高频焊管焊接缺陷及其分析

高频焊管焊接缺陷及其分析

焊接缺陷及其分析

高频直缝焊接钢管的焊接质量缺陷有裂缝、搭焊、漏水、划伤等等。下面仅对裂缝、搭焊这两个主要缺陷进行分析：

一、裂缝

裂缝是焊管的主要缺陷，其表现形式可以由通常的裂缝，局部的周期性裂缝，不规则出现的断续裂缝。也有的钢管焊后表面未见裂缝，但经压扁、矫直或水压试验后出现裂缝。裂缝严重时便漏水。产生裂缝的原因很多。消除裂缝是焊接调整操作中最困难的问题之一。

下面分别从原料方面、成型焊接孔型方面和工艺参数选择方面进行分析。

1. 原料方面

（1）钢种，即钢的化学成分对焊接性能有明显的影响，钢中所含的化学元素都或多或少、或好或坏地影响着焊接性能。高频焊由于焊接温度高，挤压力大等原因，比低频焊允许的化学范围要广些，可以焊接碳素钢、低合金钢等。碳素钢主要含有碳、硅、锰、磷、硫五种元素。低合金钢还可以含有锰、钛、钒、铝、镍等各种元素。

下面分述各种元素对焊接性能的影响。

1）碳碳含量增加，是焊接性能降低，硬度升高，容易脆裂。低碳钢容易焊接。2）硅硅降低钢的焊接性，主要是容易生成低镕点的SiO2夹杂物；增加了熔渣和溶化金属的流动性，引起严重的喷溅现象，从而影响质量。

3）锰锰使钢的强度、硬度增加，焊接性能降低，容易造成脆裂。

4）磷磷对钢的焊接性不利。磷是造成蓝脆的主要原因。

5）铜含量小于%时，不影响钢的焊接性。含量再高时，使钢的流动性增加，不利于焊接。

6) 镍镍对钢的焊接性没有显著的不利影响。7)铬铬使钢的焊接性能降低,高熔点氧化物很难从焊缝中排除。

8) 钛钛能细化晶粒，钛增加钢的焊接性能，钛能使钢的流动性变差，粘度大。9）硫硫导致焊缝的热裂。在焊接过程中硫易于氧化，生成气体逸出，以致在焊缝中产生很多气孔和疏松。硫不利于焊接并且降低钢的机械性能，通常钢中硫被限制在规定的微量以下。

10)钒钒能显著改善普通低合金钢的焊接性能。钒能细化晶粒、防止热影响区的晶粒长大和粗化，并能固定钢中一部分碳，降低钢的淬透性。

11）铝铝对钢的焊接性能的影响使钢中铝含量的不同而不同，一般说来，脱氧后残留在钢中的铝，对焊接性能影响不大，如果作为合金元素加的量较大时，则和硅的作用相似，降低钢的焊接性能。

12）氧氧在钢中是作为有害元素来看待的，较高的含氧量在焊接时形成较多的FeO 残留在焊缝处，从而降低了焊接性能。

13）氢氢是造成发裂的原因。

14）铌钢中加入～%的铌，能提高屈服强度和冲击韧性，改善焊接性能。

15）镐锆能改善焊接金属的致密性。

16）铅铅对钢的焊接性能没有显著影响。

某个钢中里面所行各种元素对该钢中综合的焊接性能的影响，以碳当量来衡量。碳当量上限为～%。超过该上限，则焊缝易脆裂，硬度上升，焊接质量不好，飞锯切断和切断困难。

（2）带钢成分有偏析，尤其是B2F、B3F带钢卷的头部，通常都是沸腾钢锭的头部，成份偏析比较严重，含有较多的杂质和氧化物，焊接性能不好。因此，同一卷带钢在头部易出现裂缝。

（3）带钢有夹层，特别是边缘夹层是产生裂缝的主要原因之一。

（4）带钢宽度不够，对于超出负偏差的带钢就不能充满挤压滚孔型，焊接压力不够，甚至无压力，造成裂缝。

（5）带钢厚度变化较大，焊接电流忽大忽小，产生裂缝。

（6）带钢边缘不整齐，呈锯齿状，或缺肉，或撕裂，焊接以后出现不规则断续小裂缝。（7）由于纵剪时圆盘刀间隙过大或刀刃磨损严重造成带钢边缘毛刺过大，成型时毛刺向外易产生裂缝。为防止产生裂缝拆卷时将带钢反方向上斜，使成型时毛刺向内。

2.成型和焊接孔型方面

1）成型封闭孔的导向环损坏，造成啃边，易出现裂缝。

2）挤压辊轴承损坏，造成焊接压力不够，易出现裂缝。

3）挤压辊孔型设计不合理，或者使用错误孔型使带钢成型为尖桃形，焊接压力内大外小，易出现裂缝。

4）挤压辊加工不合格，上下两个轴承台、中间轴孔和外部圆孔型这几个园不同心。当不同心度比较大时（～毫米）挤压辊呈偏心转动，造成挤压力不稳定，易出现裂缝。

5）挤压辊孔型磨损严重，造成上压力减小呈尖桃形，焊接后出现裂缝。

3.工艺参数选择方面

1）焊速过高，造成温度低，产生裂缝。

2）焊速过低，造成温度过高，易产生过烧现象，压扁后易裂开。严重的甚至在焊缝处产生气孔。

3）压力小，低熔点的夹杂物不易挤出，而且压力小熔化金属之间结合力小，焊缝受力时易产生开裂。

4）焊接温度低，焊不上，应降低速度。

5）焊接温度过高，电流过大，易产生过烧甚至有气孔及氧化物，应提高速度。

6）电极或感应器位置不适当，距挤压辊中心线过远，造成热量消耗大，温度低，焊接质量不良。

7）开口角过小，造成焊接电流不稳定，在过梁处发生小的爆破形成砂眼，产生焊接裂缝。

二、搭焊

搭焊是管坯两边缘在焊接时错位，虽刮除外毛刺仍能看到错位的痕迹。其原因有：

1）成型质量不好。成型管坯两边缘不平时出现通常的搭焊，成型边缘有波浪和鼓包时，出现局部的小的搭焊。

2）生产薄壁管时，挤压力不当，容易引起大旱。在挤压辊孔型中心管体里面安装一个小托辊，能有效地克服薄壁管的搭焊。

3）挤压辊安装不平，一高一低，造成搭焊。

4）带钢边缘纵剪不良，卷边或边缘毛刺过大，造成搭焊。

5）成型立辊、水平辊和挤压辊轧制中心线不在一条直线上，或者带钢有镰刀弯，造成成型不稳定，焊缝扭转，造成搭焊。

6）阻抗器前端位置正好在挤压辊中心线处时，扩口强度值和压扁强度值最好。当超过挤压辊中心线，伸向定径机一侧时，扩口强度和压扁强度都明显下降。当不到中心线而在成型机一侧时，也是焊接强度降低。

边缘钢质形态对对焊接质量的影响

1. 非金属夹杂物

在铸锭时由于偏析形成的非金属夹杂物，经热轧纵切以后，暴露在带钢边缘部分，成型焊接时，影响焊接性能，使焊接质量降低。

2. 边缘夹层

在铸锭时形成的缩孔和疏松组织，经热轧纵切以后，残留在带钢边缘部分，可以明显看到夹层，或者不显著的夹层，焊接时影响焊接质量，造成裂缝。

3. 残余氧化物

边缘部分残余大量的氧化物，焊接时不能全部被清除出焊缝，残留在焊缝里面，而影响焊接质

量。

带钢外观缺陷对焊管质量的影响分析钢带外观缺陷有镰刀弯、波浪弯、啃边、结疤、划伤、压痕、头尾不齐、塔形卷、散卷、表面氧化皮等。

1镰刀弯

它是沿带钢长度方向在水平面上向一侧弯曲的现象，或称月牙弯；是带钢轧制时沿宽度方向两侧变形不均匀造成的。镰刀弯在生产中容易引起搭焊，成型时跑偏甚至翻转。

2波浪弯

它是带钢边缘部分沿纵向反复弯曲的现象；是带钢轧制时沿宽度方向中心部和边缘部变形不均匀造成的。波浪弯在成型焊接时会引起严重的搭焊，无法进行生产，因而是不允许出现的。

3啃边

它是带钢边缘部呈现锯齿状凹凸不平的现象，一般发生在纵剪带钢上。产生原因是纵剪机圆盘剪刀刃磨钝或有豁口造成的。啃边严重的带钢焊接时影响焊缝质量稳定性，由于会出现局部“缺肉”而产生裂纹、裂缝。

4结疤、压痕、划伤、头尾不齐

结疤、压痕是轧制时异物黏在轧辊上造成的；划伤是带钢在行进过程中被辊道上或地板上的异物划伤造成的，尤其是冷轧带钢未经涂油时更容易划伤；头尾不齐是带钢轧制后没有经过切头尾直接卷取造成。这些缺陷最终导致焊管外观质量不合格，必须切除或判废，降低焊管的成材率和合格率。

5塔形卷

塔形卷十带钢自里圈至外圈呈塔形卷取得带钢卷，一般不允大于50mm。

6散卷

轻微的散卷经整理后还可以使用，严重的散卷由于无法整理以致必须切割散乱部分方能使用，增加了金属消耗，降低了成材率。

形成原因：包装不牢固，不符合包装要求；装车卸车过程中操作不当；原料管理不好，压库、来回吊运起落造成散卷。

7表面氧化皮

氧化皮进入带钢边缘之间的焊缝区会导致焊接缺陷，此外带钢表面的氧化铁片进入成型机会使成型辊的磨损加快。应当对氧化铁皮严重的热轧带钢去氧化皮进行处理。

高频焊管容易出现的质量缺陷原因分析

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高频焊管生产工艺流程主要取决于产品品种，从原料到成品需要经过一系列工序，完成这些工艺流程需要相应的各种机械设备和焊接、电气控制、检测装置，这些设备和装置按照不同的工艺流程要求有多种合理布置高频焊管典型流程：开卷―带钢矫平―头尾剪切―带钢对焊―活套储料―成型―焊接―清除毛刺―定径―探伤―飞切―初检―钢管矫直―管段加工―水压试验―探伤检测―打印和涂层―成品

高频焊是用流经工件连续接触面的高频电流所产生的电阻热加热并在施加顶锻力的情况下，使工件金属间实现相互接连的一种焊接方法,它类似与普通电阻焊，但存在着许多重

要的差别

高频焊用于碳钢焊管生产已经有40多年的历史高频焊接具有较大的电源功率，对不同材质、口径和壁厚的钢管都能达到较高的焊接速度(比氩弧焊的最高焊接速度高出l0倍以上)因此，高频焊接生产一般用途的钢管具有较高的生产率因为高频焊接速度高，给焊管内毛刺的去除带来困难，这也是目前高频焊钢管尚不能为化工、核工业所接受的原因之一从焊接材质看，高频焊可以焊接各种类型的钢管同时，新钢种的开发和成型焊接方法的进步.

钢管生产流程中重要环节

1.在高频焊管生产流程中 ,如何确保产品质量符合技术标准的要求和顾客的需要 ,则要对钢管生产流程中影响产品质量的因素入行分析通过对本公司Φ76mm高频焊接钢管机组

某月份不合格

品的统计 ,认为在生产流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% ,属相对次要环节因此 , 在钢管生产流程中 ,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 ,迈克刚性卡箍Rigid Coupling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 ,钢带在焊接流程中焊缝易产生崩裂当抗拉强度低于 30 0MPa时 ,钢带在成型流程中由于材质偏软 ,表面容易起皱纹可见 ,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

(2)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流程中 ,是由压下量控制不当造成的在钢管

成

型流程中 ,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质量不稳定因此 ,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 轧辊调节对钢管质量的影响从钢管废品因果分析图可看出 ,轧辊调节是属钢管的操作工艺在生产流程中 ,轧辊损坏或磨损严重时 ,在机组上需要更换部分轧辊 ,或某个品种连续生产了足够的数量 ,需要更换整套的轧辊这时都应对轧辊进行调节 ,以获得良好的钢管质量如轧辊调节得不好 ,易造成钢管管缝的扭转、搭焊、边缘波浪、鼓包及管体表面有压痕或划伤 ,钢管椭圆度大等缺陷 ,因此 ,换辊时应掌握轧辊调节的技巧

(1) 更换钢管规格 ,一般都对整套轧辊进行更换轧辊调节的方法是 :用钢丝从机组入口到出口拉一条中心线 ,进行调整 ,使各架孔型在一条中心线上 ,并使成型底线符合技术要求

更

换轧辊规格后 ,首先对成型辊、导向辊、挤压辊、定径辊作一次全面的调节 ,然后重点

对成型辊的封闭孔型、导向辊、挤压辊调节

(2) 导向辊的作用是控制钢管的管缝方向和管坯底线高度 ,缓解边缘延伸 ,控制管坯边缘往返弹 ,保证管缝平直而不扭转入入挤压辊如导向辊调节不好 ,在钢管的焊接流程中 ,易

造成钢

管管缝的扭转、搭焊、边缘波浪等焊接缺陷

(3) 挤压辊是焊管机组的关键设备 ,其作用是将边缘被加热到焊接温度的管体在挤压辊的挤压力作用下完成压力焊接在生产流程中 ,要控制挤压辊开口角的大小挤压力过小时 ,焊

缝

金属强度下降 ,受力后会产生开裂 ;挤压力过大时 ,降低焊接强度 ,而且使外毛刺量增

加 ,易造成搭焊等焊接缺陷

(4) 在焊管机组慢速起动的流程中 ,应密切注重各部位轧辊的转动情况 ,随时调节轧

辊 ,以确保焊管的焊接质量和工艺尺寸符合规定的要求

4 高频焊接对钢管质量的影响在钢管高频焊接流程中 ,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)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 ,使管坯边缘加热到焊接温度阻抗器应放置在 V形区加暖段 ,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

(3) 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,穗生牌若感应圈距

挤压辊较遥时

,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

(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暖

量,一通线管

将电能转换成热能时 ,其输入暖量的公式为 : Q=KI2 Rt (1)式中 Q-输渗入渗出管坯的热量 ;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

当高频输入的暖量不足且焊接速度过快时 ,使得被加暖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 ,容易产生过暖甚至过烧 ,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 )或调整焊接速度的方法 ,来控制高频输入暖量的大小 ,从而使钢管的焊缝既要

焊透又不焊穿 ,获得焊接质量优良的钢管

焊接钢管常见缺陷名词解释

咬边咬边是沿着焊缝中心线在焊缝边部与管体过渡区出现沟槽。咬边是在焊速、电流、电压等条件匹配不适当的情况下产生的。

搭焊钢板边缘上、下错位对接，造成焊缝不平的现象，成为管缝错位或管缝搭焊。

焊瘤焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未融化的母材上所形成的金属瘤。

过烧焊接过程中，融化金属温度过高自坡口流出，形成焊缝缺陷。

焊偏焊道偏离焊接中心线，产生焊缝偏离的现象。

气孔焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留在焊缝中形成的空穴。气孔可分为密集气孔、条虫状气孔和针状气孔等。

夹渣焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留在焊缝中形成的空穴。气孔可分为密集气孔、条虫状气孔和针状气孔等。

未焊透焊接时接头根部未完全熔透的现象，也指焊缝深度未达到设计要求的现象。

热裂纹在埋弧焊接中，焊缝内可产生热裂纹，特别是在起弧和熄弧弧坑处由于温差大容易发生热裂纹。热裂纹在焊缝应力很大的时候，或者焊缝金属内的Si 含量很高的时候最容易产生。

焊接灰斑高频电阻焊（HFW）焊接方式所特有的焊接缺陷。其特征是在拉伸试样或冲击试样焊缝宏观端口上所出现的无金属光泽的灰色区域。通常认为，灰斑对焊缝的强度水平无明显影响，但对焊缝的韧性和塑性影响较大。

沟状腐蚀沟状腐蚀是ERW钢管焊缝中一种特殊的腐蚀现象。服役于海水和工业用水等介质的电阻焊管在焊接区产生的选择性局部腐蚀现象称为沟状腐蚀，多从表面开始呈连续或非连续的沟状，它可以导致焊管在一年至数年内腐蚀穿孔。

压坑轧辊麻点或辊面与管坯间的硬物使管材表面产生的低凹压痕。

近年来，焊管生产技术朝着自动化、高速化、多品种方向发展，特别是炼钢、轧钢技术的发展，以及焊接自动控制技术，无损探伤和在线检测技术的进步，促进了焊管生产的发展，新技术、新材料的采用，焊缝质量的提高，使焊接钢管焊缝区的强度、韧性指标可以达到或超过母材，焊接钢管以其无可比拟的经济技术上的优势，不但占领了大口径钢管生产的全部市场，保持了流体输送、建筑结构、电线套管等较低强度钢管的市场，在锅炉、油井、化工设备、机械构件以及中、高压流体输送等承压钢管，和比一般焊管的几何尺寸精密，焊缝及内外表面质量优良，壁厚均匀的精密焊管二大领域广泛使用。

精密焊管是在一般焊管基础上进一步提高的结果，是焊管产品中的精细产品。它与普通焊管比较其主要特点是：具有精密的几何尺寸，横向壁厚均匀、钢管形状好、椭圆度小、焊缝质量可靠且内毛刺小、外表面光洁、钢管经焊缝热处理或保护性气氛热处理后，可以达到表面无氧气、力学性能稳定和金相组织均匀的效果，其生产成本较同类无缝精密钢管要低得多，可直接或经少量加工后用于某些设备上，降低设备加工成本。

精密钢管又是一个广义的概念，根据使用要求的不同又有许多不同的个性化的质量要求。

1. 精密焊管生产方式、用途及质量要求

精密焊管生产方式：

精密焊管生产方式有三种：

第一种生产方式：由管坯（板、带）直接成型焊成管材，其主要工序为板带成形、焊接、定径。特点：生产工序少，工程流程简单，产品生产周期短，产品精度略低。

第二种生产方式：由管坯（板、带）先直接成形焊成一定尺寸管材，然后再经过冷拔或冷轧成成品管，通称为DOM电焊钢管。其主要工序为成形、焊接、定径，冷轧或冷拔（带芯棒或无芯棒），或连续冷拔（即电焊——冷拔联合生产线）。特点：生产工序分散，工艺流程及生产周期长，占地面积大，产品尺寸精度好，内外表面光洁，力学性能及金相组织状态好。

第三种生产方式：由管坯（板、带）先直接成形焊成一定尺寸管材后，进入连续式减径机进行冷减径成成品管。其主要工序为成形、焊接、连续冷减径。特点：生产工序紧凑，工艺流程简洁，机组生产效率高，规格范围变换快，适用生产小直径和薄壁电焊钢管。

精密焊管的主要用途：

精密焊管主要应用在化工、纺织、机械、仪表、航空、汽车等各个领域。如汽车、摩托车上缓冲器、减速器、冷凝器、水箱管道、传动轴、消音器、操纵轴、推力刹车管、液压缸、气缸、千斤顶、各种输送辊子、皮带托辊子、印刷滚筒、纺织印染辊、纺织化纤机用牵伸管、液压支架用管、深井泵用管、各种机械用光管、电热器外层筒及家用电器

的管路等。

精密焊管的质量要求：

由于精密焊接钢管的用途广泛，使用的部位不同，质量要求也不同，有的是要求高的尺寸精确度如液压缸、汽缸用套管，要求机械配合；有些是要求光亮的表面质量，如纺织印染和印刷用滚筒钢管；有的是要求高速运转的动平衡，就要求严格的壁厚不均匀度，如皮带机托辊、汽车传动轴用钢管；有的要求承受一定的压力，如汽车油路及气路用钢管、液压气动等机械配套用钢管；有的是要求进一步加工如电镀、涂塑等要求较高的表面质量。这些质量要求均反映在各项专业标准中，有的是用户提出的特殊要求在技术协议提出，生产企业也应该满足用户的需要。

总体上精密焊接钢管的质量要求可以分以下几个方面：

1．3．1 焊接钢管的尺寸精确度：

包括外径、内径、壁厚、椭圆度、壁厚不均匀度等。精密焊接钢管的精确度要求一般均高于普通焊接钢管。

普通焊接钢管精密焊接钢管

外径≤1%≤—%

内径不考核考核

壁厚±%±5%

椭圆度外径的允许公差以内≤

壁厚不均匀度不考核壁厚允许公差50%

有些产品还要求考核严格的弯曲度、扭转度。

1．3．2 焊接钢管的化学成分、力学性能和金相组织

精密焊接钢管多用优质碳素结构钢制或采用含有少量其他合金元素的低合金钢，并且对硫磷等有害残余元素含量作出严格的规定。

精密焊接钢管往往使用在承受一定压力或受力条件下的结构件，所以对焊接钢管的力学性能定立较高的要求，焊接钢管在成形和焊接的过程中均产生一定的应力和冷加工硬化，所以精密焊接钢管的交货状态根据所有要求的不同可以分为三种。

冷加工状态（BKM）焊接定径以后未经热处理，可以进行一定限度的冷加工，屈服强度有

所提高。

● 退火状态（GBK）焊接定径以后经热处理，消除了焊接应力和冷加工硬化，可以进行多种冷加工。

● 正火状态（NBK）焊接定径以后经正火热处理，不但消除焊接应力和冷加工硬化，而且改变金属组织结构，细化晶粒，改善钢管的力学性能。

用户根据使用要求提出不同的交货状态。目前国内焊管生产企业只有少数工厂配有在线或离线的热处理设备，部分工厂仅配有在线焊缝热处理设备，可以消除焊接应力，改善了焊缝区域的金相组织整体钢管仍然是冷加工状态。

1．3．3 焊接钢管对表面质量的要求

精密焊接钢管如果没有特殊的要求允许表面有薄的氧化皮存在，可以用热轧钢带卷制造。钢管表面不得有裂缝、结疤、错位、烧伤、压痕、毛刺和深的划道存在。允许有不超过壁厚允许负公差的其他缺陷存在。其要求均高于对普通焊接钢管的要求。

有些精密焊接钢管要求无氧化或光亮的表面就需要用光亮的冷轧钢带卷为原料或钢管抛光处理。退火和正火热处理也必须在保护气氛下进行，保持表面的光洁度。

1．3．4焊接钢管的内外毛刺

焊接钢管的外毛刺必须清除，普通焊接钢管清除以后的残留高度不得超过，精密钢管则不允许存在。

精密焊接钢管清除内毛刺以后，其残留高度不得超过＋—－。

1．3．5 焊接钢管的工艺性能

精密焊接钢管为了满足用户后续加工的要求和使用性能，规定钢管必须保证工艺性能。如压扁试验、弯管试验（大规格为弯曲试验）、扩口试验、水压试验和无损探伤检查。技术指标在标准或协议中明确，技术要求和取样频次均高于普通焊接钢管。

精密焊管的制管工艺：

精密焊管的生产工艺随生产方式不同略有差异，但成形焊接部分生产工艺基本相同，差异仅在后步工序。典型生产工艺流程如下：

2.1.1 第一种生产方式生产工艺流程：

带钢准备→开卷→矫平→切头尾→对焊→活套储料→成形→焊接→清除毛刺→焊缝热处理→冷却→定径→无损探伤→飞剪切断→矫直→切断平头→涡流探伤/水压试验→检验包装→成品

第二种生产方式生产工艺流程：

带钢准备→开卷→矫平→切头尾→对焊→活套储料→成形→焊接→清除毛刺→焊缝热处理→冷却→定径→无损探伤→飞剪切断→备料

(拔制)——轧头

热处理酸洗磷化、皂化冷拔机矫直

（冷轧）

切断平头

涂油润滑—冷轧机涡流探伤

验收包装成品

第三种生产方式生产工艺流程：

带钢准备→开卷→矫平→切头尾→对焊→活套储料→成形→焊接→清除毛刺→冷却→冷减径机→无损探伤→飞剪切断→热处理→矫直→平头切断→涡流探伤→验收包装→成品

制管生产装备：

典型的三种生产方式工艺流程中，制管的主体设备、焊管成型机组冷拔机、冷轧机组和冷减径机组，对精密焊管成形具有决定性的作用，但精密焊管制管配套设备种类多、范围大，技术性能要求各不相同，必须适当配置，才能满足精密焊管的质量要求。

焊管制造阶段：

带钢准备——台式料架或链式送输机

开卷——悬臂式或双锥开卷机

带钢矫平——辊式矫平机

剪切——斜刃式剪切机

对焊——对焊机

活套储料——活套（箱式、笼式、螺旋式、隧道式等）

铣边刨边---铣边刨边机

成形——连续式成形机（辊式、排辊式、FF成形等）

焊接——高频感应或接触式加热焊接装置

清除毛刺——内、外去毛刺装置（包括线内和线外）

焊缝热处理——中频线性感应加热装置（或钢管整体热处理）

冷却——空冷和冷却水套

定径——连续式定径机（辊式）

无损探伤——超声波或涡流探伤装置

飞剪——飞剪（冲压式、滚压式、锯切式、铣切式等）

矫直——辊式矫直机（五～七辊）

切断平头——切断机和平头机及步进台架

涡流探伤——涡流探伤仪（代替水压试验）

水压试验——水压试管机（单根或多根式）

冷拔冷轧阶段：

轧头——轧头机或锤头机

中间热处理——连续辊式退火炉

酸洗、清洗——酸洗、清洗池及冲水清洗设施

磷化、皂化——磷化、皂化池

冷拔——冷拔机组

润滑——润滑池

冷轧——辊式冷轧机组

成品热处理——保护气氛热处理炉（室状或辊底式）

冷减径阶段：

冷减径——冷减径机组（二辊或三辊式冷减径机组机架按总变形量配置）

由于精密焊管的品种、规格尺寸、技术要求不同，生产工艺和工序也不相同，有的工序多需时间长，有的工序少时间短，因此在生产过程容易产生不均衡，而需要一个缓冲环节，为了使生产顺利进行，尽量减少薄弱环节，大约有90%的精密焊管的产品都要经过中间仓库，来平衡生产能力。

一般中间仓库主要设备，存放架：要求存放方便并不划伤表面，充分利用空间。运输起重设备：要求运转灵活，存取自如，设备齐全，机械化自动化水平高。中间仓库占地面积、装置水平取决于产品和半成品的流通量而定。

3. 精密焊管生产中几个关键技术问题

对原料材质的质量要求：

精密焊管的原材料，除必须达到普通高频电焊钢管原材料的基本要求外，还须满足以下几方的要求：

化学成份：

冶炼时，重点是提高钢的纯净度，减少钢中的非金属夹杂物的含量，硫和磷含量要小于%，为了适应后步冷变形加工，硫含量最好不要超过%，因此要严格控制钢的化学成份。同时为保证产品具有良好的力学性能，冷弯、焊接等工艺性能，还需适当增加一些N b、N i、V 等元素。

钢带形状和尺寸：

钢带轧制时，应采用AGC和板形控制系统，提高钢带厚度精度和板形精度。同时还要采用控制冷却方法，提高钢带的强韧性。纵剪钢带宽度尺寸精度要求要控制，钢带边缘要无压痕和毛刺，以提高焊接质量。

钢带表面的锈蚀：

钢带表面的黄锈为氧化铁的结晶水，在焊接过程中，高温会使其中的氧氢折出，如不能排出，存在于焊缝之中，易产生气孔微裂纹，改变组织结构，降低材料塑性，降低延伸率，所以要避免钢带表面锈蚀。

焊管成形工艺：

焊管成形工艺，即焊管机组成形及定径部分孔型设计和调整方法均会直接影响焊接质量的优劣。传统的成形工艺为辊式成形工艺，有单半径，双半径；W反弯法成形孔型体系，加上二辊、三辊、四辊或五辊挤压辊，二辊或四辊定径来保证成形质量。此种传统辊式成形工艺，大都用于直径小于φ114㎜的焊管机组。美国的排辊成形工艺、奥钢联的CTA 成形技术，日本中田的FF或FFX柔性成形技术等，对成形后的焊口形状和良好的表面质量都有较好的保证，适用于规格范围更广的焊管机组。各种成形工艺技术，有不同优缺点，适合不同的条件，根据产品大纲、产品用途应在设备选型时慎重考虑、以选择不同的成形工艺技术。

为了减少弹性变形，对于精密焊管机组加工变形道次都比普通焊管道次相应增加2～3道次。在变形安排上，应减少初始时变形角度，保证稳定的咬入，中间弯形角度适当加大，后部变形适当减少，增加变形道次不仅仅是减少变形力，还可使带钢有释放表面应力的机会，让表面应力增加的梯度缓慢，可以避免出现裂纹。在调整过程中，首先应保证垂直中心线的各道次统一，以中心作为基轴，找准定位尺寸及中间套，在水平线的位置上，应按照工艺安排，形成上山线（下山线）平直线，不能出现曲线跳动。在没有穿带前，就应该调整好各机架的孔型形状，测量各道次尺寸，保证产品稳定进入各机架。在调整中要均衡受力，不可以在一个机架上强行变形，保证提升角稳定均匀变化。

精密焊管生产中，控制并调整好焊管机组成型及定径机座设备积累误差和轧辊弹跳量是较陈旧的焊管机组也能生产精密焊管的关键。

焊缝毛刺的形成和清除：

通过高频电流集肤效应和邻近效应，电流集中在焊缝处加热至熔融状态，经挤压辊侧向加压焊接时，受挤压力作用，多余的金属和氧化物堆积于焊缝上部形成外表面毛刺；受挤压力和重力的共同作用，另一些多余金属和氧化物沿钢管轴线方向在内侧下垂形成内毛刺。

毛刺宽度通常在～3㎜左右，内毛刺高度是不均的，一般为～㎜。个别高度可达1㎜以上。外毛刺一般用刨削法清除，而内毛刺在钢管内空间小，清除技术难度增加。由于内毛刺的存在，当钢管再进行冷拔或冷轧精加工时，会在钢管内表面形成裂纹、折叠或划痕。因此对于精密焊管，不清除内毛刺就无法达到内表面质量要求，也无法进行后步工序加工。

外毛刺清除装置有一把刨刀和二把刨刀型式，用一把刨刀要停机换刀，而用二把刨刀清除毛刺，换刀可不需停机。

清除内毛刺技术难度大，由于去内毛刺的专用装置在钢管内部，工作环境很差，看不见，摸不到，它受到带钢精度、机组设备精度、成形工艺、焊缝形状等影响，往往得不到保证。国外资料报导，内孔在14㎜以上的焊管都可以去除内毛刺，实际上内孔25㎜以下的内毛刺清除就很困难了。国内技术一般在内孔50㎜以上较大直径的焊接钢管可以清除内毛刺。

清除内毛刺，通常是在连续焊管生产线上清除，也可以采用离线方法清除。

清除内毛刺方法，目前主要有以下几种方法：

切削法：该方法是利用伸进管内固定刀刃或旋转切削头，对毛刺进行切削。

辗压法：该方法是利用伸进管内的滚压装置，使内毛刺产生塑性变形，达到减薄内毛刺高度的效果。

氧化法：钢管焊接开始时，用通气喷嘴向内焊缝喷射氧气流，利用焊缝焊接余热，使内毛刺加速氧化，并在气流冲出下脱落。

拉拔法：钢管通过模具时，在浮动塞的环形刀刃作用下，清除钢管内毛刺。

焊缝热处理：

高频焊接钢管的焊接过程是在加热速度快和冷却速度高的情况下进行的，急剧的温度变化造成一定的焊接应力，焊缝的组织也发生变化，沿焊缝的焊接中心区域内组织是低碳马氏体和小面积的自由铁素体；过渡区域是由铁素体和粒状珠光体组成；而母体组织是铁素体、珠光体。因此钢管的性能由于焊缝处与母体金相显微组织差异，导致焊缝处强度指标提高，而塑性指标降低，工艺性能恶化。为了改变钢管使用性能，必须采用热处

理来消除焊缝与母体金属的显微组织差异，使粗大的晶粒细化，组织均匀，清除在冷成形及焊接时产生应力，保证焊缝质量和钢管的工艺和力学性能，并使之适应后步冷加工序的生产要求。

精密焊管热处理工艺，一般有两种：

⑴退火：主要是消除焊接应力状态和加工硬化现象，改善焊管的焊缝塑性。加热温度在相变点以下。

⑵正火（常化处理）：主要是改善焊管力学性能的不均匀性，使母体金属与焊缝处金属力学性能相接近，尽善金属显微组织、细化晶粒。加热温度在相变点以上某一点经过空冷。

根据精密焊管不同的使用要求又可以分焊缝热处理和整体热处理。

3．4．1焊缝热处理：又可分为在线热处理和离线热处理

焊缝热处理：在钢管焊接后，使用一组中频条状感应加热装置在焊缝部位沿轴向进行热处理，经空冷和水冷后直接定径。此种方法仅对焊缝区加热，不涉及钢管基体，以改善焊缝组织，消除焊接应力为目标，无需固定加热炉。焊缝在长方形感应器下加热，该装置备有温度测定器自动跟踪装置，当焊缝偏转时能自动对中并进行温度补续，还能利用焊接余热，节约能源，其最大不足是加热区和非加热区温度差会导致明显的残余应力，而且作业线较长。

3．4．2 整体热处理：又可分为在线热处理和离线热处理

在线热处理：

在钢管焊接后，使用二组或更多的中频环形感应加热装置，对全管进行加热，在短时间内加热至常化所需温度900～920℃，保温一定时间，空冷至400℃以下后正常冷却，使全管组织得到改善。

离线的常化炉中热处理：

焊管整体热处理装置有室状炉和辊底式炉，采用氮气或氢氮混合气体作为保护性气氛，来达到无氧化或光亮状态。由于室状炉的生产效率较低，目前通常使用辊底式连续热处理炉。整体热处理特点是：在处理过程中，管壁内不存在温度差，不会产生残余应力，加热和保温时间可以调节，适应较复杂的热处理规范，还可以用计算机进行自动控制，但辊底式炉设备复杂，操作费用较高。

无损检测：

精密焊管制造过程中的各种缺陷，一般都能在生产中通过压扁、扩口或水压试验时发现，

但也有部分缺陷，尤其是内在缺陷，目检难以发现和判断，但可能会在使用过程中或以后的冷加工时出现。因此在生产线上设置无损检测及时发现产品的缺陷是十分必要的。从焊管机组生产效率高的角度考虑，可避免产生批量性低质量焊管，对出厂成品质量及后步冷加工质量也能起到保证作用。

用于钢管的无损检测有多种方法，焊接精密钢管常用的主要有超声波、涡流或漏磁探伤等。涡流探伤适用于金属材料的表面缺陷和接近表面的缺陷检测；漏磁探伤用于表面缺陷和一定深度的内部缺陷。超声波探伤能发现细长的缺陷，对焊缝顶部未焊透，潜藏的裂纹及焊缝中心热影响区伸展的裂纹能正确发现并确定其位置。通过无损探伤，检测焊管焊缝未焊透，未熔化、夹渣、气泡、收缩裂纹，内外表面的横向纵向条状和分层。

无损探伤检查有两个层次，第一层次是放在定径段即在线探伤，作用是监测焊缝质量；第二层次是对成品钢管的无损检测，要求对全管进行检测，以确保产品质量。

对焊管机组设备要求：

精密焊接钢管具有比一般焊接钢管几何尺寸精密，焊缝与内外表面质量优良，壁厚均匀等特点。因此，精密焊接钢管在生产中，对焊管成型机组及其配套设备有以下要求：

3.6.1 高刚度、高强度的成型与定径机座：

为了减少焊管机组在最大负荷运行中强塑变形，使每个机座总的积累误差，弹性变形量减少，以提高精密焊管的尺寸精度。因此必需提高机架、平辊轴、轴承座、压下压上机械等刚度和强度和机加工精度。在设备选型时，要选择重型配置焊管机组及其配套设施。

增加成型机座2～3座：

为了减少弹性变形，加工道次要相应增加。通常精密焊管机组成形变形加工道次比普通焊管机组增加2～3道次，因此成型机座要增加2～3个机座。

为保证机组轧制中心线（垂直中心线）各机座道次统一，以中心做好基轴，两侧定位尺寸及中间套要精确。机组要有精确的定位基准。在水平线的位置上，应按照工艺要求形成上山线（下山线）或平直线，以保证不能出现曲线波动，因此要求机座需要配置压上、压下机械，便于调整。

轧辊模具的强度、韧性、耐磨性、表面光洁度、尺寸精度、硬度等要求高，硬度要均匀。

焊管机组要配置润滑剂循环装置，冷却和润滑轧辊,以减少在轧辊变形钢带上表面应力，防止表面划伤，减少微裂纹。

4. 精密焊管标准

精密焊管从产品规格、尺寸精度、化学成份、力学性能、焊缝质量、外观及表面质量等各方面都有严格要求，必需制定完整的系统的国家和行业标准，满足各方面对精密焊管产品质量不同的需求。

随着我国焊管生产发展，我国精密焊管生产也有了一定发展，但到目前为止，我国尚未形成系统的完整的精密焊管的国家标准和行业标准，难以在产品质量要求上作国内外同类产品比较。为了尽快发展精密焊管生产，适应国民经济发展需要，必需根据国外同类产品标准结合国内部分质量要求较高的焊管产品标准以及用户需求加大力度制订有关的精密焊管标准，以尽快使精密焊管形成系统的、完整的产品标准，使我国精密焊管生产迅速发展，达到国际水平。

目前我国精密焊管有关标准GB/T13793-92直缝电焊钢管、GB/T14291-93矿用流体输送电焊钢管、GB/T13792-92带式输送机托辊电焊钢管、GB/T12770-2002机械结构用不锈钢焊接钢管、YB4028-91深井水泵用电焊钢管、YB/T4112-2002结构用高强度耐候焊接钢管、YB/T5209-2000传动轴用电焊钢管、YB/T171-2000复杂断面异型钢管、JH/TA02-2000钢质通用集装箱方（矩）形焊接钢管等。

国外标准：ISO3305光端精密焊接钢管交货技术条件、ISO3306焊后完径光端精密钢管交货技术条件、JISG3445机械结构用碳钢钢管、JASOC301-1977汽车传动轴用碳素钢管、DIN2293特殊精确尺寸的焊接精密钢管、DIN2394一次冷拔式冷轧精密焊接钢管等、DIN2395 矩形或方形断面精密焊接钢管。

5. 高质量精密焊管的生产

生产内毛刺小的精密焊管：

精密焊管产品质量的一个重要方面是去除焊缝内毛刺，由于受空间位置的限制，小直径焊管的内毛刺去除一直是焊管制造业的一个技术难点。因此从焊接技术方面选择适宜的焊接方法是解决问题的有效途径，生产内毛刺小的焊接方法有直流电焊法和方波电阻焊法。这些焊接方法具有的特点是加热均匀，焊缝圆滑，质量好，内毛刺形成很小，一般仅为～㎜。

微束等离子法生产高精度极薄壁焊管：

微束等离子方法焊接极薄壁焊管，外焊缝明亮光滑，内焊缝平整密实，毛刺高度平均不超过～㎜，焊后钢管外径椭圆度为～㎜，壁厚差为～㎜，经冷轧后有效地消除了外径椭圆度过大范围，壁厚差达到～㎜，质量完全达到精密无缝薄壁管的水平。热处理后，具有和无缝管相同的组织和性能，而用无缝管生产极薄管的经济优越性大大不如焊接后再冷轧加工的极薄管。

汽车工业用高强度焊管：

zioejing2009-10-20 16:09 6. 结束语

精密焊接钢管用途广泛质量要求各不相同所以生产工艺也不相同，应该按照产品的要求选择生产工艺，配置必须的设备。生产精密焊接钢管是原材料生产工艺设备三方面的条件综合而成，缺一不可。

随着电焊钢管生产技术进步和产品不断更新，精密焊管在化工、纺织、机械、航空、仪表、汽车等部门中将得到广泛的应用，精密焊管作为替代无缝管，降低成本，节约能源，提高经济效益的有效途径。也是我国焊管深加工，提高附加值的一个发展方向，今后，精密焊管将得到迅速发展。