Контроль положения высокочастотной индукционной катушкистальная труба с прямым швом:
Частота возбуждения прямошовной стальной трубы обратно пропорциональна квадратному корню из емкости и индуктивности в цепи возбуждения или пропорциональна квадратному корню из напряжения и тока. Изменение емкости, индуктивности или напряжения и тока в цепи позволяет изменять частоту возбуждения, тем самым обеспечивая контроль температуры сварки. Для низкоуглеродистой стали температура сварки поддерживается в диапазоне 1250–1460 ℃, что позволяет обеспечить проплавление стенки трубы на 3–5 мм. Кроме того, температуру сварки можно регулировать скоростью сварки.
Высокочастотная индукционная катушка должна располагаться как можно ближе к экструзионному валику. Если индукционная катушка находится далеко от экструзионного валика, эффективное время нагрева увеличивается, зона термического воздействия становится шире, а прочность сварного шва снижается; наоборот, кромка сварного шва недостаточно нагревается, и качество формования после экструзии ухудшается. Импеданс представляет собой специальный магнитный стержень или группу магнитных стержней для сварки труб. Площадь поперечного сечения импеданса обычно должна составлять не менее 70% от площади поперечного сечения внутреннего диаметра стальной трубы. Его функция заключается в создании электромагнитной индукционной петли между индукционной катушкой, кромкой сварного шва заготовки трубы и магнитным стержнем, что создает эффект близости и концентрирует тепло вихревых токов вблизи кромки сварного шва заготовки трубы, благодаря чему кромка заготовки трубы нагревается до температуры сварки. Импеданс протягивается в заготовке трубы стальной проволокой, и его центральное положение должно быть относительно фиксированным вблизи центра экструзионного ролика. При включении машины, из-за быстрого перемещения заготовки трубы, импеданс сильно изнашивается за счет трения о внутреннюю стенку заготовки, и его необходимо часто заменять.
После нагрева двух кромок заготовки трубы до температуры сварки, под действием экструзионного ролика в масляной оболочке образуется общее металлическое зерно, которое проникает и кристаллизуется друг в друга, образуя в итоге прочный сварной шов. Если сила экструзии слишком мала, количество образующихся общих кристаллов невелико, прочность сварного шва снижается, и после приложения напряжения возникают трещины; после сварки и экструзии образуются сварочные рубцы, которые необходимо устранить. Метод заключается в фиксации инструмента на раме и зачистке сварочных рубцов быстрым движением свариваемой трубы. Заусенцы внутри свариваемой трубы обычно отсутствуют. Если давление экструзии слишком велико, расплавленный металл будет выдавливаться из сварного шва, что не только снижает прочность сварного шва, но и приводит к образованию большого количества внутренних и внешних заусенцев, и даже вызывает такие дефекты, как перекрытие сварного шва.
При недостаточном подводе тепла край нагретого сварного шва не достигает температуры сварки, и металлическая структура остается твердой, что приводит к несплавлению или неполному проплавлению; при недостаточном подводе тепла край нагретого сварного шва превышает температуру сварки, что приводит к перегреву или образованию расплавленных капель и формированию расплавленного отверстия в сварном шве. На температуру сварки в основном влияет тепловая мощность высокочастотных вихретоковых процессов. Согласно соответствующей формуле, тепловая мощность высокочастотных вихретоковых процессов в основном зависит от частоты тока, а тепловая мощность вихретоковых процессов пропорциональна квадрату частоты возбуждения тока; при этом частота возбуждения тока зависит от напряжения возбуждения, тока, емкости и индуктивности.
Процесс производства сварных труб с прямым швом прост, производительность высока, себестоимость низка, а развитие идет быстрыми темпами. Прочность сварных труб, как правило, выше, чем у сварных труб с прямым швом. Можно производить сварные трубы большего диаметра из более узких заготовок, а также сварные трубы разного диаметра из заготовок одинаковой ширины. Однако по сравнению с трубами с прямым швом одинаковой длины длина сварного шва увеличивается на 30–100%, а скорость производства ниже. Поэтому для большинства сварных труб меньшего диаметра используется сварка прямым швом, а для сварных труб большого диаметра — сварка.
Сварные трубные изделия широко используются в системах водоснабжения, нефтехимической, химической, энергетической промышленности, сельскохозяйственном орошении и городском строительстве и входят в число 20 ключевых продуктов, разработанных в нашей стране. Для транспортировки жидкостей: водоснабжение и водоотведение. Для транспортировки газов: угольный газ, пар, сжиженный нефтяной газ. Для строительного применения: в качестве труб для свай, мостов, причалов, дорог, строительных конструкций и т. д.
Сплющивание и растрескивание труб, сваренных высокочастотной сваркой, вызваны микротрещинами в сварном шве, включениями твердых и хрупких фаз, крупнозернистой структурой и т. д.
Для лучшего контроля сварного шва предлагается концепция индекса трещинообразования, вызванного сварочными включениями. Основная причина трещинообразования – недостаточная прочность сварного шва, форма сварного шва или пластичность. Когда в сварном шве присутствуют мелкие включения, влияющие на ударную вязкость, растрескивание может произойти только в том случае, если две противоположные стенки стальной трубы слишком сильно сплющены относительно железного короба. Для уменьшения растрескивания сварного шва необходимо повысить его ударную вязкость и уменьшить количество сварочных включений. Как же уменьшить количество сварочных включений?
Во-первых, необходимо повысить чистоту сырья, снизить содержание фосфора и серы, а также уменьшить количество включений. Во-вторых, следует проверить, нет ли повреждений, ржавчины или загрязнений на краях стальной полосы, которые препятствуют выходу расплавленного металла и легко приводят к образованию сварочных включений. В-третьих, неравномерная толщина стенок, заусенцы и выпуклости могут легко вызывать колебания сварочного тока и влиять на качество сварки.
Дата публикации: 22 апреля 2025 г.