直縫鋼管形成工藝和用途

直縫鋼管是焊縫與鋼管縱向平行的鋼管,。通常分為公制電焊鋼管、電焊薄壁管,、變壓器冷卻油管等等,。
　　生產(chǎn)工藝
　　直縫高頻焊接鋼管具有工藝相對簡單，快速連續(xù)生產(chǎn)的特點,，在民用建筑,、石化、輕工等部門有廣泛用途,。多用于輸送低壓流體或做成各種工程構件及輕工產(chǎn)品,。
　　1.直縫高頻焊接鋼管的生產(chǎn)工藝流程
　　直縫焊接鋼管是通過高頻焊接機組將一定的規(guī)格的長條形鋼帶卷成圓管狀并將直縫焊接而成鋼管。鋼管的形狀可以是圓形的,，也可以是方形或異形的,，它取決于焊后的定徑軋制。焊接鋼管的材料主要是：低碳鋼及σs≤300N/mm2,、σs≤500N/mm2的低合金鋼或其他鋼材,。直縫鋼管高頻焊接的生產(chǎn)工藝流程如下：
　　2.高頻焊接
　　高頻焊接是根據(jù)電磁感應原理和交流電荷在導體中的趨膚效應、鄰近效應和渦流熱效應，使焊縫邊緣的鋼材局部加熱到熔融狀態(tài),，經(jīng)滾輪的擠壓,，使對接焊縫實現(xiàn)晶間接合，從而達到焊縫焊接之目的,。高頻焊是一種感應焊（或壓力接觸焊）,，它無需焊縫填充料，無焊接飛濺,，焊接熱影響區(qū)窄,，焊接成型美觀，焊接機械性能良好等優(yōu)點,，因此在鋼管的生產(chǎn)中受到廣泛的應用,。
　　鋼管的高頻焊接正是利用交流電的趨膚效應和鄰近效應，鋼材（帶鋼）經(jīng)滾壓成型后,，形成一個截面斷開的圓形管坯,，在管坯內(nèi)靠近感應線圈中心附近旋轉(zhuǎn)一個或一組阻抗器（磁棒），阻抗器與管坯開口處形成一個電磁感應回路,，在趨膚效應和鄰近效應的作用下,，管坯開口處邊緣產(chǎn)生強大而集中的熱效應，使焊縫邊緣迅速加熱到焊接所需溫度經(jīng)壓輥擠壓后,，熔融狀態(tài)的金屬實現(xiàn)晶間接合,，冷卻后形成一條牢固的對接焊縫。
　　3.高頻焊管機組
　　直縫鋼管的高頻焊接過程是在高頻焊管機組中完成的,。高頻焊管機組通常由滾壓成型,、高頻焊接、擠壓,、冷卻,、定徑、飛鋸切斷等部件組成,，機組的前端配有儲料活套,，機組的后端配有鋼管翻轉(zhuǎn)機架；電氣部分主要有高頻發(fā)生器,、直流勵磁發(fā)電機和儀表自動控制裝置等組成?，F(xiàn)以φ165mm高頻焊管機組為例，其主要技術參數(shù)如下：
　　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 高頻感應器：
　　熱功率： 600KW
　　輸出頻率： 200~250KHz
　　電源： 三相380V 50Hz
　　冷卻： 水冷
　　激勵電壓： 750~1500V
　　4.高頻激勵電路
　　高頻激勵電路（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極時,，把陽極輸出信號正反饋到柵極,，形成自激振蕩回路,。激勵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）,。
　　5.直縫鋼管高頻焊接工藝
　　5.1 焊縫間隙的控制
　　將帶鋼送入焊管機組，經(jīng)多道軋輥滾壓,，帶鋼逐漸卷起,，形成有開口間隙的圓形管坯，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。如間隙過大,，則造成鄰近效應減少,，渦流熱量不足，焊縫晶間接合不良而產(chǎn)生未熔合或開裂,。如間隙過小則造成鄰近效應增大，焊接熱量過大,，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頻率的平方成正比；而電流激勵頻率又受激勵電壓,、電流和電容,、電感的影響。激勵頻率公式為：
　　f=1/[2π(CL)1/2]...(1)
　　式中：f-激勵頻率(Hz),；C-激勵回路中的電容(F),，電容=電量/電壓；L-激勵回路中的電感,，電感=磁通量/電流
　　上式可知,，激勵頻率與激勵回路中的電容、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,、電流即可改變激勵頻率的大小,，從而達到控制焊接溫度的目的。對于低碳鋼,，焊接溫度控制在1250~1460℃,，可滿足管壁厚3~5mm焊透要求。另外,，焊接溫度亦可通過調(diào)節(jié)焊接速度來實現(xiàn),。
　　當輸入熱量不足時，被加熱的焊縫邊緣達不到焊接溫度,，金屬組織仍然保持固態(tài),，形成未熔合或未焊透；當輸入熱時不足時,，被加熱的焊縫邊緣超過焊接溫度,，產(chǎn)生過燒或熔滴，使焊縫形成熔洞,。
　　5.3 擠壓力的控制
　　管坯的兩個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,、結晶，最終形成牢固的焊縫,。若擠壓力過小,，形成共同晶體的數(shù)量就小，焊縫金屬強度下降,，受力后會產(chǎn)生開裂,；如果擠壓力過大，將會使熔融狀態(tài)的金屬被擠出焊縫,，不但降低了焊縫強度,，而且會產(chǎn)生大量的內(nèi)外毛刺，甚至造成焊接搭縫等缺陷,。
　　5.4 高頻感應圈位置的調(diào)控
　　高頻感應圈應盡量接近擠壓輥位置,。若感應圈距擠壓輥較遠時，有效加熱時間較長,，熱影響區(qū)較寬,，焊縫強度下降；反之,，焊縫邊緣加熱不足,，擠壓后成型不良。
　　5.5 阻抗器是一個或一組焊管專用磁棒,，阻抗器的截面積通常應不小于鋼管內(nèi)徑截面積的70%,，其作用是使感應圈,、管坯焊縫邊緣與磁棒形成一個電磁感應回路，產(chǎn)生鄰近效應,，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在管坯內(nèi),，其中心位置應相對固定在接近擠壓輥中心位置,。開機時，由于管坯快速運動,，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)焊接和擠壓后會產(chǎn)生焊疤,，需要清除,。清除方法是在機架上固定刀具，靠焊管的快速運動,，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,，簡述其工藝參數(shù)：
　　帶鋼規(guī)格：2×98mm 帶寬按中徑展開加少量成型余量
　　鋼材材質(zhì)：Q235A
　　輸入 勵磁電壓：150V 勵磁電流：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。
　　6.高頻焊管的技術要求與質(zhì)量檢驗
　　根據(jù)GB3092《低壓流體輸送用焊接鋼管》標準的規(guī)定,，焊管的公稱直徑為6~150mm，公稱壁厚為2.0~6.0mm,，焊管的長度通常為4~10米,，可按定尺或倍尺長度出廠。鋼管表面質(zhì)量應光滑,，不允許有折疊,、裂縫、分層,、搭焊等缺陷存在,。鋼管表面允許有不超過壁厚負偏差的劃道、刮傷,、焊縫錯位,、燒傷和結疤等輕微缺陷存在。允許焊縫處壁厚增厚和內(nèi)縫焊筋存在,。
　　焊接鋼管應做機械性能試驗和壓扁試驗以及擴口試驗,，并要達到標準規(guī)定的要求。鋼管應能承受一定的內(nèi)壓力,，必要時進行2.5Mpa壓力試驗,，保持一分鐘無滲漏,。允許用渦流探傷的方法代替水壓試驗。渦流探傷按GB7735《鋼管渦流探傷檢驗方法》標準執(zhí)行,。渦流探傷方法是將探頭固定在機架上,，探傷與焊縫保持3~5mm距離，靠鋼管的快速運動對焊縫進行全面的掃查,，探傷信號經(jīng)渦流探傷儀的自動處理和自動分選,，達到探傷的目的。
　　探傷后的焊管用飛鋸按規(guī)定長度切斷,，經(jīng)翻轉(zhuǎn)架下線,。鋼管兩端應平頭倒角，打印標記,，成品管用六角形捆扎包裝后出廠,。