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1、高频焊管焊缝质量事故分析我们在日常生产中，经常会出现焊缝质量事故，我们对焊缝质量事故做了以下几个方面的分析，仅供大家参考。1. 通长搭焊 搭焊是指管坯的两个边部叠落在一起后所形成的错位粘接。在长度上，搭焊有长短之分，一般在数米之上，甚至更长。在错位方面有零点几毫米的轻微错位，又等于壁厚的完全错位。造成通长搭焊主要有以下几方面因素： （1）挤压辊轴向串动 由于挤压辊和挤压辊轴的定位不稳定，以及在组装中，其它零部位配合不紧密所形成的旷量等因素，都会使挤压辊出现轴向窜动和径向摆动，这时挤压辊的孔型就会不吻合而造成搭焊。（ 2）轴承损坏 轴承损坏后，就会破坏挤压辊的正常位置。以两辊式挤压辊装置为例，一
2、般在挤压辊内装有上下两套轴承，当其中一套损坏后，挤压辊失去控制，焊缝就会高出而造成搭焊。在生产运动中，我们可以观察挤压辊的摆动。上端轴承损坏时，辊子的摆动幅度大一些，下端的轴承损坏时，辊子的摆动幅度就小一些，这轴承损坏程度也有一定的关系。导向辊的轴承损坏后，不但不能很好地控制管坯的焊缝方向，而且导环也可能会对管坯边缘造成压损，使焊缝高度发生变化，稍不合适便会发生搭焊事故。（3）挤压辊轴弯曲 仍以两辊式挤压辊装置为例，挤压辊轴弯曲有两种原因：一是长期上顶丝压力不足的外弯曲；二是上顶丝压力过大时内弯曲。检查时，释放顶紧装置，可将钢板尺的立面放置在辊子的端面上，以检查另一个辊子的端面与钢板尺的倾斜角
3、。当轴内弯曲时，划伤则由不弯轴的辊子所造成。(4) 挤压力大 这种情况的搭焊管，一般发生在薄壁管生产中。因为薄壁管生产中，管坯的钢度较差，一旦挤压力过大时，管坯宽度在孔型内产生了太大的余量后不能被接纳，而向其它空间运动造成搭焊。所以孔型设计师，要根据不同的管子壁厚选择适当的孔型半径和辊缝留量，并注意适度调整挤压量。当然只要我们严把辊子的质量关，这种搭焊现象是可以克服的。2. 周期搭焊 搭焊为间断性的出现，时有时无，搭焊长度也长短不等。有时搭焊为比较有规律的等距离出现，有时搭焊位比较有规律的出现。对于这些搭焊现象，我们统称为周期性搭焊。周期性搭焊一般发生在生产的中后期阶段，主要由以下原因造成：（
4、1）导环破裂 当封闭孔型磨损之后，就不能有效控制管坯正常运行，使管坯在孔型内来回摆动，而导环破裂出现豁口后，管坯在运行过程中，边缘就会被导环的豁口压陷下去，从而形成搭焊管的产生。这种搭焊管搭焊周期长度相同，规律性强，比较容易判断。一般随着破裂后的导环旋转，便可发现被压陷的痕迹。（2）孔型磨损 主要是指封闭孔型的上辊底径部位出现台阶状，以及开口孔型的立辊孔型上边部出现台阶状。当管坯在孔型内发生摆动时滑向孔型凸台部位后，便会使管坯边缘产生压陷痕迹而形成搭焊。瞬间的滑入又滑出，搭焊就小一些，反之搭焊就长一些。消除这种搭焊管的最好方法，就是在正常生产中注意合理进行调整，使孔型磨损均匀，避免出现台阶状，
5、一旦发现孔型弧面出现不规则的形状后，及时更换，以彻底杜绝搭焊的产生。（3）孔型弧面异物 有时在孔型的弧面上，因某种原因而粘连上其他金属异物时，就会使管坯表面出现压陷性的伤痕，当这种异物粘连位置正处于管坯边部运行轨迹时，就会造成短小的等距离的周期性搭焊。一般情况下，这种现象是很少发生的。李涵钢管高频焊接过程中 ,焊接工艺及工艺参数的控制、感应圈和阻抗器位置的放置等对钢管焊缝的焊接质量影响很大.钢管焊缝间隙的控制钢带进入焊管机组经成型辊成型、导向辊定向后 ,形成有开口间隙的圆形钢管管坯,调整挤压辊的挤压量,使得焊缝间隙控制在 13mm,并使焊口两端保持齐平 .焊缝间隙控制得过大 ,会使焊缝焊接不良
6、而产生未熔合或开裂 ;焊缝间隙控制得过小 ,由于热量过大 ,造成焊缝烧损 ,熔化金属飞溅 ,影响焊缝的焊接质量 .高频感应圈位置的调控感应圈应放置在与钢管同一中心线上 ,感应圈前端距挤压辊中心线的距离 ,在不烧损挤压辊的前提下 ,应视钢管的规格而尽量接近 .若感应圈距挤压辊较远时 ,有效加热时间较长 ,热影响区宽 ,使得钢管焊缝的强度下降或未焊透;反之感应圈易烧毁挤压辊.阻抗器位置的调控阻抗器是一个或一组焊管专用磁棒 ,阻抗器的截面积通常应不小于钢管内径截面积的 70%,其作用是使感应圈、管坯焊缝边缘与磁棒形成一个电磁感应回路 ,产生邻近效应 ,涡流热量集中在管坯焊缝边缘附近 ,使管坯边缘加热
7、到焊接温度 .阻抗器应放置在 V 形区加热段 ,且前端在挤压辊中心位置处 ,使其中心线与管筒中心线一致.如阻抗器位置放置的不好 ,影响焊管的焊接速度和焊接质量 ,使钢管产生裂纹 .高频焊接工艺参数 输入热量的控制高频电源输入给钢管焊缝部位的热量称为输入热量.将电能转换成热能时 ,其输入热量的公式为 Q=KI2Rt(1) 式中 Q输入管坯的热量 ;K 能量转换效率 ;I焊接电流 ;R回路阻抗 ;t加热时间 .加热时间 :t=Lv(2) 式中 L 感应圈或电极头前端至挤压辊的中心距 ;v焊接速度 .当高频输入的热量不足且焊接速度过快时,使得被加热的管体边缘达不到焊接的温度,钢铁仍保持其固态组织而焊
8、接不上,形成了未熔合或未焊透的裂纹 ;当高频输入热量过大且焊接速度过慢时,使得被加热的管体边缘超过了焊接温度 ,容易产生过热甚至过烧 ,使焊缝击穿 ,造成金属飞溅而形成缩孔.从公式 (1)、(2)中可知 ,可以通过调整高频焊接电流 (电压)或调整焊接速度的方法,来控制高频输入热量的大小 ,从而使钢管的焊缝既要焊透又不焊穿 ,获得焊接质量优良的钢管。.在高频焊管生产过程中,如何确保产品质量符合技术标准的要求和顾客的需要,则要对钢管生产过程中影响产品质量的因素进行分析。通过对本公司76mm 高频焊接钢管机组某月份不合格品的统计,认为在生产过程中影响钢管产品质量的要素有原材料、焊接工艺、轧辊调节、轧
9、辊材质、设备故障、生产环境及其它原因等七个方面。其中原材料占32 .44% ,焊接工艺占24 .85 % ,轧辊调节占22 .72 % ,三者相加占80 .01 % ,是主要环节。而轧辊材质、设备故障、生产环境及其它原因等四个方面的要素 ,对钢管产品质量的影响占 19.99% , 属相对次要环节。因此 ,在钢管生产过程中 ,应对原材料、焊接工艺和轧辊调节三个环节进行重点控制。2 原材料对钢管焊接质量的影响 影响原材料质量的因素主要有钢带力学性能不稳定、钢带的表面缺陷及几何尺寸偏差大等三个方面 ,因此 ,应从这三个方面进行重点控制。1）钢带的力学性能对钢管质量的影响焊接钢管常用的钢种为碳素结构钢
10、 ,主要的牌号有 Q195 、Q215 、 Q235 SPCC SS400 SPHC 等多种 。钢带屈服点和抗拉强度过高 ,将造成钢带的成型困难 ,特别是管壁较厚时 ,材料的回弹力大 ,钢管在焊接时存在较大的变形应力 , 焊缝容易产生裂缝。当钢带的抗拉强度超过 635 MPa 、伸长率低于 10 % 时 ,钢带在焊接过程中焊缝易产生崩裂。当抗拉强度低于 30 0MPa 时 ,钢带在成型过程中由于材质偏软 ,表面容易起皱纹。可见 ,材料的力学性能对钢管的质量影响很大 ,应从材料强度方面对钢管质量进行有效地控制。）钢带表面缺陷对钢管质量的影响钢带表面缺陷常见的有镰刀弯、波浪形、纵剪啃边等几种刀弯和
11、波浪形一般出现在冷轧钢带轧制过程中 ,是由压下量控制不当造成的。在钢管成型过程中 ,镰刀弯和波浪形会引起带钢的跑偏或翻转 ,容易使钢管焊缝产生搭焊 ,影响钢管的质量。钢带的啃边 (即钢带边缘呈现锯齿状凹凸不平的现象 ) ,一般出现在纵剪带上 ,产生原因是纵剪机圆盘刀刃磨钝或不锋利造成的。由于钢带的啃边 ,时时出现局部缺肉 ,使钢带在焊接时易产生裂纹、裂缝而影响焊缝质量的稳定性。,镰3）钢带几何尺寸对钢管质量的影响当钢带的宽度小于允许偏差时,焊接钢管时的挤压力减小 ,使得钢管焊缝处焊接不牢固 ,出现裂缝或是开口管 ;当钢带的宽度大于允许偏差时 ,焊接钢管时的挤压力增加 ,在钢管焊缝处出现尖嘴、搭
12、焊或毛刺等焊接缺陷。所以 ,钢带宽度的波动 ,不但影响了钢管外径的精度 ,而且严重影响了钢管的表面质量。对要求同一断面壁厚差不超过规定值的钢管 ,即要求壁厚均匀程度高的钢管 ,钢带厚度的波动 ,会将同一卷钢带厚度差超出的允许值转移到成品钢管的壁厚差 ,使大批钢管厚度超出允许偏差而判废。厚度的波动不仅影响成品钢管的厚度精度 ,同时 ,由于钢带的厚薄不一 ,使钢管在焊接时 ,挤压力和焊接温度不稳定 ,造成了钢管焊接时焊缝质量不稳定。此外,由于钢材内部存在着夹层、杂质、沙眼等材料缺陷 ,也是影响钢管质量的一个重要因素。因此,在钢带焊接前 ,要检查每卷钢带的表面质量和几何尺寸,对钢带质量不符合标准要求
13、的,不要进行生产 ,以免造成不必要的损失。3 高频焊接对钢管质量的影响在钢管高频焊接过程中 ,焊接工艺及工艺参数的控制、感应圈和阻抗器位置的放置等对钢管焊缝的焊接质量影响很大。1） 钢管焊缝间隙的控制钢带进入焊管机组经成型辊成型、导向辊定向后,形成有开口间隙的圆形钢管管坯 ,调整挤压辊的挤压量 ,使得焊缝间隙控制在1 3mm, 并使焊口两端保持齐平。焊缝间隙控制得过大,会使焊缝焊接不良而产生未熔合或开裂;焊缝间隙控制得过小,由于热量过大 ,造成焊缝烧损,熔化金属飞溅 ,影响焊缝的焊接质量。2） 高频感应圈位置的调控感应圈应放置在与钢管同一中心线上 ,感应圈前端距挤压辊中心线的距离 ,在不烧损挤
14、压辊的前提下 ,应视钢管的规格而尽量接近。若感应圈距挤压辊较远时 ,有效加热时间较长 ,热影响区宽 ,使得钢管焊缝的强度下降或未焊透 ;反之感应圈易烧毁挤压辊。3） 阻抗器位置的调控阻抗器是一个或一组焊管专用磁棒,阻抗器的截面积通常应不小于钢管内径截面积的 70 % ,其作用是使感应圈、管坯焊缝边缘与磁棒形成一个电磁感应回路 ,产生邻近效应 ,涡流热量集中在管坯焊缝边缘附近 ,使管坯边缘加热到焊接温度。阻抗器应放置在 V 形区加热段 ,且前端在挤压辊中心位置处 ,使其中心线与管筒中心线一致。如阻抗器位置放置的不好 ,影响焊管的焊接速度和焊接质量 ,使钢管产生裂纹。4）高频焊接工艺参数 输入热量
15、的控制高频电源输入给钢管焊缝部位的热量称为输入热量。将电能转换成热能时 ,其输入热量的公式为 :Q=KI2 Rt (1)式中 Q输入管坯的热量;K 能量转换效率;I 焊接电流 ;R 回路阻抗; t加热时间。加热时间:t=Lv (2)式中L 感应圈或电极头前端至挤压辊的中心距;v 焊接速度。当高频输入的热量不足且焊接速度过快时 ,使得被加热的管体边缘达不到焊接的温度 ,钢铁仍保持其固态组织而焊接不上 ,形成了未熔合或未焊透的裂纹 ;当高频输入热量过大且焊接速度过慢时 ,使得被加热的管体边缘超过了焊接温度 ,容易产生过热甚至过烧 ,使焊缝击穿 , 造成金属飞溅而形成缩孔。从公式 (1)、 (2)中
16、可知 ,可以通过调整高频焊接电流 (电压 )或调整焊接速度的方法 ,来控制高频输入热量的大小 ,从而使钢管的焊缝既要焊透又不焊穿 , 获得焊接质量优良的钢管4 轧辊调节对钢管质量的影响 从钢管废品因果分析图可看出 ,轧辊调节是属钢管的操作工艺。在生产过程中 ,轧辊损坏或磨损严重时 ,在机组上需要更换部分轧辊 ,或某个品种连续生产了足够的数量 ,需要更换整套的轧辊。这时都应对轧辊进行调节 ,以获得良好的钢管质量。如轧辊调节得不好 ,易造成钢管管缝的扭转、搭焊、边缘波浪、鼓包及管体表面有压痕或划伤 ,钢管椭圆度大等缺陷 ,因此 ,换辊时应掌握轧辊调节的技巧。1 )更换钢管规格 ,一般都对整套轧辊进
17、行更换。轧辊调节的方法是 :用钢丝从机组入口到出口拉一条中心线 ,进行调整 ,使各架孔型在一条中心线上 ,并使成型底线符合技术要求。更换轧辊规格后 ,首先对成型辊、导向辊、挤压辊、定径辊作一次全面的调节 ,然后重点对成型辊的封闭孔型、导向辊、挤压辊调节。2 )导向辊的作用是控制钢管的管缝方向和管坯底线高度,缓解边缘延伸,控制管坯边缘回弹,保证管缝平直而不扭转进入挤压辊。如导向辊调节不好 ,在钢管的焊接过程中 ,易造成钢管管缝的扭转、搭焊、边缘波浪等焊接缺陷。3 )挤压辊是焊管机组的关键设备 ,其作用是将边缘被加热到焊接温度的管体在挤压辊的挤压力作用下完成压力焊接。在生产过程中 ,要控制挤压辊开口角的大小。挤压力过小时 ,焊缝金属强度下降 ,受力后会产生开裂 ;挤压力过大时 ,降低焊接强度 ,而且使外毛刺量增加 ,易造成搭焊等焊接缺陷。4 )在焊管机组慢速起动的过程中 ,应密切注意各部位轧辊的转动情况 ,随时调节轧辊 ,以确保焊管的焊接质量和工艺尺寸符合规定的要求。