Análise de fatores que afetam o processo de soldagem longitudinal de alta frequência de tubos de aço

Os principais parâmetros do processo para tubos de aço soldados longitudinais de alta frequência incluem entrada de calor de soldagem, pressão de soldagem, velocidade de soldagem, ângulo de abertura, posição e tamanho da bobina de indução e posição de impedância. Esses parâmetros afetam significativamente a qualidade do produto, a eficiência da produção e a capacidade da unidade. Combinar adequadamente esses parâmetros pode permitir que os fabricantes obtenham benefícios econômicos substanciais.

1. Entrada de calor de soldagem de tubo de aço

Em soldagem de tubo de aço soldado longitudinal de alta frequência, a energia de soldagem determina a quantidade de entrada de calor. Sob certas condições externas, a entrada de calor insuficiente impede que a borda da tira aquecida atinja a temperatura de soldagem, resultando em uma estrutura sólida e em uma solda fria, ou até na fusão incompleta. Essa falta de fusão durante o teste normalmente se manifesta como uma falha no teste de achatamento, estourando o tubo durante o teste hidrostático ou a rachadura de solda durante o endireitamento, um defeito grave. Além disso, a entrada de calor para soldagem de tubo de aço também é afetada pela qualidade da borda da tira. Por exemplo, as rebarbas na borda da tira podem causar provas antes de entrar no ponto de solda do rolo de aperto, resultando em perda de energia de soldagem e entrada reduzida de calor, levando a fusão incompleta ou solda a frio. Se a entrada de calor estiver muito alta, a borda da tira aquecida excede a temperatura de soldagem, causando superaquecimento ou até queimadura excessiva. A costura da solda pode rachar sob estresse e, às vezes, salpicos de metal fundido da costura de solda devido a quebra de solda, formando orifícios. A entrada excessiva de calor pode causar furos e furos. Esses defeitos são tipicamente detectados como falhas no teste de achatamento de 90 °, teste de impacto e rachaduras ou vazamentos de tubo durante o teste hidrostático.

2. Pressão de soldagem (redução) de tubos de aço

A pressão de soldagem é um parâmetro -chave no processo de soldagem. Depois que a borda da tira é aquecida até a temperatura de soldagem, a força de aperto dos rolos de aperto faz com que os átomos de metal se unam, formando a solda. O nível de pressão de soldagem afeta a força e a tenacidade da solda. Se a pressão de soldagem estiver muito baixa, as bordas da solda não se fundem completamente e os óxidos de metal residuais na solda não poderão ser expulsos, formando inclusões. Isso reduz significativamente a resistência à tração da solda de tubo de aço e torna a solda propensa a rachaduras sob estresse. Se a pressão de soldagem for muito alta, grande parte do metal que atingir a temperatura de soldagem será espremida, não apenas reduzindo a resistência e a tenacidade da solda do tubo de aço, mas também causam defeitos como rebarbas internas e externas excessivas ou soldas sobrepostas. A pressão de soldagem é geralmente medida e avaliada pela quantidade de mudança de diâmetro do tubo antes e depois dos rolos de aperto e pelo tamanho e forma das rebarbas. O aperto excessivo resulta em respingo significativo, uma grande quantidade de metal fundido extrudado e grandes rebarbas que caem em ambos os lados da solda. Pouco aperto resulta em praticamente não respingos, e as rebarbas são pequenas e acumuladas. Quando o aperto é moderado, as rebarbas extrudadas estão na vertical, geralmente dentro de uma altura de 2,5-3 mm. Se o aperto for controlado corretamente, os ângulos da linha de fluxo de metal da solda do tubo de aço geralmente são simétricos, variando de 55 ° a 65 °.

3. Velocidade de soldagem de tubo de aço

A velocidade de soldagem também é um parâmetro -chave no processo de soldagem. Está relacionado ao sistema de aquecimento, à taxa de deformação da solda do tubo de aço e à taxa de cristalização dos átomos de metal. Para soldagem de alta frequência, a qualidade da solda de tubo de aço melhora com o aumento da velocidade de soldagem. Isso ocorre porque o tempo de aquecimento reduzido restringe a largura da zona de aquecimento da borda, reduzindo o tempo para a formação de óxido de metal. Se a velocidade de soldagem for reduzida, não apenas a zona de aquecimento (ou seja, a zona afetada pelo calor) aumenta, mas a largura da zona de fusão também varia com a entrada de calor, resultando em rebarbas internas maiores. Velas mais altas de soldagem produzem mais soldas de tubo de aço ideais na mesma taxa de extrusão. Velocidade menor de soldagem pode dificultar a soldagem devido à entrada de calor reduzida correspondentemente. Além disso, devido à influência da qualidade da borda da placa e outros fatores externos, como o magnetismo do impedimento e o tamanho do ângulo de abertura, uma série de defeitos pode ocorrer facilmente. Portanto, quando a soldagem em alta frequência, a velocidade de soldagem mais rápida deve ser selecionada, dentro das condições permitidas da capacidade da unidade e do equipamento de soldagem e de acordo com as especificações do produto.

4 ângulo de abertura do tubo de aço

O ângulo de abertura do tubo de aço, também conhecido como ângulo V de solda, refere-se ao ângulo entre as bordas da tira antes dos rolos de extrusão. O ângulo de abertura de um tubo de aço normalmente varia de 3 ° a 6 °. O ângulo é determinado principalmente pela posição dos rolos guias e pela espessura das pás do guia. O ângulo V de um tubo de aço afeta significativamente a estabilidade e a qualidade da soldagem. Reduzir o ângulo V reduz a distância entre as bordas da tira, aumentando o efeito de proximidade da corrente de alta frequência. Isso pode reduzir a energia de soldagem ou aumentar a velocidade de soldagem, melhorando assim a produtividade. Ângulos de abertura excessivamente pequenos podem levar à soldagem prematura, onde o ponto de solda é espremido e fundido antes de atingir sua temperatura máxima. Isso pode causar facilmente defeitos, como inclusões e soldas frias na solda, reduzindo a qualidade da solda. Embora o aumento do ângulo V aumente o consumo de energia, ele pode, sob certas condições, garantir o aquecimento estável das bordas da tira, reduzir a perda de calor nas bordas e minimizar a zona afetada pelo calor. Na produção real, para garantir a qualidade da solda, o ângulo V dos tubos de aço é geralmente controlado entre 4 ° e 5 °.

5. Tamanho e posição da bobina de indução para tubos de aço

A bobina de indução é uma ferramenta crítica na soldagem de indução de alta frequência e seu tamanho e posição afetam diretamente a eficiência da produção. A energia transmitida pela bobina de indução ao tubo de aço é proporcional ao quadrado do espaço entre as superfícies do tubo de aço. Uma lacuna muito grande pode reduzir drasticamente a eficiência da produção, enquanto uma lacuna muito pequena pode desencadear facilmente com a superfície do tubo de aço ou danificar as extremidades do tubo. Normalmente, a lacuna entre a superfície interna da bobina de indução e o corpo do tubo de aço é de cerca de 10 mm. A largura da bobina de indução é selecionada com base no diâmetro externo do tubo de aço. Se a bobina de indução for muito ampla, sua indutância diminuirá, o que, por sua vez, reduz a tensão no indutor e na potência de saída. Se a bobina de indução for muito estreita, a potência de saída aumenta, mas também aumenta a perda de energia ativa no traseiro do tubo e na bobina de indução. Uma largura típica da bobina de indução é de 1 a 1,5D (D é o diâmetro externo do tubo de aço). A distância entre a extremidade frontal da bobina de indução e o centro do rolo de extrusão deve ser igual ou ligeiramente maior que o diâmetro do tubo de aço, o que significa que 1 a 1.2D é ideal. A distância excessiva reduz o efeito de proximidade do ângulo de abertura, resultando em uma distância excessiva de aquecimento da borda e uma falha em atingir uma alta temperatura de soldagem no ponto de solda. Uma distância muito pequena gera calor excessivo de indução no rolo de extrusão, reduzindo sua vida útil.

6. função e posição do impedimento

O ímã do impedimento é usado para reduzir o fluxo de corrente de alta frequência na parte traseira do tubo de aço. Ele também concentra a corrente, aquecendo o ângulo V da tira de aço e garantindo que o calor não seja perdido devido ao aquecimento do corpo do tubo de aço. Se o resfriamento não for adequado, o ímã excederá sua temperatura curie (aproximadamente 300 ° C) e perderá seu magnetismo. Sem o impedimento, a corrente e o calor induzido serão dispersos por todo o corpo do tubo de aço, aumentando a energia de soldagem e causando superaquecimento. A colocação do impedimento afeta significativamente a velocidade e a qualidade da soldagem. A prática mostrou que os melhores resultados de achatamento são alcançados quando a ponta do impulsor está posicionada exatamente na linha central do rolo de aperto. Se ele se estender além da linha central do aperto rolar em direção ao moinho de dimensionamento, os resultados de achatamento serão significativamente reduzidos. Se estiver posicionado abaixo da linha central e em direção ao rolo da guia, a resistência da solda será reduzida. A posição ideal é colocar o impedimento dentro do tubo abaixo do indutor, com a ponta alinhada com a linha central do rolo de aperto ou ajustado de 20 a 40 mm na direção da formação. Isso aumenta a impedância interna do tubo, reduz as perdas de corrente circulantes e reduz o poder de soldagem.

7. Conclusão

(1) O controle razoável da entrada de calor de soldagem pode obter maior qualidade de solda.

(2) Geralmente é mais apropriado controlar o volume de extrusão a 2,5 ~ 3 mm. As rebarbas extrudadas estão na vertical e a solda pode obter maior tenacidade e resistência à tração.

(3) Controlar o ângulo de soldagem V a 4 ° ~ 5 ° e produzir a uma velocidade de soldagem mais alta o máximo possível nas condições permitidas pela capacidade da unidade e pelo equipamento de soldagem pode reduzir a ocorrência de alguns defeitos e obter uma boa qualidade de soldagem.

(4) A largura da bobina de indução é de 1 ~ 1,5d do diâmetro externo do tubo de aço e a distância do centro do rolo de extrusão é de 1 ~ 1,2d, o que pode melhorar efetivamente a eficiência da produção.

(5) Garantir que a extremidade frontal do resistor esteja exatamente na linha central do rolo de extrusão, possa obter maior resistência à tração de solda e um bom efeito achatado.