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碳鋼管的高頻感應(yīng)焊接工藝成熟、維護(hù)簡單,應(yīng)用十分普遍。對于用量很大的各種管材,高頻感應(yīng)焊極高的焊接速度使得這一工藝遠(yuǎn)勝于其它焊接方法。但鋁管和不銹鋼管的高頻感應(yīng)焊接則相對較難。在國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家,鋁管和不銹鋼管的高頻感應(yīng)焊接技術(shù)已十分成熟。國內(nèi)前些年有人做過類似研究,但始終沒有得到規(guī)模推廣。鋁管和不銹鋼管高頻感應(yīng)焊接的實(shí)現(xiàn)牽涉很多因素,只有全面地了解和掌握相關(guān)技術(shù),才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的焊接。歸納起來,以下因素對鋁管和不銹鋼管的高頻感應(yīng)焊接影響顯著。
1. 材料的物理性質(zhì)
和碳鋼管比較,鋁管和不銹鋼管的高頻感應(yīng)焊的較大阻礙是氧化物的影響。由于鐵的氧化物的熔點(diǎn)(FeO 1420℃ ; Fe2O3 1565℃; Fe 1537℃)和鐵單質(zhì)的熔點(diǎn)相近或較低,所以焊接時(shí)氧化物基本上和母材同時(shí)或先于母材達(dá)到熔點(diǎn)。這就使得氧化物的去除較容易。這種情況在鋁管和不銹鋼管的焊接時(shí)則完全不同。首先鋁極易氧化為難熔的AL2O3,雖然其厚度僅0.1~0.2μm。但熔點(diǎn)高達(dá)2050℃,而純鋁的熔點(diǎn)是658℃。焊接時(shí),該氧化膜妨礙母材熔化和熔合,易出現(xiàn)未焊透缺陷。氧化膜密度比鋁大,不易浮出熔池表面,容易在焊縫中形成夾渣缺陷。類似于鋁,不論是鉻系不銹鋼還是鎳系不銹鋼,都存在氧化物熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于母材的問題。當(dāng)不銹鋼中鉻含量ωcr大于12%時(shí),鉻比鐵優(yōu)先與氧化合而在母材表面形成一層致密的氧化膜Cr2O3,熔點(diǎn)為2265oC。而氧化鎳(NiO)的熔點(diǎn)2090oC,比鎳的熔點(diǎn)1446oC也高許多。所以影響鋁管和不銹鋼管焊接的關(guān)鍵因素是氧化物的影響。由于鋁氧化物具有高電阻率和分布不均勻的特點(diǎn),如帶材裁剪質(zhì)量低劣,則氧化物的分布亦極不規(guī)則。在高頻感應(yīng)焊接時(shí),很難達(dá)到徹底清除的目的。另外一個(gè)影響因素就是液態(tài)鋁吸氫嚴(yán)重,而固態(tài)時(shí)幾乎不能溶解氫。因此氫在焊接熔池快速冷卻凝固結(jié)晶過程中,來不及逸出熔池表面,就會在焊縫中形成氣孔。使得成品管材在打壓檢測時(shí)不合格。由于水在高溫時(shí)易分解為氫和氧,所以水的存在也會給焊接帶來不利影響。
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