StahlrohrEinführung in das Hochfrequenz-Schweißverfahren:
1. Kontrolle des Schweißspalts: Nach dem Walzen durch mehrere Walzen wird das Stahlband der Schweißanlage zugeführt. Dort wird es schrittweise zu einem runden Rohrrohling mit einem Öffnungsspalt aufgerollt. Durch Anpassen der Walzenreduktion wird der Spalt zwischen den Schweißnähten auf 1–3 mm eingestellt, um eine bündige Schweißnaht zu gewährleisten. Ist der Spalt zu groß, verringert sich der Nahteffekt, die Wirbelstromwärme ist unzureichend und die Schweißnaht verbindet sich schlecht, was zu Undichtigkeiten oder Rissen führen kann. Ist der Spalt zu klein, erhöht sich der Nahteffekt, die Schweißwärme ist zu hoch und die Schweißnaht verbrennt oder bildet nach dem Extrudieren und Walzen eine tiefe Vertiefung, die das Erscheinungsbild der Schweißnaht beeinträchtigt.
2. Schweißtemperaturregelung: Gemäß der Formel wird die Schweißtemperatur durch die thermische Leistung der Hochfrequenz-Wirbelströme beeinflusst. Diese wiederum hängt von der Stromfrequenz ab und ist proportional zum Quadrat der Anregungsfrequenz. Die Anregungsfrequenz wird außerdem von der Anregungsspannung, dem Anregungsstrom, der Kapazität und der Induktivität beeinflusst. Induktivität = magnetischer Fluss/Stromstärke. In der Formel: f – Anregungsfrequenz (Hz), C – Kapazität im Anregungskreis (F = Stromstärke/Spannung), L – Induktivität im Anregungskreis. Die Anregungsfrequenz ist umgekehrt proportional zur Quadratwurzel der Kapazität und Induktivität im Anregungskreis. Sie kann proportional zur Quadratwurzel von Spannung und Stromstärke sein, wie aus der obigen Formel ersichtlich. Durch Ändern der Kapazität, Induktivität oder Spannung und Stromstärke im Stromkreis lässt sich die Anregungsfrequenz ändern und somit die Schweißtemperatur steuern. Bei niedriggekohltem Stahl kann eine Schweißtemperaturregelung bei 1250–1460 °C die Anforderungen an den Einbrand bei einer Rohrwandstärke von 3–5 mm erfüllen. Zusätzlich kann die Schweißtemperatur auch durch Anpassen der Schweißgeschwindigkeit erreicht werden. Wenn die Schweißnahtkante nicht die erforderliche Schweißtemperatur erreicht und die Wärmezufuhr unzureichend ist, bleibt die Metallstruktur fest, was zu unvollständiger Verschmelzung oder unvollständigem Einbrand führt. Überschreitet die Schweißtemperatur die zulässige Temperatur, kommt es zu Überhitzung oder Tropfenbildung, und es bildet sich ein Schmelzloch in der Schweißnaht.
3. Steuerung der Extrusionskraft: Unter dem Extrusionsdruck der Extrusionswalze werden die beiden Kanten des Rohrrohlings auf Schweißtemperatur erhitzt. Die sich bildenden Metallkörner durchdringen und kristallisieren miteinander und bilden schließlich eine feste Schweißnaht. Ist die Extrusionskraft zu gering, bilden sich zu wenige Kristalle, die Festigkeit des Schweißguts nimmt ab und es entstehen unter Belastung Risse. Ist die Extrusionskraft hingegen zu hoch, wird das geschmolzene Metall aus der Schweißnaht herausgepresst, was nicht nur die Festigkeit der Schweißnaht verringert, sondern auch zur Bildung zahlreicher innerer und äußerer Grate und sogar von Defekten wie Schweißnahtüberlappungen führt.
4. Positionierung der Hochfrequenz-Induktionsspule: Je länger die effektive Aufheizzeit, desto näher sollte die Hochfrequenz-Induktionsspule an der Extrusionswalze positioniert werden. Bei größerem Abstand ist die Wärmeeinflusszone breiter, was die Schweißnahtfestigkeit verringert. Umgekehrt wird der Schweißnahtrand unzureichend erwärmt, was zu einer schlechten Formgebung nach dem Extrudieren führt. Die Querschnittsfläche des Widerstands sollte mindestens 70 % des Innendurchmessers des Stahlrohrs betragen. Durch den Proximity-Effekt konzentriert sich die Wirbelstromwärme nahe dem Schweißnahtrand des Rohlings und erhitzt diesen auf Schweißtemperatur. Der Widerstand wird mittels eines Stahldrahts im Rohling geführt und sollte mittig nahe der Mitte der Extrusionswalze positioniert werden. Beim Anfahren verschleißt der Widerstand aufgrund der schnellen Bewegung des Rohlings durch die Reibung an der Innenwand und muss daher häufig ausgetauscht werden.
Sechstens entstehen nach dem Schweißen und Extrudieren Schweißspuren. Diese lassen sich durch die schnelle Bewegung des geschweißten Rohrs abstreifen. Die Grate im Inneren des geschweißten Rohrs werden in der Regel nicht entfernt.
Technische Anforderungen und Prüfungen für hochfrequenzgeschweißte Stahlrohre:
Der Nenndurchmesser des geschweißten Stahlrohrs beträgt 6 bis 150 mm, die Nennwandstärke 2,0 bis 6,0 mm. Die Rohrlänge liegt üblicherweise zwischen 4 und 10 Metern und entspricht den Vorschriften der Norm GB3092 „Geschweißte Stahlrohre für den Transport von Niederdruckflüssigkeiten“. Die Lieferung erfolgt in fester oder doppelter Länge. Die Oberfläche des Stahlrohrs muss glatt sein; Fehler wie Falten, Risse, Delaminationen und Überlappungsschweißungen sind nicht zulässig. Geringfügige Oberflächenfehler wie Kratzer, Schrammen, Schweißnahtversatz, Brandspuren und Narben sind zulässig, sofern sie die negative Wandstärke nicht überschreiten. Die Wandstärke der Schweißnaht ist verdickt, und die Schweißnahtinnenverstärkung muss den Anforderungen der Norm entsprechen. Das Stahlrohr muss einem bestimmten Innendruck standhalten und wird daher einer mechanischen Funktionsprüfung, einer Abflachungsprüfung und einer Oberflächenausdehnungsprüfung unterzogen. Führen Sie bei Bedarf eine Druckprüfung mit 2,5 MPa durch und halten Sie diese eine Minute lang ohne Leckage. Es wurde vereinbart, die Wirbelstromprüfung anstelle der hydraulischen Prüfung anzuwenden. Die Wirbelstromprüfung erfolgt gemäß der Norm GB7735 für die Wirbelstromprüfung von Stahlrohren. Dabei wird die Sonde am Rahmen befestigt, ein Abstand von 3–5 mm zur Schweißnaht eingehalten und die Schweißnaht durch schnelle Bewegung des Stahlrohrs detailliert abgetastet. Das Prüfsignal wird automatisch vom Wirbelstromprüfgerät verarbeitet und sortiert, um das Ziel der Fehlererkennung zu erreichen.
Veröffentlichungsdatum: 04.01.2023