頻率

高頻焊接時的頻率對焊接有極大的影響，因為高頻頻率影響到電流在鋼板內(nèi)部的分布性。選用頻率的高低對于焊接的影響主要是焊縫熱影響區(qū)的大小。從焊接效率來說，應(yīng)盡可能采用較高的頻率。100KHz的高頻電流可穿透鐵素體鋼0.1mm,400KHz則只能穿透0.04mm，即在鋼板表面的電流密度分布，后者比前者要高近2.5倍。在生產(chǎn)實踐中，焊接普碳鋼材料時一般可選取 350KHz~450KHz的頻率；焊接合金鋼材料，焊接10mm以上的厚鋼板時，可采用50KHz~150KHz那樣較低的頻率，因為合金鋼內(nèi)所含的鉻，鋅，銅，鋁等元素的集膚效應(yīng)與鋼有一定差別。國外高頻設(shè)備生產(chǎn)廠家已經(jīng)大多采用了固態(tài)高頻的新技術(shù)，它在設(shè)定了一個頻率范圍后，會在焊接時根據(jù)材料厚度，機(jī)組速度等情況自動跟蹤調(diào)節(jié)頻率。

會合角

會合角是鋼管兩邊部進(jìn)入擠壓點(diǎn)時的夾角。由于鄰近效應(yīng)的作用，當(dāng)高頻電流通過鋼板邊緣時，鋼板邊緣會形成預(yù)熱段和熔融段（也稱為過梁），這過梁段被劇烈加熱時，其內(nèi)部的鋼水被迅速汽化并爆破噴濺出來，形成閃光，會合角的大小對于熔融段有直接的影響。

會合角小時鄰近效應(yīng)顯著，有利提高焊接速度，但會合角過小時，預(yù)熱段和熔融段變長，而熔融段變長的結(jié)果，使得閃光過程不穩(wěn)定，過梁爆坡后容易形成深坑和針孔，難以壓合。

會合角過大時，熔融段變短，閃光穩(wěn)定，但是鄰近效應(yīng)減弱，焊接效率明顯下降，功率消耗增加。同時在成型薄壁鋼管時，會合角太大會使管的邊緣拉長，產(chǎn)生波浪形折皺?，F(xiàn)時生產(chǎn)中我們一般在2°--6°內(nèi)調(diào)節(jié)會合角，生產(chǎn)薄板時速度較快，擠壓成型時要用較小的會合角；生產(chǎn)厚板時車速較慢，擠壓成型時要用較大的會合角。有廠家提出一個經(jīng)驗公式：會合角×機(jī)組速度≮100，可供參考。

焊接方式

高頻焊接有兩種方式：接觸焊和感應(yīng)焊。

接觸焊是以一對銅電極與被焊接的鋼管兩邊部相接觸，感應(yīng)電流穿透性好，高頻電流的兩個效應(yīng)因銅電極與鋼板直接接觸而得到較大利用，所以接觸焊的焊接效率較高而功率消耗較低，在高速低精度管材生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，在生產(chǎn)特別厚的鋼管時一般也都需要采用接觸焊。但是接觸焊時有兩個缺點(diǎn)：一是銅電極與鋼板接觸，磨損很快；二是由于鋼板表面平整度和邊緣直線度的影響，接觸焊的電流穩(wěn)定性較差，焊縫內(nèi)外毛刺較高，在焊接高精度和薄壁管時一般不采用。

感應(yīng)焊是以一匝或多匝的感應(yīng)圈套在被焊的鋼管外，多匝的效果好于單匝，但是多匝感應(yīng)圈制作安裝較為困難。感應(yīng)圈與鋼管表面間距小時效率較高，但容易造成感應(yīng)圈與管材之間的放電，一般要保持感應(yīng)圈離鋼管表面有5~8 mm的空隙為宜。采用感應(yīng)焊時，由于感應(yīng)圈不與鋼板接觸，所以不存在磨損，其感應(yīng)電流較為穩(wěn)定，保證了焊接時的穩(wěn)定性，焊接時鋼管的表面質(zhì)量好，焊縫平整，在生產(chǎn)如API等高精度管子時，基本上都采用感應(yīng)焊的形式。

輸入功率

高頻焊接時的輸入功率控制很重要。功率太小時管坯坡口加熱不足，達(dá)不到焊接溫度，會造成虛焊，脫焊，夾焊等未焊合缺陷；功率過大時，則影響到焊接穩(wěn)定性，管坯坡口面加熱溫度大大高于焊接所需的溫度，造成嚴(yán)重噴濺，針孔，夾渣等缺陷，這種缺陷稱為過燒性缺陷。高頻焊接時的輸入功率要根據(jù)管壁厚度和成型速度來調(diào)整確定，不同成型方式，不同的機(jī)組設(shè)備，不同的材料鋼級，都需要我們從生產(chǎn)一線去總結(jié)，編制適合自己機(jī)組設(shè)備的高頻工藝。

管坯坡口

管坯的坡口即斷面形狀，一般的廠家在縱剪后直接進(jìn)入高頻焊接，其坡口都是呈“I”形。當(dāng)焊接材料厚度大于8~10mm以上的管材時，如果采用這種“I”形坡口，因為彎曲圓弧的關(guān)系，就需要融熔掉管坯先接觸的內(nèi)邊層，形成很高的內(nèi)毛刺，而且容易造成板材中心層和外層加熱不足，影響到高頻焊縫的焊接強(qiáng)度。所以在生產(chǎn)厚壁管時，管坯經(jīng)過刨邊或銑邊處理，使坡口呈“X”形，實踐證明，這種坡口對于均勻加熱從而保障焊縫質(zhì)量有很大關(guān)系。

坡口形狀的選取，也影響到調(diào)節(jié)會合角的大小。

焊接接頭設(shè)計在焊接工程中設(shè)計中是較薄弱的環(huán)節(jié)，主要是許多鋼結(jié)構(gòu)件的接口設(shè)計不是出自焊接工程技術(shù)人員之手，硬性套標(biāo)準(zhǔn)和工藝性能較差的坡口屢見不鮮。坡口形式對控制焊縫內(nèi)部質(zhì)量和焊接結(jié)構(gòu)制造質(zhì)量有著很重要作用。坡口設(shè)計必須考慮母材的熔合比，施焊空間，焊接位置和綜合經(jīng)濟(jì)效益等問題。應(yīng)先按下式計算橫向收縮值ΔB。

ΔB=5.1Aω/t+1.27d

式中Aω——焊縫橫截面積，mm³,t——板厚，mm，d——焊縫根部間隙，mm。找出ΔB與Aω的關(guān)系后，即可根據(jù)兩者關(guān)系列表分析，處理數(shù)據(jù)，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，最后確定矩形管對接焊縫破口形式（圖2）。

焊接速度

焊管機(jī)組的成型速度受到高頻焊接速度的制約，一般來說，機(jī)組速度可以開得較快，達(dá)到100米/分鐘，世界上已有機(jī)組速度甚至于達(dá)到400米/分鐘，而高頻焊接特別是感應(yīng)焊只能在60米/分鐘以下，超過10mm的鋼板成型，國內(nèi)機(jī)組生產(chǎn)的成型速度實際上只能達(dá)到8~12米/分鐘。

焊接速度影響焊接質(zhì)量。焊接速度提高時，有利于縮短熱影響區(qū)，有利于從熔融坡口擠出氧化層；反之，當(dāng)焊接速度很低時，熱影響區(qū)變寬，會產(chǎn)生較大的焊接毛刺，氧化層增厚，焊縫質(zhì)量變差。當(dāng)然，焊接速度受輸出功率的限制，不可能提得很高。

國內(nèi)機(jī)組操作經(jīng)驗顯示，2~3 mm的鋼管焊接速度可達(dá)到40米/分鐘，4~6mm的鋼管焊接速度可達(dá)到25米/分鐘，6~8 mm的鋼管焊接速度可達(dá)到12米/分鐘，10~16 mm的鋼管焊接速度在12米/分鐘以下。接觸焊時速度可高些，感應(yīng)焊時要低些。

阻抗器

阻抗器的作用是加強(qiáng)高頻電流的集膚效應(yīng)和相鄰效應(yīng)，阻抗器一般采用M-XO/N-XO類鐵氧化體制造，通常做成Φ10mm×（120--160）mm規(guī)格的磁棒，捆裝于耐熱，絕緣的外殼里，內(nèi)部通以水冷卻。

阻抗器的設(shè)置要與管徑相匹配，以保證相應(yīng)的磁通量。要保證阻抗器的磁導(dǎo)率，除了阻抗器的材料要求以外，同時要保證阻抗器的截面積與管徑的截面積之比要足夠的大。在生產(chǎn)API管等高等級管子時，都要求去除內(nèi)毛刺，阻抗器只能安放在內(nèi)毛刺刀體內(nèi)，阻抗器的截面積相應(yīng)會小很多，這時采取磁棒的集中扇面布置的效果要好于環(huán)形布置。

阻抗器與焊接點(diǎn)的位置距離也影響焊接效率，阻抗器與管內(nèi)壁的間隙一般取6~15 mm，管徑大時取上限值；阻抗器應(yīng)與管子同心安放，其頭部與焊接點(diǎn)的間距取10~20 mm，同理，管徑大時取大的值。

焊接壓力

焊接壓力也是高頻焊接的主要參數(shù)。理論計算認(rèn)為焊接壓力應(yīng)為100~300MPa，但實際生產(chǎn)中這個區(qū)域的真實壓力很難測量。一般都是根據(jù)經(jīng)驗估算，換算成管子邊部的擠壓量。不同的壁厚取不同的擠壓量，通常2mm以下的擠壓量為：3~6 mm時為0.5t~ t；6~10 mm時為0.5t；10 mm以上時為0.3t~0.5t。

API鋼管生產(chǎn)中，常出現(xiàn)焊縫灰斑缺陷，灰斑缺陷是難熔的氧化物，為達(dá)到消除灰斑的目的，寶鋼等廠家多采取了加大擠壓力，增加焊接余量的方法，6mm以上鋼管的擠壓余量達(dá)0.8~1.0的料厚，效果很好。

高頻焊接常見的問題及其原因，解決方法：

⑴焊接不牢，脫焊，冷疊；

原因：1.輸出功率、壓力、速度三者之間不匹配。

2.條料邊緣損傷或存在其它缺陷。

解決方法：1 調(diào)整功率；2 厚料管坯改變坡口形狀；3 調(diào)節(jié)擠壓力；4 調(diào)整速度。

⑵焊縫兩邊出現(xiàn)波紋；

原因：會合角太大。

解決方法：1 調(diào)整導(dǎo)向輥位置；2 調(diào)整實彎成型段；3 提高焊接速度。

⑶焊縫有深坑和針孔；

原因：出現(xiàn)過燒。

解決方法：1 調(diào)整導(dǎo)向輥位置，加大會合角；2 調(diào)整功率；3 提高焊接速度。

⑷焊縫毛刺太高；

原因：熱影響區(qū)太寬。

解決方法：1提高焊接速度；2 調(diào)整功率。

⑸夾渣；

原因：輸入功率過大，焊接速度太慢。

解決方法：1 調(diào)整功率；2 提高焊接速度。

⑹焊縫外裂紋；

原因：母材質(zhì)量不好；受太大的擠壓力。

解決方法：1 保證材質(zhì)；2 調(diào)整擠壓力。

⑺錯焊，搭焊；

原因：成型精度差。

解決方法：調(diào)整機(jī)組成型模輥。

高頻焊接是焊管生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序，由于系統(tǒng)性的影響因素，至今還需要我們在生產(chǎn)一線中探索經(jīng)驗，每一臺機(jī)組都有它的設(shè)計和制造差別，每一個操作者也有不同的習(xí)慣，也就是說有，機(jī)組和人一樣，都有自己的個性。我們將這些資料提供給大家，是為了讓我們更好得了解高頻焊接的基本原理，從而更好地結(jié)合自己的生產(chǎn)實踐，總結(jié)出適合于自己機(jī)組的操作規(guī)程。