直縫鋼管的高頻焊接過(guò)程是在高頻焊管機(jī)組中完成的。高頻焊管機(jī)組通常由滾壓成型、高頻焊接、擠壓、冷卻、定徑、飛鋸切斷等部件組成，機(jī)組的前端配有儲(chǔ)料活套，機(jī)組的后端配有鋼管翻轉(zhuǎn)機(jī)架；電氣部分主要有高頻發(fā)生器、直流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)和儀表自動(dòng)控制裝置等組成。現(xiàn)以165高頻焊管機(jī)組為例，其主要技術(shù)參數(shù)如下：

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直縫鋼管

3.1 焊管成品

圓管外徑： φ111~165mm

方管： 50×50~125×125mm

矩形管： 90×50~160×60~180×80mm

成品管壁厚：2~6mm

3.2 成型速度： 20~70米/分鐘

3.3 高頻感應(yīng)器：

熱功率： 600KW

輸出頻率： 200~250KHz

電源： 三相380V 50Hz

冷卻： 水冷

激勵(lì)電壓： 750~1500V

高頻激勵(lì)電路

高頻激勵(lì)電路（又稱高頻振蕩電路），是由安裝在高頻發(fā)生器內(nèi)的大型電子管和振蕩槽路組成，它是利用電子管的放大作用，在電子管接通燈絲和陽(yáng)極時(shí)，把陽(yáng)極輸出信號(hào)正反饋到柵極，形成自激振蕩回路。激勵(lì)頻率的大小取決于振蕩槽路的電氣參數(shù)（電壓、電流、電容和電感）。

高頻焊接工藝

5.1 焊縫間隙的控制

將帶鋼送入焊管機(jī)組，經(jīng)多道軋輥滾壓，帶鋼逐漸卷起，形成有開(kāi)口間隙的圓形管坯，調(diào)整擠壓輥的壓下量，使焊縫間隙控制在1~3mm，并使焊口兩端齊平。如間隙過(guò)大，則造成鄰近效應(yīng)減少，渦流熱量不足，焊縫晶間接合不良而產(chǎn)生未熔合或開(kāi)裂。如間隙過(guò)小則造成鄰近效應(yīng)增大，焊接熱量過(guò)大，造成焊縫燒損；或者焊縫經(jīng)擠壓、滾壓后形成深坑，影響焊縫表面質(zhì)量。

5.2 焊接溫度控制

焊接溫度主要受高頻渦流熱功率的影響，根據(jù)公式（2）可知，高頻渦流熱功率主要受電流頻率的影響，渦流熱功率與電流激勵(lì)頻率的平方成正比；而電流激勵(lì)頻率又受激勵(lì)電壓、電流和電容、電感的影響。激勵(lì)頻率公式為：

f=1/[2π(CL)1/2]...(1)

式中：f-激勵(lì)頻率(Hz)；C-激勵(lì)回路中的電容(F)，電容=電量/電壓；L-激勵(lì)回路中的電感，電感=磁通量/電流

上式可知，激勵(lì)頻率與激勵(lì)回路中的電容、電感平方根成反比、或者與電壓、電流的平方根成正比，只要改變回路中的電容、電感或電壓、電流即可改變激勵(lì)頻率的大小，從而達(dá)到控制焊接溫度的目的。對(duì)于低碳鋼，焊接溫度控制在1250~1460℃，可滿足管壁厚3~5mm焊透要求。另外，焊接溫度亦可通過(guò)調(diào)節(jié)焊接速度來(lái)實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)輸入熱量不足時(shí)，被加熱的焊縫邊緣達(dá)不到焊接溫度，金屬組織仍然保持固態(tài)，形成未熔合或未焊透；當(dāng)輸入熱時(shí)不足時(shí)，被加熱的焊縫邊緣超過(guò)焊接溫度，產(chǎn)生過(guò)燒或熔滴，使焊縫形成熔洞。

5.3 擠壓力的控制

管坯的兩個(gè)邊緣加熱到焊接溫度后，在擠壓輥的擠壓下，形成共同的金屬晶?；ハ酀B透、結(jié)晶，***終形成牢固的焊縫。若擠壓力過(guò)小，形成共同晶體的數(shù)量就小，焊縫金屬?gòu)?qiáng)度下降，受力后會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂；如果擠壓力過(guò)大，將會(huì)使熔融狀態(tài)的金屬被擠出焊縫，不但降低了焊縫強(qiáng)度，而且會(huì)產(chǎn)生大量的內(nèi)外毛刺，甚至造成焊接搭縫等缺陷。

5.4 高頻感應(yīng)圈位置的調(diào)控

高頻感應(yīng)圈應(yīng)盡量接近擠壓輥位置。若感應(yīng)圈距擠壓輥較遠(yuǎn)時(shí)，有效加熱時(shí)間較長(zhǎng)，熱影響區(qū)較寬，焊縫強(qiáng)度下降；反之，焊縫邊緣加熱不足，擠壓后成型不良。

5.5 阻抗器是一個(gè)或一組焊管專用磁棒，阻抗器的截面積通常應(yīng)不小于鋼管內(nèi)徑截面積的70%，其作用是使感應(yīng)圈、管坯焊縫邊緣與磁棒形成一個(gè)電磁感應(yīng)回路，產(chǎn)生鄰近效應(yīng)，渦流熱量集中在管坯焊縫邊緣附近，使管坯邊緣加熱到焊接溫度。阻抗器用一根鋼絲拖動(dòng)在管坯內(nèi)，其中心位置應(yīng)相對(duì)固定在接近擠壓輥中心位置。開(kāi)機(jī)時(shí)，由于管坯快速運(yùn)動(dòng)，阻抗器受管坯內(nèi)壁的磨擦而損耗較大，需要經(jīng)常更換。

5.6 焊縫經(jīng)焊接和擠壓后會(huì)產(chǎn)生焊疤，需要清除。清除方法是在機(jī)架上固定刀具，靠焊管的快速運(yùn)動(dòng)，將焊疤刮平。焊管內(nèi)部的毛刺一般不清除。

5.7 工藝舉例

現(xiàn)以焊制φ32×2mm直縫焊管為例，簡(jiǎn)述其工藝參數(shù)：

帶鋼規(guī)格：2×98mm 帶寬按中徑展開(kāi)加少量成型余量

鋼材材質(zhì)：Q235A

輸入 勵(lì)磁電壓：150V 勵(lì)磁電流：1.5A 頻率：50Hz

輸出 直流電壓：11.5kV 直流電流：4A 頻率：120000Hz

焊接速度：50米/分鐘

參數(shù)調(diào)節(jié)：根據(jù)焊接線能量的變化及時(shí)調(diào)節(jié)輸出電壓和焊接速度。參數(shù)固定后一般不用調(diào)整。