直缝钢管

钢管的高频焊接正是利用交流电的趋肤效应和邻近效应，钢材（带钢）经滚压成型后，形成一个截面断开的圆形管坯，在管坯内靠近感应线圈中心附近旋转一个或一组阻抗器（磁棒），阻抗器与管坯开口处形成一个电磁感应回路，在趋肤效应和邻近效应的作用下，管坯开口处边缘产生强大而集中的热效应，使焊缝边缘迅速加热到焊接所需温度经压辊挤压后，熔融状态的金属实现晶间接合，冷却后形成一条牢固的对接焊缝。 

全面分析
埋弧焊直缝钢管在行业中的应用是有目共睹的，它的广泛应用必定是因为它本身所具备的独特的优点。但是作为一个成功的商家我们应该充分全面的了解一下这个产品，要合理分析一下热轧钢管的优缺点。
  热轧20#直缝钢管缺点：
【1】不均匀冷却造成的残余应力。残余应力是在没有外力作用下内部自相平衡的应力，各种截面的热轧型钢都有这类残余应力，一般型钢截面尺寸越大，残余应力也越大。残余应力虽然是自相平衡的，但对钢构件在外力作用下的性能还是有一定影响。如对变形、稳定性、抗疲劳等方面都可能产生不利的作用;
【2】经过焊接之后，直缝钢管内部的非金属夹杂物被压成薄片,出现分层现象。分层使20#直缝钢管沿厚度方向受拉的性能大大恶化，并且有可能在焊缝收缩时出现层间撕裂。焊缝收缩诱发的局部应变时常达到屈服点应变的数倍，比荷载引起的应变大得多。
  埋弧焊直缝钢管优点：可以破坏钢锭的铸造组织，细化钢材的晶粒，并消除显微组织的缺陷，从而使钢材组织密实,力学性能得到改善。这种改善主要体现于沿轧制方向上，从而使20#直缝钢管在一定程度上不再是各向同性体；浇注时形成的气泡，裂纹和疏松,也可在高温和压力作用下被焊合。
高频焊管机组
直缝钢管的高频焊接过程是在高频焊管机组中完成的。高频焊管机组通常由滚压成型、高频焊接、挤压、冷却、定径、飞锯切断等部件组成，机组的前端配有储料活套，机组的后端配有钢管翻转机架；电气部分主要有高频发生器、直流励磁发电机和仪表自动控制装置等组成。现以165高频焊管机组为例，其主要技术参数如下：
直缝钢管
直缝钢管
3.1 焊管成品
圆管外径： φ111~165mm
方管： 50×50~125×125mm
矩形管： 90×50~160×60~180×80mm
成品管壁厚：2~6mm
3.2 成型速度： 20~70米/分钟
3.3 高频感应器：
热功率： 600KW
输出频率： 200~250KHz
电源： 三相380V 50Hz
冷却： 水冷
激励电压： 750~1500V
高频激励电路
高频激励电路（又称高频振荡电路），是由安装在高频发生器内的大型电子管和振荡槽路组成，它是利用电子管的放大作用，在电子管接通灯丝和阳极时，把阳极输出信号正反馈到栅极，形成自激振荡回路。激励频率的大小取决于振荡槽路的电气参数（电压、电流、电容和电感）。
高频焊接工艺
5.1 焊缝间隙的控制
将带钢送入焊管机组，经多道轧辊滚压，带钢逐渐卷起，形成有开口间隙的圆形管坯，调整挤压辊的压下量，使焊缝间隙控制在1~3mm，并使焊口两端齐平。如间隙过大，则造成邻近效应减少，涡流热量不足，焊缝晶间接合不良而产生未熔合或开裂。如间隙过小则造成邻近效应增大，焊接热量过大，造成焊缝烧损；或者焊缝经挤压、滚压后形成深坑，影响焊缝表面质量。
5.2 焊接温度控制
焊接温度主要受高频涡流热功率的影响，根据公式（2）可知，高频涡流热功率主要受电流频率的影响，涡流热功率与电流激励频率的平方成正比；而电流激励频率又受激励电压、电流和电容、电感的影响。激励频率公式为：
f=1/[2π(CL)1/2]...(1)
式中：f-激励频率(Hz)；C-激励回路中的电容(F)，电容=电量/电压；L-激励回路中的电感，电感=磁通量/电流
上式可知，激励频率与激励回路中的电容、电感平方根成反比、或者与电压、电流的平方根成正比，只要改变回路中的电容、电感或电压、电流即可改变激励频率的大小，从而达到控制焊接温度的目的。对于低碳钢，焊接温度控制在1250~1460℃，可满足管壁厚3~5mm焊透要求。另外，焊接温度亦可通过调节焊接速度来实现。
当输入热量不足时，被加热的焊缝边缘达不到焊接温度，金属组织仍然保持固态，形成未熔合或未焊透；当输入热时不足时，被加热的焊缝边缘超过焊接温度，产生过烧或熔滴，使焊缝形成熔洞。
5.3 挤压力的控制
管坯的两个边缘加热到焊接温度后，在挤压辊的挤压下，形成共同的金属晶粒互相渗透、结晶，非常终形成牢固的焊缝。若挤压力过小，形成共同晶体的数量就小，焊缝金属强度下降，受力后会产生开裂；如果挤压力过大，将会使熔融状态的金属被挤出焊缝，不但降低了焊缝强度，而且会产生大量的内外毛刺，甚至造成焊接搭缝等缺陷。
5.4 高频感应圈位置的调控
高频感应圈应尽量接近挤压辊位置。若感应圈距挤压辊较远时，有效加热时间较长，热影响区较宽，焊缝强度下降；反之，焊缝边缘加热不足，挤压后成型不良。
5.5 阻抗器是一个或一组焊管专用磁棒，阻抗器的截面积通常应不小于钢管内径截面积的70%，其作用是使感应圈、管坯焊缝边缘与磁棒形成一个电磁感应回路，产生邻近效应，涡流热量集中在管坯焊缝边缘附近，使管坯边缘加热到焊接温度。阻抗器用一根钢丝拖动在管坯内，其中心位置应相对固定在接近挤压辊中心位置。开机时，由于管坯快速运动，阻抗器受管坯内壁的磨擦而损耗较大，需要经常更换。
5.6 焊缝经焊接和挤压后会产生焊疤，需要清除。清除方法是在机架上固定刀具，靠焊管的快速运动，将焊疤刮平。焊管内部的毛刺一般不清除。
5.7 工艺举例
现以焊制φ32×2mm直缝焊管为例，简述其工艺参数：
带钢规格：2×98mm 带宽按中径展开加少量成型余量
钢材材质：Q235A
输入 励磁电压：150V 励磁电流：1.5A 频率：50Hz
输出 直流电压：11.5kV 直流电流：4A 频率：120000Hz
焊接速度：50米/分钟
参数调节：根据焊接线能量的变化及时调节输出电压和焊接速度。参数固定后一般不用调整。
要求与检验
根据GB/T3091《低压流体输送用焊接钢管》标准的规定，焊管的公称直径为6~150mm，公称壁厚为2.0~6.0mm，焊管的长度通常为4~10米，可按定尺或倍尺长度出厂。钢管表面质量应光滑，不允许有折叠、裂缝、分层、搭焊等缺陷存在。钢管表面允许有不超过壁厚负偏差的划道、刮伤、焊缝错位、烧伤和结疤等轻微缺陷存在。允许焊缝处壁厚增厚和内缝焊筋存在。

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