Онвысокочастотная стальная трубаСварочный аппарат является основным оборудованием всей производственной линии высокочастотной сварки и требует высочайшего уровня технической квалификации. Неправильная настройка напрямую влияет на качество свариваемых стальных труб. В данной статье на примере пятивалковой экструзионной сварки подробно рассматриваются распространенные проблемы высокочастотной сварки и их причины.
Во-первых, форма внешнего бора.
Внешние заусенцы образуются в результате высокочастотного нагрева и экструзии кромки пластины. На форму внешнего заусенца влияют такие факторы, как объем экструзии при сварке, мощность сварки и форма кромки пластины. Поэтому форма внешнего заусенца является наиболее наглядным индикатором качества сварного шва и может использоваться для оценки его качества.
1. Равномерный внешний заусенец: Хорошая форма внешнего заусенца достигается, когда экструдированный металлический заусенец образует грибовидный узор, перекрывая деформированный металлический заусенец и частично сливаясь с ним. Это приводит к образованию сварного шва с умеренно широкой зоной термического воздействия.
2. Плоские внешние заусенцы: Заусенцы от экструдированного металла образуют чешуйки, покрывающие заусенцы от деформированного металла, формируя плоский, дугообразный заусенец, который лежит ровно на поверхности сварной стальной трубы. Это состояние может легко привести к чрезмерно широкой зоне термического воздействия сварного шва. Заусенцы от деформированного металла встречаются относительно часто, в то время как заусенцы от экструдированного металла встречаются относительно редко или отсутствуют. Это препятствует удалению примесей из сварного шва и может привести к растрескиванию во время испытания на сплющивание. Оба состояния могут легко привести к чрезмерно узкой зоне термического воздействия сварного шва.
Причина: В целом, при постоянной скорости экструзии более высокая мощность сварки приводит к увеличению доли экструдированных металлических заусенцев в общем объеме внешних заусенцев, и форма заусенцев становится более плоской. При постоянной мощности сварки более высокие скорости экструзии приводят к увеличению доли деформированных металлических заусенцев в общем объеме внешних заусенцев, и заусенцы становятся более вертикальными. Низкие скорости экструзии требуют меньшей мощности сварки для обеспечения качества сварного шва; наоборот, высокие скорости экструзии требуют большей мощности сварки для обеспечения качества сварного шва. Однако слишком низкая скорость экструзии препятствует удалению сварных включений, в то время как слишком высокая скорость экструзии может привести к чрезмерному выдавливанию расплавленного металла, что приводит к холодной сварке.
3. Наклонные внешние заусенцы. Причина: Несоосность между двумя кромками пластины во время стыковой сварки приводит к различным напряженным состояниям, вызывая выдавливание расплавленного металла и его отклонение от первоначального положения.
Во-вторых, влияние морфологии кромки полосы на качество сварки.
1. Морфология края полосы. Метод определения морфологии края полосы:
Испытание на полусварку: Возьмите полусварной образец на высокой частоте. Так называемый полусварной образец — это участок кромки стыкового сварного шва, где сварной шов переходит из стыковой сварки в зону плавления. С помощью испытательного стенда полусварной образец разрушается вдоль сварного шва, выявляя две отчетливые зоны: зону плавления и зону неплавления. Разлом зоны плавления имеет серебристо-белый цвет, а зоны неплавления — голубовато-черный. Граница между двумя зонами образует С-образную кривую.
2. При высокочастотной металлографии сварных швов обратите внимание на величину верхнего и нижнего углов линий тока. Как правило, положительная V-образная форма наблюдается, когда нижний угол линии тока больше верхнего; I-образная форма наблюдается, когда верхний и нижний углы линии тока равны или почти равны; и перевернутая V-образная форма наблюдается, когда верхний угол линии тока больше нижнего.
3. Неправильная форма и регулировка кромок. Неправильная регулировка кромок пластины (также называемая сваркой внахлест) является важным фактором, влияющим на качество сварки. Если несоответствие возникает из-за неправильной регулировки, эффективная толщина стенки сварного шва уменьшается, что легко приводит к концентрации напряжений.
Причины смещения при сварке стальных труб следующие:
(1) В большинстве случаев это вызвано разной высотой двух верхних экструзионных роликов. Поэтому это можно исправить, отрегулировав высоту одного из верхних экструзионных роликов.
(2) Иногда это вызвано разной высотой роликов кромки экструзионной заготовки. Это можно исправить, добавив или удалив металлические прокладки снизу или сбоку рамы роликов кромки экструзионной заготовки.
Несоосность, вызванная различными углами кромок свариваемой пластины. Эта несоосность может легко привести к смещению заусенца в одну сторону. Металлографический контроль высокочастотной сварки показывает изогнутую линию сплавления или асимметричные углы линий тока с левой и правой сторон линии сплавления. Причины этой несоосности:
(1) Положение верхнего экструзионного ролика при сварке асимметрично относительно центра прокатки свариваемой стальной трубы, в результате чего два верхних экструзионных ролика оказывают неравное усилие на два края пластины. Рама верхнего экструзионного ролика может быть отрегулирована по горизонтали таким образом, чтобы верхний экструзионный ролик перемещался одновременно влево или вправо, и в конечном итоге сварной шов оказывается в центре верхнего экструзионного ролика (Рисунок 12). (2) Высота двух боковых экструзионных роликов различна или рама экструзионного ролика наклонена.
(3) Причины, связанные с качеством кромки пластины. Полоса имеет дефекты, такие как серповидный и волнообразный изгиб, или кромка полосы изношена с одной стороны.
Причины скручивания сварных швов:
(1) Высота двух боковых роликов для сварки различна, что можно исправить путем добавления или удаления металлических прокладок в нижней или боковой части рамы горизонтального ролика.
(2) Положения двух боковых экструзионных роликов асимметричны относительно центра прокатки сварной стальной трубы, что приводит к неравным силам, прикладываемым двумя боковыми экструзионными роликами к трубной заготовке, вызывая ее скручивание.
(3) Подшипники или направляющие пластины чистовых роликов повреждены, что приводит к невозможности контролировать кручение сварного шва.
(4) Положение направляющего ролика отрегулировано слишком высоко в вертикальном направлении, и только часть отверстия направляющего ролика контактирует со стальной заготовкой, что приводит к слишком малому усилию, прикладываемому к трубной заготовке, и кручение ролика не может контролироваться, или направляющий ролик или подшипник повреждаются. Третье, вмятины и ямки на стальных трубах. Существует два типа вмятин. Одна — линейная вмятина, которая возникает из-за неправильной регулировки положения ролика; другая — серповидная вмятина, которая возникает из-за выпуклостей, образованных износом ролика. Ямки на стальной трубе обычно образуются из-за выпуклостей на ролике и оксидной окалины, прилипшей к ролику.
1. Линейное вдавливание
(1) Непрерывное линейное вдавливание: Оно вызвано плохим соответствием положений роликов. Часто оно появляется между зазорами роликов. Наиболее распространенным является вдавливание между верхним и боковым роликами. Кроме того, боковые и нижние ролики также могут создавать вдавливания.
Причина: Как правило, это происходит из-за неправильного совмещения положений бокового и верхнего роликов.
Способ регулировки: Регулировка осуществляется путем поднятия верхнего экструзионного ролика или уменьшения расстояния между двумя боковыми роликами.
Причина: Как правило, это происходит из-за неправильного совмещения положений бокового и нижнего роликов.
Способ регулировки: Регулировка осуществляется путем опускания нижнего экструзионного ролика или уменьшения расстояния между двумя боковыми роликами.
Причина и способ устранения:
а. Высота одного из верхних экструзионных валков слишком низкая. Отрегулируйте высоту этого единственного верхнего экструзионного валка.
b. Положение бокового экструзионного ролика асимметрично. Из-за различий в силах положение бокового ролика на стороне, где образуется углубление, может быть более жестким, или же положение бокового ролика на стороне, где углубление не образуется, может быть более свободным.
c. Боковые ролики вращаются из-за разной высоты.
d. Расстояние между двумя верхними экструзионными роликами и сварным швом неравномерно из-за смещения верхних экструзионных роликов. Отрегулируйте раму верхних экструзионных роликов в горизонтальном положении.
(2) Прерывистое линейное вдавливание. Распространенные причины:
а. Как правило, повреждается роликовый подшипник.
б. На разъемном ролике роликовая деталь отклоняется от своего первоначального положения из-за частичного обрыва роликового винта.
2. Серповидные вмятины. Как правило, износ поверхности ролика приводит к неравномерному контакту и образованию серповидных вмятин на стальной трубе. Серповидные вмятины обычно появляются в местах наибольшего радиуса ролика. Причина в том, что в этих местах линейная скорость ролика максимальна, а трение максимально. Серповидные вмятины можно удалить методом шлифовки в процессе работы.
3. Ямы
Причина 1: Выступ на валке вызывает образование ямки в стальной трубе. Причина та же, что и для серповидного углубления.
Причина 2: Вмятина, образовавшаяся из-за калибровочного ролика. В результате среднечастотной термообработки сварного шва образуется большое количество оксидной окалины. После прохождения через калибровочный ролик эта окалина прилипает к его поверхности. Если распыление эмульсии выполнено неправильно или поток эмульсии слишком слабый, окалина не смывается. Со временем окалина накапливается, в конечном итоге образуя ямки вблизи сварного шва сварной стальной трубы.
Четвертый: Высокочастотное искрение
Высокочастотное искрение очень распространено при высокочастотной сварке, серьезно ухудшая качество сварки и потенциально приводя к остановке сварочного аппарата.
Распространенные причины:
1. Из-за примесей оксидов металлов в эмульсии, некоторые из этих оксидов могут вызывать электрический контакт между изолированными компонентами во время охлаждения валков.
2. Заусенцы на краях пластины после разрезания. Заусенцы на кромке пластины могут легко перекрываться до сварки V-образного уголка, вызывая искры.
3. Длительная эксплуатация роликов FP приводит к сильному износу уплотнительных лезвий, в результате чего на их нижней части образуются канавки. Этот выступ между канавками и неповрежденной областью создает заусенцы на кромке пластины из-за среза. Эти заусенцы преждевременно перекрываются до сварки V-образного уголка, вызывая искры.
4. Накопление грязи вблизи индукционных катушек во время длительной эксплуатации может легко привести к электрическому контакту и искрению.
5. Неправильная установка компонентов индукционного устройства может привести к ослаблению соединений или повреждению изоляционных элементов в результате длительной эксплуатации.
На качество формовки сварных стальных труб влияет множество факторов, включая форму кромки полосы, несоосность, конфигурацию внутренних и внешних заусенцев, экструзию сварного шва, температуру сварки, импеданс, охлаждающую воду и высокочастотный металлографический контроль сварных швов. Только при всестороннем понимании всех факторов, влияющих на формовочную сварку, можно быстро и точно оценить состояние сварного шва.
Дата публикации: 21 октября 2025 г.