高頻焊螺旋翅片管的焊接原理和特點

高頻焊螺旋翅片管由于翅片管傳熱面積大、效率高和壓降小，使以其為核心元件的各種換熱設備在電力、化肥、化工和煉油裝置中得到日益廣泛應用。
1.焊接原理焊接原理焊接原理焊接原理翅片管是在無縫鋼管外圓上按一定螺距纏繞鋼帶，鋼帶垂直于鋼管外圓的表面，以高頻電流作為熱源局部加熱接觸面及待焊區(qū)，
同時在翅片管外側施加頂鍛力，實現(xiàn)接觸面的固相焊接，如圖13所示。這里僅就翅片管中焊接難度較大的SA335P91耐熱鋼管（日本產(chǎn)，相當國內9Cr-1Mo鋼）對0Cr13（山西太鋼產(chǎn)）鋼帶的高頻焊簡單介紹之。
2.焊前準備焊前準備焊前準備焊前準備管料表面應不得有明顯凹坑并進行噴砂清理，以去除油、銹等污物；頂鍛輪的制備要保證其對鋼帶的夾持在圓周方向上松緊均勻適度（約有0.1～0.2mm余量），內件相對轉動輕松自如；電極極身與觸頭間的焊接牢固可靠，冷卻順暢，無泄漏。
3.焊接參數(shù)焊接參數(shù)焊接參數(shù)焊接參數(shù)翅片管焊接接頭的抗拉強度及焊合（著）率等主要質量指標必須達到《高頻電阻焊螺旋翅片管技術條件》部頒標準（Q/SH.MM.25－2000）和國外（API標準）的專業(yè)標準。而對P91-0Cr13翅片管焊口金相分析表明（圖14），翅片鋼管的交界處還有清晰的分界線，并可看到焊道翅片兩旁鋼帶熔渣的堆積現(xiàn)象。
這主要因為：
①高頻焊屬固相連接；
②翅片與鋼管為異質材料；
③不對稱鋼體焊接存在一根本性問題，即鋼帶上電流集中，容易達到焊接溫度，而鋼管上電流太分散，不容易集中，鋼管溫度往往低于鋼帶的溫度，影響焊接質量及焊接效率；
④頂鍛輪的分流和觸頭電極位置偏離等。因此，翅片管焊接參數(shù)的優(yōu)化和監(jiān)控至關重要，具體數(shù)據(jù)見表6。

高頻焊螺旋翅片管生產(chǎn)工藝流程主要取決于產(chǎn)品品種，從原料到成品需要經(jīng)過一系列工序，完成這些工藝過程需要相應的各種機械設備和焊接、電氣控制、檢測裝置，這些設備和裝置按照不同的
工藝流程要求有多種合理布置,高頻焊管典型流程：開卷―帶鋼矯平―頭尾剪切―帶鋼對焊―活套儲料―成型―焊接―清除毛刺―定徑―探傷―飛切―初檢―鋼管矯直―管段加工―水壓試驗―探傷檢測―打印和涂層―成品。
高頻焊用于碳鋼焊管生產(chǎn)已經(jīng)有40多年的歷史。高頻焊接具有較大的電源功率，對不同材質、口徑和壁厚的鋼管都能達到較高的焊接速度(比氬弧焊的最高焊接速度高出l0倍以上)。
因此，高頻焊接生產(chǎn)一般用途的鋼管具有較高的生產(chǎn)率因為高頻焊接速度高，給焊管內毛刺的去除帶來困難，這也是目前高頻焊鋼管尚不能為化工、核工業(yè)所接受的原因之一。從焊接材質看，高頻焊可以焊接各種類型的鋼管。同時，新鋼種的開發(fā)和成型焊接方法的進步。
什么是高頻電焊？利用高頻電流的集膚效應和鄰近效應，使集中于管坯邊緣上的電流將接合面加熱到焊接溫度，再經(jīng)擠壓、輥壓焊成的焊接管。
高頻焊接有感應焊和接觸電阻焊兩種。
焊鋼管時電流的頻率為350~450kHZ，感應焊可選擇得低些，但最低不得小于150kH:;焊接有色金屬管時電流頻率不低于450kH:。高頻焊的工作原理圖a為高頻感應焊管的原理示意圖。
感應器與管坯相當于變壓器的一次和二次線圈。當感應器通過高頻電流時管坯外表面便產(chǎn)生感應電流，一條沿管坯邊緣成V形回路I，，稱焊接電流，作有用功;一條沿管坯表面構成分流I:，
稱循環(huán)電流，只使管坯溫升造成熱損失，作無用功。為減少循環(huán)電流的耗損，提高電磁感應效率，在管筒內設置了阻抗器，以增大管筒內表面的感抗值。圖b為高頻電阻焊管的原理示意圖。
鄰近效應使焊接電流集中于管坯待焊邊的表面，沿兩側邊緣流動，經(jīng)過擠壓輥附近的匯合點形成V形回路。循環(huán)電流繞管坯橫斷面的內外表面分兩路流動。為減少這部分無用功的耗損，
在筒形坯中心安置阻抗器，增大循環(huán)電流分路的感抗，以提高待焊邊的電流強度。拼獷b高頻感應焊管(a)和高頻電阻焊管(b)原理示意圖1一擠壓輥;2一感應器;3一阻抗器，4一高頻電源，5一電極焊接制度有3種:(1)固相塑性壓焊。把管坯邊緣交接區(qū)加熱到1300~1350℃的塑性狀態(tài)，在擠壓輥的壓力下將氧化物薄膜擠出焊縫，同時通過高溫下固相再結晶使兩邊緣焊在一起。要求擠壓強度大于40一50MPa。采用這種制度時內焊刺高度小，表面平整均勻，焊接時沒有火花噴濺。

(2)半熔化焊接。把管坯邊緣交接區(qū)加熱到半熔狀態(tài)，溫度達到1350~1400℃，在擠壓輥壓力的作用下，將夾有氧化物的液態(tài)膜擠出焊縫，同時完成焊接。擠壓強度約為20~30MP。。這種焊接制度內焊刺高度較小，表面不太平整均勻，焊接時管坯邊緣交接區(qū)有輕微火花噴濺。

(3)熔化焊接。將管坯邊緣交接區(qū)加熱到熔化狀態(tài)，焊接溫度在1400℃以上。因邊緣金屬熔化較早，在邊緣會合點前即出現(xiàn)液態(tài)過梁，此處電流密度大，熔化金屬部分氣化，在擠壓輥壓力的作用下，整個液態(tài)搭接區(qū)發(fā)生周期性的火花強烈噴濺，擠壓力強度與半熔焊接相近。焊后內外焊刺都較大，且成周期性丘陵狀。比較以上3種制度可知，固相塑性壓焊能耗較小，焊速較快;半熔化焊接能耗較大;熔化焊接能耗最大。對于低碳鋼這3種制度都適用，如管坯邊緣質量不太好，大多選用第2種，如鋼的焊接性能不太好，則應采用第2種或第3種。當焊接金屬表面產(chǎn)生難熔氧化物時，為將它們從焊縫中清除出去，則必須采用第3種。

高頻電焊的特點在焊接裝置功率和焊管規(guī)格相同的條件下，高頻電阻焊的特點是:單位能耗低，焊接速度是感應焊的1.5一2.0倍，但焊接過程的穩(wěn)定性、焊接質量和焊縫表面光滑度較差;銅電極消耗量大需經(jīng)常更換，焊接調整較難，作業(yè)率低;電極接觸管體有一定壓力，不宜用于薄壁管的生產(chǎn)。所以高頻電阻焊適用于大中規(guī)格焊管高頻焊螺旋翅片管的生產(chǎn)。高頻感應焊適用于生產(chǎn)焊縫質量要求高的薄壁管、有色金屬管和不便于采用電阻焊的異形管、小口徑管等。