高頻直縫焊管的發(fā)展史
發(fā)布者： 源晟鍵 時間：10/7/2019 10:00:22 AM
高頻直縫焊管的發(fā)展史
鋼管的生產和使用距今大約有一百多年的歷史。十九世紀初期，由于戰(zhàn)爭的需要，人們用鋼板彎成管筒，然后在其搭接的邊緣上加熱，并在短心棒上鍛接成管子，用以制造炮筒，隨后，這種方法得了較大的發(fā)展，1825年左右出現(xiàn)了爐焊鋼管法，這種方法是將金屬帶加熱到焊接溫度以后，從碗模中拉出，從此，焊管才開始了工業(yè)規(guī)模的生產。
1843年以后，無縫管的生產有了很大的發(fā)展，到1896年，各種生產無縫管的技術和設備相繼出現(xiàn)，使無縫管的生產從基礎理論，生產工藝到各種輔助設備都建立了一套比較完整的體系。
與此同時，由于焊接和成型的技術不良，焊接鋼管的質量不好，加之作為焊管原料的帶鋼和鋼板產量供不應求，焊管生產的發(fā)展遠遠落后于無縫管的生產，焊管產量只占整個鋼管產量的很小部分。
二十世紀初，利用霍耳效應的電阻焊接技術開始用于焊管生產，約斯特等對于電阻焊的焊接溫度，焊接壓力，焊接速度及其相互關系，以及對焊縫金相組織和機械性能的影響等，均作了認真的研究，同時，對于其他成型和焊接工藝問題也進行了一系列的研究，從而使焊管的質量有了明顯的提高。到了三十年代，電焊管生產獲得了普遍的發(fā)展，在這個期間，焊管的成型技術也有了很大的改進，出現(xiàn)了連續(xù)式直縫焊管成型機，并得了逐步改進與完善。
1938年，卡爾。荷爾澤設計的接觸電阻焊管機（如下圖）已具有現(xiàn)代電焊管機的規(guī)模，它具有六架成型機架，一套帶導向輥的焊接裝置，其中包括擠壓輥和毛刺清理裝置，隨后是三架定徑機和飛剪。
第二次世界大戰(zhàn)后，接觸電焊管生產得到了迅速的發(fā)展，特別是在美國，首先開始了電焊管機的系列設計，美國最初的系列是以M為代號的四個規(guī)格。
M系列焊管機采用旋轉焊接變壓器，其輸出功率為125、300和500千伏安，電流頻率為50~60赫茲，后來提高到150-180赫，旋轉焊接變壓器的結構如下圖1-8所示，其工作原理如圖1-9所示，當強度為I的電流沿電阻為R歐姆的導體流動時，t秒后在導體中所產生的熱量為Q=0.24I2RT卡。在焊接過程中，管坯開縫處的電阻大于電流流過管坯圓周的電阻，因此，在開縫處的帶鋼邊緣便會產生很大的熱量，這一熱量可以將帶鋼邊緣加熱到焊接溫度。電流通過旋轉焊接變壓器，通過被絕緣體2隔開的環(huán)形電極1 送到管壞的邊緣，將邊緣加熱，隨后在掠奪輥的壓力作用下，加熱到焊管溫度的管坯邊緣被焊接在一起
由于交流電電流強度的周期性變化，因而沿焊縫長度不可能得到均勻的加熱，當電流強度到達最大值時，焊縫上各相應點即被加熱到溫度或者高于焊接溫度，而當電流為零值時，焊縫上相應各點則加熱不足或者達不到焊接溫度，因而沿焊縫長度將另一面焊接與未焊接，或者通過燒與焊接部分相互交替分布的情況，即形成所謂的周期性分布焊點。
焊縫內各焊點之間的距離，與焊接速度成正比，而與電流的頻率成反比，各個焊點之間的距離越小，則焊縫的氣密性越好，焊縫質量越高，在相同的焊接速度情況下，提高電流頻率有利用焊縫質量，同理，當電流為50赫時，焊接速度可達30-32米/分，此時相應的各個焊點之間的距離分為為5和5.33毫米，在此基礎上，如果進一步提高焊接速度，將使焊縫質量大大變壞，不能滿足實際需求。
因此，隨后在電阻焊管生產中使用120-360赫的較高頻率。與此同時還出現(xiàn)了用直流電阻焊，感應焊和電弧焊來生產焊接鋼管，但這些焊接方法的焊速都很低。
頻率為60-360赫的低頻電阻焊在這一時期得了最廣泛的應用，在這個時期，全世界差不多80%的焊接鋼管都是采用這種方法生產的，因為這種方法最簡單，焊接質量也有顯著提高，不僅可以生產一般的輸送管和結構管，而且可以生產要求比較高的鍋爐管，直徑從114-500毫米，壁厚從4.75到14.3毫米的石油管也可以采用這種方法進行生產，所用的焊機容量達4400千伏安，焊速可達60米/分，交流最陰對材料的化學和物理生能限制較少，但對帶鋼表面，特別是同焊接電極接觸的帶鋼邊緣部分要求較嚴，不允許有氧化鐵皮和鐵銹，油污等。因此，低頻電阻焊一般都需要用酸洗或噴砂的方法對帶鋼進行處理。這種焊接方法直到今天仍在應用。
由于直流電阻焊的供電設備費用太大，應用范圍受到限制，它只能用于碳素鋼的焊接，特別是適用焊接質量要求高，焊接毛刺小，表面光滑的焊管生產。例如小直徑的冷卻器管用直流電阻焊生產，不需要清除內毛刺，其外表面可以同冷拔管相比，直徑大于76或102毫米，壁厚大于4毫米的鋼管生產一般不采用這種方法，因為直徑較大的鋼管內毛刺的清除比較容易，同時對表面質量的要求也不像對小直徑管那樣高，因而可以采用交流電阻焊接。
1950年后，生產發(fā)生了一系列變化，特別是1953年，頻率達450千赫的高頻接觸電阻焊開始用于焊管生產，但初期發(fā)展緩慢，直到1960年，世界各國采用高頻焊的焊管機組尚為數(shù)不多，1960年以后，高頻接觸電阻焊管生產獲得了極為迅速的發(fā)展，高頻焊管機組在各國大量的建設起來，隨后，借助于環(huán)形感應器傳遞能量的高頻感應也開始用于焊管生產。當高頻接觸取得了公認的良好效果以后，高頻感應焊的應用仍然是極其有限的，在高頻焊管生產中，只起到次要的作用。
高頻焊接具有一系列的優(yōu)點：焊縫熱影響小，加熱速度快，在百分之一時間內就可以使金屬加熱到焊接溫度，（1130-1350℃）因而可以大大提高焊接速度和質量，可以焊接不經酸洗或噴丸處理的帶鋼，同時，不便可以焊接碳素鋼，而且可以焊接不銹鋼，鋁合金，銅合金等多種材料，此外，高頻鋼管的能量消耗低，效率高，由于高頻焊所具有的這些優(yōu)點，因而在70年代，不但新建的中小直徑電焊管機組普遍采用這種焊接的方法，而且各國對原有的低頻焊管機組也改造為高頻，使機組的生產能力和產品質量有了明顯的提高，產品的規(guī)格和使用范圍也在不斷擴大。
1960年以后，中小直徑電焊管的成型技術，質量控制與檢驗技術，精整設備等各方面都有許多重大的改進和革新，
高頻直縫焊管在近二十年來獲得了巨大的發(fā)展的主要原因是：
1 成本低廉，建廠投資少
2 焊縫質量的顯著提高
3 非破壞性檢驗技術的廣泛使用
4 品種和規(guī)格范圍的擴大。
此外，焊接鋼管的發(fā)展是以板帶鋼材生產的發(fā)展相適應，鋼板卷的大量供應是焊管發(fā)展的前提。
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