- Введення в процес високочастотного зварювання
Після того, як сталева стрічка надходить у формувальну машину та стає циліндричною трубчастою заготовкою після різання, розмотування, вирівнювання, зрізання стикового зварювання, зберігання петлі та інших процесів, вона проходить через індукційну котушку або контактний зварювальний кутник, і магнітне поле поблизу індукції котушка індукується. Електричний струм проходить через край сталевої смуги, і край сталевої смуги нагрівається за рахунок тепла опору, що виділяється її власним опором. Край нагрітої сталевої стрічки видавлюється екструзійним роликом для утворення зварного шва. Високочастотне зварювання не додає металу або зварювального дроту, і фактично є різновидом ковальського зварювання. Величина тиску, що чиниться екструзією, є важливою ланкою. Якщо ступінь екструзії контролюється належним чином і стабільно, на поверхні плавлення не залишиться розплавленого металу чи оксиду.
Зона термічного впливу має форму стрічкового барабана, оскільки високочастотний струм, що надходить на край сталевої смуги, надходить у сталеву смугу з кінців і боків краю сталевої смуги, щоб виробити тепло. Колір зони термічного впливу трохи темніший за колір основного металу, оскільки вуглець дифундує до краю нагрітої сталевої смуги під час зварювання та поглинається на краю сталевої смуги, коли зварний шов охолоджується. Вуглець, особливо близько до краю сталевої смуги, окислюється до CO або CO2, а залізо, що залишилося, не має вуглецю і стає світлішим.
Лінії потоку металу, які можна побачити на металографічних зразках, насправді є областями з високим вмістом вуглецю, які згортаються в плоскі, несуцільні площини, коли заготовку згортають у сталеві смуги. Величина кута підйому обтічної лінії металу часто використовується для оцінки ступеня осадки при зварюванні.
- Поширені дефекти зварювання високочастотних зварних труб
При виготовленні високочастотних труб можуть виникнути різні дефекти зварювання. Кожен дефект має багато різних назв. Наразі не існує загальновизнаного професійного терміна. Назва дефекту вказана нижче. Інша поширена назва дефекту в дужках: аВключення (Чорний перепалений оксид); b Попередня дуга (білий перепалений оксид); c Недостатнє зрощення (відкриті шви); d Недостатнє злиття країв (крайові хвилі); e Недостатнє проплавлення в середині (холодне зварювання в середині); f липке зварювання (холодне зварювання); г лита зварка (крихке зварювання); h пори (точкові отвори); я стрибаю зварювання. Хоча це деякі дефекти, це найпоширеніші дефекти високочастотного зварювання на виробництві.
1. Включення (чорний палений оксид)
Цей тип дефекту полягає в тому, що оксид металу не затискається на поверхні плавлення, коли розплавлений метал екструдується. Ці оксиди металу утворюються на поверхні розплавленого металу в V-подібному отворі. На V-подібному отворі, якщо швидкість наближення краю сталевої смуги менша за швидкість плавлення, а швидкість плавлення вища за швидкість випуску розплавленого металу, розплавлений оксид металу утворюється після вершини V- фігурний отвір. Вузька віялоподібна область металу та оксидів металів. Ці розплавлені метали та оксиди металів не можуть бути повністю виведені після нормальної екструзії, таким чином утворюючи зону включення.
Після того, як зварний шов сплющений і тріснутий, вкраплення можна легко побачити на зламі зварного шва. У порівнянні з волокнистим зламом зварного шва включення має плоский злам і відсутність металевого блиску. Такі дефекти можуть проявлятися поодиноко або ланцюгом. Коли V-подібний кут розкриття стає вужчим, наприклад, кут менше 4 градусів або співвідношення Mn/Si у сталевій смузі менше 8:1, ймовірність включень зростає. Однак співвідношення Mn/Si важче контролювати, ніж інші фактори впливу.
Заходи щодо запобігання інклюзіям: a. Контролюйте V-подібний кут відкриття між 4 градусами та 6 градусами; b. Надійне встановлення інструментів і обладнання для забезпечення стабільної V-подібної довжини отвору; в. Відносно низька температура зварювання для отримання кращої якості зварювання; d. Уникайте, щоб співвідношення Mn/Si у хімічному складі сталевої стрічки було менше 8:1 (уникайте значення менше 4:1, якщо вимоги до ударної в’язкості низькі).
2. Попередня дуга (білий перепалений оксид)
Неправильно називати цей тип дефекту «оксидом», оскільки на поверхні плавлення немає сторонніх речовин. Насправді це недостатнє злиття, викликане переддугою. Зазвичай задирки або іржа падають перед верхньою частиною V-подібного отвору, утворюючи перемичку, спричиняючи коротке замикання та викликаючи стрибок струму та створюючи переддуговий феномен. Струм короткого замикання миттєво змінює напрямок струму та зменшує нагрів V-подібного порту.
Миттєве шунтування створює дуже маленькі дефекти, і, як правило, довжина дефекту не перевищує товщини стінки. З перелому шва можна побачити яскраву плоску площину, оточену фіброзними зламами
Виробництво труб з вакуумним зварюванням не має іржі чи задирок, які можуть спричинити коротке замикання, але вузький V-подібний кут і висока напруга також можуть спричинити попередню дугу. Це явище дугового розряду, спричинене високою напругою на краях двох сталевих смуг, що створює той самий дефект.
Заходи попередження переддугових дефектів: a. Контролюйте V-подібний кут відкриття від 4 градусів до 6; b. Зменшити задирки при обрізанні країв; в. Відповідна обробка краю для зменшення пошкодження краю сталевої смуги; d. Стежте, щоб охолоджуюча вода була чистою та не потрапляла до V-подібного отвору.
3. Недостатнє зрощення (відкриті шви)
Як випливає з назви, краї двох сталевих смуг не повністю сплавлені, щоб утворити хороший зварний шов. Край відкритого шва синій, що вказує на те, що сталева смуга була нагріта, але краї сталевої смуги плоскі та гладкі, а зварний шов не повністю розплавлений. Найпрямішою причиною таких дефектів є недостатній нагрів під час зварювання, але також слід враховувати інші пов’язані з цим фактори, такі як підведення тепла зварювального шва, V-подібний кут розкриття та V-подібну довжину нагріву, положення встановлення магнітного стрижня та умови охолодження, розмір індукційної котушки і т. д. Ці фактори можуть діяти окремо або в поєднанні, створюючи дефекти. Але іноді відповідне підведення тепла також призведе до утворення швів. Це тому, що кількість екструзії недостатня, оксиди все ще залишаються на поверхні розплавленого металу, а краї розплавлені, але не сплавлені разом. Після того, як зварний шов проходить через екструзійний валик, сталева стрічка відскакує, утворюючи щілину.
Заходи для запобігання недостатнього злиття: a. Установити відповідність зварювального тепла властивостям матеріалу та швидкості зварювання; b. Положення магнітного стрижня перевищує центр екструзійного ролика на 3,18 мм; в. Довжина V-подібного отвору не перевищує довжину діаметра труби; d. V-подібний отвір Кут не перевищує 7 градусів; д. Різниця між внутрішнім діаметром індукційної котушки та зовнішнім діаметром сталевої труби не перевищує 6,35 мм; f. Ширина сталевої смуги підходить і відповідає потребам діаметра виробничої труби.
4. Недостатнє злиття країв (крайові хвилі)
Причиною недостатнього проплавлення на краю зварного шва є відсутність металу на поверхні проплавлення. Такі дефекти часто з'являються на зовнішній або внутрішній стороні краю сталевої стрічки або схожі на дефекти, утворені перепаленими оксидами. Цей тип дефекту спричинений роздавленням і тріщиною зварного шва в положенні «3 години». Поверхня зламу плоска, без металевого блиску.
Інша форма спричинена опуклістю, через що зовнішня температура краю сталевої смуги нижча, ніж внутрішня. Поверхня зламу сріблясто-сіра. Випуклий дефект є формою перегорілого оксиду та недостатнього плавлення.
Профілактичні заходи щодо перегорання та недостатнього розплавлення: a. Краї сталевих смуг прямі і паралельні; b. Використовуйте більшу кількість екструзії; в. Якщо тріщина, спричинена опуклістю, сріблясто-сіра, використовуйте більше підведення тепла для зварювання.
5. Недостатнє проплавлення в середині (холодне зварювання в середині)
Після пошкодження зварного шва з недостатнім оплавленням середня частина товщини стінки виглядає як плоска сріблясто-сіра смуга з волокнистими краями. Цей вид зварювального дефекту викликаний потужністю, необхідною для швидкості зварювання, що перевищує номінальну потужність зварювального апарату, і вся торцева поверхня краю сталевої стрічки не має достатньо часу для нагрівання до оптимальної температури та глибини нагрівання, необхідних для зварний шов. Недостатнє проплавлення в середині також може бути викликано недостатнім виливом і неповним виливом розплавленого металу на поверхню з'єднання.
Щоб запобігти недостатньому зрощенню в середній частині: a. Збільшити потужність зварювального апарату; b. Збільшити кількість зварювального видавлювання; в. Збільште довжину V-подібного отвору або зменшіть швидкість зварювання.
6. Липке зварювання (холодне зварювання)
Липкі зварювальні дефекти неможливо виявити за допомогою поточних методів контролю, тому вони є найнебезпечнішими зварювальними дефектами при високочастотному зварюванні. Поверхня з’єднання, утворена клейовим зварюванням, не має зазорів, може пропускати ультразвукові сигнали та не може бути виявлена за допомогою електромагнітного детектування. Однак при роздавлюванні він тріскається, а злам плоский і крихкий. Порівняно з руйнуванням зварного шва, який повністю зплавився, він трохи волокнистий. Можна виявити деякі прогалини. Якщо спостерігати за поперечним металографічним розрізом, то видно, що ЗТВ (зона теплового впливу) дуже вузька, немає білої лінії плавлення, а кут підйому лінії струму металу дуже малий. Заходи для запобігання прилипання зварювання: a. Для різних специфікацій матеріалів і швидкостей зварювання використовуйте достатню потужність зварювання; b. Повна екструзія та збільшена ширина сталевої стрічки.
7. Лите зварювання (крихке зварювання)
Лите зварювання означає, що весь розплавлений метал на поверхні з’єднання не витікає, а литий метал на поверхні плавлення містить оксиди, а також перепалені оксиди. Морфологія руйнування змінюється відповідно до вмісту залишкового литого металу. Але більшість із них мають плоску крихку морфологію. Металографічне дослідження показує наявність литого металу на поверхні склеювання. Литі шви тріскаються при розплющуванні. Цей тип дефекту має достатньо тепла, щоб розплавити край смуги, але тільки простий розплав.
Профілактичні заходи для литого зварювання: a. Збільшити зварювальний розряд; b. Збільшити ширину сталевої стрічки.
8. Продихи (точка)
Пори на поверхні зварювального з’єднання викликані високотемпературним зварюванням, але недостатнім розрядом, а поверхня розлому є волокнистою. Кулясті яскраво-білі плями безладно розподілені по всьому зламу. Коли білі плями з’являються на зовнішній стінці, поверхня білих плям стає чорною через окислення. Маленькі пори можна побачити перед видаленням зовнішніх задирок, і їх можна побачити на лінії зварювання після видалення зовнішніх задирок. до продихів.
Заходи для запобігання пори: a. Знизити підведення тепла при зварюванні; b. Збільште кількість екструзії.
9. Зварювання стрибків
Перехідна пайка буває різних форм. Зазвичай, як показано на малюнку 14. Цей тип дефектів має дещо регулярний і безперервний розподіл. Дефекти на зовнішній стороні товщини стінки подібні до хвилеподібних дефектів, а відстань є цілим кратним частоті мережі (60 Гц).
(1 дюйм=25.4 мм, 1 фут=304.8 мм)
Заходи для запобігання зварювання стрибків: a. Збільшити фільтруюче обладнання для зварювального струму; b. Перевірити вхідну фазну напругу; в. Перевірте ролики та вали.
- Рекомендації щодо запобігання дефектам
У реальному виробництві дефекти часто викликані спільною дією кількох факторів. Вузький V-подібний отвір не обов’язково виробляє випалений оксид, якщо кількість екструзії не є меншою за нормальні вимоги. Невелика екструзія може бути спричинена дещо вузькою шириною розрізу сталевої стрічки, зносом інструментів або неправильним встановленням обладнання.
Дефекти зварювання також можуть бути викликані іншими причинами, ніж зона зварювання. Наприклад, холодне зварювання може спричинити кавітацію (евакуацію) в охолоджувальному насосі, який не може повністю охолодити магнітний стрижень. Стрижень магніту миттєво нагрівається, змушуючи струм концентруватися на V-подібному порту. Ослаблений струм проходить уздовж задньої частини сталевої труби, нагрів у V-подібному гирлі зменшується, і відбувається холодне зварювання. Перш ніж охолоджуючий насос перестане працювати належним чином і магнітний стрижень повністю вийде з ладу, збільшення вхідного тепла для зварювання може запобігти виникненню дефектів холодного зварювання.
Найкращий спосіб запобігти дефектам — визначити основні причини дефектів і спробувати зібрати різні робочі параметри, які можуть викликати дефекти. Дуже корисно визначати відповідні параметри, такі як: робоча ширина, швидкість зварювання, потік сита, тиск на ситі, потік сітки, кількість екструзії тощо. Спостереження за фактичними експлуатаційними записами може виявити ненормальні коливання, а також дуже корисно для аналізу причин дефектів . Під час виробництва встановлене значення може трохи перевищувати нормальне значення, але декілька пов’язаних змінних одночасно трохи перевищують необхідне значення, і сукупного результату достатньо, щоб викликати дефекти.
- Висновок
1. Більшість зварювальних дефектів спричинені неправильним встановленням або регулюванням агрегату;
2. Вибір розумного виробничого плану, моніторинг щоденних робочих записів і регулярне навчання високочастотних зварників допоможуть зменшити кількість дефектів;
3. Поліпшити якість обрізки та обробки країв, а також процес накопичення енергії котушки, що допоможе зменшити пошкодження країв;
4. Попереднє технічне обслуговування може запобігти дефектам, викликаним зносом або пошкодженням інструментів.
