高频直缝电焊钢管焊接质量的控制

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1、高频直缝电悍钢管悍接质量的控制摘要通过对高频玄缝电焊钢管生产过程屮焊接缺陷的形成原因以及焊管在进行压扁试验时出现裂纹的原因进行分析，结合高频直缝电焊钢管的生产工艺参数与焊接质量之间关系所进行的试验，提出了对其生产工艺参数的控制方法,以提高焊管的焊接质量。«-lA---X_a1冃iJR高频直缝焊管是利用高频电流的趋肤效应和邻近效应，将成型好管坯的待焊边迅速地加热到一定的温度，在挤压辘的作用下完成焊接的。由此可知，焊管的焊接质屋由输入热量、焊接压力、开口角、管坯边缘形状、电极及阻抗器放置位置、水冷条件等因素所

2、控制。而上述这些因索乂受到牛产坏境和具它因索的影响而产牛波动，从而使得高频焊管的焊接质量不易控制。市场需要高质虽的焊管，而焊接质量是影响焊管质量好坏的决定性因索。由资料可知，高频直缝焊管生产中出现的焊缝裂纹可分为九类，其中大部分通过水压试验或肉眼即可观察到,对这些裂纹,其它资料己冇较详细的介绍，不在此作讨论。木文主要针对外表观察不到、但在进行压扁试验时焊缝出现裂纹的这一类焊接质量缺陷进行研究，并结合临钢焊管牛产的实际情况，提出了一些工艺的控制方法，以对实际牛产提供参考依据。2焊接缺陷的形成原因临钢焊管厂生

3、产使用的原料主要为Q235A、Q235B等碳素结构钢热轧钢带，在60或114成型定径机组上经成型、焊接为高频电焊钢管。进行压扁试验时，在焊缝上出现裂纹的地方主要有两处，分别为熔合线和距熔合线1〜3mm的部位，前者只占不合格试样总数的10%,而后者则占90%o对出现裂缝的试样,在进行酸蚀示观察其低倍组织，焊缝区的形貌人致可分为如图1所示的儿种。下面就各种裂纹的形成原因作一探讨。3.0/0.20MMIE20/0.15L5/O.151.S/0.0530/0.2cF图1焊缝低倍组织形态示意图2.1在焊缝熔合线上出

4、现裂缝在焊缝熔合线上出现的裂缝，大部分表现为通长的裂缝。这说明管坯两边缘的金属，相互之间没冇充分的结合,在结合面上可能存在空气、夹杂、空隙等缺陷，即熔合线上的金属原子，其间距超过了正常金属晶体间的距离，于是，在熔合线两侧受到张力作用时,首先在熔合线上出现裂缝，导致焊缝开裂。成这种现象的原因有：(1)输入热量不足，造成焊速太低,焊管坯待焊边金属的加热温度过低，侧边的金属没有熔化,而热影响区的宽度反而加大，造成待焊边被氧化了的金属,没冇被全部排出焊缝，使待焊边金属的结合力降低，如图1(f)所示。(2)在焊接过

5、程中，待焊边金属的加热温度过高，开口角偏小，形成的金属过梁与挤压辗中心线距离过远，即在过梁后熔化的金屈不再有电流通过，开始降温，氧化物回流，在挤压辘的挤压力作用下，氧化物等不能被全部排出焊缝，形成回流夹杂,其焊缝区的形貌如图1(a)所示。(1)焊缝温度适肖，但挤压辐的挤压压力过大或过小。过大时不仅将所有熔化的金属挤岀焊缝,而门也会把大部分熔融的金属挤出焊缝，造成金属流线升角过大，熔合线非常细小，导致熔合线上的金属结合不紧密。其焊缝的形貌如图1(c)所示。挤压力过小则使待焊边氧化了的金属不能全部排出焊缝,同

6、样降低了熔合线上金属的结合力，其焊缝处的变形貌如图1(a)所示。2.2在熔合线以外出现裂纹在正常情况下，钢管的成型速度为36m/min,50〜80mm焊管的管坯边缘加热长度为60mm,即待焊边在0.1s的时间内，快速加热到1300°C以上，使待焊边缘附近的金屈迅速地由珠光体转化为奥氏体，会出现局部的碳含量增高。在奥氏体屮的碳元素未进行均匀化时，焊接后急剧冷却使奥氏体中进行均匀化时，悍接后急剧冷却使奥氏体中不均匀浓度区得以保留;高碳奥氏体淬火成为马氏体，而低碳部分则转化为珠光体，并以弥散状散布丁铁素体基础上

7、。在熔合线两侧约0.3mm的炸缝中心区为低碳马氏体，而在过渡区为贝氏体和珠光体［2］。焊缝区屮铁索体的硬度(190〜270HV5)比母材铁素体的硬度(160〜190HW)高。图2所示为20#钢使用高频焊后的焊缝硬度变化情况。山图2可知，熔合线附近的金属被人人碾化了，而焊缝中心由于脱碳略冇下降。由表1可知，加缝处为整个焊管上强度最高，塑性最差的部分。图2高频焊焊缝截面上硬度的变化表1i(r钢高频焊管力学性能力学性能焊缝过渡区母体金属S(MPa)7846964125(9；113162&4在对环形焊管试样进行压

8、扁试验时，首先岀现变形的区域不在焊缝处，而是其周用的母材部分。当母材由于受到冷变形而应抗力增人到使此焊缝的某区域(一般为距熔合线1〜3mm的过渡区)的金加达到其屈服点吋，该处的金加亦开始变形，而此吋强度比它高的焊缝小心区尚未开始屈服。山于此处的金属经历了较长时间的高温，品粒较大，塑性较低，使得此部位最易出现裂纹。由此叮见，即使焊接质量良好，在进行压扁试验时，都町能首先在焊缝区出现裂纹。但只要压扁值为25%时没冇裂纹出现，就可以