高频焊管焊口裂缝的产生机理及预防解析

高频焊管焊口裂缝的产生气理及预防高频焊瞥焊口裂缝是影响焊竹质员的乖要因素,寻求预防或消退焊口裂缝的方法是高频焊管生产急需解决的课题。木文对高频焊管焊口裂缝的缺陷种类、产生气理及影响裂缝产生的因素,进展了系统地分析、争论提出了防止裂缝产生的方法和措施。前言高频直缝焊管由于具有管壁均匀、内外外表光滑、焊缝强度不低于母材强度等优点而被广泛应用。近年来焊答用原料价格大幅度提高,各焊管厂经济效益快速降低,因此焊管企业面临一个严峻的问题,即在现有的根底上,如何提高产品质量,以增加经济效益。依据我厂几年来的生产实践,笔者认为,大幅度地削减焊口裂缝,提高电焊钢管成材率,是降低产品本钱、提高经济效益的重要途径。 几年来,我厂因焊口裂缝造成的废品占废品总量的70%以_L,而使成品损失近1.7%。假设每年按16000t计算,则直接经济损失近02万元。为此,预防或消退焊口裂缝是我厂乃至高频焊管行业急需解决的课题。笔者对裂缝的产生气理及预防迸行了初步探讨和试验争论,取得了肯定效果。焊口裂缝的产生气理.裂缝种类在高频直缝焊管中,裂缝的表现形式有通长的裂缝、局部的周期性裂缝、不规章的断续裂缝。也有的钢管焊后外表未见裂缝,但经压扁、矫直或水压试验后消灭裂缝。在三种形式的裂缝中,通长裂缝较为突出。.周期性和断续性裂缝产生气理,焊接挤压辊、电极(感应器)、阻抗器(磁棒)、高频操纵台是实现焊接的主要工具和设备。高频焊接的过程包括加热熔化和塑态压焊,1。待焊管筒在挤压辊的压力下,使开口边缘集合,其集合点不在挤压辊中心线上,而是提前形成(1C点)。当MC点时,两边缘首先点接触并熔化,形成金属过梁(或称熔钢过梁),通过熔钢过梁的电流密度到达最大值,过梁被急剧加热,内部产生金属蒸气,其压力大于液体外表张力时,即爆炸而喷射金属火花。加热熔化过程存在三种现象(见图2):1)A和集合点C重合。A、C重合处偶而发生少量的火花(Z)a。2)熔接点AC保持肯定距离。C点四周不断发生较多的火花(Z)b。3)C的位置稍远离压缩中心,熔接点A靠近压缩中心。C点四周将不断发生大量的颗粒较大的火花(c2)。当开口角太小、加热又过度时将会消灭第三种火花喷射现象。由于边缘加热过度,火花将形成较大喷溅,带走较多边缘金属火口不能充分闭合,当通过压缩中心时,造成挤压量缺乏,残渣不能充分排解,形成周期性或断续性裂缝。通长裂缝的产生气理高频焊接在I形对接时(3)a,由于高频电流的邻近效应,电流集中在整个外表上,焊口组织均匀、稳定,其晶粒较小,甚至比母材的晶粒还小(4),V形对接时(图3)b,电流集中在内外表,内外表先升温,热影响区变宽,焊口组织不均匀,氧化物未能排解,焊口处消灭裂纹(5),导致冲击韧性下降,焊缝质量降低。管坯在成形至挤压辊前的集合点处,其待焊边缘消灭管筒内壁的角接状态。当角接严峻时,内壁便提前接触,提前得到热量,因而内壁的热量范围大于外壁。当横向挤庄时,简洁造成内焊外未焊的缺陷,即形成假焊,表现为外毛刺的开裂现象,即形成通长裂缝。影晌裂缝产生的因索原料质量不良在焊管生产中,原料边缘毛刺大和宽度过宽是常常消灭的问题。焊接时假设毛刺向外,则易产生通长断续裂缝;原料宽度过宽,挤压辊孔型过布满,形成焊接桃形,外焊疤大,内焊筋小甚至没有,矫直后开裂。实际生产中,40mm50mm、65mm焊管严峻,40mm145mm带钢过宽所致。边缘角接状态管筒边缘的角接状态是焊管生产中常常消灭的现象,管径娜小,角接越严峻。成形诱整不到位是产生角接的前提条件。挤压辊孔型设计不当,孔型上外圆角大、挤压辊调整有仰角是影响角接的关键因素。单半径挤压辊孔型,消退不了由于成形不良而产生的角接向题,加大挤压力,或拼压辊在生产后期,孔型磨损呈立椭圆,都加剧了尖桃形焊接状态,消灭严峻角接。角接将会使大局部金属从上边流出,形成不粗定的熔化过怪,有较大的金属喷溅,消灭过热的择口组织,外毛刺表现为_高热状、不规章、量大、不易刮掉,内毛须微小,如焊速稍有控秘不当,就必定消灭焊口的“假焊”。挤压辊上外圆角大,使管筒在挤压辊内布满缺乏,边缘接触状态转变,由平行变成“V”形,消灭内焊外未焊现象。挤压辊轴长时间受力磨损,加之底座教承磨损,.两轴形成仰角,造成挤压力缺乏,消灭立椭圆及严峻角接现象。工艺参数选择不合理高频焊管生产的工艺参数包括焊接速度、焊接温度、焊接电优、挤压力、开口角、感应器和阻抗器的尺寸等。,是最重要的工艺参数,必需合理匹配,否则影响焊缝质量。,造成低温焊不透和高温过烧,压扁后开裂。o挤压力缺乏时,被焊边缘金属不能充分压合,并且焊缝中残留的杂质不易排出,焊缝强度降低;挤压力过大时,金属流淌角度增大,残造易于排出,热影响区变窄,焊接质量提高。但压力过大,会造成大的火花喷截,使熔滋的氧化物和局部塑性层的金属一齐被挤出来,经刮疤后焊簇减薄,从而降低焊缝强度而开裂。开口角过大,高频邻近效应降低,涡流损失增大,焊接温度降低。假设保持原速焊接,导致裂缝产生;开口角过小,将造成焊接电流不稳定,在焦点处发生小的爆破(直观为放电现象),形成裂缝。(2)感应器是高频焊管焊接部位的主要部件,它与管坯之间的间隙及开口宽度对焊缝质量影响很大。感应器与管坯的间隙过大,使感应器的效率急剧下降;间隙过小,简洁造成感应器与管子之间放电,造成焊裂,同时也简洁被管子撞坏。感应器开口宽度过大,使得管坯对接边缘的焊接温度降低,在焊速较快的状况下,极易产生假焊,经矫直后而开裂。择管裂缝的预防加强原料治理,建立严格的原料验收制度,对于质量不良的带钢不投入使用。对于边缘毛刺大的带钢承受反上料的方法。40mm145mm144.5mm。带钢宽度可由下式计算:带钢宽度可由下式计算：△ B=π〔D+D-t +K△ T K式中B---带钢宽度，mmTD—定径机最终一架孔型直径〔负公差〕，mmTK△D 定径余量，mmKt----带钢厚度，mm;t=3.5mmKt 焊接余量，mmDT=D-(2.2-0.3)式中D 成品管外径，D=48mm;D=48-0.2=47.8mm;T取当D=48mm时，△D=0.7-0.8mm, 0.8mm取K当t=3.5mm时，K=0.7-0.8,取0.8所以，40mm焊管用带钢宽度为B=3.1416*〔47.8+0.8-3.5〕+0.8*3.5=144.5mm现场检测40mm焊管用带钢宽度,取其宽度在144.5士0.lm坦投入使用,生产过程中管坯运行较稳定,桃形焊接现象减轻,焊缝质量较好,裂缝废品削减,而且管径不易超差。设计双半径挤压辊孔型,挤压辊上外圆角取小值,减轻或消退角接现象,使边缘呈平行焊接,既保证了焊缝质量,RHRB两个半径组成,6。R=DT/2+△RmmHR=R+(:3~4)mmB HDT

—成品管直径,mm;△R—定径量,mm;R—下半径,mm;HR—上半径,mm。B48.4mm挤压辊为例:D=47.8mm时,△R=0.3~0.35mm,0.3mmTR=47.8/2+0.3=24.2mmHR=24.2+3.2=27.4mmBm=△一(RR)=0.5~1.5mmB H式中△—偏心量,△=4~5mm,m取值很值得争论。m值大易产生搭焊,上辊环压力大易产生裂纹;m值小则不能减轻桃形焊接。为此取其中值,m=1mm,则△24.2)=4.2mm700~800t,300~400t,且双半径挤压辊轧制的焊管其焊缝质量好,内焊肉均匀。单、双半径挤压辊孔型比较如图7所示。合理调整挤压辊水平位置,不得消灭仰角。生产中假设挤压机构松动,消灭仰角现象时,连续加大挤压力将使角接更为严峻，觉察此问题应马上停车‘重调整。优选最正确工艺参数依据几年来的测试数据,承受L,(3‘)的正交试验法,优选出阳极电压、阳极电流、挤压景、焊接速度、开口角等参数的最正确范围值,1。感应器开口宽度的大小,对焊缝质量和生产有很大影响。上开口度越小,热影响区越窄,焊缝质量越好。但过小简洁被带钢刮伤,或者放电短路。依据生产实际的观看和测试,认6-10mm为好,8所示。由于管坯在感应器处有一个3~4mm的开口,因此可以削减功率损耗,也可确保焊接质量。为了