高频焊管的焊接工艺分析

邵长亮

摘 要：焊接工艺技术是焊管质量的重要影响因素，焊接工艺对于焊管的生产及其重要，是决定焊管质量的重要环节。焊接工艺出现问题极有可能导致焊管报废，造成严重的经济损失。高本文对焊接过程中的焊接工艺控制进行了分类介绍，利于在不同的环境条件下选择合适工艺条件提供理论指导。

关键词：高频焊管；焊接工艺；焊管质量

中图分类号：TG457.6 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）04-0077-01

1 前言

扩散熔合的主要参数是力或者压力、温度和时间，为了保证金属密切熔接，要求施加在两熔接金属表面的压力很大。完成时间的长短取决于温度，温度越高锤击的次数越少，通常锤击次数指的是在中等温度下每小时多少次。之所以说高频焊管工艺为锻焊，是因为它是将达到熔化温度的金属在较短时间内以高压锻接在一起。在熔化温度下固相金属扩散率非常高，并且可在很短时间内达到很好的熔接质量。本文对高频焊管和高频焊管的焊接工艺进行了相关分析和说明。

2 高频焊管及其焊接工艺参数与分析

（1）生产不同规格时，对于焊接脚的间隙与挤压辊中心的距离。高频焊接接触是利用高频电流的两大特性进行的：集肤效应和邻近效应。在此两大效应的作用下高频焊接工艺过程得以实现。高频焊接时，电流除大量通过最短的V形负载回路外，还存在电流沿着管背流动的趋势，从而形成一种称为管背分流的情况。这种情况的发生是在焊接过程中不希望发生的，因为此种情况会产生电流的损失，这是焊接不需要的电流负载，形成了电流的无功损失，因此，在实际过程中，为了减少其管背电流的损失，常常采用在管坯内增设阻抗，另外对于焊脚的间隙与挤压辊中心的距离提出了一定的要求，为了保证焊合线的宽度，把热影响区控制在最小的宽度范围内，从而达到理想的凹鼓形双曲线状的正常焊接状态[1]。

在焊接过程中，应该尽量的缩短两级之间的距离、电极距挤压辊中心线的距离。例如在生产25.4mm以下的管道时，此距离一般等于管外径的1.2-1.5倍。如果此距离过长，有效的加热时间会随之增长，热影响区域会随之加宽，从而会降低焊缝的强度和焊接的速度，从而影响着焊接的质量。但是如果距离缩短，伴随而来的是有效加热时间的缩短，导致边缘加热量不足，影响焊缝的强度。

（2）安装挂脚和焊脚的要求。为了实现高频电流的高效利用，减小大量的高频电流在输出变压器及挂脚上的消耗量，在安装挂脚时，首先要保证材质，使用铜螺丝和铜压板，在变压器和挂脚接触的地方，需要研磨、打磨干净，使之形成面接触，减少挂脚的发热量，另外对于使用的情况也提出要求：焊接脚的伸出部分，长度应达到一个适宜的尺寸：一般维持在20-30mm，不宜过长，过长会导致预冷不佳，焊接脚容易发热、发红、温度升高等情况，容易产生磨损烧化；使用焊脚的过程中，为了保持焊脚温度在适宜条件下，需要备有足量的冷却水，保持焊脚与管坯待焊边缘的对中位置；保持焊脚与管坯待焊边缘接触时有一定的压力；由于焊脚导电，易发热，不耐磨损，使用一段时间后，极易包住管坯增加无功电流的消耗。为了防止这种缺陷，须将焊脚的外侧打4-5mm宽约300的坡口，坡口最深处约1.5mm左右。

（3）对焊合线，热影响区的宽度工艺要求和参数要求。最佳焊接结果的焊接过程，除了必须使带钢边缘上有足够的金属变为液态，以便得到好的熔合结果；再则就是在焊缝处呈现出溶化物体及其到热影响区的两条熔合线。实践证明，熔化物本身和熔化线如果出现畸变，就会导致焊缝质量不良。

焊合线的宽度一般维持在0.02-0.12mm范围内，随着带刚材质的不同及频率的高低变化，热影响区的宽度为0.4-4mm，从焊接区横切面来看焊缝金属的流线状态，通常把凹形双曲线状的焊接区视为正常的焊接状态。其腰部的宽度是该管壁厚的三分之一，一般来讲，输入的热量增加，受到的挤压力减小，熔化线会发生畸变，导致氧化状态呃金属杂质物不能够有效的完全排出焊缝，使得焊缝的质量随之降低，强度也会受到很大的影响，韧性性能减弱。

（4）焊接温度、速度、挤压力、开口角的关系和控制。在焊接的过程中，焊接温度是重要的影响指标，焊接温度低，导致焊接所需的热量达不到要求，从而出现低温焊接的情况，管坯的两个待焊接状态处于局部熔化的情形，导致管坯在塑性条件下进行，氧化状态的金属物质不容易排出焊缝，产生质量的缺陷。

如果焊接输入热量过大，会使焊接边缘出现过多的熔化金属，在压力正常的情况下，由于溶化区过宽，也很难将氧化物排出焊缝。一般低碳鋼合适焊接温度在1380-1550℃。管坯边缘的熔化金属，受到挤压的作用使得金属和形成的氧化物一起从焊缝中挤出。因此，焊接温度是焊接质量的重要指标[2]。

（5）管坯边缘的相接形。管坯边缘的相接形状有反V型、平引型、X型等，不同的形状适应不同的环境调价下，实践表明：平引型的相接形状最佳，接触状态的选择与孔型上部的半径有关，为了提高焊接质量，一般多采用双半径孔型设计（挤压辊），其作用主要是使靠焊缝部分的管形局部是平椭圆形，使焊接压力沿壁浮上、下均匀分布提高焊接质量。

3 结语

焊接工艺条件的控制对于焊管的强度、韧性等质量具有重要的影响，在实际的应用过程中，需要根据不同的情况选用合适的工艺条件，清楚的了解焊接速度、焊接频率和钢管直径之间的相互关系。

参考文献

[1]徐德怀.高频焊管焊接温度监控系统及其影响因素分析[D].兰州理工大学，2011.

[2]刘爱民，刘法涛.影响高频直缝焊管工艺要素的分析[J].焊管，2015（11）：29-32.