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高频对接缝焊
双击自动滚屏 发布者:chinaweld 发布时间:11/19/2007 阅读:5465

 

 

 

 

 

 

一、概述

高频对接缝焊是属于高频焊的一种焊接方法。所谓高频焊是在20世纪50年代初发明并应用于生产的。它是用流经工件连接面的高频电流所产生的电阻热加热,并在施加(或不施加)顶锻力的情况下,使工件金属间相互连接的一类焊接方法。高频对接缝焊主要应用在机械化或自动化程度较高的管材、型材生产线中。焊件材质可为钢、有色金属,管径61420mm、壁厚0.1520mm。小径管多为直焊缝,大径管多为螺旋焊缝。

1)高频对接缝焊的主要特点

① 焊速高  这是由于电能高度集中,焊接区加热速度极快,焊速高达150m/min,甚至200m/min。而且在焊速高时也不产生“跳焊”现象。

② 热影响区小  因焊速高,工件自冷作用强,故不仅热影响区小,而且还不易发生氧化,从而可以获得具有良好组织与性能的焊缝。

③ 焊前可不清理。

④ 能焊的金属种类多。

2)分类  高频对接缝焊根据高频电能导入方式可分为接触高频缝焊和感应高频缝焊。

二、高频对接缝焊焊接参数及选择

高频对接缝焊优质接头的获得主要取决于能否建立理想焊接状态以及是否能将氧化物及其他杂质挤出对口焊缝区。其关键是在焊接区的板内、外边缘获得一致的温度,并使挤压量与加热温度有适当的匹配。

1)电源频率的选择  高频焊接可在很广的频率范围内实现。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。通常是薄壁管,选用高一些的频率;厚壁管,则取低些。

2)会合角的选择  会合角的大小对高频闪光过程的稳定性,对焊缝质量和焊接效率都有很大影响。通常取2º 6º比较适宜。

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。当管坯的厚度很大时,用X形坡口。

4)电极、感应圈及阻抗器安放位置的选择

① 电极位置  在高频接触焊中,电极安放位置应尽可能靠近挤压辊轮,与其中心线距离取20150mm,焊铝管时取下限,焊壁厚10mm以上低碳钢管时取上限。

② 感应圈位置  在高频感应焊中,感应圈应与管子同心放置,其前端距离两挤压辊轮中心连线亦应尽可能靠近。同时,应注意感应圈宽度α与管坯直径D关系为α=(1.01.2D;感应圈内径与管壁表面间隙h35mm

③ 阻抗器位置  阻抗器应与管坯同轴安放,移动阻抗器、感应圈的前后位置,均可加强或减弱对口边缘加热,调节板厚方向内外温度至接近一致。通常阻抗器前端可超出两挤压辊轮中心连线c34mm,但可能使拖走阻抗器的次数增加,影响焊接生产正常进行,所以在保证质量条件下,c也可以选为零值或不到该中心连线1020mm。同时,阻抗器的截面积应约为管坯内圈截面积的75%,且与管坯内壁之间间隙为615mm

5)输入功率的选择  生产上一般都用振荡器的输入功率来度量输出给焊缝的加热功率,输入功率小时,因管坯坡口面加热不足,达不到焊接温度,就会产生未焊合缺陷。输入功率过大时,管坯坡口面加热温度就会高于焊接温度过多,引起过热或过烧,甚至使焊缝击穿,造成熔化金属严重喷溅而形成针孔或夹渣缺陷。

6)焊接速度的选择  焊接速度也是焊接的主要工艺参数。焊接速度提高,管坯坡口面挤压速度会提高。这有利于将已被加热到熔化的两边液态金属和氧化物挤出去,从而易于得到优质焊缝。

然而,在输入功率一定的情况下,焊接速度不可能无限制的提高,否则,管坯坡口两边的加热将达不到焊接温度,从而易于产生焊接缺陷或根本不能焊合。

7)焊接压力的选择  焊接压力也是高频焊的主要参数之一,对焊缝质量有重要影响。焊接压力一般以100300MPa为宜。

三、常用金属的高频纵缝焊接

1)碳钢和低合金高强度钢的焊接  通常用碳当量评估其焊接性。当材料的碳当量小于0.2%时,其焊接性好,焊后不需进行热处理;碳当量大于0.65%时,焊接性差,焊缝硬脆易裂,禁止焊接;碳当量在0.2%~0.65%之间的材料,焊接性尚可,但焊后需立即进行正火处理,即在焊接和切去钢管外毛剌之后,在通水冷却和定径之前,用中频感应对焊接区连续加热的办法进行。低合金高强度钢管焊接多需要做焊后正火处理。

2)不锈钢的焊接  由于不锈钢导热性差、电阻率高、焊接同样直径和壁厚的管子,所需热功率比其他钢材的管小。故在相同输入功率情况下,能很快达到焊接温度,可以用较高速度进行焊接;不锈钢管坯在成型辊系作用下,易冷作硬化,且回弹大。故需正确设计辊系机件,恰当调整辊轮之间的间隙,亦需加大挤压力。一般比焊制低碳钢管时增大4050MPa

此外,要注意焊后热影响区耐腐蚀性能降低问题。通常是采用焊前固溶处理,高的焊接速度和焊后使管材通过冷却器急冷等措施来避免和抑制热影响区析出碳化物,以获得耐蚀性能良好的接头。

3)铝及铝合金的焊接  铝及铝合金熔点低,易氧化,焊接时结合面很快被加热到熔化温度,且发生剧烈氧化而生成高熔点的三氧化二铝膜,必须把它挤出去。为了缩短铝及铝合金在液态温度下的停留时间,又保证母材能在固相线温度以上焊合,并减少散热所引起的温度降低,常提高焊接速度和挤压速度。一般比焊制钢管大。

铝合金是非导磁体,高频电流穿透深度较大,故焊制同样壁厚管材料,选用较高的频率。此外,对高频电源的电压和功率要求具有较高的稳定性和较小的波纹系数。

四、高频螺旋缝焊管

利用普通管材纵缝高频焊法生产中大直径的管子时,因受钢厂条件限制,很难得到合适宽度的管坯。采用如图所示的管材螺旋接缝高频焊法,可克服这个困难。除能使用较窄的管坯焊出直径很大的管子外,它还能用同一宽度的管坯焊出不同直径的管材。

焊接时,将管坯连续的送入成型轧机,使之螺旋的绕心轴弯曲成圆筒状,并使其边缘间相互形成对接或搭接缝,同时又构成相应的V形会合角,然后再用接触高频焊法进行连续焊接。对接缝一般用于制造厚壁管,搭接缝则用于生产薄壁管。为避免对接端面出现不均匀加热,通常要将接头两边加工,使对接的两边形成60º70º的坡口。搭接缝的搭接量随管坯厚度而不同,可在25mm范围内选取。

200kV高频电源可制造壁厚为614mm、直径达1024mm的大直径螺旋接缝管,焊接速度可达3090m/min。螺旋接缝管壁承载能力大,故多用于输送石油、天然气等重要场合。

 
 
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