Какие факторы влияют на качество стальных труб, сваренных высокочастотной сваркой?

В процессе производства стальных труб, сваренных высокочастотной сваркой , для обеспечения соответствия качества продукции требованиям технических стандартов и потребностям клиентов необходимо проанализировать факторы, влияющие на качество продукции в процессе производства стальных труб. Факторы, влияющие на качество стальных труб, сваренных высокочастотной сваркой в ​​процессе производства, включают семь аспектов: сырье, процесс сварки, регулировка валков, материал рулонов, отказ оборудования, производственная среда и другие причины. Среди них основными влияющими факторами являются сырье, процесс сварки и регулировка валков. Остальные четыре фактора — рулонный материал, отказ оборудования, производственная среда и другие причины — относительно незначительны. Поэтому в процессе производства стальных труб необходимо тщательно контролировать три ключевых аспекта: сырье, процесс сварки и регулировку валков.

Во-первых, какое влияние оказывает сырье на качество сварки стальных труб?

(1) Влияние механических свойств стальной полосы на качество стальных труб.

Обычно для сварных стальных труб используется углеродистая конструкционная сталь, основные марки которой включают Q195, Q215, Q235, SPCC, SS400, SPHC и т. д. Чрезмерно высокий предел текучести и прочность на разрыв стальной полосы вызовет трудности при формировании стальной полосы, особенно когда стенка трубы толстая, материал имеет большую силу упругого возврата, а стальная труба испытывает большое деформационное напряжение во время сварки, что делает сварной шов склонным к растрескиванию. Когда предел прочности стальной полосы превышает 635 МПа, а удлинение менее 10 %, сварной шов склонен к отслаиванию в процессе сварки. Когда предел прочности на разрыв менее 300 МПа, стальная полоса склонна к образованию складок на поверхности в процессе формования из-за мягкого материала. Видно, что механические свойства материала оказывают большое влияние на качество стальной трубы, и качество стальной трубы необходимо эффективно контролировать с точки зрения прочности материала.

(2) Влияние дефектов поверхности стальных полос на качество стальных труб.

К распространенным дефектам поверхности стальных полос относятся выпуклость, волнистость и продольный сдвиг. Выпуклость и волнистость обычно возникают в процессе холодной прокатки стальной полосы и возникают из-за неправильного контроля величины обжатия. В процессе формования стальных труб выпуклость и волнистые формы приводят к отклонению или переворачиванию полосы, что может легко вызвать сварку внахлест сварного шва стальной трубы и повлиять на качество стальной трубы. Сколы по краям стальной полосы (т.е. зазубренные, неровные края стальной полосы) обычно возникают на продольной полосе, что вызвано тупыми или тупыми лезвиями диска продольной резки. Из-за сколов кромок часто возникают локальные отсутствующие участки, что делает стальную полосу склонной к образованию трещин и трещин во время сварки, что влияет на стабильность качества сварного шва.

(3) Влияние геометрии стальной полосы на качество стальных труб.

Когда ширина стальной полосы меньше допустимого отклонения, давление экструзии во время сварки стальной трубы снижается, что приводит к образованию слабых сварных швов в месте сварки стальной трубы, что приводит к образованию трещин или раскрытию труб. Когда ширина стальной полосы превышает допустимое отклонение, давление экструзии во время сварки стальной трубы увеличивается, что приводит к появлению дефектов сварки, таких как заостренные кончики, сварные швы внахлест или заусенцы на сварном шве стальной трубы. Следовательно, колебания ширины стальной полосы не только влияют на точность наружного диаметра стальной трубы, но и серьезно влияют на качество поверхности стальной трубы. Для стальных труб, требующих изменения толщины стенки в одном и том же поперечном сечении, не превышающего заданного значения (т. е. труб, требующих высокой однородности толщины стенки), колебания толщины стальной полосы перенесут любое избыточное изменение толщины в пределах одного и того же рулона стальной полосы на готовую стальную трубу, что приведет к превышению допустимого допуска и браковке большого количества труб. Колебания толщины не только влияют на точность толщины готовой стальной трубы, но также из-за непостоянной толщины стальной полосы приводят к нестабильному давлению экструзии и температуре сварки во время сварки, что приводит к нестабильному качеству сварного шва. Кроме того, внутренние дефекты материала, такие как включения, примеси и отверстия внутри стали, также являются важными факторами, влияющими на качество труб. Поэтому перед сваркой стальной полосы необходимо проверить качество поверхности и геометрические размеры каждого рулона. Стальные полосы, не соответствующие требованиям стандарта, не следует производить во избежание ненужных потерь.

Во-вторых, влияние процесса сварки на качество стальных труб, сваренных высокочастотной сваркой.

(1) Контроль сварочного зазора.

После того, как стальная полоса поступает в установку для сварки стальных труб, она формируется формовочным роликом и ориентируется направляющим роликом, образуя круглую заготовку стальной трубы с открытым зазором. Степень выдавливания экструзионного ролика регулируется таким образом, чтобы контролировать сварочный зазор в пределах 1–3 мм и сохранять два конца сварного шва заподлицо. Если сварочный зазор слишком велик, это приведет к плохой сварке, неполному проплавлению или растрескиванию; Если сварочный зазор слишком мал, чрезмерное тепло приведет к выгоранию сварного шва, разбрызгиванию расплавленного металла и ухудшению качества сварки.

(2) Регулировка положения высокочастотной индукционной катушки.

Индукционная катушка должна быть размещена на той же центральной линии, что и стальная труба. Расстояние между передним концом индукционной катушки и центральной линией экструзионного ролика должно быть как можно ближе к спецификациям стальной трубы, без сжигания экструзионного ролика. Если индукционная катушка находится слишком далеко от экструзионного ролика, эффективное время нагрева увеличивается, зона термического влияния шире, а прочность сварного шва стальной трубы снижается или он не проваривается полностью; и наоборот, индукционная катушка склонна к перегоранию экструзионного вала.

(3) Регулировка положения устройства импеданса

Импедансное устройство представляет собой один или группу специальных магнитных стержней для сварных стальных труб. Площадь поперечного сечения импедансного устройства обычно не должна быть менее 70% площади поперечного сечения внутреннего диаметра стальной трубы. Его функция заключается в формировании петли электромагнитной индукции с индукционной катушкой, кромкой сварного шва заготовки трубы и магнитным стержнем, создавая эффект близости. Вихретоковое тепло концентрируется вблизи края сварного шва трубной заготовки, в результате чего край трубной заготовки нагревается до температуры сварки. Импедансное устройство должно быть размещено в V-образной секции нагрева, а передний конец должен находиться в центре экструзионного ролика, чтобы его центральная линия соответствовала центральной линии трубы. Если устройство импеданса установлено неправильно, это повлияет на скорость сварки и качество сварки стальной трубы, вызывая трещины в стальной трубе.

В-третьих, какое влияние оказывают параметры процесса высокочастотной сварки на качество свариваемых высокочастотной сваркой стальных труб?

Тепловложение сварного шва стальной трубы от высокочастотного источника питания называется подводимым теплом. При преобразовании электрической энергии в тепловую формула подвода тепла имеет вид: Q=KI2 Rt (1) где Q — подвод тепла к трубной заготовке; К – эффективность преобразования энергии; I — сварочный ток; R — сопротивление контура; t – время нагрева. Время нагрева: t = Lv (2), где L — центральное расстояние от индукционной катушки или электродной головки до экструзионного вала; v — скорость сварки.

Когда высокочастотное подаваемое тепло недостаточно, а скорость сварки слишком высока, край тела нагретой трубы не может достичь температуры сварки, а сталь остается в своей твердой структуре и не может быть сварена, образуя трещины, которые не плавятся и не проникают. Когда высокочастотное подаваемое тепло слишком велико, а скорость сварки слишком низкая, край нагретого тела трубы превышает температуру сварки, что легко приводит к перегреву или даже возгоранию, что приводит к прорыву сварного шва и образованию брызг металла и усадочных полостей. Из формул (1) и (2) видно, что количество подаваемого высокочастотного тепла можно контролировать, регулируя высокочастотный сварочный ток (напряжение) или скорость сварки, так что сварной шов стальной трубы можно как проварить, так и не прорвать, в результате чего стальная труба имеет превосходное качество сварки.

В-четвёртых, насколько регулировка валков влияет на качество сварки стальных труб высокочастотной сваркой?

В процессе производства, когда валки повреждены или сильно изношены, необходимо заменить часть валков на агрегате, или определенная разновидность непрерывно производится в достаточном количестве, и требуется замена всего комплекта валков. На этом этапе необходимо отрегулировать валки для получения стальных труб хорошего качества. Неправильная регулировка роликов может легко привести к таким дефектам, как перекручивание шва трубы, сварка внахлестку, волнистые линии кромок, выпуклости, вмятины или царапины на поверхности трубы, а также чрезмерная овальность. Поэтому при смене валков необходимо владеть техникой регулировки валков. Изменение технических характеристик стальных труб обычно требует замены всего комплекта роликов. Способ регулировки валков следующий: стальной проволокой проводят центральную линию от входа агрегата к выходу и регулируют ее так, чтобы схемы проходов каждой клети находились на одной осевой линии и чтобы нижняя линия формования соответствовала техническим требованиям. После изменения характеристик валков сначала выполните комплексную регулировку формовочного ролика, направляющего ролика, экструзионного ролика и калибровочного ролика, а затем сосредоточьтесь на настройке закрытой схемы проходов формовочного ролика, направляющего ролика и экструзионного ролика. Функция направляющего ролика заключается в контроле направления шва трубы и высоте нижней линии заготовки, уменьшении расширения кромки, контроле упругого отскока кромки заготовки и обеспечении того, чтобы шов трубы был прямым и не перекручивался перед входом в экструзионный валок. Если направляющий ролик не отрегулирован должным образом во время процесса сварки, могут легко возникнуть дефекты сварки, такие как перекручивание шва трубы, сварка внахлестку и волнистые линии на краях. Экструзионный ролик является ключевым элементом оборудования в установке для сварки стальных труб. Его функция заключается в сварке под давлением тела трубы, кромки которого нагреты до температуры сварки, под давлением экструзии ролика. Во время производства необходимо контролировать угол открытия экструзионного вала. Если давление экструзии слишком низкое, прочность металла сварного шва снижается, и под напряжением возникает растрескивание; если давление экструзии слишком велико, прочность сварного шва снижается, а количество внешних заусенцев увеличивается, что легко приводит к дефектам сварки, таким как сварные швы внахлест. При медленном пуске агрегата для сварки стальных труб пристальное внимание следует уделять вращению роликов в каждой детали и при необходимости регулировать ролики, чтобы качество сварки и технологические размеры свариваемой стальной трубы соответствовали заданным требованиям.