直缝焊管的发展-铁能机电设备

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1、直缝焊管的发展历史钢管的生产和使用距今大约有一百多年的历史。十九世纪初期，由于战争的需要，人们用钢板弯成管筒，然后在其搭接的边缘上加热，并在短心棒上锻接成管子，用以制造炮筒，随后，这种方法得了较大的发展，1825年左右出现了炉焊钢管法，这种方法是将金属带加热到焊接温度以后，从碗模中拉出，从此，焊管才开始了工业规模的生产。1843年以后，无缝管的生产有了很大的发展，到1896年，各种生产无缝管的技术和设备相继出现，使无缝管的生产从基础理论，生产工艺到各种辅助设备都建立了一套比较完整的体系。与此同时，由于焊接和成型的技术不良，焊接钢管的质量不好，加之作

2、为焊管原料的带钢和钢板产量供不应求，焊管生产的发展远远落后于无缝管的生产，焊管产量只占整个钢管产量的很小部分。二十世纪初，利用霍耳效应的电阻焊接技术开始用于焊管生产，约斯特等对于电阻焊的焊接温度，焊接压力，焊接速度及其相互关系，以及对焊缝金相组织和机械性能的影响等，均作了认真的研究，同时，对于其他成型和焊接工艺问题也进行了一系列的研究，从而使焊管的质量有了明显的提高。到了三十年代，电焊管生产获得了普遍的发展，在这个期间，焊管的成型技术也有了很大的改进，出现了连续式直缝焊管成型机，并得了逐步改进与完善。1938年，卡尔。荷尔泽设计的接触电阻焊管机（如

3、下图）已具有现代电焊管机的规模，它具有六架成型机架，一套带导向辊的焊接装置，其中包括挤压辊和毛刺清理装置，随后是三架定径机和飞剪。第二次世界大战后，接触电焊管生产得到了迅速的发展，特别是在美国，首先开始了电焊管机的系列设计，美国最初的系列是以M为代号的四个规格。分别如下：该系列的设备外形如图所示M系列焊管机采用旋转焊接变压器，其输出功率为125300和500千伏安，电流频率为50~60赫兹，后来提高到150-180赫，旋转焊接变压器的结构如下图1-8所示，其工作原理如图1-9所示，当强度为I的电流沿电阻为R欧姆的导体流动时，t秒后在导体中所产生的热

4、量为Q=0.24I²RT卡。在焊接过程中，管坯开缝处的电阻大于电流流过管坯圆周的电阻，因此，在开缝处的带钢边缘便会产生很大的热量，这一热量可以将带钢边缘加热到焊接温度。电流通过旋转焊接变压器，通过被绝缘体2隔开的环形电极1送到管坏的边缘，将边缘加热，随后在掠夺辊的压力作用下，加热到焊管温度的管坯边缘被焊接在一起由于交流电电流强度的周期性变化，因而沿焊缝长度不可能得到均匀的加热，当电流强度到达最大值时，焊缝上各相应点即被加热到温度或者高于焊接温度，而当电流为零值时，焊缝上相应各点则加热不足或者达不到焊接温度，因而沿焊缝长度将另一面焊接与未焊接，或者通

5、过烧与焊接部分相互交替分布的情况，即形成所谓的周期性分布焊点，焊缝内各焊点之间的距离，与焊接速度成正比，而与电流的频率成反比，各个焊点之间的距离越小，则焊缝的气密性越好，焊缝质量越高，在相同的焊接速度情况下，提高电流频率有利用焊缝质量，同理，当电流为50赫时，焊接速度可达30-32米/分，此时相应的各个焊点之间的距离分为为5和5.33毫米，在此基础上，如果进一步提高焊接速度，将使焊缝质量大大变坏，不能满足实际需求。因此，随后在电阻焊管生产中使用120-360赫的较高频率。与此同时还出现了用直流电阻焊，感应焊和电弧焊来生产焊接钢管，但这些焊接方法的焊

6、速都很低。频率为60-360赫的低频电阻焊在这一时期得了最广泛的应用，在这个时期，全世界差不多80%的焊接钢管都是采用这种方法生产的，因为这种方法最简单，焊接质量也有显著提高，不仅可以生产一般的输送管和结构管，而且可以生产要求比较高的锅炉管，直径从114-500毫米，壁厚从4.75到14.3毫米的石油管也可以采用这种方法进行生产，所用的焊机容量达4400千伏安，焊速可达60米/分，交流最阴对材料的化学和物理生能限制较少，但对带钢表面，特别是同焊接电极接触的带钢边缘部分要求较严，不允许有氧化铁皮和铁锈，油污等。因此，低频电阻焊一般都需要用酸洗或喷砂的

7、方法对带钢进行处理。这种焊接方法直到今天仍在应用。由于直流电阻焊的供电设备费用太大，应用范围受到限制，它只能用于碳素钢的焊接，特别是适用焊接质量要求高，焊接毛刺小，表面光滑的焊管生产。例如小直径的冷却器管用直流电阻焊生产，不需要清除内毛刺，其外表面可以同冷拔管相比，直径大于76或102毫米，壁厚大于4毫米的钢管生产一般不采用这种方法，因为直径较大的钢管内毛刺的清除比较容易，同时对表面质量的要求也不像对小直径管那样高，因而可以采用交流电阻焊接。1950年后，生产发生了一系列变化，特别是1953年，频率达450千赫的高频接触电阻焊开始用于焊管生产，但初

8、期发展缓慢，直到1960年，世界各国采用高频焊的焊管机组尚为数不多，1960年以后，高频接触电阻焊管生产获得了极为迅速的发