ERW焊接原理
钢管选型与ERW钢管

螺旋焊管
2、生产流程
无缝钢管生产流程 三SMLS
SAWH/SAWL生产流程
ERW(HFW)生产流程
3、标准综述
标准
无缝钢管(SMLS) ✓GB8163(输送流体用) ✓GB/T9711(在城镇燃气中不常用) ✓GB8162(结构用) ✓一般不用(GB5310、GB3087) ✓GB14976(输送流体不锈钢) ✓代表牌号:10#、20#、Q295、Q345
N
0.012 0.010 0.010 0.008 0.008 0.005 0.008 0.005 0.007 0.005
Mn
1.50 1.20 1.55 1.40 1.65 1.60 1.85 1.70 1.90 1.80
Si
0.35 0.25 0.35 0.25 0.35 0.20 0.40 0.20 0.40 0.25
超高强度PSL 2钢管的拉伸性能要求(ISO 3183)
钢级
屈服强度Rt0,5 a MPa
min. max.
管体 抗拉强度MPa min. max.
X90
625
775
695
X100
690
840 760
X120
830
1,050 915
a 高于 X90的钢级, 采用Rp0,2 ;
915 990 1,145
屈强比 max
钢管焊缝
抗拉强度 Min. MPa
0.95
695
0.97
760
0.99
915
包申格效应的影响 螺旋焊管管体与母材的平均屈服强度差异 单位:MPa
钢级
钢管规格
ERW和LSAW以及SSAW的区别及用途(1)

ERW是-高频电阻焊-直缝焊管;LSAW是-埋弧焊-直缝焊管;都属于直缝焊管,但两者焊接工艺不同,用途也不同,因此不能单独代表直缝焊管。
比较常见的还有SSAW-螺旋焊-管。
直缝高频(ERW)按焊接方式不同又分为感应焊和接触焊两种形式,采用热轧宽卷为原料,经过预弯、连续成型、焊接、热处理、定径、校直、切断等工序,与螺旋相比具有焊缝短,尺寸精度高、壁厚均匀,表面质量好,承受压力高等优点,但缺点是只能生产中小口径薄壁管,焊缝处易产生灰斑、未熔合、沟状腐蚀缺陷。
目前应用较广泛的领域是城市燃气、原油成品油输送等。
直缝埋弧(LSAW)是以单张中厚板为原料,将钢板在模具或成型机中压(卷)成,采用双面埋弧焊接方式并扩径而成进行生产的。
其成品规格范围较宽,焊缝的韧性、塑性、均匀性和致密性较好,具有管径大、管壁厚、耐高压、耐低温抗腐蚀性强等优点。
在建设高强度、高韧性、高质量长距离油气管线时,所需钢管大多是大口径厚壁直缝埋弧。
按API标准规定,在大型油气输送管道中,当通过高寒地带、海底、城市人口稠密区等1类、2类地区时,直缝埋弧是唯一指定适用管型。
按成型方式不同又可分为:UOE/JCOE/HME。
螺旋埋弧(SSAW)是卷管时其前进方向与成型管中心线有成型角(可调整),边成型边焊接,其焊缝成螺旋线,优点是同一规格的可生产多种直径规格的钢管,原料适应范围较大,焊缝可避开主应力,受力情况较好,缺点是几何尺寸较差,焊缝长度相比直缝管长,易产生裂纹、气孔、夹渣、焊偏等焊接缺陷,焊接应力呈拉应力状态。
一般油气长输管线设计规范规定螺旋埋弧只能用于3类、4类地区。
国外将此工艺改进后将原料改为钢板,使成型与焊接分开,经预焊和精悍,焊后冷扩径,则其焊接质量接近UOE管,目前国内尚无此种工艺,是我国厂改进的方向。
“西气东输”所用仍然是按传统工艺生产,只是管端进行了扩径。
美国、日本和德国总体上否定SSAW,认为主干线不宜使用SSAW;加拿大和意大利部分使用SSAW,俄罗斯少量使用SSAW,而且都制定了非常严格的补充条件,由于历史原因,国内主干线多数还是使用SSAW。
交流弧焊机原理、维护和安全操作

交流弧焊机原理、维护和安全操作交流弧焊机原理、维护和安全操作一、交流弧焊机原理交流弧焊机是利用变压器将低压高电流的交流电能变为满足弧焊需求的高压低电流的电能,使焊接电流稳定,弧稳定,实现金属的熔化焊接。
交流弧焊机的主要构成部分包括变压器、电容器、电极头、电源开关、电流调节器等。
交流弧焊机的工作原理是通过变压器将低压高电流的交流电转换为高压低电流的电,从而使弧焊电流保持稳定。
电极头的角度、间隙等参数,以及工艺参数都会影响焊接效果。
二、维护交流弧焊机1. 焊机贮存和使用条件要注意要保持焊机储存和使用场所的清洁、干燥,以防灰尘、潮气等进入焊机内部造成故障。
同时,应避免阳光、雨淋等自然环境因素的侵扰,这样可以尽量减少焊机故障的发生。
2. 定期对交流弧焊机进行检修经常对交流弧焊机进行检修和保养,可以检测出问题,避免由于长时间使用而导致的故障发生。
在检修前,首先要仔细阅读操作指南书或操作手册,了解设备的机构、工作原理等。
3. 根据工作环境选择合适的维护方式对于不同类型的地方和不同用途的地方,需要选用不同的维护方式。
例如,在生产环境中,可能需要检查整个焊接过程中的温度、湿度、烟尘等指标,以保持安全和生产效率。
三、安全操作交流弧焊机1. 焊接前,应仔细对焊接工件进行检测和准备,以确保能够顺利地完成焊接。
2. 对于焊接急于完成的情况,操作者应适当降低电流,确保焊接过程的安全。
3. 在焊接时,操作者应注意保持稳定的姿态和节奏,以避免手部或身体出现不适。
4. 成员需要仔细阅读操作手册,了解操作过程中的安全事项,以保持焊接过程的安全。
5. 在喷雾环境中,不应使用焊接机器,以避免危险化学品和电器设备之间的互相影响。
6. 在必要的情况下,可以使用特殊安全装备,如安全眼镜、手套等来保护操作者的安全。
同时,注意电弧的觀察也是十分重要的。
以上是交流弧焊机原理、维护和安全操作方面的相关知识,希望能够对大家有所帮助。
不过,在进行电气设备的操作过程中,最重要的是安全,一定要时刻注意安全。
esw和egw焊接方法

esw和egw焊接方法ESW焊接方法和EGW焊接方法是两种常用的焊接方法,本文将分别介绍它们的工作原理、应用领域以及优缺点。
一、ESW焊接方法1. 工作原理ESW(Electroslag Welding)焊接方法是利用电弧加热和熔化焊缝两侧的焊材,通过熔渣电导效应来提供额外的热量。
焊接过程中,通过电弧在焊缝上方熔化焊材,并通过电流在熔渣中形成电弧,从而实现焊接。
2. 应用领域ESW焊接方法广泛应用于大型钢结构的制造,如桥梁、船舶、压力容器等。
由于ESW焊接可以实现高效率的焊接,且焊缝质量较高,因此在需要大尺寸焊接的工程中得到了广泛应用。
3. 优缺点ESW焊接方法的优点包括:焊接速度快、焊缝质量好、焊接变形小等。
然而,ESW焊接存在一些缺点,如需要特殊的设备和材料、焊接过程中产生大量烟尘和废渣等。
二、EGW焊接方法1. 工作原理EGW(Electrogas Welding)焊接方法是利用气体保护下的电弧加热和熔化焊缝两侧的焊材,通过熔渣电导效应来提供额外的热量。
焊接过程中,通过电弧在焊缝上方熔化焊材,并通过气体保护形成电弧,从而实现焊接。
2. 应用领域EGW焊接方法常用于焊接厚板和大尺寸焊接件,如石油管道、储罐、船舶等。
由于EGW焊接可以实现高效率的焊接,且焊缝质量较高,因此在大型结构件的焊接中得到了广泛应用。
3. 优缺点EGW焊接方法的优点包括:焊接速度快、焊缝质量好、焊接变形小等。
然而,EGW焊接也存在一些缺点,如需要特殊的设备和气体保护、焊接过程中产生大量烟尘和废渣等。
ESW焊接方法和EGW焊接方法是两种常用的焊接方法。
ESW焊接方法通过熔渣电导效应提供额外的热量,适用于大型钢结构的制造;EGW 焊接方法通过气体保护形成电弧,适用于焊接厚板和大尺寸焊接件。
它们都具有高效率、焊缝质量好的优点,但也存在一些缺点。
在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的焊接方法,以确保焊接质量和效率的达到要求。
ERW钢管SAW钢管

SAW钢管全称Submerged Arc Welding Steel Pipe 埋弧焊钢管它是一种使用埋弧焊接工艺制造的钢管,该工艺产生的电流密度非常高,焊剂层防止了热量的快速散失,并将其集中在焊接区域内。
埋弧焊的焊缝质量高、生产效率高、无弧光及烟尘很少的特点,埋弧焊钢管广泛应用于压力容器、管件制造、梁柱、低压流体、钢结构工程。
SAW 钢管主要产品有LSAW 钢管Longitudinally Subm erged Arc Welding Steel Pipe 直缝双面埋弧焊钢管,它是利用埋弧焊技术生产的直缝钢管。
1.ERW钢管ERW钢管是电阻焊接钢管的一种统称,高频电阻焊(Electri c Resistance Welding,简称为ERW)ERW分别是对应英文单词的第一个字母。
电阻焊接钢管分为交流焊钢管和直流焊钢管两种形式。
交流焊按照频率的不同又分为低频焊、中频焊、超中频焊和高频焊。
高频焊主要用于薄壁钢管或普通壁厚钢管的生产,高频焊又分为接触焊和感应焊。
直流焊一般用于小口径的钢管。
所以,综合来讲,高频焊管包含在ERW焊管中,是以高频焊接工艺生产的一种ERW焊管。
ERW直缝焊管是油气储运领域中的产品性能先进、质量领先、较为经济的钢管。
2.SAW钢管SAW 钢管 SAW钢管全称 Submerged Arc Welding Steel Pipe 埋弧焊钢管它是一种使用埋弧焊接工艺制造的钢管,该工艺产生的电流密度非常高,焊剂层防止了热量的快速散失,并将其集中在焊接区域内。
埋弧焊的焊缝质量高、生产效率高、无弧光及烟尘很少的特点,埋弧焊钢管广泛应用于压力容器、管件制造、梁柱、低压流体、钢结构工程。
SAW 钢管主要产品有LSAW 钢管 Longitudinally Subm erged Arc Welding Steel Pipe 直缝双面埋弧焊钢管,它是利用埋弧焊技术生产的直缝钢管。
ERW钢管焊缝冲击韧性影响要素分析

通过对影响ERW钢管焊缝冲击韧性的基本要素的分析,可以发现在生产实践中合理控制各 相关因素的最终目的都是为了减少焊缝的氧化物及夹杂物,细化晶粒,从而改善冲击韧性。生产冲击韧性要求较高的ERW钢管时,应从原材料、成型、焊接及焊缝热处理等方面考虑,综合各方面的 因素,使焊接质量达到最佳状态。通过以上各方面的合理调整,生产出来的ERW钢管,其母材和焊缝的冲击韧性、韧脆水平转变温度等可大致达到同一水平。
关于热处理条件的其中一个重要因素就是加热后的保温时间。在线焊缝热处理与在热处理炉中 整体加热不同,它有两个特点: 一方面,它是通过中频感应加热,加热速度快,管壁方向的温度不均匀:另一方面,它是采用局部加热,冷却速度快,在热处理温度下产生的Y晶粒少。这两个问题可采用两台或多台中频热处理机进行连续加热方式解决。这种方法即可以使管壁方向的温度均匀一些,又能可以使保温时间延长。但要增加设备投资,还要考虑空冷段的是否够长,能否满足水冷开始温度不能太高的要求。
2.2 原材料的晶粒度和非金属夹杂物
ERW钢管在焊接过程中,由于机械加压作用,在焊缝两侧的热影响区会产生由钢板中部向内外表面方向延伸的金属流线,靠近焊缝中心的金属流线的方向基本与熔合线平行并与熔合线重合。金属流线是钢板热轧时沿轧制方向延伸的带状组织和夹杂物,金属流线的粗细与原材料的晶粒度越大或非金属夹杂物越多,则金属流线越粗越明显。当非金属夹杂物较多且呈不均匀分布时,母材偏析严重。高频焊接时,在挤压辊的挤压力作用下,偏析带内的大量非金属夹杂物会沿着金属流线进入到焊接熔合区,从低倍热酸试样可以明显看到偏析线以一定的角度交汇于熔合线。在这种情况下,将会严重降低焊缝的冲击韧性,使
ERW钢管焊缝冲击韧性影响要素分析
如何提高ERW钢管焊缝冲击韧性是制管技术中的一大难题。在大量生产实践的基础上分析了影响ERW直缝电阻焊钢管焊缝冲击韧性的各种因素。指出,为了进一步提高焊缝的冲击韧性,满足长输管线对ERW钢管提出的高韧性要求,需要从控制原材料钢卷质量入手,结合制管工艺,加强成型、焊接及焊后在线热处理的质量控制。
交流弧焊机原理、维护和安全操作模版

交流弧焊机原理、维护和安全操作模版交流弧焊机是一种常见的焊接设备,它利用交流电能产生的电弧来进行金属焊接。
在使用交流弧焊机进行焊接时,需要注意其原理、维护和安全操作。
下面将详细介绍交流弧焊机的原理、维护和安全操作模板,以便读者了解和正确操作该设备。
一、交流弧焊机的原理交流弧焊机的工作原理基于交流电原理和电弧原理。
当焊机通电后,电流从电源通过变压器变压、降压,并通过焊接电缆和电极引导到焊接部位,在电极与工件之间产生电弧。
电弧在高温和高能量的作用下,使工件表面熔化,形成熔池,将两个或多个工件连接在一起。
二、交流弧焊机的维护为确保交流弧焊机正常工作,需要进行定期的维护保养。
以下是交流弧焊机常见的维护内容:1. 清洁:定期清洁焊机外壳和内部,除去尘土和杂物,保持通风良好,防止散热不畅。
2. 检查电缆和插头:检查焊接电缆和插头是否正常,避免因接触不良或损坏导致焊接质量下降。
3. 检查电极:检查电极是否磨损,如有损坏需要更换,以确保焊接电弧正常。
4. 检查焊接电源和变压器:定期检查焊接电源和变压器是否正常工作,如有异常情况及时修复或更换。
5. 校准焊接电流:根据焊接要求,定期校准焊接电流,确保焊接质量。
三、交流弧焊机的安全操作模板为了确保焊接操作的安全性,使用交流弧焊机之前应遵循以下安全操作模板:1. 穿戴个人防护装备:使用交流弧焊机时应穿戴好电焊手套、焊接面罩、防护服等个人防护装备,保护自己免受电弧和高温的伤害。
2. 保持工作区域清洁:在焊接前应清理工作区域,清除易燃物、可燃物和杂物,以免引发火灾和其他事故。
3. 确保良好的通风:使用交流弧焊机时,需要确保工作区域通风良好,以避免有害气体和烟雾的积聚。
4. 检查焊接电极:在使用交流弧焊机之前,应仔细检查焊接电极是否完好,并遵循正确的安装方法将电极装入焊枪。
5. 避免操作电机:在操作交流弧焊机时应注意避免接触电极和工件,以免触电。
6. 离开工作区域前切断电源:在离开焊接工作区域之前,应切断焊机电源,避免意外触碰导致伤害。
ERW与SAW和SML的比较

焊缝短 ERW与SAW 对比 由于SAW焊缝长度约是ERW焊缝长度的4-5倍,其内焊瘤无工艺能力去除,在输送介质时增加了管 道内壁的摩阻。ERW焊缝长度短,内焊瘤能去除,介质在管道内流动时,管道内壁产生的摩阻相 对SSAW(螺旋缝埋弧焊钢管)较小,可减少成品油输送时产生的混油量和摩阻产生的温升。 ERW焊管周向成型内(残余)应力较小。SAW焊管焊缝区大,焊缝内应力有拉也有压,应力状态比 ERW管复杂,这与螺旋焊管的成型工艺有关。内表面为弹复拉应力,轴向应力为+450Mpa,周向 应力为+344 Mpa,这种在焊缝及热影响区内壁的大范围的拉应力将对内壁缺陷的启裂和应力腐 蚀产生不利影响。 SAW焊管焊缝长,成品管焊缝处理、防腐处理比较困难;ERW钢管焊缝短,壁厚均匀、长度稳定 、几何尺寸精度高、防腐及组装焊接质量易保证。 ERW专用钢种纯净度高。通过脱S,脱P,脱气,Ca处理等方法使得S、P含量可控制在0.005%以 下,N含量可控制在0.008%以下,夹杂物的形态可控制为球状且数量大为降低。C含量控制在 0.1%以下,具有好的焊接性能,而强度的增加则通过加入Nb、V、Ti等微量合金元素,来阻止奥 氏体晶粒的长大,同时增加间隙强化来提高钢材的韧性与强度。SML钢管的管坯一般为A3、20号 钢、16Mh等材质,材料的纯净度较差,C含量较高,一般在0.2%左右,不利于施工中的环焊对 接,强度尚可,但韧性较差。 RWE钢管管坯是用热轧钢带冷轧成型制造,而SML钢管管坯则是圆钢在热轧状态下穿孔成型。热 轧形成的SML管坯的晶粒度及组织的织密程度与ERW管坯相比有较大的差距。 SML钢管是圆钢在热轧机组中连续穿孔成型,而ERW钢管则是由钢带在冷轧状态下成型的,ERW在 外观尺寸方面的控制更容易。因此,ERW钢管的外观质量缺陷较少,优于SML钢管。 几何尺寸好 由于电脑飞锯的使用,高频焊管的定尺率及定尺长度的精度较高。 由于高频焊管用轧制精度较高的热轧钢带制造,其厚度易控制,可按设计要求生产壁厚较薄而 钢级较高的钢管。而无缝管的壁厚往往受到穿孔技术和生产成本的限制,薄壁钢管难度很高。 流体输送用一般无缝热轧钢管,标准为GB8163-87,其规格为:外径Ф 32-630mm,壁厚为2.575mm,钢号为10,20,09MnV,16M n。美国石油协会API 5L(41)标准适用于石油天然气输送 用钢管,包括焊管和无缝管,其规格为外径Ф 10.3―2032.0mm,壁厚为1.7- 31.8mm,钢号为 A25,A ,B ,X42,X46,X52,X56,X60,X65,X70,X80与之标准相类似的有ISO3183-96系列 标准和97年11月发布,98年4月开始实施的GB/T9711-97系列标准。鉴于ISO、GB/T标准均源于 API 5L(41)标准。将GB8163-87与API 5L(41)作以对比: 1)GB8163-87中规定的检验项目,API 5L(41)亦有相应要求,其指标完成能够满足这些项目 的要求。GB8163-87中的10、20、09MnV和16Mn分别相当于API 5L(41)中的A、B级,X42级, X46级,X52级。 2)GB8163-87中的钢管的几何尺寸精度要求低于API 5L(41)。 3)GB8163-87和API 5L(41)对水压的要求程度有很大不同,前者明文规定可以用超声波或涡 流代替水压,而后者则不然。这一点极为关键,因为水压检验是钢管极为重要的检验项目之一 。并且,前者水压试验值的规定低于后者的要求,对于X42以下级别,ERW管标准水压试验值在 不大于Φ 114.3mm时与GB8163-87一致;大于Φ 114.3mm外径时,分别比无缝管要求高于15%和25% 。 对于打压时的要苛刻,它要求水压机必须配备某种自动或连锁的强制性装置,记录保压曲 线,保证稳压时间。 4)GB8163-87与API 5L(41)在无损检测方面的要求有很大的不同,前者检验项目中并没有明 确规定须经无损检测,只是在水压检验项目下提到过用无损检验代替水压的说法;而后者则要 求水压与无损检验项目同时进行。笔者认为,后者的规定更为科学和可靠,实践证明,无论ERW 还是SML钢管,水压通过未必就说明管子没有内在的严重缺陷,而这种缺陷往往对钢管使用的寿 命有很大的影响,成为客户关心的重点。另外,水压时的管端肓区也是缺陷的高发地带。因 此,API 5L(41)不仅同时要求水压和无损检验,而且要求在水压后对焊缝和管端肓区进行无 损检测,以防止由于水压受力而引起的裂纹或缺陷扩展及管端缺陷漏检。 5)压扁试验从标准规定看,GB8163-87比API 5L(41)苛刻,而实际上ERW钢管的焊缝和母材的 强韧匹配使得其在压合时往往不发生开裂,因此,ERW钢管的抗压扁性能并不比无缝管差。 经西安管材研究所和上海市技术监督局黑色金属检验站的质量检测,这里取两个规定BΦ 219× 8.18和X52级Φ 323.9×6.4,及所收集到的国产TS/52KΦ 219×6ERW管、国产20钢(相当于API B 级或X42级)Φ 159×6、墨西哥产ST45(相当于API X52级)Φ 219×6无缝管的测试数据对其化 学成份、拉伸性能、压扁性能、冲击韧性、外观质量进行分类比较。 五种钢管的成份全部满足API 5L(41)和GB8163-87之要求。ERW的成份设计是低C高Mn,而SML 则是高C低Mn,显然前者的可焊性比后者更好,这对现场施工中环焊缝的焊接更为有利,同时 ERW的钢质比SML有更高的纯净度。 1)拉伸性能均满足API 5L(41)和GB8163-87标准要求,且ERW和SML的抗拉量保证
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高频焊接起源于上世纪五十年代,它是利用高频电流所产生的集肤效应和相邻效应,将钢板和其它金属材料对接起来的新型焊接工艺。
高频焊接技术的出现和成熟,直接推动了直缝焊管产业的巨大发展,它是直缝焊管(ERW)生产的关键工序。
高频焊接质量的好坏,直接影响到焊管产品的整体强度,质量等级和生产速度。
1高频焊接的基本原理所谓高频,是相对于50Hz的交流电流频率而言的,一般是指50KHz~400KHz的高频电流。
高频电流通过金属导体时,会产生两种奇特的效应:集肤效应和邻近效应,高频焊接就是利用这两种效应来进行钢管的焊接的。
那么,这两个效应是怎么回事呢?集肤效应是指以一定频率的交流电流通过同一个导体时,电流的密度不是均匀地分布于导体的所有截面的,它会主要向导体的表面集中,即电流在导体表面的密度大,在导体内部的密度小,所以我们形象地称之为:“集肤效应”。
集肤效应通常用电流的穿透深度来度量,穿透深度值越小,集肤效应越显著。
这穿透深度与导体的电阻率的平方根成正比,与频率和磁导率的平方根成反比。
通俗地说,频率越高,电流就越集中在钢板的表面;频率越低,表面电流就越分散。
必须注意:钢铁虽然是导体,但它的磁导率会随着温度升高而下降,就是说,当钢板温度升高的时候,磁导率会下降,集肤效应会减小。
邻近效应是指高频电流在两个相邻的导体中反向流动时,电流会向两个导体相近的边缘集中流动,即使两个导体另外有一条较短的边,电流也并不沿着较短的路线流动,我们把这种效应称为:“邻近效应”。
邻近效应本质上是由于感抗的作用,感抗在高频电流中起主导的作用。
邻近效应随着频率增高和相邻导体的间距变近而增高,如果在邻近导体周围再加上一个磁心,那么高频电流将更集中于工件的表层。
这两种效应是实现金属高频焊接的基础。
高频焊接就是利用了集肤效应使高频电流的能量集中在工件的表面;而利用了邻近效应来控制高频电流流动路线的位置和范围。
电流的速度是很快的,它可以在很短的时间内将相邻的钢板边部加热,熔融,并通过挤压实现对接。
2 高频焊接设备的结构和工作原理了解了高频焊接原理,还得要有必要的技术手段来实现它。
高频焊接设备就是用于实现高频焊接的电气—机械系统,高频焊接设备是由高频焊接机和焊管成型机组成的。
其中高频焊接机一般由高频发生器和馈电装置二个部分组成,它的作用是产生高频电流并控制它;成型机由挤压辊架组成,它的作用是将被高频电流熔融的部分加以挤压,排除钢板表面的氧化层和杂质,使钢板完全熔合成一体。
高频发生器过去的焊管机组上使用高频发生器是三回路的:高频发电机组;固体变频器;电子高频振荡器,后来基本上都改进为单回路的了。
调节高频振荡器输出功率的方法有多种,如自耦变压器,电抗法,晶闸管法等。
馈电装置这是为了向管子传送高频电流用的,包括电极触头,感应圈和阻抗器。
接触焊中一般采用耐磨的铜钨合金的电极触头,感应焊中采用的是紫铜制的感应圈。
阻抗器的主要元件是磁心,它的作用是增加管子表面的感抗,以减少无效电流,提高焊接速度。
阻抗器的磁心采用铁氧体,要求它的居里点温度不低于310°,居里点温度是磁心的重要指标,居里点温度越高,就能靠得离焊缝越近,靠得越近,焊接效率也越高。
近年来,世界上一些大公司开始采用了固态模块式结构,大大提高了焊接可靠性,保证了焊接质量。
如EFD公司设计的WELDAC G2 800高频焊机由以下部分组成:整流及控制单元(CRU),逆变器,匹配及补偿单元(IMC),CRU与IMC间的直流电缆,IMC 到线圈或接触组件。
机器的两个主要部分是CRU及IMC。
CRU包括一个带有主隔绝开关及一个全桥二极管整流器的整流部分(它把交流电转换为直流电),一个带有控制装置及外部控制设备界面的控制器。
IMC包括逆变器模块,一个匹配变压器以及一个用于为感应线圈提供必需的无功功率的电容组。
主供电电压(3相480V),通过主隔绝开关被送到主整流器中。
在主整流器中,主电压被转换为640V的直流电并且通过母线与主直流线缆相连接。
直流电通过由数个并联电缆组成的直流电输送线被送到IMC。
DC线缆在IMC单元母线上终止。
逆变部分的逆变器模块通过高速直流保险同DC母线以并联方式连接在一起。
DC电容也与DC母线连接在一起。
每个逆变器模块构成一个全桥IGBT三极管逆变器。
三极管的驱动电路则在逆变器模块内的一个印刷电路板上。
直流电由逆变器变为高频交流电。
根据具体的负载,交流电的频率范围在100-150KH范围之间。
为根据负载对逆变器进行调整,所有逆变器都以并联方式同匹配变压器连接。
变压器有数个并联的主绕组,及一个副绕组。
变压器的匝数比是固定的。
输出电容由数个并联电容模块组成。
电容器以串联方式同感应线圈相连接,因此输出电路也是串联补偿的。
电容器的作用是根据感应线圈对无功功率的要求进行补偿,及通过此补偿来使输出电路的共振频率达到所要求的数值。
频率控制系统被设计用来使三极管始终工作在系统的共振频率上。
共振频率通过测量输出电流的频率确定。
此频率随即被用来作为开通三极管的时基信号。
三极管驱动卡向每个逆变器模块上的每个三极管发送信号来控制三极管何时开通,何时关断。
感应加热系统的输出功率控制是通过控制逆变器的输出电流来控制的。
上述控制是通过一个用来控制三极管驱动器的功率控制卡完成的。
输出功率参考值由IMC操纵面板上的功率参考电位计给出,或者由外部控制面板输出给控制系统。
此数值被传送给系统控制器后,将与由整流单元测量系统测量出的DC 功率数值相比较。
控制器包括一个限定功能,它可以根据参考功率值与DC功率测量值的比较结果计算出一个新的输出电流设定值。
控制器计算出来的输出功率设定值被送到功率控制卡,此控制卡将根据新的设定值来限定输出电流。
报警系统根据IMC中报警卡的输入信号及IMC,CRU中的各类监视设备发出的信号来工作。
报警将显示在工作台上。
控制及整流器单元(CRU)逆变器,匹配及补偿单元 (IMC)直流线缆输出功率总线,线圈及接触头连接冷却系统安装在一个自支撑钢框架内,所有部件联结成为一个完整的单元。
系统包括:带有电机的循环泵,热交换器(水/水),补偿容器,输出过程端(次输出)压力表,主进水口温度控制阀门,控制阀以及电气柜。
主进水口端的热交换器使用未处理的支流水作为冷却用水,次端的热交换器则使用净化后的中性饮用水作为冷却水。
未处理的水由恒温阀门控制,它用来测量次输出端的温度。
钢框架可以用螺栓固定在门上。
3高频焊接质量控制的要点影响高频焊接质量的因素很多,而且这些因素在同一个系统内互相作用,一个因素变了,其它的因素也会随着它的改变而改变。
所以,在高频调节时,光是注意到频率,电流或者挤压量等局部的调节是不够的,这种调整必须根据整个成型系统的具体条件,从与高频焊接有关联的所有方面来调整。
影响高频焊接的主要因素有以下八个方面:●1、频率高频焊接时的频率对焊接有极大的影响,因为高频频率影响到电流在钢板内部的分布性。
选用频率的高低对于焊接的影响主要是焊缝热影响区的大小。
从焊接效率来说,应尽可能采用较高的频率。
100KHz的高频电流可穿透铁素体钢0.1mm, 400KHz则只能穿透0.04mm,即在钢板表面的电流密度分布,后者比前者要高近2.5倍。
在生产实践中,焊接普碳钢材料时一般可选取350KHz~450KHz的频率;焊接合金钢材料,焊接10mm以上的厚钢板时,可采用50KHz~150KHz那样较低的频率,因为合金钢内所含的铬,锌,铜,铝等元素的集肤效应与钢有一定差别。
国外高频设备生产厂家现在已经大多采用了固态高频的新技术,它在设定了一个频率范围后,会在焊接时根据材料厚度,机组速度等情况自动跟踪调节频率。
●2、会合角会合角是钢管两边部进入挤压点时的夹角。
由于邻近效应的作用,当高频电流通过钢板边缘时,钢板边缘会形成预热段和熔融段(也称为过梁),这过梁段被剧烈加热时,其内部的钢水被迅速汽化并爆破喷溅出来,形成闪光,会合角的大小对于熔融段有直接的影响。
会合角小时邻近效应显著,有利提高焊接速度,但会合角过小时,预热段和熔融段变长,而熔融段变长的结果,使得闪光过程不稳定,过梁爆坡后容易形成深坑和针孔,难以压合。
会合角过大时,熔融段变短,闪光稳定,但是邻近效应减弱,焊接效率明显下降,功率消耗增加。
同时在成型薄壁钢管时,会合角太大会使管的边缘拉长,产生波浪形折皱。
现时生产中我们一般在2°--6°内调节会合角,生产薄板时速度较快,挤压成型时要用较小的会合角;生产厚板时车速较慢,挤压成型时要用较大的会合角。
有厂家提出一个经验公式:会合角×机组速度≮100,可供参考。
●3、焊接方式高频焊接有两种方式:接触焊和感应焊。
接触焊是以一对铜电极与被焊接的钢管两边部相接触,感应电流穿透性好,高频电流的两个效应因铜电极与钢板直接接触而得到最大利用,所以接触焊的焊接效率较高而功率消耗较低,在高速低精度管材生产中得到广泛应用,在生产特别厚的钢管时一般也都需要采用接触焊。
但是接触焊时有两个缺点:一是铜电极与钢板接触,磨损很快;二是由于钢板表面平整度和边缘直线度的影响,接触焊的电流稳定性较差,焊缝内外毛刺较高,在焊接高精度和薄壁管时一般不采用。
感应焊是以一匝或多匝的感应圈套在被焊的钢管外,多匝的效果好于单匝,但是多匝感应圈制作安装较为困难。
感应圈与钢管表面间距小时效率较高,但容易造成感应圈与管材之间的放电,一般要保持感应圈离钢管表面有5~8 mm的空隙为宜。
采用感应焊时,由于感应圈不与钢板接触,所以不存在磨损,其感应电流较为稳定,保证了焊接时的稳定性,焊接时钢管的表面质量好,焊缝平整,在生产如API等高精度管子时,基本上都采用感应焊的形式。
●4、输入功率高频焊接时的输入功率控制很重要。
功率太小时管坯坡口加热不足,达不到焊接温度,会造成虚焊,脱焊,夹焊等未焊合缺陷;功率过大时,则影响到焊接稳定性,管坯坡口面加热温度大大高于焊接所需的温度,造成严重喷溅,针孔,夹渣等缺陷,这种缺陷称为过烧性缺陷。
高频焊接时的输入功率要根据管壁厚度和成型速度来调整确定,不同成型方式,不同的机组设备,不同的材料钢级,都需要我们从生产第一线去总结,编制适合自己机组设备的高频工艺。
●5、管坯坡口管坯的坡口即断面形状,一般的厂家在纵剪后直接进入高频焊接,其坡口都是呈“I”形。
当焊接材料厚度大于8~10mm以上的管材时,如果采用这种“I”形坡口,因为弯曲圆弧的关系,就需要融熔掉管坯先接触的内边层,形成很高的内毛刺,而且容易造成板材中心层和外层加热不足,影响到高频焊缝的焊接强度。
所以在生产厚壁管时,管坯最好经过刨边或铣边处理,使坡口呈“X”形,实践证明,这种坡口对于均匀加热从而保障焊缝质量有很大关系。
坡口形状的选取,也影响到调节会合角的大小。