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高频焊管焊口裂缝的产生机理及预防

高频焊瞥焊口裂缝是影响焊竹质员的乖要因素,寻求预防或消除焊口裂缝的方法是高

频焊管生产急需解决的课题。木文对高频焊管焊口裂缝的缺陷种类、产生机理及影响

裂缝产生的因素,进行了系统地分析、研究提出了防止裂缝产生的方法和措施。

1.前言

高频直缝焊管由于具有管壁均匀、内外表面光洁、焊缝强度不低于母材强度等优点

而被广泛应用。近年来焊答用原料价格大幅度提高,各焊管厂经济效益迅速降低,因此焊

管企业面临一个严峻的问题,即在现有的基础上,如何提高产品质量,以增加经济效益。

根据我厂几年来的生产实践,笔者认为,大幅度地减少焊口裂缝,提高电焊钢管成材率,是

降低产品成本、提高经济效益的重要途径。几年来,我厂因焊口裂缝造成的废品占废

品总量的70%以_L,而使成品损失近1.7%。若每年按16000t计算,则直接经济损失近

02万元。为此,预防或消除焊口裂缝是我厂乃至高频焊管行业急需解决的课题。笔者对

裂缝的产生机理及预防迸行了初步探讨和试验研究,取得了一定效果。

2.焊口裂缝的产生机理.

2.1裂缝种类

在高频直缝焊管中,裂缝的表现形式有通长的裂缝、局部的周期性裂缝、不规则的断

续裂缝。也有的钢管焊后表面未见裂缝,但经压扁、矫直或水压试验后出现裂缝。在三

种形式的裂缝中,通长裂缝较为突出。.

2.2周期性和断续性裂缝产生机理

高频焊接是焊管生产中最关键的工序之一,焊接挤压辊、电极(感应器)、阻抗器(磁

棒)、高频操纵台是实现焊接的主要工具和设备。

高频焊接的过程包括加热熔化和塑态压焊,见图1。

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待焊管筒在挤压辊的压力下,使开口边缘汇合,其汇合点不在挤压辊中心线上,而是提

前形成(图1中C点)。当M点移至C点时,两边缘首先点接触并熔化,形成金属过梁(或

称熔钢过梁),通过熔钢过梁的电流密度达到最大值,过梁被急剧加热,内部产生金属蒸气,

其压力大于液体表面张力时,即爆炸而喷射金属火花。加热熔化过程存在三种现象(见图

2):1)熔接点A和汇合点C重合。A、C重合处偶而发生少量的火花(图Z)a。2)熔接点A

和汇合点C保持一定距离。C点附近不断发生较多的火花(图Z)b。3)汇合点C的位置

稍远离压缩中心,熔接点A靠近压缩中心。C点附近将不断发生大量的颗粒较大的火花

(图c2)。当开口角太小、加热又过度时将会出现第三种火花喷射现象。由于边缘加热

过度,火花将形成较大喷溅,带走较多边缘金属火口不能充分闭合,当通过压缩中心时,造

成挤压量不足,残渣不能充分排除,形成周期性或断续性裂缝。

2.3通长裂缝的产生机理

高频焊接在I形对接时(图3)a,由于高频电流的邻近效应,电流集中在整个表面上,焊

口组织均匀、稳定,其晶粒较小,甚至比母材的晶粒还小(见图4),而在V形对接时(图

3)b,电流集中在内表面,内表面先升温,热影响区变宽,焊口组织不均匀,氧化物未能排除,

焊口处出现裂纹(见图5),导致冲击韧性下降,焊缝质量降低。

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管坯在成形至挤压辊前的汇合点处,其待焊边缘出现管筒内壁的角接状态。当角接严

重时,内壁便提前接触,提前得到热量,因而内壁的热量范围大于外壁。当横向挤庄时,容

易造成内焊外未焊的缺陷,即形成假焊,表现为外毛刺的开裂现象,即形成通长裂缝。

3.影晌裂缝产生的因索

3.1原料质量不良

在焊管生产中,原料边缘毛