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高频焊螺旋翅片管的焊接原理和特点

高频焊螺旋翅片管由于翅片管传热面积大、效率高和压降小,使以其为核心元件的各种换热设备在电力、化肥、化工和炼油装置中得到日益广泛应用。
1.焊接原理焊接原理焊接原理焊接原理翅片管是在无缝钢管外圆上按一定螺距缠绕钢带,钢带垂直于钢管外圆的表面,以高频电流作为热源局部加热接触面及待焊区,
同时在翅片管外侧施加顶锻力,实现接触面的固相焊接,如图13所示。这里仅就翅片管中焊接难度较大的SA335P91耐热钢管(日本产,相当国内9Cr-1Mo钢)对0Cr13(山西太钢产)钢带的高频焊简单介绍之。
2.焊前准备焊前准备焊前准备焊前准备管料表面应不得有明显凹坑并进行喷砂清理,以去除油、锈等污物;顶锻轮的制备要保证其对钢带的夹持在圆周方向上松紧均匀适度(约有0.1~0.2mm余量),内件相对转动轻松自如;电极极身与触头间的焊接牢固可靠,冷却顺畅,无泄漏。
3.焊接参数焊接参数焊接参数焊接参数翅片管焊接接头的抗拉强度及焊合(着)率等主要质量指标必须达到《高频电阻焊螺旋翅片管技术条件》部颁标准(Q/SH.MM.25-2000)和国外(API标准)的专业标准。而对P91-0Cr13翅片管焊口金相分析表明(图14),翅片钢管的交界处还有清晰的分界线,并可看到焊道翅片两旁钢带熔渣的堆积现象。
这主要因为:
①高频焊属固相连接;
②翅片与钢管为异质材料;
③不对称钢体焊接存在一根本性问题,即钢带上电流集中,容易达到焊接温度,而钢管上电流太分散,不容易集中,钢管温度往往低于钢带的温度,影响焊接质量及焊接效率;
④顶锻轮的分流和触头电极位置偏离等。因此,翅片管焊接参数的优化和监控至关重要,具体数据见表6。

高频焊螺旋翅片生产工艺流程主要取决于产品品种,从原料到成品需要经过一系列工序,完成这些工艺过程需要相应的各种机械设备和焊接、电气控制、检测装置,这些设备和装置按照不同的
工艺流程要求有多种合理布置,高频焊管典型流程:开卷―带钢矫平―头尾剪切―带钢对焊―活套储料―成型―焊接―清除毛刺―定径―探伤―飞切―初检―钢管矫直―管段加工―水压试验―探伤检测―打印和涂层―成品。
高频焊用于碳钢焊管生产已经有40多年的历史。高频焊接具有较大的电源功率,对不同材质、口径和壁厚的钢管都能达到较高的焊接速度(比氩弧焊的最高焊接速度高出l0倍以上)。
因此,高频焊接生产一般用途的钢管具有较高的生产率因为高频焊接速度高,给焊管内毛刺的去除带来困难,这也是目前高频焊钢管尚不能为化工、核工业所接受的原因之一。从焊接材质看,高频焊可以焊接各种类型的钢管。同时,新钢种的开发和成型焊接方法的进步。
什么是高频电焊?利用高频电流的集肤效应和邻近效应,使集中于管坯边缘上的电流将接合面加热到焊接温度,再经挤压、辊压焊成的焊接管。
高频焊接有感应焊和接触电阻焊两种。
焊钢管时电流的频率为350~450kHZ,感应焊可选择得低些,但最低不得小于150kH:;焊接有色金属管时电流频率不低于450kH:。高频焊的工作原理图a为高频感应焊管的原理示意图。
感应器与管坯相当于变压器的一次和二次线圈。当感应器通过高频电流时管坯外表面便产生感应电流,一条沿管坯边缘成V形回路I,,称焊接电流,作有用功;一条沿管坯表面构成分流I:,
称循环电流,只使管坯温升造成热损失,作无用功。为减少循环电流的耗损,提高电磁感应效率,在管筒内设置了阻抗器,以增大管筒内表面的感抗值。图b为高频电阻焊管的原理示意图。
邻近效应使焊接电流集中于管坯待焊边的表面,沿两侧边缘流动,经过挤压辊附近的汇合点形成V形回路。循环电流绕管坯横断面的内外表面分两路流动。为减少这部分无用功的耗损,
在筒形坯中心安置阻抗器,增大循环电流分路的感抗,以提高待焊边的电流强度。拼犷b高频感应焊管(a)和高频电阻焊管(b)原理示意图1一挤压辊;2一感应器;3一阻抗器,4一高频电源,5一电极焊接制度有3种:(1)固相塑性压焊。把管坯边缘交接区加热到1300~1350℃的塑性状态,在挤压辊的压力下将氧化物薄膜挤出焊缝,同时通过高温下固相再结晶使两边缘焊在一起。要求挤压强度大于40一50MPa。采用这种制度时内焊刺高度小,表面平整均匀,焊接时没有火花喷溅。

(2)半熔化焊接。把管坯边缘交接区加热到半熔状态,温度达到1350~1400℃,在挤压辊压力的作用下,将夹有氧化物的液态膜挤出焊缝,同时完成焊接。挤压强度约为20~30MP。。这种焊接制度内焊刺高度较小,表面不太平整均匀,焊接时管坯边缘交接区有轻微火花喷溅。

(3)熔化焊接。将管坯边缘交接区加热到熔化状态,焊接温度在1400℃以上。因边缘金属熔化较早,在边缘会合点前即出现液态过梁,此处电流密度大,熔化金属部分气化,在挤压辊压力的作用下,整个液态搭接区发生周期性的火花强烈喷溅,挤压力强度与半熔焊接相近。焊后内外焊刺都较大,且成周期性丘陵状。比较以上3种制度可知,固相塑性压焊能耗较小,焊速较快;半熔化焊接能耗较大;熔化焊接能耗最大。对于低碳钢这3种制度都适用,如管坯边缘质量不太好,大多选用第2种,如钢的焊接性能不太好,则应采用第2种或第3种。当焊接金属表面产生难熔氧化物时,为将它们从焊缝中清除出去,则必须采用第3种。

高频电焊的特点在焊接装置功率和焊管规格相同的条件下,高频电阻焊的特点是:单位能耗低,焊接速度是感应焊的1.5一2.0倍,但焊接过程的稳定性、焊接质量和焊缝表面光滑度较差;铜电极消耗量大需经常更换,焊接调整较难,作业率低;电极接触管体有一定压力,不宜用于薄壁管的生产。所以高频电阻焊适用于大中规格焊管高频焊螺旋翅片管的生产。高频感应焊适用于生产焊缝质量要求高的薄壁管、有色金属管和不便于采用电阻焊的异形管、小口径管等。

发布时间: 2012-10-05 09:32:00

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