กระบวนการเชื่อมท่อเหล็กด้วยการเชื่อมแบบจุ่มอาร์คความถี่สูง

บทนำเกี่ยวกับกระบวนการเชื่อมด้วยความถี่สูงท่อเหล็กอาร์คใต้น้ำ:
1. การควบคุมช่องว่างรอยเชื่อม: หลังจากรีดด้วยลูกกลิ้งหลายตัวแล้ว แผ่นเหล็กจะถูกส่งไปยังหน่วยเชื่อมท่อ แผ่นเหล็กจะถูกรีดขึ้นทีละน้อยจนได้เป็นท่อกลมที่มีช่องว่างเปิด และปริมาณลูกกลิ้งรีดจะถูกปรับเพื่อให้ช่องว่างระหว่างรอยเชื่อมอยู่ในช่วง 1-3 มม. และปลายทั้งสองข้างของรอยเชื่อมเรียบเสมอกัน หากช่องว่างกว้างเกินไป ผลกระทบจากความใกล้ชิดจะลดลง ความร้อนจากกระแสไหลวนจะไม่เพียงพอ และผลึกของรอยเชื่อมจะไม่ยึดติดกันโดยตรง ส่งผลให้เกิดการไม่หลอมรวมหรือแตกร้าว หากช่องว่างแคบเกินไป ผลกระทบจากความใกล้ชิดจะเพิ่มขึ้น ความร้อนจากการเชื่อมจะมากเกินไป และรอยเชื่อมจะไหม้ หรืออาจเกิดหลุมลึกหลังจากรีดและขึ้นรูป ซึ่งจะส่งผลต่อลักษณะของรอยเชื่อม
2. การควบคุมอุณหภูมิการเชื่อม: ตามสูตรแล้ว อุณหภูมิการเชื่อมได้รับผลกระทบจากกำลังความร้อนของกระแสไหลวนความถี่สูง กำลังความร้อนของกระแสไหลวนความถี่สูงได้รับผลกระทบจากความถี่ของกระแสไฟฟ้า และกำลังความร้อนของกระแสไหลวนเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของความถี่การกระตุ้นกระแสไฟฟ้า ความถี่การกระตุ้นกระแสไฟฟ้ายังได้รับผลกระทบจากแรงดันกระตุ้น กระแสไฟฟ้า ความจุ และความเหนี่ยวนำด้วย ค่าความเหนี่ยวนำ = ฟลักซ์แม่เหล็ก / กระแสไฟฟ้า ในสูตร: f คือความถี่กระตุ้น (Hz) C คือค่าความจุในวงจรกระตุ้น (F คือค่าความจุ = ไฟฟ้า / แรงดันไฟฟ้า; L คือค่าความเหนี่ยวนำในวงจรกระตุ้น) ความถี่กระตุ้นแปรผกผันกับรากที่สองของค่าความจุและค่าความเหนี่ยวนำในวงจรกระตุ้น หรืออาจแปรผันตรงกับรากที่สองของแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า ดังที่เห็นได้จากสูตรข้างต้น การเปลี่ยนแปลงค่าความจุ ค่าความเหนี่ยวนำ หรือแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าในวงจรเท่านั้นที่จะสามารถเปลี่ยนขนาดของความถี่กระตุ้นและบรรลุเป้าหมายในการควบคุมอุณหภูมิการเชื่อมได้ สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ อุณหภูมิการเชื่อมจะถูกควบคุมที่ 1250~1460℃ จะเห็นได้ว่าความหนาของผนังท่อฐานอยู่ที่ 3~5 มม. นอกจากนี้ อุณหภูมิการเชื่อมยังสามารถปรับได้โดยการปรับความเร็วในการเชื่อม เมื่อความร้อนที่ป้อนเข้าไปไม่เพียงพอ ขอบของรอยเชื่อมที่ร้อนจะไม่ถึงอุณหภูมิการเชื่อม โครงสร้างโลหะจะยังคงอยู่ในสถานะของแข็ง ส่งผลให้การหลอมรวมไม่สมบูรณ์หรือการแทรกซึมไม่สมบูรณ์ ความร้อนที่ป้อนเข้าไปไม่เพียงพอ ขอบของรอยเชื่อมที่ได้รับความร้อนมีอุณหภูมิสูงเกินกว่าอุณหภูมิการเชื่อม ทำให้เกิดการไหม้มากเกินไปหรือหยดโลหะหลอมเหลว ส่งผลให้รอยเชื่อมเกิดเป็นรู
3. การควบคุมแรงอัดรีด: ภายใต้แรงอัดรีดของลูกกลิ้ง แรงจะทำให้ขอบทั้งสองด้านของชิ้นงานท่อร้อนขึ้นจนถึงอุณหภูมิการเชื่อม เม็ดโลหะที่รวมตัวกันจะแทรกซึมและตกผลึกซึ่งกันและกัน จนในที่สุดก็เกิดเป็นรอยเชื่อมที่แข็งแรง หากแรงอัดรีดน้อยเกินไป จำนวนผลึกที่รวมตัวกันจะน้อย ความแข็งแรงของโลหะเชื่อมจะลดลง และจะเกิดรอยแตกหลังจากได้รับแรงกด หากแรงอัดรีดมากเกินไป โลหะหลอมเหลวจะถูกบีบออกจากรอยเชื่อม ไม่เพียงแต่จะลดความแข็งแรงของรอยเชื่อมเท่านั้น แต่ยังเพิ่มขึ้นด้วย และจะเกิดครีบจำนวนมากทั้งด้านในและด้านนอก และอาจเกิดข้อบกพร่อง เช่น รอยเชื่อมซ้อนได้
ประการที่สี่ การควบคุมตำแหน่งของขดลวดเหนี่ยวนำความถี่สูง: เวลาในการให้ความร้อนที่มีประสิทธิภาพนั้นยาวนาน และขดลวดเหนี่ยวนำความถี่สูงควรอยู่ใกล้กับตำแหน่งของลูกกลิ้งอัดมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ หากขดลวดเหนี่ยวนำอยู่ห่างจากลูกกลิ้งอัดมากเกินไป บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนจะกว้างขึ้น และความแข็งแรงของรอยเชื่อมจะลดลง ในทางตรงกันข้าม การให้ความร้อนที่ขอบของรอยเชื่อมจะไม่เพียงพอ และการขึ้นรูปหลังจากการอัดขึ้นรูปจะไม่ดี พื้นที่หน้าตัดของอุปกรณ์ต้านทานไม่ควรน้อยกว่า 70% ของพื้นที่หน้าตัดของเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อเหล็ก ผลกระทบจากความใกล้เคียงจะเกิดขึ้น และความร้อนจากกระแสไหลวนจะกระจุกตัวอยู่ใกล้ขอบของรอยเชื่อมท่อ ทำให้ขอบของท่อร้อนขึ้นจนถึงอุณหภูมิการเชื่อม ตัวต้านทานถูกดึงเข้าไปในท่อด้วยลวดเหล็ก และตำแหน่งศูนย์กลางควรค่อนข้างคงที่ใกล้กับตำแหน่งกึ่งกลางของลูกกลิ้งอัดขึ้นรูป เมื่อเริ่มเดินเครื่อง เนื่องจากตัวหลอดสุญญากาศเคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว ตัวต้านทานจึงอาจเสียหายจากการเสียดสีกับผนังด้านในของหลอดสุญญากาศ และจำเป็นต้องเปลี่ยนบ่อยครั้ง
6. รอยเชื่อมจะเกิดขึ้นหลังจากการเชื่อมและการอัดขึ้นรูปของรอยเชื่อม การเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วของท่อที่เชื่อมจะทำให้รอยเชื่อมถูกขูดออกไป แต่โดยทั่วไปแล้วครีบที่อยู่ภายในท่อที่เชื่อมจะไม่ถูกกำจัดออกไป
7. ตัวอย่างกระบวนการ: พารามิเตอร์กระบวนการ: ต่อไปนี้คือตัวอย่างการเชื่อมท่อเหล็กเชื่อมตรงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง φ322 มม. ข้อกำหนดของแผ่นเหล็ก: ความกว้าง 298 มม. เปิดตามเส้นผ่านศูนย์กลางตรงกลางบวกกับระยะเผื่อการขึ้นรูปเล็กน้อย วัสดุเหล็ก: Q235A แรงดันไฟฟ้ากระตุ้นขาเข้า: 150V กระแสไฟฟ้ากระตุ้น: 1.5A ความถี่: 50Hz แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงขาออก: 11.5kV กระแสไฟฟ้ากระแสตรง: 4A ความถี่: 120000Hz ความเร็วในการเชื่อม: 50 ม./นาที การปรับพารามิเตอร์: ปรับแรงดันไฟฟ้าขาออกและความเร็วในการเชื่อมแบบเรียลไทม์ตามการเปลี่ยนแปลงของพลังงานในแนวเชื่อม หลังจากตั้งค่าพารามิเตอร์แล้ว โดยทั่วไปไม่จำเป็นต้องปรับอีก

ข้อกำหนดด้านทักษะและการตรวจสอบท่อเชื่อมความถี่สูง:
ท่อเหล็กเชื่อมต้องมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางระบุ 6-150 มม. ความหนาของผนังระบุ 2.0-6.0 มม. และความยาวของท่อเหล็กเชื่อม 4-10 เมตร ตามมาตรฐาน GB3092 ท่อเหล็กเชื่อมสำหรับลำเลียงของเหลวแรงดันต่ำ สามารถส่งมอบได้ทั้งแบบความยาวคงที่หรือความยาวสองเท่า พื้นผิวของท่อเหล็กควรได้รับการหล่อลื่น และต้องไม่มีข้อบกพร่อง เช่น รอยพับ รอยแตก การแยกชั้น และรอยเชื่อมซ้อน อนุญาตให้มีข้อบกพร่องเล็กน้อยบนพื้นผิวของท่อเหล็ก เช่น รอยขีดข่วน รอยถลอก การเคลื่อนตัวของรอยเชื่อม รอยไหม้ และรอยแผลเป็น ที่ไม่เกินค่าเบี่ยงเบนเชิงลบของความหนาของผนัง ความหนาของผนังที่เพิ่มขึ้นบริเวณรอยเชื่อมและรอยเชื่อมภายในต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐาน ท่อเหล็กต้องสามารถรับแรงดันภายในได้ในระดับหนึ่ง และท่อเหล็กเชื่อมต้องผ่านการทดสอบการทำงานทางกล การทดสอบการแบน และการทดสอบการขยายตัวของพื้นผิว เมื่อจำเป็น จะทำการทดสอบแรงดัน 2.5 MPa และต้องไม่มีการรั่วซึมเป็นเวลาหนึ่งนาที ก. ใช้การทดสอบกระแสไหลวนแทนการทดสอบไฮดรอลิก การตรวจสอบกระแสไหลวนดำเนินการตามมาตรฐานวิธีการตรวจสอบกระแสไหลวนสำหรับท่อเหล็ก GB7735 วิธีการตรวจจับข้อบกพร่องด้วยกระแสไหลวนคือ การยึดหัววัดไว้บนโครง รักษาช่องว่างระหว่างจุดตรวจจับข้อบกพร่องกับรอยเชื่อม 3-5 มม. และทำการสแกนเฉพาะจุดบนรอยเชื่อมโดยการเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วของท่อเหล็ก เพื่อให้ได้ตำแหน่งที่ต้องการตรวจจับข้อบกพร่อง