摘要：針對高頻焊管焊接擠壓輥的孔型特點，介紹了生產(chǎn)不同規(guī)格焊管時焊接擠壓輥的調(diào)整方法。結(jié)合高頻焊管的成型工藝特點，提出了通過觀察斷面焊接區(qū)的金屬流線方法，判定帶鋼邊部端面焊接過程中合縫狀態(tài)，并給出了不同合縫狀態(tài)下調(diào)整擠壓輥的具體辦法。

??? 在高頻焊管生產(chǎn)中，管坯的成型合縫狀態(tài)直接影響焊縫的質(zhì)量，其中焊接接頭對接面的平行度尤為重要。在鋼管合縫焊接過程中，主要通過調(diào)整擠壓輥上輥的壓下量與兩上輥之間的間隙來保證合縫的平行程度。

1 焊接擠壓輥的孔型特點焊接擠壓機架的上擠壓輥的孔型半徑比其他擠壓輥大10%左右，因此，上擠壓輥的外側(cè)輥面與鋼管理想圓形斷面之間產(chǎn)生了間隙，該間隙俗稱為“后跟隙”。

??? 在實際的成型中，鋼管斷面不可能是理想的圓形。一般情況下，由于帶鋼邊部的變形不充分，斷面容易呈桃形，如果不進行調(diào)整則會形成焊接對接面不平行對接，嚴(yán)重影響焊縫質(zhì)量。

??? 如果上擠壓輥與其他擠壓輥采用同樣的孔型半徑，當(dāng)通過調(diào)整上擠壓輥的壓下量來消除V形合縫時，上擠壓輥的外側(cè)輥面將強力壓在鋼管表面上，容易造成管面?zhèn)?，并形成更?yán)重的V形合縫。

因此“后跟隙”的設(shè)定，就是根據(jù)管坯成型的實際特點，通過上擠壓輥的壓下量調(diào)整來有效地消除V形合縫現(xiàn)象?！昂蟾丁蔽恢眉靶螤钊鐖D1所示。

2 上擠壓輥的調(diào)整方法按

照標(biāo)準(zhǔn)孔型設(shè)定擠壓輥位置時，如果發(fā)現(xiàn)成型合縫呈V形，可以在“后跟隙”的范圍內(nèi)，對上擠壓輥的壓下量進行調(diào)整，調(diào)整方法如圖2所示。

??? 上擠壓輥的壓下量的極限，是上擠壓輥外側(cè)輥面在鋼管表面造成較淺的壓痕。按照經(jīng)驗，當(dāng)達到這個壓下限度時，即使是強度較高的管材，通常也能夠形成平行（I形）的成型合縫。

???? 在應(yīng)用上述經(jīng)驗時，必須嚴(yán)格按照設(shè)計值來設(shè)定兩個上擠壓輥之間的間隙。這個間隙的變化將直接引起“后跟隙”的變化。如果每次換輥時不對該間隙按設(shè)計值進行嚴(yán)格的設(shè)定，那么孔型的調(diào)整就很難實現(xiàn)再現(xiàn)性。

??? 出于同樣的理由，在進行上輥的不對稱調(diào)整消除錯邊時，務(wù)必只對操作臺側(cè)的上輥進行調(diào)整，而讓另一側(cè)的上輥始終固定作為基準(zhǔn)。如果隨意調(diào)整兩側(cè)上輥，則有可能會使上輥間隙逐漸遠(yuǎn)離設(shè)定值。

3 特殊情況下的調(diào)整技巧

3.1 厚壁高強度管材的孔型調(diào)整

??? 鋼管的壁厚越大，材料強度越高，焊接時出現(xiàn)的V形合縫越不容易消除。如果上輥外側(cè)輥面已經(jīng)造成了明顯的壓痕但仍無法實現(xiàn)I形合縫時，說明調(diào)整己經(jīng)達到了極限，繼續(xù)下壓上輥不僅會造成嚴(yán)重的壓痕，而且會形成更嚴(yán)重的V形對接合縫。

?? 上述現(xiàn)象表明需要更大的“后跟隙”來容許更大的壓下調(diào)整量。為此，可以采用擴大兩上輥之間的間隙來達到這一目的。

?? 需要說明的是，理想的上輥間隙值是隨鋼管壁厚和強度的不同而不同的。例如，壁厚較薄的情況一般需要設(shè)定較小的上輥間隙，以提高焊接的穩(wěn)定性。如壁厚較厚，則即便上輥間隙適當(dāng)擴大，也不會影響焊接的穩(wěn)定性。因此，在厚壁或高強度鋼管成型時為了獲取更大的“后跟隙”而擴大上輥間隙的做法，只要擴大適當(dāng)就不會影響焊接的穩(wěn)定性。

??? 孔型圖上的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定值是設(shè)計者根據(jù)長年實踐經(jīng)驗而選取的，通常情況下可以兼顧不同的壁厚和強度。但如果出現(xiàn)上述的調(diào)整范圍不足的情況，則適當(dāng)擴大上輥間隙，可以在很大程度上解決問題。

?? 這種調(diào)整方法的極限有兩種情況，或是上輥外側(cè)已經(jīng)與立輥干涉，無法繼續(xù)擴大間隙；或是上輥間隙過大，已經(jīng)造成焊接的不穩(wěn)定。無論出現(xiàn)哪種情況，都說明需要修改擠壓輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以獲得更大的設(shè)定“后跟隙”。厚壁高強度鋼管情況下的調(diào)整如圖3所示。

3.2 薄壁鋼管的孔型調(diào)整對于薄壁鋼管，通常情況下無需過大的上輥壓下量就能獲得I形對接合縫。經(jīng)常出現(xiàn)的問題是焊接時成型合縫的穩(wěn)定性。薄壁鋼管孔型調(diào)整如圖4所示。

???? 成型合縫的穩(wěn)定性與很多因素有關(guān)，但適當(dāng)減小上輥間隙一般都會起到提高成型合縫穩(wěn)定性的效果。因此，可以利用薄壁鋼管不需要大的“后跟隙”的特性，在出現(xiàn)成型合縫不穩(wěn)定的時候可以采用適當(dāng)減少上輥間隙的方法來解決。

4 成型合縫對接狀態(tài)的確認(rèn)方法

觀察斷面焊接區(qū)的金屬流線是確認(rèn)焊接時成型合縫狀態(tài)最準(zhǔn)確的方法。該方法不僅可以判斷合縫狀態(tài)，還可以判斷焊接擠壓量和焊接輸出功率的合理與否。為了便于流線的觀察，試樣應(yīng)在焊縫熱處理前采取。如果焊縫上下部的金屬流線角度基本對稱的話，可以判斷對接面的合縫是平行的（I形）。以壁厚中部為對稱面，上下對稱部位的流線角的差通常需要限制在5°以內(nèi)，而且熱影響區(qū)的“腰鼓”形狀也應(yīng)基本上下對稱。焊縫區(qū)金屬流線如圖5所示。

現(xiàn)場最簡易的確認(rèn)方法是比較焊接后的內(nèi)外毛刺的形狀和大小，如圖6所示。如果合縫呈I形的話，內(nèi)外毛刺的大小和形狀是基本相同的。但是這種方法無法量化，只能作為大致的判斷。

??? 使用流線觀察法時，試樣的制作一般需要較長的時間，等待結(jié)果往往會嚴(yán)重影響現(xiàn)場的作業(yè)效率。為此，以下相對簡易的合縫狀態(tài)確認(rèn)方法經(jīng)常被使用，該方法雖不能夠獲得十分準(zhǔn)確的結(jié)果，但一般可據(jù)此對合縫狀態(tài)做出較準(zhǔn)確的判斷，可以大大減少流線觀察法等待結(jié)果的時間。

首先按圖7所示的方法進行取樣。應(yīng)注意，必須先停止焊機的功率輸出后再停車。否則，得到合縫的接觸模式和加熱模式將不同于穩(wěn)態(tài)焊接時的模式。

圖8和圖9顯示了接觸和加熱模式與合縫狀態(tài)之間的關(guān)系，據(jù)此可以進行合縫狀態(tài)的判斷。接觸形態(tài)與加熱形態(tài)原則上是一致的。接觸模式的界限分明，而加熱模式較為模糊，判斷者需要有一定的經(jīng)驗。但當(dāng)焊接擠壓量較大時，接觸模式在縱向上的分布會短到難以判斷的程度，而加熱模式則不受這種影響。

5 結(jié)論

??? 在高頻焊管調(diào)型與焊接中，通過對接觸和加熱模式與對接面合縫狀態(tài)關(guān)系的分析，采用調(diào)整焊接擠壓輥上輥間隙和壓下量的方法，能準(zhǔn)確及時地保證鋼管的板邊焊接達到良好的焊接狀態(tài)。（1）當(dāng)合縫呈I形時，說明此時對接面在焊接過程中處于基本平行狀態(tài)，不需要進行擠壓輥壓下調(diào)整；

（2）當(dāng)合縫呈V形時，說明此時對接面在焊接過程中，下部表面先接觸，可以通過加大擠壓輥上輥壓下量達到I形狀態(tài)；

（3）當(dāng)合縫呈倒V形時，說明此時對接面在焊接過程中，上部表面先接觸，可以通過減小擠壓輥壓下量達到I形狀態(tài)。