Los principales parámetros del proceso de las tuberías soldadas por costura recta de alta frecuencia incluyen el aporte de calor, la presión y la velocidad de soldadura, el ángulo de apertura, la posición y el tamaño de la bobina de inducción, la posición de la impedancia, etc. Estos parámetros tienen un gran impacto en la mejora de la calidad, la eficiencia de producción y la capacidad unitaria de las tuberías soldadas por alta frecuencia. Una correcta coordinación de diversos parámetros permite a los fabricantes obtener considerables beneficios económicos.
1. Entrada de calor de soldadura
En la soldadura de tuberías con costura recta de alta frecuencia, la potencia de soldadura determina la cantidad de calor de entrada. Cuando las condiciones externas son ciertas y el calor de entrada es insuficiente, el borde de la banda de acero calentada no puede alcanzar la temperatura de soldadura y aún mantiene una estructura sólida para formar una soldadura en frío o incluso no se fusiona. La falta de fusión se debe a una entrada de calor de soldadura insuficiente. Durante la detección, esta falta de fusión suele manifestarse como una prueba de aplanamiento deficiente, la rotura de la tubería de acero durante la prueba de presión de agua o la fisuración de la soldadura durante el enderezamiento de la tubería de acero, que es un defecto más grave. Además, la entrada de calor de soldadura también se verá afectada por la calidad del borde de la banda. Por ejemplo, si hay rebabas en el borde de la banda, estas generarán chispas antes de entrar en el punto de soldadura del rodillo de compresión, lo que resulta en una pérdida de potencia de soldadura y una reducción de la entrada de calor, formando así una soldadura sin fusionar o en frío. Cuando la entrada de calor es demasiado alta, el borde de la banda calentada supera la temperatura de soldadura, lo que resulta en un sobrecalentamiento o incluso una sobrequemadura. La soldadura también se agrieta tras la tensión, y en ocasiones el metal fundido salpica y forma agujeros debido a la rotura de la soldadura. Los agujeros de arena y los agujeros formados por un aporte excesivo de calor se manifiestan principalmente en pruebas de aplanamiento de 90° no cualificadas, pruebas de impacto no cualificadas y roturas o fugas de tuberías de acero durante pruebas de presión de agua.
2. Presión de soldadura (reducción)
La presión de soldadura es uno de los parámetros principales del proceso. Tras calentar el borde de la tira a la temperatura de soldadura, los átomos metálicos se combinan bajo la fuerza de extrusión del rodillo de compresión para formar la soldadura. La magnitud de la presión de soldadura afecta la resistencia y la tenacidad de la soldadura. Si la presión de soldadura aplicada es demasiado baja, el borde de soldadura no puede fusionarse completamente y los óxidos metálicos residuales en la soldadura no pueden descargarse y forman inclusiones, lo que resulta en una reducción significativa de la resistencia a la tracción de la soldadura y la hace propensa a agrietarse después de la tensión. Si la presión de soldadura aplicada es demasiado alta, la mayor parte del metal que alcanza la temperatura de soldadura se expulsará, lo que no solo reduce la resistencia y la tenacidad de la soldadura, sino que también produce defectos como rebabas internas y externas excesivas o soldadura por solape.
La presión de soldadura generalmente se mide y juzga por el cambio de diámetro de la tubería de acero antes y después del rodillo de extrusión y el tamaño y la forma de las rebabas. La influencia de la fuerza de extrusión de soldadura en la forma de las rebabas. Si la extrusión de soldadura es demasiado grande, la salpicadura es grande y el metal fundido extruido es grande, las rebabas son grandes y volcadas en ambos lados de la soldadura; si la extrusión es demasiado pequeña, casi no hay salpicaduras y las rebabas son pequeñas y apiladas; cuando la extrusión es moderada, las rebabas extruidas son verticales y la altura generalmente se controla a 2,5~3 mm. Si la extrusión de soldadura se controla correctamente, el ángulo de línea de corriente de metal de la soldadura es simétrico arriba y abajo, izquierda y derecha, y el ángulo es de 55°~65°. El metal alinea la forma de la soldadura cuando la extrusión se controla correctamente.
3. Velocidad de soldadura
La velocidad de soldadura es uno de los parámetros principales del proceso. Está relacionada con el sistema de calentamiento, la velocidad de deformación de la soldadura y la velocidad de cristalización del átomo metálico. En la soldadura de alta frecuencia, la calidad de la soldadura mejora con el aumento de la velocidad. Esto se debe a que la reducción del tiempo de calentamiento reduce el ancho de la zona de calentamiento del borde y acorta el tiempo de formación del óxido metálico. Si se reduce la velocidad de soldadura, no solo se ensancha la zona de calentamiento (es decir, la zona afectada por el calor), sino que también cambia el ancho de la zona de fusión con el cambio de calor de entrada y aumenta la rebaba interna. Ancho de la línea de fusión a diferentes velocidades de soldadura. Al soldar a baja velocidad, la soldadura será difícil debido a la correspondiente reducción del calor de entrada. Al mismo tiempo, es fácil causar una serie de defectos debido a la calidad del borde de la placa y otros factores externos, como el magnetismo de la impedancia y el tamaño del ángulo de apertura. Por lo tanto, al soldar a alta frecuencia, se debe seleccionar la velocidad de soldadura más rápida tanto como sea posible de acuerdo con las especificaciones del producto bajo las condiciones permitidas por la capacidad de la unidad y el equipo de soldadura.
4. Ángulo de apertura
El ángulo de apertura, también llamado ángulo V de soldadura, se refiere al ángulo del borde de la tira antes del rodillo de extrusión, como se muestra en la Figura 6. Generalmente, el ángulo de apertura varía entre 3° y 6°. La magnitud del ángulo de apertura depende principalmente de la posición del rodillo guía y del espesor de la lámina guía. El ángulo V tiene una gran influencia en la estabilidad y la calidad de la soldadura. Al reducir el ángulo V, se reduce la distancia entre los bordes de la tira, lo que refuerza el efecto de proximidad de la corriente de alta frecuencia, lo que puede reducir la potencia de soldadura, aumentar la velocidad de soldadura y mejorar la productividad. Un ángulo de apertura demasiado pequeño provocará una soldadura prematura; es decir, el punto de soldadura se comprime y se funde antes de alcanzar la temperatura, lo que facilita la formación de defectos como inclusiones y soldadura en frío, lo que reduce la calidad de la soldadura. Si bien aumentar el ángulo V aumenta el consumo de energía, puede garantizar la estabilidad del calentamiento del borde de la tira en ciertas condiciones, reducir la pérdida de calor del borde y la zona afectada por el calor. En la producción real, para garantizar la calidad de la soldadura, el ángulo V generalmente se controla entre 4° y 5°.
5. Tamaño y posición de la bobina de inducción
La bobina de inducción es una herramienta importante en la soldadura por inducción de alta frecuencia, y su tamaño y posición afectan directamente la eficiencia de la producción.
La potencia transmitida por la bobina de inducción al tubo de acero es proporcional al cuadrado del espacio en la superficie del tubo. Si el espacio es demasiado grande, la eficiencia de producción se reducirá drásticamente. Si el espacio es demasiado pequeño, es fácil que se produzcan chispas con la superficie del tubo de acero o que la cabeza del tubo de acero lo dañe. Por lo general, el espacio entre la superficie interior de la bobina de inducción y el cuerpo del tubo se selecciona en unos 10 mm. El ancho de la bobina de inducción se selecciona de acuerdo con el diámetro exterior del tubo de acero. Si la bobina de inducción es demasiado ancha, su inductancia disminuirá, el voltaje del sensor también disminuirá y la potencia de salida disminuirá; si la bobina de inducción es demasiado estrecha, la potencia de salida aumentará, pero la pérdida activa de la parte posterior del tubo y la bobina de inducción también aumentará. Generalmente, el ancho de la bobina de inducción es más adecuado en 1~1.5D (D es el diámetro exterior del tubo de acero).
La distancia entre el extremo frontal de la bobina de inducción y el centro del rodillo de extrusión es igual o ligeramente mayor que el diámetro del tubo; es decir, 1~1.2D es más adecuado. Si la distancia es demasiado grande, el efecto de proximidad del ángulo de apertura se reducirá, lo que resultará en una distancia de calentamiento del borde demasiado larga, impidiendo que el punto de soldadura alcance una temperatura de soldadura más alta. Si la distancia es demasiado pequeña, el rodillo de extrusión generará mayor calor de inducción y reducirá su vida útil.
6. Función y posición de la impedancia
La barra magnética de impedancia se utiliza para reducir la corriente de alta frecuencia que fluye hacia la parte posterior del tubo de acero y, al mismo tiempo, concentrar la corriente para calentar el ángulo en V de la banda de acero, asegurando así que el calor no se pierda debido al calentamiento del cuerpo del tubo. Si no se refrigera, la barra magnética superará su temperatura de Curie (aproximadamente 300 °C) y perderá magnetismo. Si no hay impedancia, la corriente y el calor inducido se dispersarán por todo el cuerpo del tubo, aumentando la potencia de soldadura y provocando su sobrecalentamiento. El efecto térmico de la presencia o ausencia de una impedancia en la pieza bruta del tubo. La ubicación de la impedancia influye considerablemente en la velocidad y la calidad de la soldadura. La práctica ha demostrado que cuando el extremo frontal de la impedancia se encuentra exactamente en la línea central del rodillo de extrusión, se produce un aplanamiento. Cuando sobrepasa la línea central del rodillo de extrusión y se extiende hacia el lateral de la máquina de dimensionado, el aplanamiento se reduce significativamente. Cuando no alcanza la línea central, sino el lateral del rodillo guía, la resistencia de la soldadura se reduce. La impedancia se coloca en la pieza bruta del tubo, debajo del inductor, y su cabezal coincide con la línea central del rodillo de extrusión o se ajusta de 20 a 40 mm en la dirección de conformado. Esto aumenta la contraimpedancia en el tubo, reduce la pérdida de corriente circulante y la potencia de soldadura.
Hora de publicación: 08-oct-2024