DerHochfrequenz-StahlrohrDie Schweißanlage ist das Herzstück der gesamten HFW-Produktionslinie und erfordert höchste technische Expertise. Eine fehlerhafte Einstellung beeinträchtigt unmittelbar die Qualität des geschweißten Stahlrohrs. Dieser Artikel erläutert anhand des Fünfwalzen-Extrusionsschweißens häufige Probleme beim Hochfrequenzschweißen und deren Ursachen.
Erstens, die äußere Gratform
Äußere Grate entstehen durch die Hochfrequenzerhitzung und Extrusion der Blechkante. Ihre Form wird von Faktoren wie dem Schweißextrusionsvolumen, der Schweißleistung und der Blechkantenform beeinflusst. Daher ist die Form des äußeren Grats der anschaulichste Indikator für die Schweißnahtqualität und kann zu deren Beurteilung herangezogen werden.
1. Gleichmäßiger Außengrat: Eine gute Außengratform wird erreicht, wenn der extrudierte Metallgrat ein pilzförmiges Muster bildet, den deformierten Metallgrat überlappt und teilweise mit ihm verschmilzt. Dies führt zu einer Schweißnaht mit einer mäßig breiten Wärmeeinflusszone.
2. Flache Außengrate: Extrudierte Metallgrate erscheinen als Flocken, die über deformierten Metallgraten liegen und einen flachen, bogenförmigen Grat bilden, der flach auf der Oberfläche des geschweißten Stahlrohrs aufliegt. Dies kann leicht zu einer übermäßig breiten Wärmeeinflusszone führen. Deformierte Metallgrate sind relativ häufig, während extrudierte Metallgrate relativ selten oder gar nicht vorhanden sind. Dies verhindert, dass Verunreinigungen aus der Schweißnaht entfernt werden, und kann während des Abflachungstests zu Rissen führen. Beide Zustände können leicht zu einer übermäßig schmalen Wärmeeinflusszone führen.
Ursache: Generell gilt: Bei konstanter Extrusionsrate führt eine höhere Schweißleistung zu einem höheren Anteil extrudierter Metallgrate am gesamten äußeren Gratvolumen, wodurch die Gratform flacher wird. Umgekehrt führt eine höhere Extrusionsrate bei konstanter Schweißleistung zu einem höheren Anteil deformierter Metallgrate am gesamten äußeren Gratvolumen, wodurch die Grate aufrechter werden. Niedrige Extrusionsraten erfordern eine geringere Schweißleistung, um eine gute Schweißnahtqualität zu gewährleisten; umgekehrt erfordern hohe Extrusionsraten eine höhere Schweißleistung. Eine zu niedrige Extrusionsrate behindert jedoch die Entfernung von Schweißeinschlüssen, während eine zu hohe Extrusionsrate zu übermäßigem Austritt von flüssigem Metall und damit zu einer Kaltverschweißung führen kann.
3. Schräge Außengrate. Ursache: Eine Fehlausrichtung der beiden Blechkanten beim Stumpfschweißen führt zu unterschiedlichen Spannungszuständen, wodurch das geschmolzene Metall herausgedrückt wird und von seiner ursprünglichen Position abweicht.
Zweitens, der Einfluss der Streifenkantenmorphologie auf die Schweißqualität.
1. Streifenkantenmorphologie. Verfahren zur Bestimmung der Streifenkantenmorphologie:
Halbschweißprüfung: Eine halbschweißte Probe wird bei hoher Frequenz entnommen. Die sogenannte halbschweißte Probe ist der Abschnitt der Stumpfschweißkante, an dem die Schweißung vom Stumpfschweißen zum Schmelzschweißen übergeht. Mithilfe eines Flachdrückgeräts wird die halbschweißte Probe entlang der Schweißnaht gebrochen, wodurch zwei deutlich unterscheidbare Zonen sichtbar werden: die Schmelzzone und die nicht verschmolzene Zone. Die Bruchfläche der Schmelzzone erscheint silbrig-weiß, die der nicht verschmolzenen Zone bläulich-schwarz. Die Grenze zwischen den beiden Zonen bildet eine C-förmige Kurve.
2. Beobachten Sie den Winkel der oberen und unteren Stromlinien in der Hochfrequenz-Schweißnahtmetallographie. Im Allgemeinen ergibt sich eine positive V-Form, wenn der untere Stromlinienwinkel größer als der obere ist; eine I-Form, wenn die oberen und unteren Stromlinienwinkel gleich oder nahezu gleich sind; und eine umgekehrte V-Form, wenn der obere Stromlinienwinkel größer als der untere ist.
3. Falsche Kantenform und -justierung. Eine falsche Ausrichtung der Blechkanten (auch Überlappungsschweißen genannt) ist ein wichtiger Faktor, der die Schweißqualität beeinträchtigt. Tritt eine falsche Ausrichtung aufgrund unsachgemäßer Justierung auf, verringert sich die effektive Wandstärke der Schweißnaht, was leicht zu Spannungskonzentrationen führen kann.
Die Gründe für Fehlausrichtungen beim Schweißen von Stahlrohren sind:
(1) In den meisten Fällen wird dies durch die unterschiedlichen Höhen der beiden oberen Extrusionswalzen verursacht. Daher kann es durch Anpassen der Höhe einer der oberen Extrusionswalzen behoben werden.
(2) Manchmal wird dies durch unterschiedliche Höhen der Schweißkantenwalzen verursacht. Abhilfe schafft das Hinzufügen oder Entfernen von Metalldichtungen an der Unterseite oder Seite des Walzenrahmens.
Fehlausrichtung aufgrund unterschiedlicher Winkel der Schweißkanten. Diese Fehlausrichtung kann leicht dazu führen, dass der Schweißgrat einseitig abfällt. Die metallografische Untersuchung der Hochfrequenzschweißung zeigt eine gekrümmte Schmelzlinie oder asymmetrische Stromlinienwinkel links und rechts der Schmelzlinie. Die Ursachen für diese Fehlausrichtung sind:
(1) Die Position der oberen Schweißwalze ist entlang der Walzmitte des geschweißten Stahlrohrs asymmetrisch, wodurch die beiden oberen Walzen ungleiche Kräfte auf die beiden Blechkanten ausüben. Der Rahmen der oberen Walze kann horizontal verstellt werden, sodass sich die obere Walze gleichzeitig nach links oder rechts bewegt und die Schweißnaht schließlich mittig auf der oberen Walze liegt (Abbildung 12). (2) Die beiden seitlichen Schweißwalzen weisen unterschiedliche Höhen auf oder der Rahmen der Schweißwalze ist geneigt.
(3) Mängel an der Plattenkante. Das Band weist Defekte wie Sichel- und Wellenverbiegungen auf, oder die Bandkante ist einseitig abgenutzt.
Ursachen von Schweißnahtverdrehung:
(1) Die Höhen der beiden Schweißseitenwalzen sind unterschiedlich. Dies kann durch Hinzufügen oder Entfernen von Metalldichtungen an der Unterseite oder Seite des horizontalen Walzenrahmens korrigiert werden.
(2) Die Positionen der beiden Strangpressseitenwalzen sind entlang der Walzmitte des geschweißten Stahlrohrs asymmetrisch, was zu ungleichen Kräften führt, die von den beiden Strangpressseitenwalzen auf den Rohrrohling ausgeübt werden, wodurch der Rohrrohling verdreht wird.
(3) Die Lager oder Führungsplatten der Fertigwalzen sind beschädigt, was dazu führt, dass die Torsion der Schweißnaht nicht mehr kontrolliert werden kann.
(4) Die Führungsrolle ist in vertikaler Richtung zu hoch eingestellt, sodass nur ein Teil der Führungsrollenbohrung den Stahlrohling berührt. Dadurch wird zu wenig Kraft auf den Rohrrohling ausgeübt, die Torsion der Rolle lässt sich nicht kontrollieren oder die Führungsrolle bzw. das Lager wird beschädigt. Drittens: Eindellungen und Vertiefungen im Stahlrohr. Es gibt zwei Arten von Eindellungen: Lineare Eindellungen, die durch eine falsche Rollenpositionierung verursacht werden, und halbmondförmige Eindellungen, die durch Ausbeulungen aufgrund von Rollenverschleiß entstehen. Die Vertiefungen im Stahlrohr werden im Allgemeinen durch Ausbeulungen an der Rolle und anhaftende Oxidschichten verursacht.
1. Lineare Einrückung
(1) Kontinuierliche lineare Einbuchtung: Sie entsteht durch eine ungenaue Positionierung der Walzen. Sie tritt häufig zwischen den Walzenspalten auf. Die Einbuchtung zwischen der oberen und der seitlichen Walze ist die häufigste Form. Zusätzlich können auch Einbuchtungen zwischen der seitlichen und der unteren Walze entstehen.
Ursache: Sie wird im Allgemeinen durch eine nicht korrekte Abstimmung der Walzenpositionen der Seitenwalze und der oberen Walze verursacht.
Einstellmethode: Die Einstellung kann durch Anheben der Position der oberen Extrusionswalze oder durch Verringern des Abstands zwischen den beiden Seitenwalzen erfolgen.
Ursache: Sie wird im Allgemeinen durch eine nicht korrekte Abstimmung der Walzenpositionen der Seitenwalze und der unteren Walze verursacht.
Einstellmethode: Die Einstellung kann durch Absenken der Position der unteren Extrusionswalze oder durch Verringern des Abstands zwischen den beiden Seitenwalzen erfolgen.
Ursache und Abhilfemethode:
a. Die Höhe einer der oberen Extrusionswalzen ist zu gering. Passen Sie die Höhe der einzelnen oberen Extrusionswalze an.
b. Die Position der Extrusionsseitenwalze ist asymmetrisch. Aufgrund der unterschiedlichen Kräfte kann die Position der Seitenwalze auf der Seite, auf der die Eindellung auftritt, angehoben oder die Position der Seitenwalze auf der Seite, auf der keine Eindellung auftritt, gelockert werden.
c. Die seitlichen Rollen entstehen durch unterschiedliche Höhen.
d. Der Abstand zwischen den beiden oberen Extrusionswalzen und der Schweißnaht ist aufgrund der Fehlausrichtung der oberen Extrusionswalzen ungleich. Richten Sie den Rahmen der oberen Extrusionswalzen horizontal aus.
(2) Diskontinuierliche lineare Einbuchtung Häufige Ursachen:
a. Im Allgemeinen ist das Wälzlager beschädigt.
b. Bei der geteilten Rolle weicht das Rollenelement aufgrund des teilweisen Bruchs der Rollenspindel von seiner ursprünglichen Position ab.
2. Halbmondförmige Eindellung: Im Allgemeinen ist die Walzenoberfläche abgenutzt, wodurch eine unebene Kontaktfläche entsteht, die eine halbmondförmige Eindellung im Stahlrohr verursacht. Diese Eindellung tritt üblicherweise an der Stelle mit dem größten Walzenradius auf. Grund dafür ist, dass an dieser Stelle die Umfangsgeschwindigkeit der Walze und damit die Reibung am größten sind. Die halbmondförmige Eindellung kann durch Inline-Schleifen entfernt werden.
3. Gruben
Ursache 1: Eine Ausbuchtung an der Walze verursacht eine Vertiefung im Stahlrohr. Die Ursache ist dieselbe wie bei einer halbmondförmigen Einkerbung.
Ursache 2: Eine durch die Kalibrierwalze verursachte Vertiefung. Aufgrund der Mittelfrequenz-Wärmebehandlung an der Schweißnaht bildet sich eine große Menge Zunder. Nach dem Durchgang durch die Kalibrierwalze haftet dieser Zunder an deren Oberfläche. Ist die Emulsionssprühdüse falsch positioniert oder der Emulsionsfluss zu gering, wird der Zunder nicht abgewaschen. Mit der Zeit sammelt sich der Zunder an und verursacht schließlich Poren in der Nähe der Schweißnaht des geschweißten Stahlrohrs.
Viertens: Hochfrequenz-Funkenbildung
Hochfrequente Funkenbildung ist beim Hochfrequenzschweißen sehr häufig und beeinträchtigt die Schweißqualität erheblich; sie kann sogar zum Abschalten der Schweißanlage führen.
Häufige Ursachen:
1. Aufgrund von Metalloxidverunreinigungen in der Emulsion können einige der Metalloxide während der Abkühlung der Walzen einen elektrischen Kontakt zwischen isolierten Bauteilen verursachen.
2. Grate an den Plattenkanten nach dem Schlitzen. Grate an der Plattenkante können sich vor dem Schweißen des V-Winkels leicht überlappen und Funkenbildung verursachen.
3. Der langfristige Einsatz der FP-Walzen führt zu starkem Verschleiß der Dichtlippen, wodurch sich Rillen an deren Unterseite bilden. Die Stufe zwischen den Rillen und dem unbeschädigten Bereich erzeugt durch Scherung Grate an der Plattenkante. Diese Grate überlappen sich vorzeitig, bevor der V-Winkel verschweißt wird, und verursachen Funkenbildung.
4. Bei längerem Betrieb kann sich in der Nähe der Induktionsspulen Schmutz ansammeln, der leicht zu elektrischem Kontakt und Funkenbildung führen kann.
5. Eine unsachgemäße Installation der Komponenten des Induktionsgeräts kann bei längerem Betrieb zu losen Verbindungen oder zu Schäden an den Isolationskomponenten führen.
Zahlreiche Faktoren beeinflussen die Qualität der Umformung von Stahlrohren durch Schweißen, darunter die Kantenform des Schweißbandes, Fluchtungsfehler, die Konfiguration von Innen- und Außengraten, die Schweißnahtextrusion, die Schweißtemperatur, die Impedanz, das Kühlwasser und die metallografische Prüfung der Schweißnaht im Hochfrequenzbereich. Nur mit einem umfassenden Verständnis aller Einflussfaktoren auf die Umformung kann der Schweißnahtzustand schnell und präzise beurteilt werden.
Veröffentlichungsdatum: 21. Oktober 2025