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
??? 焊接擠壓機架上的擠壓輥的扎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“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,嚴重影響焊縫質(zhì)量。
??? 如果上擠壓輥與其他擠壓輥輥采用同樣的扎型半徑,當(dāng)通過調(diào)整上擠壓輥的壓下量來消除V型合縫時,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)郏⑿纬蓢乐氐模中魏峡p。
??? 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。
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。
??? 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,即使強度較高的管材,通常也能夠成平形的成型合縫。
????在應(yīng)用上述經(jīng)驗時,必須嚴格按照設(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,而讓別一側(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)整已經(jīng)達到了極限,繼續(xù)下壓上輥不僅會造成嚴重的壓痕,而且會形成更嚴重的V型對接合縫。
??? 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。如果壁厚較厚,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憂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)長年實踐強度選取的,通常情況下可以兼顧不同壁厚和強度。但如出現(xiàn)上述的調(diào)整范圍不足的懷況,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“后跟隙”。
3.2薄壁鋼管的孔型調(diào)整
??? 對于薄壁管,通常情況下無需要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的穩(wěn)定性。
??? 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是。
4.成型合縫對接狀態(tài)的確認方法
????觀察斷面焊接區(qū)的金屬流線是確認焊接成型合縫狀態(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。如果焊縫上上部的金屬流線角度基本對稱的話,可以判斷對接面的全縫是平行的。以壁厚中部為對稱面,上下對稱部位的流線角的差通常要限制在五度以內(nèi),而且熱影響區(qū)的“腰鼓”形狀也應(yīng)基本上下對稱。
??? 現(xiàn)場最簡易的確認方法是比較焊后的內(nèi)外毛刺的形狀和大小,如果合縫呈I型的話,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)確認方法經(jīng)常被使用,該主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。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。
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的邊焊接達到良好的狀態(tài)。
- 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),不需要進行壓輥壓下調(diào)整;
- 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);
- 當(dāng)合縫呈倒V型時,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)。