的影响当钢带

18、的宽度小于允许偏差时 ,焊接钢管时的挤压力减小 ,使得钢管焊缝处焊接不牢固 ,出现裂缝或是开口管 ;当钢带的宽度大于允许偏差时 ,焊接钢管时的挤压力增加 ,在钢管焊缝处出现尖嘴、搭焊或毛刺等焊接缺陷。所以 ,钢带宽度的波动 ,不但影响了钢管外径的精度 ,而且严重影响了钢管的表面质量。对要求同一断面壁厚差不超过规定值的钢管 ,即要求壁厚均匀程度高的钢管 ,钢带厚度的波动 ,会将同一卷钢带厚度差超出的允许值转移到成品钢管的壁厚差 ,使大批钢管厚度超出允许偏差而判废。厚度的波动不仅影响成品钢管的厚度精度 ,同时 ,由于钢带的厚薄不一 ,使钢管在焊接时 ,挤压力和焊接温度不稳定 ,造成了钢管焊接时焊缝

19、质量不稳定。此外 ,由于钢材内部存在着夹层、杂质、沙眼等材料缺陷 ,也是影响钢管质量的一个重要因素。因此 ,在钢带焊接前 ,要检查每卷钢带的表面质量和几何尺寸 ,对钢带质量不符合标准要求的 ,不要进行生产 ,以免造成不必要的损失。 3 高频焊接对钢管质量的影响 在钢管高频焊接过程中 ,焊接工艺及工艺参数的控制、感应圈和阻抗器位置的放置等对钢管焊缝的焊接质量影响很大。1） 钢管焊缝间隙的控制钢带进入焊管机组经成型辊成型、导向辊定向后 ,形成有开口间隙的圆形钢管管坯 ,调整挤压辊的挤压量 ,使得焊缝间隙控制在 1 3mm,并使焊口两端保持齐平。焊缝间隙控制得过大 ,会使焊缝焊接不良而产生未熔合或开

20、裂 ;焊缝间隙控制得过小 ,由于热量过大 ,造成焊缝烧损 ,熔化金属飞溅 ,影响焊缝的焊接质量。2） 高频感应圈位置的调控感应圈应放置在与钢管同一中心线上 ,感应圈前端距挤压辊中心线的距离 ,在不烧损挤压辊的前提下 ,应视钢管的规格而尽量接近。若感应圈距挤压辊较远时 ,有效加热时间较长 ,热影响区宽 ,使得钢管焊缝的强度下降或未焊透 ;反之感应圈易烧毁挤压辊。3） 阻抗器位置的调控阻抗器是一个或一组焊管专用磁棒 ,阻抗器的截面积通常应不小于钢管内径截面积的 70 % ,其作用是使感应圈、管坯焊缝边缘与磁棒形成一个电磁感应回路 ,产生邻近效应 ,涡流热量集中在管坯焊缝边缘附近 ,使管坯边缘加热到

21、焊接温度。阻抗器应放置在 V形区加热段 ,且前端在挤压辊中心位置处 ,使其中心线与管筒中心线一致。如阻抗器位置放置的不好 ,影响焊管的焊接速度和焊接质量 ,使钢管产生裂纹。4）高频焊接工艺参数输入热量的控制高频电源输入给钢管焊缝部位的热量称为输入热量。将电能转换成热能时 ,其输入热量的公式为 : Q=KI2 Rt (1)式中 Q输入管坯的热量 ;K能量转换效率 ; I焊接电流 ;R回路阻抗 ; t加热时间。加热时间 :t=Lv (2)式中 L感应圈或电极头前端至挤压辊的中心距 ;v焊接速度。当高频输入的热量不足且焊接速度过快时 ,使得被加热的管体边缘达不到焊接的温度 ,钢铁仍保持其固态组织而焊接不上 ,形成了未熔合或未焊透的裂纹 ;当高频输入热量过大且焊接速度过慢时 ,使得被加热的管体边缘超过了焊接温度 ,容易产生过热甚至过烧 ,使焊缝击穿 ,造成金属飞溅而形成缩孔。从公式 (1)、(2)中可知 ,可以通过调整高频焊接电流 (电压 )或调整焊接速