Quais são os fatores que afetam a qualidade dos tubos de aço soldados de alta frequência

No processo de produção de tubos de aço soldados de alta frequência , para garantir que a qualidade do produto atenda aos requisitos das normas técnicas e às necessidades do cliente, é necessário analisar os fatores que afetam a qualidade do produto durante o processo de produção de tubos de aço. Os fatores que afetam a qualidade dos tubos de aço soldados de alta frequência durante a produção incluem sete aspectos: matérias-primas, processo de soldagem, ajuste do rolo, material do rolo, falha do equipamento, ambiente de produção e outros motivos. Entre estes, os principais fatores que influenciam são as matérias-primas, o processo de soldagem e o ajuste do rolo. Os outros quatro fatores – material do rolo, falha do equipamento, ambiente de produção e outros motivos – são relativamente menores. Portanto, no processo de produção de tubos de aço, os três aspectos principais: matéria-prima, processo de soldagem e ajuste do rolo devem ser cuidadosamente controlados.

Primeiro, quanta influência as matérias-primas têm na qualidade da soldagem dos tubos de aço?

(1) A influência das propriedades mecânicas da tira de aço na qualidade dos tubos de aço.

O aço comumente usado para tubos de aço soldados é o aço estrutural de carbono, com classes principais incluindo Q195, Q215, Q235, SPCC, SS400, SPHC, etc. Ponto de escoamento excessivamente alto e resistência à tração da tira de aço causarão dificuldades na formação da tira de aço, especialmente quando a parede do tubo é espessa, o material tem uma grande força de retorno elástico e o tubo de aço tem uma grande tensão de deformação durante a soldagem, tornando a costura de solda propensa a rachaduras. Quando a resistência à tração da tira de aço excede 635 MPa e o alongamento é inferior a 10%, a costura de solda está sujeita a lascar durante o processo de soldagem. Quando a resistência à tração é inferior a 300 MPa, a tira de aço tende a enrugar na superfície durante o processo de conformação devido ao material macio. Pode-se observar que as propriedades mecânicas do material têm grande influência na qualidade do tubo de aço, e a qualidade do tubo de aço deve ser controlada de forma eficaz do ponto de vista da resistência do material.

(2) A influência dos defeitos superficiais da tira de aço na qualidade dos tubos de aço.

Defeitos comuns na superfície da tira de aço incluem curvatura, formato ondulado e cisalhamento longitudinal. Formas curvadas e onduladas geralmente ocorrem durante o processo de laminação a frio de tiras de aço e são causadas pelo controle inadequado da quantidade de redução. Durante o processo de formação do tubo de aço, a curvatura e as formas onduladas farão com que a tira se desvie ou tombe, o que pode facilmente causar soldagem sobreposta da costura de solda do tubo de aço e afetar a qualidade do tubo de aço. O lascamento da borda da tira de aço (ou seja, a borda serrilhada e irregular da tira de aço) geralmente ocorre na tira de corte, causado por lâminas cegas ou cegas do disco da máquina de corte. Devido ao lascamento das bordas, ocorrem frequentemente seções faltantes localizadas, tornando a tira de aço propensa a trincas e fissuras durante a soldagem, afetando assim a estabilidade da qualidade da solda.

(3) Influência da geometria da tira de aço na qualidade dos tubos de aço.

Quando a largura da tira de aço é menor que o desvio permitido, a pressão de extrusão durante a soldagem do tubo de aço diminui, resultando em soldas fracas na solda do tubo de aço, levando a rachaduras ou tubos abertos. Quando a largura da tira de aço é maior que o desvio permitido, a pressão de extrusão durante a soldagem do tubo de aço aumenta, resultando em defeitos de soldagem, como pontas pontiagudas, soldas sobrepostas ou rebarbas na solda do tubo de aço. Portanto, as flutuações na largura da tira de aço não afetam apenas a precisão do diâmetro externo do tubo de aço, mas também afetam seriamente a qualidade da superfície do tubo de aço. Para tubos de aço que exigem uma variação de espessura de parede dentro da mesma seção transversal que não exceda um valor especificado (ou seja, tubos que exigem alta uniformidade de espessura de parede), flutuações na espessura da tira de aço transferirão qualquer variação excessiva de espessura dentro da mesma bobina de tira de aço para o tubo de aço acabado, fazendo com que um grande número de tubos exceda a tolerância permitida e seja rejeitado. As flutuações de espessura não afetam apenas a precisão da espessura do tubo de aço acabado, mas também, devido à espessura inconsistente da tira de aço, levam a uma pressão de extrusão e temperatura de soldagem instáveis ​​durante a soldagem, resultando em uma qualidade de solda inconsistente. Além disso, defeitos internos do material, como inclusões, impurezas e furos no aço, também são fatores significativos que afetam a qualidade do tubo. Portanto, antes de soldar a tira de aço, deve-se inspecionar a qualidade superficial e as dimensões geométricas de cada bobina. Tiras de aço que não atendam aos requisitos da norma não devem ser produzidas para evitar perdas desnecessárias.

Em segundo lugar, o impacto do processo de soldagem na qualidade dos tubos de aço soldados de alta frequência.

(1) Controle da folga da solda.

Depois que a tira de aço entra na unidade de soldagem de tubo de aço, ela é formada pelo rolo formador e orientada pelo rolo guia, formando um tubo de aço circular com uma folga aberta. A quantidade de extrusão do rolo de extrusão é ajustada para controlar a folga da solda dentro de 1-3 mm e para manter as duas extremidades da solda niveladas. Se a folga da solda for muito grande, resultará em soldagem deficiente, fusão incompleta ou rachaduras; se a folga da solda for muito pequena, o calor excessivo fará com que a solda queime, o metal fundido respingue e afetará a qualidade da soldagem.

(2) Ajuste da posição da bobina de indução de alta frequência.

A bobina de indução deve ser colocada na mesma linha central do tubo de aço. A distância entre a extremidade frontal da bobina de indução e a linha central do rolo de extrusão deve ser a mais próxima possível das especificações do tubo de aço, sem queimar o rolo de extrusão. Se a bobina de indução estiver muito longe do rolo de extrusão, o tempo efetivo de aquecimento será maior, a zona afetada pelo calor será mais ampla e a resistência da solda do tubo de aço diminuirá ou não será totalmente penetrada; inversamente, a bobina de indução tende a queimar o rolo de extrusão.

(3) Ajuste da posição do dispositivo de impedância

Um dispositivo de impedância é uma ou um grupo de hastes magnéticas especiais para tubos de aço soldados. A área da seção transversal do dispositivo de impedância geralmente não deve ser inferior a 70% da área da seção transversal do diâmetro interno do tubo de aço. Sua função é formar um laço de indução eletromagnética com a bobina de indução, a borda da costura de solda do blank do tubo e a haste magnética, gerando um efeito de proximidade. O calor da corrente parasita é concentrado próximo à borda da costura de solda da peça bruta do tubo, de modo que a borda da peça bruta do tubo é aquecida até a temperatura de soldagem. O dispositivo de impedância deve ser colocado na seção de aquecimento em forma de V, e a extremidade frontal deve estar no centro do rolo de extrusão, de modo que sua linha central seja consistente com a linha central do tubo. Se o dispositivo de impedância não for colocado corretamente, afetará a velocidade e a qualidade da soldagem do tubo de aço soldado, causando rachaduras no tubo de aço.

Terceiro, quanta influência os parâmetros do processo de soldagem de alta frequência têm na qualidade dos tubos de aço soldados de alta frequência?

A entrada de calor na costura de solda do tubo de aço pela fonte de alimentação de alta frequência é chamada de calor de entrada. Quando a energia elétrica é convertida em energia térmica, a fórmula para o calor de entrada é: Q=KI2 Rt (1) onde Q—o calor fornecido ao tubo vazio; K – eficiência de conversão energética; I – corrente de soldagem; R — impedância do circuito; t—tempo de aquecimento. Tempo de aquecimento: t = Lv (2), onde L é a distância central da bobina de indução ou cabeça do eletrodo ao rolo de extrusão; v é a velocidade de soldagem.

Quando o calor de entrada de alta frequência é insuficiente e a velocidade de soldagem é muito rápida, a borda do corpo do tubo aquecido não consegue atingir a temperatura de soldagem e o aço permanece em sua estrutura sólida e não pode ser soldado, formando rachaduras que não são fundidas ou penetradas. Quando o calor de entrada de alta frequência é muito grande e a velocidade de soldagem é muito lenta, a borda do corpo do tubo aquecido excede a temperatura de soldagem, o que facilmente leva ao superaquecimento ou até mesmo à queima, fazendo com que a solda rompa e resultando em respingos de metal e cavidades de encolhimento. A partir das fórmulas (1) e (2), pode-se observar que a quantidade de calor de entrada de alta frequência pode ser controlada ajustando a corrente de soldagem de alta frequência (tensão) ou a velocidade de soldagem, de modo que a solda do tubo de aço pode ser penetrada e não rompida, resultando em um tubo de aço com excelente qualidade de soldagem.

Quarto, até que ponto o ajuste dos rolos afeta a qualidade dos tubos de aço soldados de alta frequência?

Durante o processo de produção, quando os rolos estão danificados ou muito desgastados, alguns rolos precisam ser substituídos na unidade, ou uma determinada variedade foi produzida continuamente em quantidades suficientes, e todo o conjunto de rolos precisa ser substituído. Neste ponto, os rolos devem ser ajustados para obter tubos de aço de boa qualidade. O ajuste inadequado do rolo pode facilmente causar defeitos como torção da costura do tubo, soldagem sobreposta, linhas onduladas nas bordas, protuberâncias, reentrâncias ou arranhões na superfície do tubo e ovalização excessiva. Portanto, as técnicas de ajuste de rolo devem ser dominadas ao trocar os rolos. A alteração das especificações dos tubos de aço geralmente requer a substituição de todo o conjunto de rolos. O método de ajuste do rolo é o seguinte: use um fio de aço para traçar uma linha central da entrada da unidade até a saída e ajuste-a para garantir que os padrões de passagem de cada suporte estejam na mesma linha central e que a linha inferior da formação atenda aos requisitos técnicos. Depois de alterar as especificações do rolo, primeiro execute um ajuste abrangente do rolo formador, rolo guia, rolo extrusor e rolo calibrador e, em seguida, concentre-se no ajuste do padrão de passagem fechada do rolo formador, do rolo guia e do rolo extrusor. A função do rolo guia é controlar a direção da costura do tubo e a altura da linha inferior do tarugo, aliviar a extensão da borda, controlar o retorno elástico da borda do tarugo e garantir que a costura do tubo esteja reta e não torça antes de entrar no rolo de extrusão. Se o rolo-guia não for ajustado corretamente durante o processo de soldagem, podem ocorrer facilmente defeitos de soldagem, como torção da costura do tubo, soldagem sobreposta e linhas onduladas nas bordas. O rolo extrusor é um equipamento fundamental na unidade de soldagem de tubos de aço. Sua função é soldar sob pressão o corpo do tubo, cujas bordas foram aquecidas à temperatura de soldagem, sob a pressão de extrusão do rolo. Durante a produção, o ângulo de abertura do rolo extrusor deve ser controlado. Se a pressão de extrusão for muito baixa, a resistência do metal de solda diminuirá e ocorrerão trincas sob tensão; se a pressão de extrusão for muito alta, a resistência da solda diminui e a quantidade de rebarbas externas aumenta, causando facilmente defeitos de soldagem, como soldas sobrepostas. Durante a inicialização lenta da unidade de soldagem de tubos de aço, deve-se prestar muita atenção à rotação dos rolos em cada peça, e os rolos devem ser ajustados conforme necessário para garantir que a qualidade da soldagem e as dimensões do processo do aço soldado tubo atendam aos requisitos especificados.