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1、高频焊管常见问题分析冯宝仲 胡海波 裴玉玲（渤海装备钢管制造公司大港分公司）摘要本篇文章详细介绍了高频焊管的常见问题：外毛刺形状及影响因素、带钢边缘成型形态及判断方法、错边的形状及 调整方法、焊管压痕和凹坑的形成原因、高频打火原因分析 ，对焊管的生产有一定的指导意义。 关键词高频焊管；外毛刺；错边；压痕；凹坑；高频打火前言高频焊管机组是整个HFW生产线的核心设备，也是生产线要求技术最高的设备，如果调整不当，将直接影响焊管的 质量，本文以五辊挤压焊接为例，详细介绍高频焊接的常见 问题及产生原因。外毛刺是板边经高频加热并受到挤压作用后的产物， 外毛刺的形状受到焊接挤压量、焊接功率，板边形状等因 素
2、的影响，因此外毛刺的形状是焊接质量好坏最直观的反 映，所以可以通过外毛刺的形状判断焊接质量的好坏。图1良好的外毛刺形状 良好的外毛刺形状。如图1所示外毛刺 分为两部分：部分1和部分2。部分1为 焊接过程中，板边受热后强度降低并在 焊接挤压力的作用下发生的变形,这里 称为变形金属毛刺。部分2为板边金属 熔化后，熔融金属被挤出后形成的伞状 凸起，这里称为挤出金属毛刺。 良好的外毛刺为，挤出金属毛刺呈蘑菇 状覆盖在变形金属毛刺上，并和变形金 属毛刺发生局部融合。此种情况产生的 焊缝热影响区宽度适中。1.均匀外毛刺一、外毛刺形态（2）图2为扁平状外毛刺。属于过烧现 象，因焊接功率过大造成的。挤出金属
3、毛刺呈片状覆盖在变形金属毛刺上，毛 刺整体呈扁平的圆弧形状，卧倒在焊管 的表面，此种情况容易造成焊缝热影响 区宽度过大。图3带凹槽的圆弧状外毛刺图4带凹槽的矩形外毛刺图2扁平状外毛刺（3）图3为带凹槽的圆弧状外毛刺 图4为带凹槽的矩形外毛刺，且毛刺整 体较高。两种情况都属于冷焊。变形 金属毛刺相对较多，而挤出金属毛刺 相对较少或没有，焊缝中的杂质无法 排出并且焊缝在压扁试验中容易开裂 。这两种情况容易造成焊缝热影响区 宽度过小。产生原因：图3和图4对比，图3为焊接功率过 小引起的冷焊，图4为挤压量过大引起 的冷焊。一般来说，挤压量一定，焊接功率越高，挤出金属毛刺所占的总外毛刺量越高，毛刺形状越
4、扁平；焊接功率一定，挤压量越大，变形金属毛刺所占的总 外毛刺量份额越高，毛刺越直立。焊接挤压量小，要求较小的焊接功率与之相 适应才能保证焊接质量；反之，焊接挤压量大，要求较大的焊接功率与之相适 应才能保证焊接质量，但过小的挤压量不利于焊缝夹杂的排除，过大的挤压量 容易导致焊缝熔融金属挤出过大，形成冷焊。 2、倾斜状外毛刺产生原因：两板边对接时存在错边，导致两板边的受力状态不同，造成熔融金属被挤 出后偏离原来位置（如图5） 。 图5 倾斜状外毛刺n n1 1、带钢边缘成型形态、带钢边缘成型形态（a） I型 （b）正V型 （c）倒V型 图6带钢边缘成型三种形态带钢边缘带钢边缘带钢边缘带钢边缘 成成
5、 型形型形态态态态形状形状成型成型质质质质 量量板板边边边边接触情况接触情况毛刺大小毛刺大小内外温度内外温度I I型型好好内外同内外同时时时时接触接触内内=外外内内=外外正正V V型型差差内先于外接触内先于外接触内外内外内外内外倒倒V V型型差差外先于内接触外先于内接触外内外内外内外内二、带钢边缘形态对焊接质量的影响 图7压扁前的半焊接试样 图8压扁后半焊接试样 使用压扁试验机，将半焊接试样沿焊缝方向压裂，露出颜色鲜明的两区：焊接融合区和 未融合区（图8），熔合区断口呈银白色，未熔合区呈蓝黑色。两区的交界处呈C型曲线。半焊接试验方法：在高频处取半焊接试样，所谓半焊接试样就是取对焊板边从对接状态
6、过渡到 焊接融合状态的一段（图7图8）C C型曲型曲线顶线顶线顶线顶 点位置点位置成型成型质质质质量量板板边边边边受力情况受力情况带钢边缘带钢边缘带钢边缘带钢边缘 成型形成型形态态态态形状形状板厚的板厚的处处处处好好内内=外外I I型型板厚的上部板厚的上部差差内外内外正正V V型型板厚的下部板厚的下部差差内外内外倒倒V V型型观察高频焊接金相上下流线角的度数。方法：一般下流线角比上流线角大为正V型，上下流线角相等或接近为I型，上流线角比下流线角大为倒V型。方法1方法22、判断带钢边缘成型形态方法：图9正常对接 图10两半边对接时高度不同3、错边的形状及调整板边的错边（也叫搭焊）是影响焊接质量的
7、重要原因，如果调整不当，出现错边，降低了焊缝处的有效壁厚，容易在此产生应力集中。（1）图9为正常对接时的形状。（2）图10为板边高度不同引起的错边，此种是常见的焊接错边，造成该种错边原因为：多数情况下是两个挤压上辊高度不同所致，因此，可以通过调整其 中一个挤 压上辊的高度进行校正。有时由焊接挤压边辊高度不同所致，可以通过在挤压边辊框底部或者侧部增 减金属垫片校正。原因1原因2（3）图11为焊接板边角度不同引起的错边，此种错边很容易引起焊接毛刺倒向一侧，高频焊接金相试验出现融合线弯曲或者融合线左右流线角度不对称，产生此种错边的原因：图11两板边对接时角度不同 焊接挤压上辊辊位沿焊管轧制中心不对称
8、，致使两挤压上辊对两板边施力不 等，可以水平调整挤压上辊辊架，使挤压上辊整体同时向左或者向右移动， 最终达到焊缝处在挤压上辊中心位置（图12）。两挤压边辊高度不同或者挤压辊框倾斜板边质量原因。带钢存在镰刀弯、波浪弯等缺陷，或者带钢单侧板边发生磨 损。原因1原因2原因3图12焊接挤压上辊辊位沿焊管轧制偏向一侧两焊接边辊高度不同，可以通过在水平辊辊框底部或侧部增减金属垫片校正 。两挤压边辊辊位沿焊管轧制中心不对称，导致两挤压边辊对管坯施力不等， 造成管坯发生扭转。精成型轧辊轴承或导向片损坏，导致不能够控制焊缝的扭转。原因1原因2原因3（4）焊缝的扭转 。原因4导向辊辊位竖直方向调整过高，只有部分导
9、向辊孔型和钢坯接触，造成施加 给管坯的作用力过小，不能够控制轧辊的扭转，或者导向辊或轴承损坏。图13焊缝的扭转压痕分为两种。一种是直线型压痕，由辊位调整不当造成；另一种是月牙形压痕，由轧辊磨损后产生的凸起造成。钢管凹坑一般由轧辊上的凸起和轧辊上粘连的氧化皮造成的。1、直线型压痕（1）连续直线型压痕由于各辊间辊位配合不好造成的，多出现在辊缝之间，上辊和边辊之间的压痕 为最常见压痕，此外边辊和底辊也可能产生压痕。（见图14）（a）上辊压痕 （b）底辊压痕 （c）单侧上辊压痕图14三种常见的直线型压痕三 、钢管压痕和凹坑 原因：一般为边辊和上辊的辊位配合不当造成。 调整方法：可以通过升高挤压上辊辊位
10、或者减小两边辊辊位距离.图14a为焊接挤压上辊产生的压痕图14b为焊接挤压下辊产生的压痕原因 ：一般为边辊和下辊的辊位配合不当造成， 调整方法：可以通过降低挤压下辊辊位或者减小两边辊辊位距离。图14c为单边挤压上辊产生的压痕造成原因及调整方法： a其中一个挤压上辊高度过低，调整单个挤压上辊高度 b挤压边辊辊位不对称，由于受力不同，可以将产生压痕的一 面边辊辊位 收紧，或者将没产生压痕一面的边辊辊位放松。 c边辊高度不同造成的。 d挤压上辊不正导致两挤压上辊距离焊缝不等，水平调整挤压上辊辊架。（2）不连续直线型压痕常见原因：一般为轧辊轴承损坏。分体轧辊上，由于轧辊螺丝部分断裂导致轧辊部件偏离原来
11、位置造成的压痕。图15轧辊易磨损区 图16轧辊易粘氧化皮区2、月牙型压痕一般为轧辊表面磨损，存在凹凸不平的接触面，对钢管造成月牙型压痕，月牙型压痕一般出现在轧辊的半径最大的位置处，原因此位置轧辊的线速度最大，摩擦力 最大（如图15）。产生的月牙形压痕可采用在线砂轮打磨的方法清除。3、凹坑 轧辊上存在凸起，对钢管造成凹坑，产生的原因与月牙形压痕相同正。定径上辊产生的压痕。由于焊缝处经过中频热处理后产生大量的氧化皮 ，经过定径轧辊后粘在定径上辊的表面，在乳化液喷淋位置不当或者乳 化液水流过小的情况下，氧化铁皮没有被冲刷掉，在长时间的运行下， 氧化铁皮越聚越多，最终造成焊管焊缝附近的凹坑（如图16）
12、。原因1原因2（a） 磨损前 （b）磨损后 图17 FP封刀片磨损前后状态高频打火在高频焊接中十分常见，严重影响高频焊接质量，而且还可能造成焊 接机组的停机，常见的原因：2 、纵剪裁完的板边上带有毛刺。板边毛刺极易在焊 接V角前提前搭接，引起打火。5 、感应装置各部件安装不实，存在虚接或者长期运 行绝缘部件损坏。1、由于乳化液含有的金属氧化物杂质，在冷却 轧辊时，部分金属氧化物造成绝缘的部件连电。常见原因四、高频打火 3 、 FP轧辊在长期使用中，造成封刀片磨损严重，在封 刀片的底部产生凹槽，由于凹槽和未磨损处出现台阶， 板边经过时，在剪切作用下，板边产生了很多的毛刺， 产生的毛刺在焊接V角前提前搭接，引起打火（图17）。4、长期运行产生的脏物堆积到感应圈附近，容易发生 连电，引起打火结束语判断焊管成型焊接质量的因素很多，如带钢边缘成型形态、错边量、内外 毛刺的形态、焊接挤压量、焊接温度、阻抗器、冷却水、高频焊接金相试验等， 只有对成型焊接各个影响因素做到十分全面的了解，才能够快速、准确的判断焊 接的状况。 参考文献 【1】王如涛、张艳军、白春生、张海军 高频焊管焊接质量分析J. 承钢技术 ，2000（2）：16-18. 作者：冯宝仲，男，1983出生，助理工程师，毕业于金属材料工程专业，从 事HFW成型焊接3年。 联系电话：022-25961051-8019 邮箱：
