Ajuste de la posición de la bobina de inducción de alta frecuencia de latubería de acero con costura recta:
La frecuencia de excitación de la tubería de acero con costura recta es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la capacitancia y la inductancia en el circuito de excitación, o directamente proporcional a la raíz cuadrada del voltaje y la corriente. Al modificar la capacitancia, la inductancia, o el voltaje y la corriente en el circuito, se puede cambiar la frecuencia de excitación para controlar la temperatura de soldadura. Para el acero de bajo carbono, la temperatura de soldadura se controla entre 1250 y 1460 °C, lo que permite alcanzar los requisitos de penetración en tuberías con un espesor de pared de 3 a 5 mm. Además, la temperatura de soldadura también se puede controlar ajustando la velocidad de soldadura.
La bobina de inducción de alta frecuencia debe estar lo más cerca posible del rodillo de presión. Si se encuentra lejos, el tiempo de calentamiento efectivo aumenta, la zona afectada por el calor se amplía y la resistencia de la soldadura disminuye; de lo contrario, el borde de la soldadura no se calienta lo suficiente y la forma tras la extrusión es deficiente. La impedancia consiste en una o varias varillas magnéticas especiales para tubos soldados. Su sección transversal no debe ser inferior al 70 % del diámetro interior del tubo de acero. Se genera un efecto de proximidad que concentra el calor de las corrientes parásitas cerca del borde de la soldadura del tubo, calentándolo hasta la temperatura de soldadura. La impedancia se introduce en el tubo mediante un alambre de acero y su posición central debe mantenerse relativamente cerca del centro del rodillo de extrusión. Al arrancar, debido al rápido movimiento del tubo en bruto, la resistencia se desgasta por la fricción de la pared interna del tubo en bruto y necesita ser reemplazada con frecuencia.
Tras calentar los dos bordes del tubo a la temperatura de soldadura, la tubería de revestimiento petrolífero se comprime mediante un rodillo de extrusión para formar granos metálicos comunes que se penetran y cristalizan entre sí, formando finalmente una soldadura firme. Si la fuerza de extrusión es insuficiente, la cantidad de cristales comunes formados será pequeña, la resistencia del metal de soldadura disminuirá y se producirán grietas tras la tensión. La soldadura presentará marcas de soldadura tras el proceso de soldadura y extrusión. El método consiste en fijar la herramienta al bastidor, de modo que el movimiento rápido del tubo soldado elimine las marcas de soldadura. Generalmente, no se forman rebabas en el interior del tubo soldado. Si la fuerza de extrusión es excesiva, el metal fundido se expulsará de la soldadura, lo que no solo reduce su resistencia, sino que también produce numerosas rebabas internas y externas, e incluso defectos como solapes de soldadura.
Cuando el aporte térmico es insuficiente, el borde de soldadura calentado no alcanza la temperatura de soldadura y la estructura metálica permanece sólida, lo que provoca una fusión o penetración incompleta. Si el aporte térmico es insuficiente, el borde de soldadura calentado supera la temperatura de soldadura, lo que produce sobrecalentamiento. La formación de quemaduras o goteos en la soldadura da lugar a un orificio fundido. La temperatura de soldadura se ve afectada principalmente por la potencia térmica de las corrientes de Foucault de alta frecuencia. Según la fórmula correspondiente, esta potencia térmica depende principalmente de la frecuencia de la corriente, y es proporcional al cuadrado de la frecuencia de excitación de la corriente. La frecuencia de excitación de la corriente se ve afectada por la tensión de excitación, la corriente, la capacitancia y la inductancia.
El proceso de producción de tubería soldada con costura recta es sencillo, eficiente, económico y de rápido desarrollo. La resistencia de las tuberías soldadas es generalmente superior a la de las tuberías soldadas con costura recta. Las tuberías soldadas de mayor diámetro pueden fabricarse con tochos más estrechos, y las de diferentes diámetros pueden fabricarse con tochos del mismo ancho. Sin embargo, en comparación con la tubería soldada con costura recta de la misma longitud, la longitud de soldadura aumenta entre un 30 % y un 100 %, lo que reduce la velocidad de producción. Por lo tanto, la mayoría de las tuberías soldadas de menor diámetro se fabrican mediante soldadura con costura recta, mientras que la mayoría de las de mayor diámetro se fabrican mediante soldadura convencional.
Los productos de tubería soldada se utilizan ampliamente en ingeniería de abastecimiento de agua, la industria petroquímica, la industria química, la industria de energía eléctrica, el riego agrícola y la construcción urbana. Son 20 productos clave desarrollados en nuestro país. Se utilizan para el transporte de líquidos: abastecimiento y drenaje de agua. Para el transporte de gases: gas, vapor y gas licuado de petróleo. Para fines estructurales: como tuberías de cimentación, para puentes, muelles, carreteras, edificios, etc.
El aplanamiento y agrietamiento de tuberías soldadas de alta frecuencia se deben a microfisuras de soldadura, inclusiones de fases duras y frágiles, y estructuras de grano grueso. Para un control óptimo de la soldadura, se propone el concepto de índice de agrietamiento por inclusiones de soldadura. Este índice se debe principalmente a una resistencia, forma o ductilidad insuficientes de la soldadura. Cuando existen pequeñas inclusiones en la soldadura que afectan la tenacidad al impacto, el agrietamiento puede ocurrir solo cuando las dos paredes opuestas de la tubería de acero se aplanan cerca de la caja de hierro. Para reducir el agrietamiento, mejorar la tenacidad de la soldadura y disminuir las inclusiones, ¿cómo se logra esto? En primer lugar, se debe mejorar la pureza de las materias primas, reducir el contenido de fósforo (P) y azufre (S), y disminuir el contenido de inclusiones. En segundo lugar, se debe verificar que el borde de la banda de acero no presente rayaduras, óxido ni suciedad, ya que estos factores dificultan la descarga del metal fundido y facilitan la formación de inclusiones. Nuevamente, es probable que el espesor desigual de la pared, las rebabas y las protuberancias causen fluctuaciones en la corriente de soldadura y afecten la soldadura.
Fecha de publicación: 10 de febrero de 2023