现代焊管生产多用高频电流加热,高频电流加热常用的频率为70-450KHZ范围内,所以又叫作射频电流加热,高频电流加热按馈电方法分两类,接头馈电和感应溃电。
用接头馈电焊接时,高频发生器输出的高频电流通过触头馈给管坯,在管坯中,电流沿V型空隙的两个边缘流过,由于集肤效应和临近效应的作用,使得电流集中于V型管边的表面上,电流频率越高,集肤效应和临近效应越强,电流越集中,因而,使管边很快加热到焊接温度,所以可采用较高的焊接速度,一般可达100-120m/min,由于管边加热层很薄,所以挤出的金属很少,这是用射频电流焊接的主要优点。
用触头馈电焊接,这是用触头要与管子接触,所以要求位置精确,接触良好,当管子表面不平或有脏物时,接触处可能过热,甚至烧坏触头和管子表面。
感应馈电是利用套在管子上的感应器产生感应电流进行加热,同样在集肤效益和临近效应的作用下,使电流集中于管边的表面上,感应馈电焊接管子更稳定,只是需用容量比触头馈电高40%-50%,现代焊管生产中大多用感应馈电方法,但大直径螺旋管大多触头馈电。
高频电流焊接管子,加热集中而时间短,一般用十分之几甚至百分之几秒,例如,焊接厚度1.5-2.0mm的低碳钢管,焊接速度为60m/min,触点距管边的交合点为40mm,加热时间为0.04s,当焊接壁厚为12.5mm的低碳钢管时,加热时间为0.4-0.5s,管子加热最激烈的地方是管边的交合点附近,因为这里接触电阻大,同时又有强烈的临近效应。
高频加热焊接钢管有三种加热规范:
当管边进入加热辊子处时,温度为1570-1670K,焊接发生在高温塑性状态,焊接压强较大,约为50mpa,管边变形较大。
管边进入交合点处加热到接近熔化温度,随后继续加热,当进入到加压辊子处,已加热到熔点附近,加压时,液态金属和氧化物很容易由接口中排除,所需要顶锻压强为20-30MPa。
管边进入交合点处已加热到熔化温度,随后又被激烈加热,当进入到加压辊子处,已加热到熔点以上,液态金属很容易由接口中排除。
焊接低碳钢管时,可以用以上三个焊接规范,但最合理的是第二阶段,用第一规范焊接,当参数波动时会使质量的稳定性降低,采用第三规范时,不仅需要较高容量,而且形成较大的内部和外部毛刺。
焊接高碳钢管可采用第二或第三规范,但还是用第二规范较好。
焊接不锈钢管时,因为其焊接温度区较窄,加热时又会生成难熔的氧化物,因而焊接处温度需要保持在金属熔点以上,同时要求较大的变形,所以采用第三规范较合理。
焊接铝合金管时,也需要第三规范,因为铝的氧化物熔点比铝的熔点高几倍,因此,要排除氧化物,必须使管边进行强烈烧化。
用高频电流焊接管子时,提高焊接速度可以减少加热时间,减少接头的氧化和热影响区,因此,采用较高的焊接速度。
焊接管子需要的功率与焊接速度、传递能量方式及管壁厚度有关。
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