高频直缝感应焊管技术及焊接质量分析

高频焊管焊缝质量事故分析

考察报告7月20日、21日我们一行八人在何总的带领下对三家单位进行了学习考察。

考察的主要内容包括：1、自动包装机的使用；2、精石灰乳制备工艺；3、振动球磨机的使用。

现将考察结果汇报如下：一、自动包装机考察情况我们考察的第一家单位是常德辰州锑品有限责任公司，该公司是锑品深加工企业，采用火法工艺生产锑白。

精锑经蒸发吹氧后生成锑白粉末，经布袋室收尘后由自动包装机进行产品包装。

自动包装机是该厂主要设备之一，包装车间内有近十台自动包装机。

包装机使用时需要人工控制包装袋，50kg的小袋直接用手接料装袋，500kg以上的包装袋通过挂钩、推车等机械辅助控制接料装袋。

其包装车间地面、墙壁覆盖了薄薄一层锑白，但因锑白相对毒性较小，员工仅佩戴防尘口罩作业。

对比可见该公司自动包装机同样需要人工作业，同时自动包装机存在明显的跑冒现象，自动包装情况与我公司相当，无太大借鉴价值。

观察发现，该公司有一种小口的包装袋，如能合理借鉴使用，可以改善公司收砷作业环境。

该包装袋结构如左图所示，包装袋四包装时可将顶端一侧开一管孔。

边密封，有效避免物卸料管插入该管孔卸料包装，料洒落。

公司可以自制类似原理的包装袋尝试使用。

二、精石灰乳制备考察情况我们考察的第二家单位是辰州矿业三废治理厂。

该厂使用石灰乳处理含硫废气，其石灰乳制备过程是本次考察的重点。

该厂石灰乳制备主体设备为三座14.5米高的精石灰塔，和4个Φ3500mm×3500mm的石灰乳搅拌槽（贮槽）。

精石灰由送货货车自带的气动输送装置送入精石灰塔储存。

当需要制备石灰时，精石灰塔底部通过排料阀放料，精石灰经过螺旋输送机排入U型溜槽。

通过往U 型溜槽中加水，使精石灰溶解并流入石灰乳搅拌槽。

示意图如下：该厂所制石灰乳目测浓度很高，能满足我公司生产所需浓度要．求。

石灰乳制备现场无扬尘现场，劳动环境较好。

石灰乳制备主体过程完全实现了自动控制，仅需1人即可完成石灰乳制备工作。

排料阀、螺旋等设备使用6个月以来未出现过设备故障，设备运行稳定可靠。

高频直缝焊管焊接原理

高频直缝焊管焊接原理
高频直缝焊管的焊接原理主要基于高频电流产生的热效应和电磁感应原理。

在焊接过程中，高频电流通过感应线圈产生磁场，使管材两端的金属表面瞬时加热。

这种加热方式依赖于电流的频率和金属的电阻率，频率越高，集肤效应越显著，即电流集中在金属表面的特定区域。

同时，高频电流还引起金属的邻近效应，即电流在导体中反向流动或通过往复导体流动时，会集中于导体邻近侧。

通过控制加热时间和温度，以及施加适当的压力，使管材两端的熔池融合在一起，形成焊缝。

这种焊接方式具有焊接速度快、热影响区小、焊接质量高、无焊接飞溅等优点。

高频焊缝组织及缺陷分析

高频焊缝组织及缺陷分析本文结合生产实际论述了ERW 焊接时输入热量、挤压力、焊接速度对熔合线宽度热影响区宽度、流线上升角的影响，对焊缝缺陷脆性断口、灰斑、夹杂物提出了见解，另外介绍了母材缺陷分层、夹杂物、带状组织对ERW 焊缝的危害性。

ERW 焊管具有成本低、生产效率高等优点，已成为石油、天然气以及煤炭输送主要选用管，随着ERW 焊管质量的提高有许多国家已用于套管和钻管方面。

为确保ERW 焊管的质量，各国都利用本国资源泉，从冶金质量和所轧制工艺提高焊管钢钟等级，采用各种焊接方式来保证焊缝质量，以满足钢管在高压防腐等方面的需求。

由于高频焊接时热量集中，焊缝很窄，再加上没有填充金属，要使接头的强度和韧性高于母材，达到设计要求，所以改麻改善高频焊接接头这个薄弱环节，提高强度和韧性是研究的中心。

1 高频焊缝金相组织高频焊缝的宏观组织是由腰鼓形、熔合线和金属流线组成。

1．1腰鼓形腰鼓形实际上是高频焊缝的热影响区。

它可以判定焊接规范的大小、要腰鼓形的宽窄焊接时输入热量大小有关，一般认变输入热量大小有关，一般认为输入热量愈大，腰鼓形愈窄，输入量愈小，腰鼓形愈窄，当输入热量一定时焊接速度愈慢，腰鼓形变窄，速度愈快，腰鼓愈窄。

图1 是理想的腰鼓形。

合理的腰鼓形为带钢厚度中心部分的热影响区宽度是板厚的四分之一到三分之一，它是用来控制输入量大小的判据。

图2是较宽的腰鼓形。

1．2亮线亮线也称熔合线焊合线，它是焊接时被加热到高温时脱碳，表面的炭被烧损或者是富炭的液相被挤出。

熔合线的宽窄是烛接时输入热量大小和成型挤压量的大小重要指标，是影响焊管质量的重要因素。

熔合线的宽窄世界各国没有统一的标准，一般为内近控标准，例如新日铁规定0.02-0.2mm,川崎要求小于0.1mm，原联邦德国规定0.02-0.12mm。

我国资料介绍在0.02-0.11mm。

有人认为熔合线小于0.02mm时是输入量不足或挤压量太大而产生，见图3，当热量不足时，蚕食状铁素体一般细小，熔合线模糊不清晰。

影响高频直缝焊管工艺要素的分析

影响高频直缝焊管工艺要素的分析高频直缝焊管的主要工艺参数有焊接热输入量、焊接压力、焊接速度、开口角大小,感应圈的位置与大小、阻抗器的位置等。

这些参数对提高高频焊管产品质量、生产效率及机组产能有较大的影响,匹配好各项参数可使生产厂家获得可观的经济效益。

1 焊接热输入量高频直缝焊管焊接中，焊接功率大小决定了焊接输入热量的多少，当外界条件一定，输入热量不足时，被加热的带钢边缘达不到焊接温度，仍保持一种固态组织而形成冷焊甚至无法熔合。

焊接热输入过小而产生的未熔合检测时这种未熔合通常表现为压扁试验不合格、水压试验时钢管爆裂，或者钢管矫直时焊缝开裂，这是一种较严重的缺陷。

另外，焊接热输入量也会受带钢边部质量的影响，如带钢边部有毛刺时，在进入挤压辊焊点之前毛刺会导致打火，造成焊接功率损失而使热输入量减小，从而形成未熔合或冷焊。

当输入热量过高时，被加热的带钢边缘超过了焊接温度，而产生过热甚至过烧，焊缝在受力后也会开裂，有时会因焊缝击穿造成熔化金属飞溅形成孔洞。

热输入量过大形成的砂眼和孔洞，检测时这些缺陷主要表现为90°压扁试验不合格、冲击试验不合格、水压试验时钢管爆裂或渗漏。

2 焊接压力（减径量）焊接压力是焊接工艺的主要参数之一，带钢边缘加热到焊接温度后，在挤压辊挤压力作用下使金属原子相互结合而形成焊缝。

焊接压力的大小影响着焊缝的强度和韧性。

如果施加的焊接压力偏小,焊接边缘不能充分熔合，焊缝中残留的金属氧化物无法排出而形成夹杂,导致焊缝抗拉强度大大降低，焊缝受力后容易开裂；如果施加的焊接压力过大,达到焊接温度的金属大部分会被挤出，不但降低了焊缝的强度及韧性，而且产生了内外毛刺过大或搭焊等缺陷。

焊接压力一般通过挤压辊前后钢管的变径量和毛刺的大小及形状来测量和判断。

焊接挤压力对毛刺形状的影响。

焊接挤压量过大,飞溅大且被挤出的熔融金属较多、毛刺较大并翻倒于焊缝两边；挤压量过小,几乎无飞溅，毛刺较小呈堆积状；挤压量适中时，挤出的毛刺呈直立状，高度一般控制在2.5~3mm。

基于神经网络的直缝焊管高频感应焊接质量预测

基于神经网络的直缝焊管高频感应焊接质量预测
于恩林，许学文，韩毅
（１．燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心，河北秦皇岛０６６００４；２．一重集团大连国际科技贸易有限公司，辽宁大连１１６０００）
经网络建立了上述工艺参数和预测目标之间的非线性映射模型。测试结果表明，预测精度在± ５％以内，ＢＰ神经网络的泛化能力良好，可以应用于直缝焊管高频感应焊接质量的实际预测。
关键词：焊管；直缝焊管；高频感应；神经网络；质量预测
ＩｎｄｕｃｔｉｏｎＷｅｌｄｉｎｇＢａｓｅｄｏｎＮｅｕｒａｌＮｅｔｗｏｒｋ
ＹＵＥｎｌｉｎ，ＸＵＸｕｅｗｅｎ，ＨＡＮＹｉ
（１．ＮａｔｉｏｎａｌＣｏｌｄＲｏｌｌｅｄＰｌａｔｅＤｅｖｉｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，ＦａｎｓｎｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｉｎ－ｄｅｐｔｈｓｔｕｄｙｏｎｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｗｅｌｄｅｄｐｉｐｅｈｉｇｈ￣ｅｑｕｅｎｃｙｉｎｄｕｃｔｉｏｎｗｅｌｄｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｉｔｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ３ｗｅｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｆｆｅｃｔｉｎｇｗｅｌｄｉｎｇｑｕａｌｉｔｙｇｒｅａｔｌｙ，ｓｕｃｈａｓｍａｘ．ｏｐｅｎｉｎｇａｎｇｌｅ，ｃｕｒｒｅｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅｆｒｏｍｃｏｉｌｔｏｗｅｌｄｉｎｇＶｐｏｉｎｔ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｉｔｅｘｔｒａｃｔｅｄｔｗｏｆｏｒｅｃａｓｔｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｌｏｎｇｓｔｅｅｌｐｉｐｅｗａｌｌ

高频直缝焊管焊接和热处理分析

能源环保与安全焊管对于当前的很多建设行业发展都有着巨大的意义，在不断的应用过程中，焊接技术逐渐被各大建设行业所利用并发展，在大量的使用过程中，有专业人士提出高频直缝焊管焊接技术与热处理技术的应用升级，这种技术的应用使焊管质量得到了大幅提升，促进了建设行业的不断发展。

一、增强数据温度场的使用焊接与热处理技术的各项工序中，都采用了电磁感应技术来增加了热传播速度以及能量集中等几大优点，但也正是因为使用了电磁感应技术，使得电流击中在了焊管的内外壁周围，由于在焊接过程中需要每一部分的受热都要均匀，所以这样的做法会使得焊接温度在焊管壁比较厚得地方上分布不均匀，产生焊接不牢固等问题，严重者还会影响整个生产的总体效率，因此为了加强整体的焊接质量与生产效率，保证焊接得加工质量等，焊接人员需要首先获得惊喜的高频焊接热源的分布情况，对于每一个热源的分布都要做到事无巨细，这是为了开展后续工作的基础，除此之外，操作人员还可以利用仿真计算机软件进行焊接环境中的电磁场和温度场的仿真计算与分析，以此来对电磁感应加热过程进行直观化实验，确保在真正的焊接现场，可以利用仿真技术的经验做到完美焊接。

例如焊接人员在进行高频之风焊管焊接之前，首先焊接人员可以利用热力探测器，对高频焊接的热源进行捕捉，将热力探测器的探测部分扩大，保证高频焊接的源头热量分布点，可以被一一探测出来，在探测过程中，焊接人员还要针对每一个热源的具体热量进行记录，在不同的焊管壁厚度上热源的热量是不同的，这些热量的具体分布信息都需要被一一记录下来，为后面的焊接工作打基础。

其次在记录完整个信息之后，将这些信息输入到具有仿真高频焊接技术的计算机中，利用仿真高频直缝焊接技术进行焊接模拟实验，在实验过程中重点对焊接过程中的电磁场强弱变化信息以及温度场的变化信息进行计算分析，以此来为真正的现场焊接做准备。

二、减小残余应力的分布在焊接过程中，残余应力一般产生于焊管成型、焊接、热处理等阶段，这种残余应力会对整个焊管的焊接质量产生严重影响，这种残余应力过大的焊接钢材在进入使用阶段后，由于汗管内残余应力的存在，经过长时间的外力腐蚀等破坏后，焊接点附近的焊接缝隙会由于这些破坏出现裂纹，进而使整个焊接钢材出现焊接口断裂的危险现象，如果将这些焊接钢材运用到某些重要的工程建设中，短时间内可能不会出现问题，但是随着使用时间的增加，外力侵蚀的力度不断发生，焊接口会逐渐产生裂纹甚至断裂，所有焊接刚才的抵抗折断、高温蠕变、应力腐蚀等能力会被严重削弱，整个工程的承重将会受到严重的影响。

直缝高频电阻焊钢管技术

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Φ76mm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。

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。

高频焊管生产中操作对焊接质量的影响

高频焊管生产中操作对焊接质量的影响摘要：高频焊管生产中,操作对焊管质量的影响因素包括输入热量、焊接压力、焊接速度、开口角、感应器和阻抗器的放置位置、管坯的几何尺寸及形状等几方面。

在生产中掌握操作是提高焊管质量的重要途径之一。

电焊钢管的质量是指产品的规格尺寸要求,外观质量和焊缝质量几个方面。

用户往往把焊缝质量做为焊管质量的重要标志,所以焊接质量是影响焊管质量好坏的决定因素,如何提高焊管的焊接质量是一个非常重要的问题。

影响焊接质量的因素有属于外因方面—操作对焊接质量的影响;有属于内因方面—钢质、钢种对焊接的影响。

在生产中掌握工艺技术及操作是提高焊管质量的重要途径之一。

操作对焊管质量的影响因素包括输入热量、焊接压力、焊接速度、开口角、感应器、阻抗器放置位置及管坯形状等方面。

1 输入热量因为焊接工艺的主要参数之一,即焊接电流(或焊接温度)难以测量,所以用输入热量来代替,而输入热量又可用振荡器输出功率来表示:N = Ep·Ip式中N——输出功率,kW;Ep——屏压,kV;Ip——屏流,A〔1〕。

当振荡器、感应器和阻抗器确定后,振荡管槽路、输出变压器、感应器的效率也就确定了,输入功率的变化同输入热量的变化大致是成比例的。

当输入热量不足时,被加热边缘达不到焊接温度,仍保持固态组织而焊不上,形成焊合裂缝;当输入热量大时,被加热边缘超过焊接温度易产生过热,甚至过烧,受力后产生开裂;当输入热量过大时,焊接温度过高,使焊缝击穿,造成熔化金属飞溅,形成孔洞。

熔化焊接温度一般在1350～1400℃为宜。

2 焊接压力焊接压力是焊接工艺的主要参数之一,管坯的两边缘加热到焊接温度后,在挤压力作用下形成共同的金属晶粒即相互结晶而产生焊接。

焊接压力的大小影响着焊缝的强度和韧性。

若所施加的焊接压力小,使金属焊接边缘不能充分压合,焊缝中残留的非金属夹杂物因压力小不易排出,焊缝强度降低,受力后易开裂;压力过大时,达到焊接温度的金属大部分被挤出,不但降低焊缝强度,而且产生内外毛刺过大或搭焊等缺陷。