关于高频接触焊和高频感应焊的讨论
关于大中直径ERW机组采用高频接触焊与高频感应焊的讨论
中冶京诚工程技术有限公司
轧钢所钢管部
王三云，石虎珍
2010.09
0.引言
?2006年，国内一些焊管专家在钢管杂志上提出：“20世纪建造的ERW机组都是采用高频接触焊，……，高频接触焊优点是热效率高，电耗小。……，由于高频接触焊电极是同管坯表面接触的，极易使电极与管坯表面产生电火花，造成管坯表面的灼伤，电极粉末进入焊缝，产生焊缝缺陷。这在油气专用管生产中是不允许的。……，在21世纪初建造的610ERW机组中，大多采用大功率高频感应焊机，……，高频感应焊机的感应线圈同钢管无任何接触，提高了焊管焊缝质量和表面质量。在生产各类高端产品中高频接触焊将逐渐被高频感应焊所取代”的结论[2]。?此后这个结论被国内专业巨著和一些专家采纳。有的专家对这个结论进行补充，进一步指明，接触焊节电只不过每吨1元，而它导致的资财消耗、质量消耗远不止这个数。?在不同场合和不同刊物上多次反复的刊登和宣传这个观点和结论，这在国内也是不多见的。
?阅读这些专家的结论后，使人产生一种认识：①接触焊方法虽省电，但微不足道，而焊管质量不好，损失更大，有被用户拒收的风险；②感应焊方法的电耗虽大一些，但焊管质量好，当然要用感应焊；③上世纪末希腊
Cornith公司610ERW机组采用1800kW感应焊机生产高端产品，宝钢610ERW机组吸取国外先进经验，也采用
1800kW高频感应焊机；④因此大中直径ERW机组采用感应焊机是无可非议的，如采用接触焊将造成重大的损失，万万使不得。
?我们认为这个结论不准确，其中的一些论据有些偏颇，易产生误导，指偏方向。
?我们认为对大中直径ERW机组，究竟采用接触焊或采用感应焊，焊管质量是第一因素。同时也应考虑节电，以及不同焊接工艺所导致ERW机组生产线的工艺、设备变化等各种因素。
1.高频接触焊节电效果不是微不足道的
?在高频焊管生产中，高频焊机功率大小，一般都是由高频焊机制造厂根据ERW机组的产品方案、焊接速度、焊管材质、焊接工艺以及机组特性等参数确定的。
?例如610ERW机组，感应焊线圈功率为~1500kW，接触焊电极功率为600kW或更大一些。
?660ERW机组，感应焊线圈功率为~1800kW，接触焊电极功率为~800kW。
?国内某公司高频焊机具有双焊接功能，为验证这两种焊接工艺可生产的最大焊管尺寸，2006年底对尺寸为
610×22.0mm焊管，分别采用两种焊接工艺进行小批量试生产，实测焊接功率比较见表1。
?表1 感应焊和接触焊功率比较。接触焊的焊接功率是感应焊功率的43.4%。
?渤海石油装备钢管制造公司扬州分公司508ERW 机组引进的高频焊机具有感应焊和接触焊的双焊接功能。
?2009年3月6日正式采用接触焊，生产出尺寸为
457×14.2mm 、材质为L415MB 的焊管500t ，所需的接触焊功率不到感应焊的50%[5]。
接触焊
2604869.522.0610感应焊34511209.022.0610
壁厚直径
焊接工艺距离L(注)mm 线圈功率kW 焊接速度m/min 焊管尺寸mm
?图1是该公司在相同焊速下，生产各种壁厚的焊管，采用接触焊与感应焊时的电能损耗对比图。由图1可知，随着焊管壁厚的增加，接触焊的节电效果越来越明显[6]。
?本人手头还有国外某公司610ERW 机组的一些生产数据，其高频焊机是国际上著名名牌。采用的接触焊技术也是世界先进水平，所生产的部分焊管尺寸和宝钢采用感应焊生产的焊管基本相同，现将两种焊接工艺的焊接功率列表，见表2。
?对457×6.4mm 焊管，接触焊的功率是感应焊的59.2%。
摘自[4]宝钢数据
68012.0感应焊12.74574国外610ERW 机组42015.0接触焊12.54573
摘自[4]宝钢数据36315.0感应焊6.54572
国外610ERW 机组21515.0接触焊6.44571
壁厚外径
备注焊接功率kW 焊接速度m /m i n 焊接工艺焊管mm
序号
?上面这些国内外实际例子说明，从大中直径ERW机组的高频焊接本身看，接触焊比感应焊的节电效果是非常显著的。如果加上本讨论文第3节所提出的由接触焊引起的其它设备的节电，其节电效果绝对不是微不足道的。
?那么国内一些专家提出的接触焊和感应焊比较，节电效果微不足道的原因在何处？。我们认为可能是国内某同行的接触焊技术水平不到位有关。但文章对此未作介绍，实际技术情况如何有待考证。
2.接触焊工艺生产的焊管质量比感应焊的好?从国外情况看：
?在大中直径ERW机组采用感应焊或接触焊这个问题上，西方的欧洲和东方的日本、韩国有完全不同的观点。欧洲一些国家由于没有接触焊的生产实际经验，而感应焊对带钢成型质量不敏感，操作简单，他们认为生产高端焊管产品只能采用感应焊工艺，而不能采用接触焊工艺。但人们至今尚未看到欧洲一些大中直径ERW机组生产出类似日本新日铁生产的TUF套管等高端焊管。日本各焊管企业的508以上大直径ERW机组，几乎都采用接触焊工艺，长期以来生产高端焊管产品，例如海底用管线、高寒地区用管线、TUF套管（深井套管、高抗挤毁井套管、抗硫化氢裂用套管等等）[1] 。
?几年前国内大公司的焊管专家就提出“新日铁直缝焊管生产是宝钢610 ERW焊管机组在今后的焊管生产中要赶超的目标”[2]。既然是赶超目标，我们就来看看世界公认的高频焊管生产技术水平最先进的新日铁、JFE公司，他们生产高质量焊管采用接触焊而非感应焊工艺的原因，也许对我们认识这个问题有所帮助。
?影响焊管质量的因素：除带钢质量、成型机先进性、高频焊接工艺和正确的焊缝热处理工艺外，还受许多工艺参数影响，如焊接前带钢端面平行度、加热长度、V型焊角、挤压量、焊接电流频率、焊机输入热量和焊接速度匹配等等。在其它条件相同的情况下，焊管焊缝质量主要受焊接电流频率和带钢V角边缘的加热长度（Vee-Length）的影响。焊接电流频率和带钢V角边缘加热长度也影响焊接电能效率。因此对高频ERW机组，这二个参数是考虑采用感应焊或接触焊工艺的主要因素。
? 2.1焊接电流频率
?在电焊钢管生产历史中，焊接工艺经历由低频到高频的过程。高频焊接工艺的采用，使电焊钢管的产量、质量、品种和消耗等得到质的飞越发展。因此焊接电流频率是保证焊接质量很重要的因素。
?高频电流在高频焊接中有3种效应如下：
?(a) 表肤效应：将焊接电流密度集中到带钢端面角部表面上，得到非常高的加热效率；
?(b) 接近效应：将焊接电流吸引到互相最接近的带钢端面中部，改善加热效率和带钢端面加热均匀性；
?(c) 电磁排斥效应：将加热区熔化的钢液排出带钢端面。
?上世纪80年代，新日铁以壁厚5~20mm的焊管，采用50~350kHz频率的高频焊机，对焊接电流频率的上述效应，进行大量的调查研究后，得到如下结论：频率低了，带钢端面加热均匀性不但没有改善，反而恶化，而且这种趋势随着焊管壁厚的加大而增强；同时带钢端面内部的加热均匀性也呈现恶化的趋势；加热区熔融金属也出现不均匀，严重时熔融金属下滴在阻抗器上，使之不能正常工作；
在较低的频率段，焊接的加热效率随着频率的下降而显著下降。
?新日铁根据研究和调查结果，确定高频焊的下限频率为150kHz。但在生产过程中仍然发现，以150kHz电流频率焊接时，带钢加热长度外表、内部加热的不均匀性和加热效率降低的问题，依然时有发生。为此新日铁将200 kHz 定为生产高质量高频焊管的频率下限。这个下限频率很快得到日本全国焊管企业的认同。一直到今天，焊接频率不得低于200kHz的结论，在日本焊管界已经成为共识。?并不是焊接频率越高就越好，在目前条件下，真正将1200kW以上大功率的200kHz高频焊接电流，输送到焊接装置（感应线圈或焊脚），高频焊机整个系统多个环节故障很多，而且这些故障在短期内难以解决，严重影响焊接过程正常操作。
?这就需要在保证200kHz频率的条件下，尽可能降低焊接功率成为主要矛盾。
? 2.2带钢V角边缘加热长度与焊接功率大小
?电焊钢管生产中带钢V角边缘加热长度的作用主要是：影响焊接电能效率、影响焊缝热影响区大小和加热形态。新日铁的研究表明，增大加热长度的好处，主要是改善加热的均匀性。但和焊接频率比较，其作用是有限的。但增大加热长度的同时，降低焊接电能效率和增加焊缝热影响区的宽度。
?感应焊是通过感应线圈在焊管表面形成感应电流回路，加热带钢V角边缘。接触焊是直接通过电极（焊脚）和焊管成为电流回路，加热带钢V角边缘。无论是感应焊还是接触焊，焊管中的电流中只有部分电流（有效电流）是流经带钢V角边缘而变成焊接所需的能量，其余则是无效电流。有效电流占流过焊管的总电流的比例是狭义的焊接电能效率。广义的焊接电能效率还包含高频焊机内部电能效率，也是平常所说的焊接电能效率。
?焊接电能效率主要取决于有效电流回路与无效电流回路的载荷大小。影响回路载荷大小的基本因素是电流回路的几何长度，其次是阻抗器等外部因素。
?在其它相同条件的情况下，带钢V角边缘加热长度相对于焊管外径之比越小，则焊接电能效率越高。
?因为感应线圈直径与长度，接触焊的电极(焊脚) 装置，挤压辊机架尺寸以及它的边辊、上辊尺寸，都是根据焊管直径大小来确定的。
?焊管直径越大，感应焊的带钢V角边缘加热长度越长，焊接电能效率越低；接触焊装置通过精心设计，更容易得到短带钢V角边缘加热长度，焊接电能效率就高。
以610ERW机组为例，使用感应焊工艺时，带钢V角边缘加热长度达到625~700mm。当采用接触焊工艺时，带钢V角边缘加热长度实际控制在150~200mm。这种感应焊和接触焊的加热长度差别当然也反映在实际的焊接功率大小上。这也是国内许多610HFW机组，感应焊的功率1500（个别机组1800）kW，而接触焊功率600 kW或大一些的主要原因。
感应焊、接触焊加热V角长度以及焊接装置和焊合点距离示意图
?为保证正常的焊接过程，一种办法是继续保持1500 kW和1800 kW的大功率高频焊机，它的焊接电流频率低，例如90~120kHz或更低。日本焊管界认定用这种低频率电流生产的焊管焊缝质量不好，不能采用。另一种办法是降低焊接功率，只有采用接触焊工艺，将高频焊机功率降到600 kW~800 kW，其电流频率达到200kHz以上是能实现的，这样可以得到高的焊接质量。
?这是世界上公认的焊管质量最高的新日铁和JFE等日本各焊管公司的5套610、1套660ERW机组，以及韩国3套
610ERW机组[7]，全部采用接触焊工艺的根本原因。
?对小直径焊管，感应焊的带钢V角边缘加热长度，与接触焊的带钢V角边缘加热长度相差不大，也就是说两种焊接工艺的焊接电能效率相差不大。采用感应焊的高频焊机功率小，将200kHz频率焊接电流输送到焊接装置在技术上有保证的，加上感应焊工艺生产操作简单，所以小直径ERW 机组基本上采用感应焊。
?为了使接触焊技术在实际生产中安全可靠使用，日本有关高频焊管厂家对接触焊电极（焊脚）的材质、化学成分、耐磨性、形状、双电极和单电极、冷却条件、V角大小和电极在V角上的位置、和带钢表面的接触压力、电极和挤压辊中心线距离、高频电源的频率大小、保护气体使用以及电极快速放入和快速退出等等参数和技术都进行了大量研究，形成了一套共识的技术要求。
?日本JFE公司对采用接触焊工艺生产的X65钢级、尺寸610×19.1mm高频焊管，和UOE工艺生产的X65钢级、尺寸610×18.9mm埋弧焊管的十几项性能指标进行分析比较后认为，两种焊管性能基本相似，说明采用接触焊工艺生产的焊管质量很好。
?渤海石油装备钢管制造公司扬州分公司508 ERW机组在生产尺寸457×14.2mm、材质L415WB的焊管500t时，“整个生产过程中，焊接稳定，焊管外观质量良好，无电弧灼伤和划伤，在生产500t焊管后，焊脚（电极）磨损较小，一副焊脚可以生产2000t焊管（如果焊接速度为
12m/min，一副焊脚可连续生产17.8h，超过2班—编者注）。接触焊技术的成功应用不但达到了节能降耗的目的，同时提高了ERW焊管的质量”[5]。
?该分公司在相同条件下，采用接触焊和感应焊生产上述尺寸和材质的焊管，对焊缝低温冲击性能进行测试，其性能对比见图2。
?图2 接触焊与感应焊焊缝夏比冲击功对比
直流高频电阻焊基本原理介绍
直流高频电阻焊基本原理介绍高频焊接起源于上世纪五十年代，它是利用高频电流所；接推动了直缝焊管产业的巨大发展，它是直缝焊管（E；质量的好坏，直接影响到焊管产品的整体强度，质量等；所谓高频，是相对于50Hz的交流电流频率而言的，；电流；集肤效应是指以一定频率的交流电流通过同一个导体时；分布于导体的所有截面的，它会主要向导体的表面集中；方根成正比，与频率和磁导率的平方根成反比；钢板的表面； 高频焊接起源于上世纪五十年代，它是利用高频电流所产生的集肤效应和相邻效应，将钢板和其它金属材料对接起来的新型焊接工艺。高频焊接技术的出现和成熟，直接推动了直缝焊管产业的巨大发展，它是直缝焊管（ERW）生产的关键工序。高频焊接质量的好坏，直接影响到焊管产品的整体强度，质量等级和生产速度。 1高频焊接的基本原理 所谓高频，是相对于50Hz的交流电流频率而言的，一般是指50KHz~400KHz的高频电流。高频电流通过金属导体时，会产生两种奇特的效应：集肤效应和邻近效应，高频焊接就是利用这两种效应来进行钢管的焊接的。那么，这两个效应是怎么回事呢？集肤效应是指以一定频率的交流电流通过同一个导体时，电流的密度不是均匀地分布于导体的所有截面的，它会主要向导体的表面集中，即电流在导体表面的密度大，在导体内部的密度小，所以我们形象地称之为：“集肤效应”。集肤效应通常用电流的穿透深度来度量，穿透深度值越小，
集肤效应越显著。这穿透深度与导体的电阻率的平方根成正比，与频率和磁导率的平方根成反比。通俗地说，频率越高，电流就越集中在钢板的表面；频率越低，表面电流就越分散。必须注意：钢铁虽然是导体，但它的磁导率会随着温度升高而下降，就是说，当钢板温度升高的时候，磁导率会下降，集肤效应会减小。邻近效应是指高频电流在两个相邻的导体中反向流动时，电流会向两个导体相近的边缘集中流动，即使两个导体另外有一条较短的边，电流也并不沿着较短的路线流动，我们把这种效应称为：“邻近效应”。邻近效应本质上是由于感抗的作用，感抗在高频电流中起主导的作用。邻近效应随着频率增高和相邻导体的间距变近而增高，如果在邻近导体周围再加上一个磁心，那么高频电流将更集中于工件的表层。这两种效应是实现金属高频焊接的基础。高频焊接就是利用了集肤效应使高频电流的能量集中在工件的表面；而利用了邻近效应来控制高频电流流动路线的位置和范围。电流的速度是很快的，它可以在很短的时间内将相邻的钢板边部加热，熔融，并通过挤压实现对接。 2 高频焊接设备的结构和工作原理 了解了高频焊接原理，还得要有必要的技术手段来实现它。高频焊接设备就是用于实现高频焊接的电气—机械系统，高频焊接设备是由高频焊接机和焊管成型机组成的。其中高频焊接机一般由高频发生器和馈电装置二个部分组成，它的作用是产生高频电流并控制它；成型机由挤压辊架组成，它的作用是将被高频电流熔融的部分加以挤压，
高频感应加热焊接实验
高频感应加热焊接实验 一、实验目的 (一)了解高频感应加热焊接方法，并实际施焊。 (二)熟悉高频感应焊接头的焊缝及焊接热影响区组织变化规律，金相观察和分析。 二、实验内容 1．高频感应加热焊接工艺试验。 2．高频感应加热焊接规范参数调节和采集。 3．高频感应焊接接头金相组织观察。 三、实验装置及实验材料 1．国产感应加热焊接系统 2．焊接试样、辅助材料 3．粗、细金相砂纸、玻璃平板、机械抛光机、抛光粉 4．无水乙醇、4％硝酸酒精溶液、氢氧化钠水溶液、王水、吹风机、脱脂棉5．金相显微镜，计算机图像处理系统 四、实验原理 感应加热的原理：工件放到感应器内，高频大电流流向被绕制成环状或其它形状的加热线圈（通常是用紫铜管制作）。由此在线圈内产生极性瞬间变化的强磁束，将金属等被加热物体放置在线圈内，磁束就会贯通整个被加热物体，在被加热物体的内部与加热电流相反的方向，便会产生相对应的很大涡电流。由于被加热物体内存在着电阻，所以会产生很多的焦耳热，使物体自身的温度迅速上升。达到对所有金属材料加热的目的。感应器一般是输入中频或高频交流电(300-300000Hz或更高)的空心铜管。产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流，这种感应电流在工件的分布是不均匀的，在表面强，而在内部很弱，到心部接近于0，利用这个集肤效应，可使工件表面迅速加热，在几秒钟内表面温度上升到800-1000oC，而心部温度升高很小。感应加热的芯部温度是通过一定的时间渗透进去的，因此在选用感应加热设备时，必须考虑温度渗透时间，选用合适的感应加热频率。感应加热多数用于工业金属零件表面淬火、金属熔炼、棒料透热等多个领域，是使工件表面产生一定的感应电流，迅速加热零件表面，达到表面迅速加热，甚至透热融化的效果。
直缝高频焊接钢管的生产工艺流程
直缝高频焊接钢管的生产工艺流程 直缝烧焊钢管是经过高频烧焊机组将一定的规格的长条形钢带卷成圆管状并将直缝烧焊而成钢管。钢管的式样可以是圆形的，也可以是方形或异形的，它决定于于焊后的定径轧制。烧焊钢管的材料主要是：低碳钢及σs≤300N/mm2、σs≤500N/mm2的低硼钢或其它钢材。直缝钢管高频烧焊的出产工艺流程如下所述： 流程图 高频烧焊 高频烧焊是依据电磁感应原理和交流电荷在导体中的趋肤效应、邻近效应和涡电流热效应，使焊缝边缘的钢材部分加热到熔化状况，经虎符的挤压，使对接焊缝成功实现晶间结合，因此达到焊缝烧焊之目标。高频焊是一种感应焊（或压力电阻焊），它无须焊缝补充料，无烧焊飞溅，烧焊热影响区窄，烧焊成型好看，烧焊机械性能令人满意等长处，因为这个在钢管的出产中遭受广泛的应用。 钢管的高频烧焊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，形成一个剖面断裂的圆形管坯，在管坯内接近感应线圈核心近旁旋转一个或一组阻抗器（磁棒），阻抗器与管坯张嘴处形成一个电磁感应回路，在趋肤效应和邻近效应的效用下，管坯张嘴处边缘萌生坚强雄厚而集中的热效应，使焊缝边缘迅疾加热到烧焊所需温度经压辊挤压后，熔化状况的金属成功实现晶间结合，冷却后形成一条坚固的对接焊缝。 高频焊管机组 直缝钢管的高频烧焊过程是在高频焊管机组中完成的。高频焊管机组一般由滚压成型、高频烧焊、挤压、冷却、定径、飞锯截断等器件组成，机组的前端配有储料活套，机组的后端配有钢管翻滚转动机架；电气局部主要有高频发生器、直流励磁发电机和仪表半自动扼制装置等组成。现以φ165mm高频焊管机组为例，其主要技术参变量如下所述： 直缝钢管 3.1 焊管成品 圆管外径：φ111~165mm 方管：50×50~125×125mm 长方形管：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 激发鼓励电压： 750~1500V
高频焊管焊接缺陷及其分析
高频焊管焊接缺陷及其分析 焊接缺陷及其分析 高频直缝焊接钢管的焊接质量缺陷有裂缝、搭焊、漏水、划伤等等。下面仅对裂缝、搭焊这两个主要缺陷进行分析： 一、裂缝 裂缝是焊管的主要缺陷，其表现形式可以由通常的裂缝，局部的周期性裂缝，不规则出现的断续裂缝。也有的钢管焊后表面未见裂缝，但经压扁、矫直或水压试验后出现裂缝。裂缝严重时便漏水。产生裂缝的原因很多。消除裂缝是焊接调整操作中最困难的问题之一。 下面分别从原料方面、成型焊接孔型方面和工艺参数选择方面进行分析。 1. 原料方面 （1）钢种，即钢的化学成分对焊接性能有明显的影响，钢中所含的化学元素都或多或少、或好或坏地影响着焊接性能。高频焊由于焊接温度高，挤压力大等原因，比低频焊允许的化学范围要广些，可以焊接碳素钢、低合金钢等。碳素钢主要含有碳、硅、锰、磷、硫五种元素。低合金钢还可以含有锰、钛、钒、铝、镍等各种元素。 下面分述各种元素对焊接性能的影响。 1）碳碳含量增加，是焊接性能降低，硬度升高，容易脆裂。低碳钢容易焊接。 2）硅硅降低钢的焊接性，主要是容易生成低镕点的SiO2夹杂物；增加了熔渣和溶化金属的流动性，引起严重的喷溅现象，从而影响质量。 3）锰锰使钢的强度、硬度增加，焊接性能降低，容易造成脆裂。 4）磷磷对钢的焊接性不利。磷是造成蓝脆的主要原因。 5）铜含量小于0.75%时，不影响钢的焊接性。含量再高时，使钢的流动性增加，不利于焊接。 6) 镍镍对钢的焊接性没有显著的不利影响。7)铬铬使钢的焊接性能降低,高熔点氧化物很难从焊缝中排除。 8) 钛钛能细化晶粒，钛增加钢的焊接性能，钛能使钢的流动性变差，粘度大。 9）硫硫导致焊缝的热裂。在焊接过程中硫易于氧化，生成气体逸出，以致在焊缝中产生很多气孔和疏松。硫不利于焊接并且降低钢的机械性能，通常钢中硫被限制在规定的微量以下。 10)钒钒能显著改善普通低合金钢的焊接性能。钒能细化晶粒、防止热影响区的晶粒长大和粗化，并能固定钢中一部分碳，降低钢的淬透性。 11）铝铝对钢的焊接性能的影响使钢中铝含量的不同而不同，一般说来，脱氧后残留在钢中的铝，对焊接性能影响不大，如果作为合金元素加的量较大时，则和硅的作用相似，降低钢的焊接性能。 12）氧氧在钢中是作为有害元素来看待的，较高的含氧量在焊接时形成较多的FeO残留在焊缝处，从而降低了焊接性能。 13）氢氢是造成发裂的原因。 14）铌钢中加入0.005～0.05%的铌，能提高屈服强度和冲击韧性，改善焊接性能。15）镐锆能改善焊接金属的致密性。 16）铅铅对钢的焊接性能没有显著影响。 某个钢中里面所行各种元素对该钢中综合的焊接性能的影响，以碳当量来衡量。碳当量上限为0.65～0.70%。超过该上限，则焊缝易脆裂，硬度上升，焊接质量不好，飞锯切断和切断困难。
影响高频焊接的主要因素有以下八个方面
影响高频焊接的主要因素有以下八个方面： 第一，频率 高频焊接时的频率对焊接有极大的影响，因为高频频率影响到电流在钢板内部的分布性。选用频率的高低对于焊接的影响主要是焊缝热影响区的大小。从焊接效率来说，应尽可能采用较高的频率。100KHz的高频电流可穿透铁素体钢0.1mm, 400KHz则只能穿透0.04mm,即在钢板表面的电流密度分布,后者比前者要高近2.5倍。在生产实践中,焊接普碳钢材料时一般可选取350KHz~450KHz的频率；焊接合金钢材料，焊接10mm以上的厚钢板时，可采用50KHz~150KHz那样较低的频率，因为合金钢内所含的铬，锌，铜，铝等元素的集肤效应与钢有一定差别。国外高频设备生产厂家现在已经大多采用了固态高频的新技术，它在设定了一个频率范围后，会在焊接时根据材料厚度，机组速度等情况自动跟踪调节频率。 第二，会合角 会合角是钢管两边部进入挤压点时的夹角。由于邻近效应的作用，当高频电流通过钢板边缘时，钢板边缘会形成预热段和熔融段（也称为过梁），这过梁段被剧烈加热时，其内部的钢水被迅速汽化并爆破喷溅出来，形成闪光，会合角的大小对于熔融段有直接的影响。 会合角小时邻近效应显著，有利提高焊接速度，但会合角过小时，预热段和熔融段变长，而熔融段变长的结果，使得闪光过程不稳定，过梁爆坡后容易形成深坑和针孔，难以压合。会合角过大时，熔融段变短，闪光稳定，但是邻近效应减弱，焊接效率明显下降，功率消耗增加。同时在成型薄壁钢管时，会合角太大会使管的边缘拉长，产生波浪形折皱。现时生产中我们一般在2°--6°内调节会合角,生产薄板时速度较快，挤压成型时要用较小的会合角；生产厚板时车速较慢，挤压成型时要用较大的会合角。有厂家提出一个经验公式：会合角×机组速度≮100，可供参考。 第三，焊接方式 高频焊接有两种方式：接触焊和感应焊。 接触焊是以一对铜电极与被焊接的钢管两边部相接触，感应电流穿透性好，高频电流的两个效应因铜电极与钢板直接接触而得到最大利用，所以接触焊的焊接效率较高而功率消耗较低，在高速低精度管材生产中得到广泛应用，在生产特别厚的钢管时一般也都需要采用接触焊。但是接触焊时有两个缺点：一是铜电极与钢板接触，磨损很快；二是由于钢板表面平整度和边缘直线度的影响，接触焊的电流稳定性较差，焊缝内外毛刺较高，在焊接高精度和薄壁管时一般不采用。 感应焊是以一匝或多匝的感应圈套在被焊的钢管外，多匝的效果好于单匝，但是多匝感应圈制作安装较为困难。感应圈与钢管表面间距小时效率较高，但容易造成感应圈与管材之间的放电，一般要保持感应圈离钢管表面有5~8 mm的空隙为宜。采用感应焊时，由于感应圈不与钢板接触，所以不存在磨损，其感应电流较为稳定，保证了焊接时的稳定性，焊接时钢管的表面质量好，焊缝平整，在生产如API等高精度管子时，基本上都采用感应焊的形式。第四，输入功率 高频焊接时的输入功率控制很重要。功率太小时管坯坡口加热不足，达不到焊接温度，会造成虚焊，脱焊，夹焊等未焊合缺陷；功率过大时，则影响到焊接稳定性，管坯坡口面加热温度大大高于焊接所需的温度，造成严重喷溅，针孔，夹渣等缺陷，这种缺陷称为过烧性缺陷。高频焊接时的输入功率要根据管壁厚度和成型速度来调整确定，不同成型方式，不同的机组设备，不同的材料钢级，都需要我们从生产第一线去总结，编制适合自己机组设备的高频工艺。 第五，管坯坡口
高频焊接质量控制的要点
3、高频焊接质量控制的要点 影响高频焊管质量的因素很多，而且这些因素在同一个系统内互相作用，一个因素变了，其它的因素也会随着它的改变而改变。所以，在高频调节时，光是注意到频率，电流或者挤压量等局部的调节是不够的，这种调整必须根据整个成型系统的具体条件，从与高频焊接有关联的所有方面来调整。 影响高频焊接的主要因素有以下八个方面： 第一频率 高频焊接时的频率对焊接有极大的影响，因为高频频率影响到电流在钢板内部的分布性。选用频率的高低对于焊接的影响主要是焊缝热影响区的大小。从焊接效率来说，应尽可能采用较高的频率。100KHz的高频电流可穿透铁素体钢0.1mm, 400KHz则只能穿透0.04mm,即在钢板表面的电流密度分布,后者比前者要高近2.5倍。在生产实践中,焊接普碳钢材料时一般可选取350KHz~450KHz的频率；焊接合金钢材料，焊接10mm以上的厚钢板时，可采用50KHz~150KHz那样较低的频率，因为合金钢内所含的铬，锌，铜，铝等元素的集肤效应与钢有一定差别。国外高频设备生产厂家现在已经大多采用了固态高频的新技术，它在设定了一个频率范围后，会在焊接时根据材料厚度，机组速度等情况自动跟踪调节频率。 第二会合角 会合角是钢管两边部进入挤压点时的夹角。由于邻近效应的作用，当高频电流通过钢板边缘时，钢板边缘会形成预热段和熔融段（也称为过梁），这过梁段被剧烈加热时，其内部的钢水被迅速汽化并爆破喷溅出来，形成闪光，会合角的大小对于熔融段有直接的影响。 会合角小时邻近效应显著，有利提高焊接速度，但会合角过小时，预热段和熔融段变长，而熔融段变长的结果，使得闪光过程不稳定，过梁爆坡后容易形成深坑和针孔，难以压合。会合角过大时，熔融段变短，闪光稳定，但是邻近效应减弱，焊接效率明显下降，功率消耗增加。同时在成型薄壁钢管时，会合角太大会使管的边缘拉长，产生波浪形折皱。现时生产中我们一般在2°--6°内调节会合角,生产薄板时速度较快，挤压成型时要用较小的会合角；生产厚板时车速较慢，挤压成型时要用较大的会合角。有厂家提出一个经验公式：会合角×机组速度≮100，可供参考。 第三焊接方式 高频焊接有两种方式：接触焊和感应焊。 接触焊是以一对铜电极与被焊接的钢管两边部相接触，感应电流穿透性好，高频电流的两个效应因铜电极与钢板直接接触而得到最大利用，所以接触焊的焊接效率较高而功率消耗较低，在高速低精度管材生产中得到广泛应用，在生产特别厚的钢管时一般也都需要采用接触焊。但是接触焊时有两个缺点：一是铜电极与钢板接触，磨损很快；二是由于钢板表面平整度和边缘直线度的影响，接触焊的电流稳定性较差，焊缝内外毛刺较高，在焊接高精度和薄壁管时一般不采用。 感应焊是以一匝或多匝的感应圈套在被焊的钢管外，多匝的效果好于单匝，但是多匝感应圈制作安装较为困难。感应圈与钢管表面间距小时效率较高，但容易造成感应圈与管材之间的放电，一般要保持感应圈离钢管表面有5~8 mm的空隙为宜。采用感应焊时，由于感应圈不与钢板接触，所以不存在磨损，其感应电流较为稳定，保证了焊接时的稳定性，焊接时钢管的表面质量好，焊缝平整，在生产如API等高精度管子时，基本上都采用感应焊的形式。第四输入功率 高频焊接时的输入功率控制很重要。功率太小时管坯坡口加热不足，达不到焊接温度，会造成虚焊，脱焊，夹焊等未焊合缺陷；功率过大时，则影响到焊接稳定性，管坯坡口面加热温度大大高于焊接所需的温度，造成严重喷溅，针孔，夹渣等缺陷，这种缺陷称为过烧性缺陷。高频焊接时的输入功率要根据管壁厚度和成型速度来调整确定，不同成型方式，不同
高频焊机的焊接工艺参数的选择
高频焊机的焊接工艺参数的选择 影响高频焊制管质量因素,除材质因素外还有与焊接工艺直接有关的一些因素, 如电源频率、会合角、管坯坡口形状、触头和感应圈及阻抗器的安放位置、输入功率、焊接速度及焊接压力等。 1.电源频率的选择 高频焊接可在很广的频率范围内实现。从焊接效率看，提高频率有利于集肤效应和邻近效应的发挥，有利于电能高度集中于连接面的表层，并快速地加热到焊接温度，从而可显著地提高焊接效率。所以,选择频率要尽可能地高些。不过，应注意避开无线电传送的频率波段，以免对广播产生干扰。 然而为了获得优质焊缝，频率的选择还取决于管坯材质及其壁厚。不同材质所要求的最佳频率是不同的。一般制造有色金属管材的频率要比制造碳钢管材取得高些，其原因是有色金属的热导率比钢材大，必须在比焊接钢材速度大的焊接速度下进行以使能量更加集中,才能实现焊接。管壁厚度不同，所要求的最佳率也不同。大量实践证明,频率选择不当，不是使焊缝两边加热过窄或厚度方向加热不均匀，就是使它加热过宽或发生氧化，从而导致焊缝强度降低。所以只能选用既能保证焊缝两边加热适中，又能保护厚度方向加热得均匀的频率；才是事宜的。通常是管薄壁的，选用高一些的频率，厚的，则相反，取低些。制造常用碳素钢管材时，多采用350~450KHz的频率；只有在制造特别厚壁管材时，才采用50KHz的频率。
2.会合角的选择 会合角的大小对高频焊闪光过程的稳定性，对焊缝质量和焊接效率都有很大影响。通常取2°~6°比较适宜。会合角小,邻近效应显著，有利于提高焊接速度。但不能过小，过小时，闪光过程不稳定，使过梁爆破后易形成难以压合的深坑或针孔等缺馅。会合角过大时，闪光过程虽较稳定，但邻近效应减弱，使得焊接效率下降，功率消耗増加。同时，形成此角度也较困难。易引起管坯边缘产生折皱。 3.管坯坡口形状的选择 管坯坡口形状对坡口面加热的均匀程度及焊接质量影响很大。通常采用I 形坡口，因坡口面加热可较均匀，而且坡口准备容易。但是，当管坯的厚度很大时，若用I形坡口，则坡口横断面的中心部分就会加热不足，而其上下边缘却相反，显得有些加热过度。为保证质量，应改用x型坡口。实践证明，用高频焊机制造厚壁管时，采用X型坡口可使坡口横断面加热均匀，焊后接头硬度亦趋一致。 4.触头、感应圈及阻抗器安放位置的选择 (1)触头位置 为保持高效率焊接，触头安放位置应尽可能靠近挤压辊轮，它与两挤压辊轮中心连线的距离，一般取20~l50mm，焊铝管时取下限，焊壁厚10mm以上的低碳钢管时选上限。典型的触头位置数据。 (2)感应圈位置 感应圈应与管子同心放置，其前端距两挤压辊轮中心连线的距离，同触头情
对接电阻焊
对接电阻焊（以下简称对焊）是利用电阻热将两工件沿整个端面同时焊接起来的一类电阻焊方法。 对焊的生产率高、易于实现自动化，因而获得广泛应用。其应用范围可归纳如下： （1）工件的接长例如带钢、型材、线材、钢筋、钢轨、锅炉钢管、石油和天然气输送等管道的对焊。 （2）环形工件的对焊例如汽车轮辋和自行车、摩托车轮圈的对焊、各种链环的对焊等。 （3）部件的组焊将简单轧制、锻造、冲压或机加工件对焊成复杂的零件，以降低成本。例如汽车方向轴外壳和后桥壳体的对焊，各种连杆、拉杆的对焊，以及特殊零件的对焊等。 （4）异种金属的对焊可以节约贵重金属，提高产品性能。例如刀具的工作部分（高速钢）与尾部（中碳钢）的对焊，内燃机排气阀的头部（耐热钢）与尾部（结构钢）的对焊，铝铜导电接头的对焊等。 对焊分为电阻对焊和闪光对焊两种。 电阻对焊 电阻对焊是将两工件端面始终压紧，利用电阻热加热至塑性状态，然后迅速施加顶锻压力（或不加顶锻压力只保持焊接时压力）完成焊接的方法。 一、电阻对焊的电阻和加热 对焊时的电阻分布如图14-2所示。总电阻可用下式表示： R=2Rω+RC+2Reω 式中Rω--一个工件导电部分的内部电阻（Ω）； Rc--两工件间的接触电阻（Ω）； Rω--工件与电极间的接触电阻（Ω）； 工件与电极之间的接触电阻由于阻值小，且离接合面较远，通常忽略不计。
工件的内部电阻与被焊金属的电阻率ρ和工件伸出电极的长度l0成正比，与工件的断面积s成反比。 和点焊时一样，电阻对焊时的接触电阻取决于接触面的表面状态、温度及压力。当接触电阻有明显的氧化物或其他赃物时，接触电阻就大。温度或压力的增高，都会因实际接触面积的增大而使接触电阻减小。焊接刚开始时，接触点上的电流密度很大；端面温度迅速升高后，接触电阻急剧减小。加热到一定温度（钢600度，铝合金350度）时，接触电阻完全消失。 和点焊一样，对焊时的热源也是由焊接区电阻产生的电阻热。电阻对焊时，接触电阻存在的时间极短，产生的热量小于总热量的10-15%。但因这部分热量是接触面附近很窄的区域内产生的。所以会使这一区域的温度迅速升高，内部电阻迅速增大，即使接触电阻完全消失，该区域的产热强度仍比其他地方高。 所采用的焊接条件越硬（即电流越大和通电时间越短），工件的压紧力越小，接触电阻对加热的影响越明显。 二、电阻对焊的焊接循环、工艺参数和工件准备 1、焊接循环 电阻对焊时，两工件始终压紧，当端面温升高到焊接温度Tω时，两工件端面的距离小到只有几个埃，端面间原子发生相互作用，在接合上产生共同晶粒，从而形成接头。电阻对焊时的焊接循环有两种：等压的和加大锻压力的。前者加压机构简单，便于实现。后者有利于提高焊接质量，主要用于合金钢，有色金属及其合金的电阻对焊，为了获得足够的塑性变形和进一步改善接头质量，还应设置电流顶锻程序。 2、工艺参数 电阻对焊的主要工艺参数有：伸出长度、焊接电流（或焊接电流密度）、焊接通电时间、焊接压力和顶锻压力。 （1）伸出长度l0 即工件伸出夹钳电极端面的长度。选择伸出长度时，要考虑两个因素：顶锻时工件的稳定性和向夹钳的散热。如果l0过长，则顶锻时工件会失稳旁弯。l0过短，则由于向钳口的散热增强，使工件冷却过于强烈，会增加塑性变形的困难。对于直径为d的工件，一般低碳钢：l0=(0.5-1)d，铝和黄铜：l0=(1-2)d，铜：l0=（1.5-2.5)d。 （2）焊接电流Iω和焊接时间tω在电阻对焊时，焊接电流常以电流密度jω来表示。jω和tω是决定工件加热的两个主要参数。二者可以在一定范围内相应地调配。可以采用大电
高频焊的安全技术详细版
文件编号：GD/FS-3810 （解决方案范本系列） 高频焊的安全技术详细版 A Specific Measure To Solve A Certain Problem, The Process Includes Determining The Problem Object And Influence Scope, Analyzing The Problem, Cost Planning, And Finally Implementing. 编辑：_________________ 单位：_________________ 日期：_________________
高频焊的安全技术详细版 提示语：本解决方案文件适合使用于对某一问题，或行业提出的一个解决问题的具体措施，过程包含确定问题对象和影响范围，分析问题，提出解决问题的办法和建议，成本规划和可行性分析，最后执行。，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。 高频焊时，影响人身安全的最主要因素在于高频焊电源。高频发生器回路中的电压特高，一般在5～15kV，如果操作不当，一旦发生触电，必将导致严重人身事故。因此，为确保人员与设备的安全，除电源设备中已设置的保护装置外，通常还特别注意采取以下一些措施： (1)高频发生器机壳与输出变压器必须良好接地，接地线应尽可能地短而直；接地电阻应不大于4欧；而且设备周围特别是工人操作位置还应铺设耐压35kV的绝缘橡胶板。
(2)禁止开门操作设备，在经常开闭的门上设置联锁门开关，保证只有门处在紧闭时，才能启动和操作设备。 (3)停电检修时，必须拉开总配电开关，并挂上“有人操作，不准合闸”的标牌；并在打开机门后，还需用放电棒使各电容器组放电。只准在放电后才开始具体检修操作。 (4)一般都不允许带电检修，如实在必要时，操作者必须穿绝缘鞋，带绝缘手套，并必须另有专人监护。 (5)启动操作设备时，还应仔细检查冷却水系统，只在冷却水系统工作正常情况下，才准通电预热
高频焊接技术简介
高频焊接技术简介 高频焊接起源于上世纪五十年代，它是利用高频电流所产生的集肤效应和相邻效应，将钢板和其它金属材料对接起来的新型焊接工艺。高频焊接技术的出现和成熟，直接推动了直缝焊管产业的巨大发展，它是直缝焊管（ERW）生产的关键工序。高频焊接质量的好坏，直接影响到焊管产品的整体强度，质量等级和生产速度。 作为焊管生产制造者，必须深刻了解高频焊接的基本原理；了解高频焊接设备的结构和工作原理；了解高频焊接质量控制的要点。 1 高频焊接的基本原理 所谓高频，是相对于50Hz的交流电流频率而言的，一般是指50KHz～400KHz的高频电流。高频电流通过金属导体时，会产生两种奇特的效应：集肤效应和邻近效应，高频焊接就是利用这两种效应来进行金属管的焊接。那么，这两个效应是怎么回事呢？ 集肤效应：是指以一定频率的交流电流通过同一个导体时，电流的密度不是均匀地分布于导体的所有截面的，它会主要向导体的表面集中，即电流在导体表面的密度大，在导体内部的密度小，所以我们形象地称之为：“集肤效应”。集肤效应通常用电流的穿透深度来度量，穿透深度值越小，集肤效应越显著。这穿透深度与导体的电阻率的平方根成正比，与频率和磁导率的平方根成反比。通俗地说，频率越高，电流就越集中在钢板的表面；频率越低，表面电流就越分散。必须注意：钢铁虽然是导体，但它的磁导率会随着温度升高而下降，就是说，当钢板温度升高的时候，磁导率会下降，集肤效应会减小。 邻近效应：是指高频电流在两个相邻的导体中反向流动时，电流会向两个导体相近的边缘集中流动，即使两个导体另外有一条较短的边，电流也并不沿着较短的路线流动，我们把这种效应称为：“邻近效应”。 邻近效应本质上是由于感抗的作用，感抗在高频电流中起主导的作用。邻近效应随着频率增高和相邻导体的间距变近而增高，如果在邻近导体周围再加上一个磁心，那么高频电流将更集中于工件的表层。 这两种效应是实现金属高频焊接的基础。高频焊接就是利用了集肤效应使高频电流的能量集中在工件的表面；而利用了邻近效应来控制高频电流流动路线的位置和范围。电流的速度是很快的，它可以在很短的时间内将相邻的钢板边部加热，熔融，并通过挤压实现对接。 2 高频焊接设备的结构和工作原理 了解了高频焊接原理，还得要有必要的技术手段来实现它。高频焊接设备就是用于实现高频焊接的电气—机械系统，高频焊接设备是由高频焊接机和焊管成型机组成的。其中高频焊接机一般由高频发生器和馈电装置二个部分组成，它的作用是产生高频电流并控制它；成型机由挤压辊架组成，它的作用是将被高频电流熔融的部分加以挤压，排除钢板表面的氧化层和杂质，使钢板完全熔合成一体。
高频感应加热设备的工作原理、特点、适应行业及主要用途
高频感应加热设备多用于小型工件的深层加热、红冲、煅压、退火、回火、调质，表面淬火，中等直径的管材加热和焊接、热装配，小齿轮淬火等。下面给大家详细的介绍一下这款设备： 工作原理 可以使金属物体瞬间被加热到所需的任何温度，包括其熔点；不需要象其它加热方式那样，先产生高温后再去加热被它加热的金属物体，可以在金属物中直接产生高温；不但可以使金属物体整体加热，也可以选择性地对每个部位进行局部加热；是一种加热方式的革命，同样是电能加热，它却可以比电炉、电烘箱等节电百分之四十。 特点 高频感应加热机采用IGBT功放，软开关谐振双调控及频率自动跟踪系统，MOSFET器件和独特的变频技术，高频运行稳定。高周波感应加热机具务恒定电流和功率控制功能，极大的优化了金属加热过程。 高频感应加热机，在同等条件下具有比传统的高周波电子管加热设备省电50%，无高周波辐射、无高周波干拢。减少了电力负荷和电力增容，具有100%的满负载设计，高频感应加热机可连续二十四小时不间断工作。 高周波感应加热机，具有自动加热、保温、冷却三段时间功能设定，有利于提高高频感应加热机的加热质量，简化人工操作。可根据功率和频率选择高频感
应加热机电源，高周波频率越高，加热深度越浅，高周波频率越低透热性越好。感应加热机1～20KHZ的高周波频率自动跟踪。 适应行业 高周波感应焊接、高周波感应热处理、高周波感应金属熔炼等。如：硬质合金锯片、金刚石刀具、钻具、车刀、刨刀、铣刀、铰刀等刃具的焊接；标准件、螺栓、电力工具、五金工具、手工工具的热处理； 钳子、扳手、旋具、锤子、斧头、汽车配件、曲轴、连杆、活塞销、曲柄销、链轮、凸轮轴、气门、各种摇臂、摇臂轴；变速箱内各种齿轮、花键轴、传支半轴、各种小轴、各种拨叉等高频淬火的处理。 高频感应加热机的主要用途为 金属热处理、金属淬火、金属退火、金属回火、金属透热、金属的钎焊、银焊、铜焊、金属热型、金属熔炼、金属埋植塑料等。 维护 在空气环境较差的场所使用时，应防止灰尘进入机器内部，绝不能有水溅入机内。要保持冷却水的清洁，定期更换。高温环境应保持空气流通。 以上就是为大家介绍的关于高频感应加热设备的工作原理、特点、适应行业及主要用途的相关内容，希望对大家有所帮助！
高频焊接工艺
高频焊接工艺 一、高频焊接工艺采用高频电源焊接铝管、铜管和不锈钢管 1、铝管的焊接 在我国采用高频电源焊接钢管，始于20世纪50年代，至今此项工艺已经普遍应用，但采用高频电源来焊接铝管，目前还在实验阶段，国外用高频焊接铝管始于1955年，到1966年在美国用高频焊接铝管的数量已达到铝管总量的50％左右。用高频焊接铝管，焊接速度快，焊缝热影响区域窄，焊缝质量好，生产效率高，因此在制造铝管的行业中，这将是一种有发展的工艺。2000年我公司为湖北省第二汽车制造厂某分厂制作了焊接铝管的专用高频设备，并获得了成功。在焊接Φ9×0.3mm铝管时，焊速达120m/min，做打压、压扁等试验，质量全部合格。 （1）铝管焊接工艺的技术难点 ①铝的熔点低，导热性高，热容量大，热膨胀系数大。 ②铝和氧有很大的亲和力，其氧化物会造成焊缝中夹杂物。 ③铝在液态时可吸收大量的氢气，因此铝的焊接易生成气孔。 ④铝及其合金加热温度到达熔点时，由固态转变为液态时过程进行得快，且无颜色变化，因此焊接×作上有一定困难。 （2）对高频电源的要求 针对铝管焊接工艺的技术难度，对高频电源有以下要求： ①使用较高的频率，使得焊缝热影响区窄和管内壁电流减小。 ②要求焊缝的功率密度大，焊速越快，焊缝质量越好。 ③电子管阳极直流电压要求稳定平滑，其脉动系数要求达到1％左右。 （3）焊接铝管高频电源采用的几项措施 ①采用较高的频率，对于100KW设备采用600～700KHz，60KW设备采用700～800KHz。 ②电子管阳极电源采用12相整流，并加装平滑滤波器，由于采用可控硅调压，应使其工作在较小的导通角状态，以减小整流后的脉动系数。
直缝高频电阻焊钢管技术
1.在高频焊管生产过程中,如何确保产品质量符合技术标准的要求和顾客的需要,则要对钢管生产过程中影响产品质量的因素进行分析。通过对本公司Φ76mm高频焊接钢管机组某月份不合格品的统计,认为在生产过程中影响钢管产品质量的要素有原材料、焊接工艺、轧辊调节、轧辊材质、设备故障、生产环境及其它原因等七个方面。其中原材料占32 .44% ,焊接工艺占24 .85 % ,轧辊调节占22 .72 % ,三者相加占80 .01 % ,是主要环节。而轧辊材质、设备故障、生产环境及其它原因等四个方面的要素,对钢管产品质量的影响占19.99% ,属相对次要环节。因此,在钢管生产过程中,应对原材料、焊接工艺和轧辊调节三个环节进行重点控制。 2 原材料对钢管焊接质量的影响影响原材料质量的因素主要有钢带力学性能不稳定、钢带的表面缺陷及几何尺寸偏差大等三个方面,因此,应从这三个方面进行重点控制。 1）钢带的力学性能对钢管质量的影响焊接钢管常用的钢种为碳素结构钢,主要的牌号有Q195、Q215、Q235 SPCC SS400 SPHC等多种。钢带屈服点和抗拉强度过高,将造成钢带的成型困难,特别是管壁较厚时,材料的回弹力大,钢管在焊接时存在较大的变形应力,焊缝容易产生裂缝。当钢带的抗拉强度超过635 MPa、伸长率低于10 %时,钢带在焊接过程中焊缝易产生崩裂。当抗拉强度低于30 0MPa 时,钢带在成型过程中由于材质偏软,表面容易起皱纹。可见,材料的力学性能对钢管的质量影响很大,应从材料强度方面对钢管质量进行有效地控制。）钢带表面缺陷对钢管质量的影响钢带表面缺陷常
见的有镰刀弯、波浪形、纵剪啃边等几种,镰刀弯和波浪形一般出现在冷轧钢带轧制过程中,是由压下量控制不当造成的。在钢管成型过程中,镰刀弯和波浪形会引起带钢的跑偏或翻转,容易使钢管焊缝产生搭焊,影响钢管的质量。钢带的啃边(即钢带边缘呈现锯齿状凹凸不平的现象) ,一般出现在纵剪带上,产生原因是纵剪机圆盘刀刃磨钝或不锋利造成的。由于钢带的啃边,时时出现局部缺肉,使钢带在焊接时易产生裂纹、裂缝而影响焊缝质量的稳定性。 3）钢带几何尺寸对钢管质量的影响当钢带的宽度小于允许偏差时,焊接钢管时的挤压力减小,使得钢管焊缝处焊接不牢固,出现裂缝或是开口管;当钢带的宽度大于允许偏差时,焊接钢管时的挤压力增加,在钢管焊缝处出现尖嘴、搭焊或毛刺等焊接缺陷。所以,钢带宽度的波动,不但影响了钢管外径的精度,而且严重影响了钢管的表面质量。对要求同一断面壁厚差不超过规定值的钢管,即要求壁厚均匀程度高的钢管,钢带厚度的波动,会将同一卷钢带厚度差超出的允许值转移到成品钢管的壁厚差,使大批钢管厚度超出允许偏差而判废。厚度的波动不仅影响成品钢管的厚度精度,同时,由于钢带的厚薄不一,使钢管在焊接时,挤压力和焊接温度不稳定,造成了钢管焊接时焊缝质量不稳定。此外,由于钢材内部存在着夹层、杂质、沙眼等材料缺陷,也是影响钢管质量的一个重要因素。因此,在钢带焊接前,要检查每卷钢带的表面质量和几何尺寸,对钢带质量不符合标准要求的,不要进行生产,以免造成不必要的损失。 3 高频焊接对钢管质量的影响在钢管高频焊接过程中,焊接工艺及工艺参数的控制、
高频感应焊接
高频感应焊接 021100849 翁丽玉 摘要：阐述了高频感应加热焊接的发展、原理和特点，，分析了高频感应焊接设备中的主要结构参数，应用感应加热的基础理论提出了根据零件加热要求的特点选择合适的高频电源和设计优良的感应器的技术措施。同时介绍了高频感应加热在焊接加热中的应用：感应钎焊和感应熔覆焊。 关键词：高频感应加热焊接感应圈感应钎焊熔覆焊 1 高频感应焊的发展 高频加热已经广泛应用于金属的热处理、熔炼、焊接等方面。感应焊是利用交变磁场一电场感应场中工件上的涡流效应加热工件，使工件熔化，从而实现焊接的一种方法。焊接设备由交流电源和感应加热圈组成。交流电源按其频率不同分为高频和中频，高频电源由于频率高，加热迅速，应用广泛。感应圈是感应加热设备的重要元件，交流电源的能量是通过它传递给焊件而实现加热的，通常用紫铜管制作，工作时管内通水冷却。感应圈可以根据不同的需要设计成合理的结构，对于保证焊接质量和提高生产效率有重大的影响，常见的结构形式有单式、多螺管式、扁平式、外热式、内热式等。感应加热电源早在20世纪50年代就已经出现，当时主要有：工频感应炉、中频发电机组、电子管振荡器式高频电源。20世纪50年代末硅晶闸管的出现引发了感应加热电源技术的一场革命，感应加热电源及其应用得到了飞速的发展。到20世纪80年代，IGBT开关器件的发明使感应电源的频率可高达100kHz，功率达MW级。 2 高频感应加热原理和特点 2.1高频感应加热原理 将工件放入感应器（线圈通常使用紫铜管制作而成）内，当感应器通入一定频率的交变电流，周围即产生交变磁场。交变磁场的电磁感应产生即性瞬间变化的强磁束，将金属等被加热物体放置在感应圈内，磁束就会贯穿整个被加热物质，在被加热物质内部与加热的电流相反的方向产生很大的涡电流，由于被加热物质内的电阻产生焦耳热，使物质本身的温度迅速上升，这就是感应加热的原理。 感应加热原理图
高频焊接原理
高频焊接原理 1 高频焊接的基本原理 所谓高频，是相对于50Hz的交流电流频率而言的，一般是指50KHz~400KHz的高频电流。高频电流通过金属导体时，会产生两种奇特的效应：集肤效应和邻近效应，高频焊接就是利用这两种效应来进行钢管的焊接的。那么，这两个效应是怎么回事呢？ 集肤效应是指以一定频率的交流电流通过同一个导体时，电流的密度不是均匀地分布于导体的所有截面的，它会主要向导体的表面集中，即电流在导体表面的密度大，在导体内部的密度小，所以我们形象地称之为：“集肤效应”。集肤效应通常用电流的穿透深度来度量，穿透深度值越小，集肤效应越显著。这穿透深度与导体的电阻率的平方根成正比，与频率和磁导率的平方根成反比。通俗地说，频率越高，电流就越集中在钢板的表面；频率越低，表面电流就越分散。必须注意：钢铁虽然是导体，但它的磁导率会随着温度升高而下降，就是说，当钢板温度升高的时候，磁导率会下降，集肤效应会减小。 邻近效应是指高频电流在两个相邻的导体中反向流动时，电流会向两个导体相近的边缘集中流动，即使两个导体另外有一条较短的边，电流也并不沿着较短的路线流动，我们把这种效应称为：“邻近效应”。邻近效应本质上是由于感抗的作用，感抗在高频电流中起主导的作用。邻近效应随着频率增高和相邻导体的间距变近而增高，如果在邻近导体周围再加上一个磁心，那么高频电流将更集中于工件的表层。 这两种效应是实现金属高频焊接的基础。高频焊接就是利用了集肤效应使高频电流的能量集中在工件的表面；而利用了邻近效应来控制高频电流流动路线的位置和范围。电流的速度是很快的，它可以在很短的时间内将相邻的钢板边部加热，熔融，并通过挤压实现对接。 2 高频焊接设备的结构和工作原理 了解了高频焊接原理，还得要有必要的技术手段来实现它。高频焊接设备就是用于实现高频焊接的电气—机械系统，高频焊接设备是由高频焊接机和焊管成型机组成的。其中高频焊接机一般由高频发生器和馈电装置二个部分组成，它的作用是产生高频电流并控制它；成型机由挤压辊架组成，它的作用是将被高频电流熔融的部分加以挤压，排除钢板表面的氧化层和杂质，使钢板完全熔合成一体。 高频发生器过去的焊管机组上使用高频发生器是三回路的：高频发电机组；固体
焊管高频焊接原理
焊管高频焊接原理 高频焊接起源于上世纪五十年代，它是利用高频电流所产生的集肤效应和相邻效应，将钢板和其它金属材料对接起来的新型焊接工艺。高频焊接技术的出现和成熟，直接推动了直缝焊管产业的巨大发展，它是直缝焊管（ERW生产的关 键工序。高频焊接质量的好坏，直接影响到焊管产品的整体强度，质量等级和生产速度。作为焊管生产制造者，必须深刻了解高频焊接的基本原理；了解高频焊接设备的结构和工作原理；了解高频焊接质量控制的要点。 1高频焊接的基本原理所谓高频，是相对于50Hz的交流电流频率而言的，一般是指50KHz~400KHZ勺高频电流。高频电流通过金属导体时，会产生两种奇特的效应：集肤效应和邻近效应，高频焊接就是利用这两种效应来进行钢管的焊接的。那么，这两个效应是怎么回事呢？集肤效应是指以一定频率的交流电流通过同 一个导体时，电流的密度不是均匀地分布于导体的所有截面的，它会主要向导体 的表面集中，即电流在导体表面的密度大，在导体内部的密度小，所以我们形象地称之为：“集肤效应”。集肤效应通常用电流的穿透深度来度量，穿透深度值越小，集肤效应越显著。这穿透深度与导体的电阻率的平方根成正比，与频率和磁 导率的平方根成反比。通俗地说，频率越高，电流就越集中在钢板的表面；频率越低，表面电流就越分散。必须注意：钢铁虽然是导体，但它的磁导率会随着温度升高而下降，就是说，当钢板温度升高的时候，磁导率会下降，集肤效应会减小。邻近效应是指高频电流在两个相邻的导体中反向流动时，电流会向两个导体相近的边缘集中流动，即使两个导体另外有一条较短的边，电流也并不沿着较短的路线流动，我们把这种效应称为：“邻近效应”。邻近效应本质上是由于感抗的作用，感抗在高频电流中起主导的作用。邻近效应随着频率增高和相邻导体的间距变近而增高，如果在邻近导体周围再加上一个磁心，那么高频电流将更集中于工件的表层。这两种效应是实现金属高频焊接的基础。高频焊接就是利用了集肤效应使高频电流的能量集中在工件的表面；而利用了邻近效应来控制高频电流流动路线的位置和范围。电流的速度是很快的，它可以在很短的时间内将相邻的钢板边部加热，熔融，并通过挤压实现对接。 2 高频焊接设备的结构和工作原理了解了高频焊接原理，还得要有必要的技
高频焊接的基本原理
高频焊接的基本原理 所谓高频，是相对于50Hz的交流电流频率而言的，一般是指50KHz~400KHz的高频电流。高频电流通过金属导体时，会产生两种奇特的效应：集肤效应和邻近效应，高频焊接就是利用这两种效应来进行钢管的焊接的。那么，这两个效应是怎么回事呢？ 集肤效应是指以一定频率的交流电流通过同一个导体时，电流的密度不是均匀地分布于导体的所有截面的，它会主要向导体的表面集中，即电流在导体表面的密度大，在导体内部的密度小，所以我们形象地称之为：“集肤效应”。集肤效应通常用电流的穿透深度来度量，穿透深度值越小，集肤效应越显著。这穿透深度与导体的电阻率的平方根成正比，与频率和磁导率的平方根成反比。通俗地说，频率越高，电流就越集中在钢板的表面；频率越低，表面电流就越分散。必须注意：钢铁虽然是导体，但它的磁导率会随着温度升高而下降，就是说，当钢板温度升高的时候，磁导率会下降，集肤效应会减小。 邻近效应是指高频电流在两个相邻的导体中反向流动时，电流会向两个导体相近的边缘集中流动，即使两个导体另外有一条较短的边，电流也并不沿着较短的路线流动，我们把这种效应称为：“邻近效应”。邻近效应本质上是由于感抗的作用，感抗在高频电流中起主导的作用。邻近效应随着频率增高和相邻导体的间距变近而增高，如果在邻近导体周围再加上一个磁心，那么高频电流将更集中于工件的表层。 这两种效应是实现金属高频焊接的基础。高频焊接就是利用了集肤效应使高频电流的能量集中在工件的表面；而利用了邻近效应来控制高频电流流动路线的位置和范围。电流的速度是很快的，它可以在很短的时间内将相邻的钢板边部加热，熔融，并通过挤压实现对接。 2 高频焊接设备的结构和工作原理 了解了高频焊接原理，还得要有必要的技术手段来实现它。高频焊接设备就是用于实现高频焊接的电气—机械系统，高频焊接设备是由高频焊接机和焊管成型机组成的。其中高频焊接机一般由高频发生器和馈电装置二个部分组成，它的作用是产生高频电流并控制它；成型机由挤压辊架组成，它的作用是将被高频电流熔融的部分加以挤压，排除钢板表面的氧化层和杂质，使钢板完全熔合成一体。 3高频焊接质量控制的要点 影响高频焊接质量的因素很多，而且这些因素在同一个系统内互相作用，一个因素变了，其它的因素也会随着它的改变而改变。所以，在高频调节时，光是注意到频率，电流或者挤压量等局部的调节是不够的，这种调整必须根据整个成型系统的具体条件，从与高频焊接有关联的所有方面来调整。 影响高频焊接的主要因素有以下八个方面：第一，频率 高频焊接时的频率对焊接有极大的影响，因为高频频率影响到电流在钢板内部的分布性。选用频率的高低对于焊接的影响主要是焊缝热影响区的大小。从焊接效率来说，应尽可能采用较高的频率。100KHz的高频电流可穿透铁素体钢0.1mm, 400KHz则只能穿透0.04mm,即在钢板表面的电流密度分布,后者比前者要高近2.5倍。在生产实践中,焊接普碳钢材料时一般可选取350KHz~450KHz的频率；焊接合金钢材料，焊接10mm以上的厚钢板时，可采用50KHz~150KHz那样较低的频率，因为合金钢内所含的铬，锌，铜，铝等元素的集肤效应与钢有一定差别。国外高频设备生产厂家现在已经大多采用了固态高频的新技术，它在设定了一个频率范围后，会在焊接时根据材料厚度，机组速度等情况自动跟踪调节频率。第二，会合角 会合角是钢管两边部进入挤压点时的夹角。由于邻近效应的作用，当高频电流通过钢板边缘时，钢板边缘会形成预热段和熔融段（也称为过梁）这过梁段被剧烈加热时，其内部的钢水被迅速汽化并爆破喷溅出来，形成闪光，会合角的大小对于熔融段有直接的影响。 会合角小时邻近效应显著，有利提高焊接速度，但会合角过小时，预热段和熔融段变长，而