提高高频螺旋翅片管焊接合格率的途径及节能措施

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1、提高高频螺旋翅片管焊接合格率的途径及节能措施摘要：介绍了螺旋翅片管高频焊接工艺及其成型基本原理。分析了高频焊接螺旋翅片管焊接合格率偏低的原因。通过分析和试验证明，要提高螺旋翅片管焊接合格率应从以下几方面着手：①合理确定压带轮的槽宽和槽深，以尽量减小压带轮的分流作用；②调整电极位置，改进电极结构；③尽量减小高频设备的电能损耗；④调整设备为最佳匹配状态；⑤尽量减小高频变压器附近铁磁性材料的铁损；⑥增加施焊时的顶锻压力。关键词：高频焊接；翅片管；集肤效应；邻近效应1高频螺旋翅片管简介螺旋翅片管(以下简称翅片管)的高频焊接，是利用高频电流的特性，将金属钢带焊接在金属钢管

2、上形成的产品。由于翅片管具有传热面积大，传热效率高等优点，所以在燃气炉、油气混合料加热炉和散热器中，其综合换热性能明显优于同规格、同材质的普通换热管、钉头管。以翅片管为核心元件的各种换热设备在电力、化工、船舶、工民建筑、炼油装置中得到了越来越广泛的应用。国外也在不断开发生产高频螺旋翅片管。据有关资料报道，美国Thermatool公司生产的高频螺旋翅片管焊接合格率可达到90％以上，但国内几个厂家生产的高频螺旋翅片管都存在着焊接合格率偏低的问题。焊接合格率偏低主要表现为：①翅片与钢管间根本没有“焊合”，而只产生钢带边缘熔渣的“堆积”效果，这种情况对于不同材质的翅片与

3、钢管焊接表现得尤为突出；②翅片只在标准块的厂家技术水平也有待于进一步提高。所以，尽快实现AUT设备的国产化也是提高中国管线施工水平的一个重要方面。钢带焊接区的中心位置才有少部分“焊合”，其余部分为钢带熔渣的堆积。对于同种材质的翅片管焊接，通过其翅片与钢管的焊口金相组织分析可知，翅片与钢管的交界处还有清晰的分界线，可清晰地看到翅片底端焊道两旁有熔渣堆积现象。所以，提高翅片管的焊接合格率是设备生产厂家和翅片管生产厂家共同关注的问题。应和电热效应，局部加热钢管与钢带的接触面及焊接区，使接触面达到塑性可焊状态，同时在翅片外侧施加顶锻力将接触处的金属氧化物、局部熔化物以及

4、多余的塑态金属挤出，使钢管与翅片材料之问达到固态原子间的结合，从而实现接触面的塑性焊接。翅片管焊接成型原理如图1所示。3高频设备的选用2翅片管焊接成型基本原理’要想提高高频螺旋翅片管焊接合格率，需从翅片管是在无缝钢管外圆上按照一定的螺距多方面因素综合考虑，其中首先要考虑高频电能缠绕钢带，使钢带垂直于钢管的外表面，以高频电的合理利用。在高频设备参数能够满足焊接要求流作焊接热源，利用高频电流的集肤效应、邻近效的前提下，使能量最大限度地利用在焊接区金属钢带电极钢管电极图1翅片管焊接成型原理的熔接上，减少损耗。影响高频翅片管焊接合格率的主要设备是高频电源，高频电源的主要

5、参数是输出功率和输出频率。输出功率决定设备可以焊接的能力，而输出频率则决定透入深度的大小，决定焊接质量和电能的利用率。高频电源的选择应遵循：在功率满足负载焊接要求的情况下，相应提高频率有利于减小透入深度，提高高频焊接合格率。实际应用中，应综合考虑频率参数的选择。参考国外设备，如美国Thermatool公司用于生产翅片管的高频设备，其电源功率为445kW，频率为400kHz。而国内高频设备的电源功率为中相关的多媒体资源：http://bunsou.com/hanjie/100～200kW，实际输出为60～120kW，频率为200～300kHz。显然，国产配套高频电

6、源功率及输出功率都相对较小，频率也相对较低。目前我国生产的高频电源都是为焊接钢管而设计的，没有焊接螺旋翅片管专用的高频电源。由于螺旋翅片管焊接时的阻抗⋯比钢管焊接时大，因此，电源与负载不匹配是一个普遍存在的问题。只有取得最佳匹配才能获得最大输出功率。要想高速焊接高质量的高频螺旋翅片管，就必须要对现有高频电源进行改进。螺旋翅片管是不对称钢体的焊接，存在一个根本性问题，即钢带上电流集中，容易达到焊接温度，而钢管上的电流太分散，不容易集中，钢管温度往往低于钢带温度，影响焊接质量及焊接效率。如果不利用邻近效应使钢管电流尽量集中于焊缝处，而用增大电源功率的办法来提高钢管的

7、加热温度，往往会导致钢带温度过高而熔化，产生断带。也就是说，通过增加高频电源的输出功率来提高焊接合格率的办法往往是行不通的。以前，为了焊接不锈钢带普通钢管、不锈钢带不锈钢管的翅片管，曾经使用200kW、400kHz的高频设备，但试验发现效果与使用100kW、400kHz的高频设备所焊接出的产品在质量上没有明焊管2006年5月显的区别和改善，原因就是如此。4探索性试验工作4．1采用辅助电源预热钢管在钢管上高频焊接翅片的同时，采用感应圈中相关的多媒体资源：http://bunsou.com/hanjie/给钢管焊接处加热，以提高高频焊接区的起始温度，使钢带和钢管在高

8、频焊接“7”形区同时熔化