Commande de la position de la bobine d'induction haute fréquence detuyau en acier à joint droit:
La fréquence d'excitation d'un tube en acier à joint droit est inversement proportionnelle à la racine carrée de la capacité et de l'inductance du circuit d'excitation, ou proportionnelle à la racine carrée de la tension et du courant. En modifiant la capacité, l'inductance, ou la tension et le courant du circuit, on peut modifier la fréquence d'excitation et ainsi contrôler la température de soudage. Pour l'acier à faible teneur en carbone, la température de soudage est maintenue entre 1250 et 1460 °C, ce qui permet d'obtenir une pénétration de 3 à 5 mm dans l'épaisseur de la paroi du tube. La température de soudage peut également être ajustée en modifiant la vitesse de soudage.
La bobine d'induction haute fréquence doit être placée au plus près du galet d'extrusion. Si elle est trop éloignée, le temps de chauffe effectif est long, la zone affectée thermiquement est large et la résistance de la soudure diminue. À l'inverse, le bord de la soudure n'est pas suffisamment chauffé et le formage après extrusion est médiocre. L'impédance est une barre magnétique spéciale, ou un ensemble de barres magnétiques, utilisée pour le soudage des tubes. Sa section doit généralement représenter au moins 70 % du diamètre intérieur du tube en acier. Son rôle est de créer une boucle d'induction électromagnétique entre la bobine d'induction, le bord de la pièce à souder et la barre magnétique, produisant ainsi un effet de proximité. La chaleur générée par les courants de Foucault se concentre alors près du bord de la pièce à souder, permettant à ce dernier d'atteindre la température de soudage. L'impédance est maintenue dans la pièce à souder par un fil d'acier, et son centre doit être relativement fixe par rapport à l'axe du galet d'extrusion. Lorsque la machine est mise en marche, en raison du mouvement rapide de l'ébauche de tuyau, l'impédance est fortement usée par le frottement de la paroi intérieure de l'ébauche de tuyau, et elle doit être remplacée fréquemment.
Après chauffage des deux bords de l'ébauche de tube à la température de soudage, le corps de chauffe forme un grain métallique commun sous l'extrusion du rouleau. Ce grain pénètre et cristallise, formant ainsi une soudure solide. Si la force d'extrusion est insuffisante, le nombre de cristaux formés est faible, la résistance du métal d'apport diminue et des fissures apparaissent sous contrainte. La soudure présente alors des marques qu'il convient d'éliminer. La méthode consiste à fixer l'outil sur le bâti et à aplanir ces marques par un mouvement rapide du tube soudé. Généralement, le tube soudé ne présente pas de bavures. Si la pression d'extrusion est trop élevée, le métal en fusion est expulsé de la soudure, ce qui réduit sa résistance, génère de nombreuses bavures internes et externes, et peut même provoquer des défauts tels que des recouvrements.
Lorsque l'apport de chaleur est insuffisant, le bord de la soudure chauffée n'atteint pas la température de soudage et la structure métallique reste solide, ce qui entraîne une fusion incomplète ou une pénétration insuffisante. À l'inverse, lorsque l'apport de chaleur est insuffisant, le bord de la soudure chauffée dépasse la température de soudage, provoquant une surchauffe ou la formation de gouttelettes de métal en fusion, et créant un trou de fusion dans la soudure. La température de soudage est principalement influencée par la puissance thermique des courants de Foucault haute fréquence. Selon la formule correspondante, cette puissance thermique dépend principalement de la fréquence du courant et est proportionnelle au carré de la fréquence d'excitation. Cette dernière est elle-même influencée par la tension, le courant, la capacité et l'inductance d'excitation.
Le procédé de fabrication des tubes soudés à joint longitudinal est simple, offre une productivité élevée, un faible coût et un développement rapide. La résistance des tubes soudés est généralement supérieure à celle des tubes soudés à joint longitudinal. Il permet de produire des tubes soudés de plus grand diamètre à partir d'ébauches plus étroites, et également des tubes soudés de diamètres différents à partir d'ébauches de même largeur. Cependant, par rapport aux tubes soudés à joint longitudinal de même longueur, la longueur de soudure augmente de 30 à 100 %, et la vitesse de production est plus faible. C'est pourquoi la plupart des tubes soudés de petit diamètre sont fabriqués par soudage à joint longitudinal, tandis que les tubes soudés de grand diamètre sont majoritairement fabriqués par soudage à l'emporte-pièce.
Les tubes soudés sont largement utilisés dans les réseaux d'eau potable, l'industrie pétrochimique, l'industrie chimique, la production d'énergie, l'irrigation agricole et la construction urbaine. Ils figurent parmi les 20 produits clés développés dans mon pays. Ils servent au transport de liquides (adduction et évacuation d'eau), de gaz (gaz de charbon, vapeur, GPL) et de structures (pieux, ponts, quais, routes, structures de bâtiments, etc.).
L’aplatissement et la fissuration des tubes soudés à haute fréquence sont causés par des microfissures de soudage, des inclusions de phase dures et fragiles, des structures granulaires grossières, etc.
Afin de mieux contrôler la soudure, le concept d'indice de fissuration par inclusions de soudure est proposé. La fissuration est principalement due à une résistance insuffisante de la soudure, à des erreurs de forme ou à un manque de ductilité. En présence de petites inclusions affectant la résilience de la soudure, la fissuration peut survenir uniquement lorsque les parois opposées du tube en acier sont trop proches du corps de soudure. Pour réduire la fissuration, il est donc nécessaire d'améliorer la résilience de la soudure et de diminuer les inclusions. Comment réduire les inclusions de soudure ?
Premièrement, il convient d'améliorer la pureté des matières premières, de réduire leur teneur en phosphore et en soufre, ainsi que la quantité d'inclusions. Deuxièmement, il faut vérifier que les bords de la bande d'acier ne présentent ni meurtrissures, ni rouille, ni contamination, car cela nuit à l'évacuation du métal en fusion et favorise la formation d'inclusions dans la soudure. Troisièmement, une épaisseur de paroi irrégulière, des bavures et des boursouflures peuvent facilement provoquer des fluctuations du courant de soudage et affecter la qualité de l'opération.
Date de publication : 22 avril 2025