Problemas comuns na soldagem de alta frequência de tubos de aço

Otubo de aço de alta frequênciaA unidade de soldagem é o equipamento central de toda a linha de produção de soldagem por alta frequência e também exige o maior conhecimento técnico. Um ajuste inadequado afetará diretamente a qualidade do tubo de aço soldado. Este artigo utiliza a soldagem por extrusão de cinco rolos como exemplo para detalhar problemas comuns na soldagem por alta frequência e suas causas.

Primeiro, formato da rebarba externa
Rebarbas externas são formadas pelo aquecimento de alta frequência e extrusão da borda da chapa. O formato da rebarba externa é influenciado por fatores como o volume de extrusão da solda, a potência de soldagem e o formato da borda da chapa. Portanto, o formato da rebarba externa é o indicador mais intuitivo da qualidade da solda e pode ser usado para avaliá-la.

1. Rebarba externa uniforme: Uma boa forma de rebarba externa é obtida quando a rebarba de metal extrudado forma um padrão em forma de cogumelo, sobrepondo-se à rebarba de metal deformada e fundindo-se parcialmente a ela. Isso resulta em uma solda com uma zona afetada pelo calor moderadamente ampla.
2. Rebarbas Externas Planas: Rebarbas de metal extrudado aparecem como flocos sobrepostos a rebarbas de metal deformado, formando uma rebarba plana em forma de arco que se deposita na superfície do tubo de aço soldado. Essa condição pode facilmente levar a uma zona termicamente afetada (ZTA) excessivamente ampla na solda. Rebarbas de metal deformado são relativamente abundantes, enquanto rebarbas de metal extrudado são relativamente poucas ou ausentes. Isso impede a remoção de impurezas da solda e pode levar ao surgimento de trincas durante o teste de achatamento. Ambas as condições podem facilmente resultar em uma ZTA excessivamente estreita na solda.

Causa: De modo geral, para uma taxa de extrusão constante, uma maior potência de soldagem contribui para uma maior proporção de rebarbas de metal extrudado em relação ao volume total de rebarbas externas, e o formato das rebarbas torna-se mais plano. Para uma potência de soldagem constante, taxas de extrusão mais altas contribuem para uma maior proporção de rebarbas de metal deformadas em relação ao volume total de rebarbas externas, e as rebarbas tornam-se mais verticais. Baixas taxas de extrusão exigem uma menor potência de soldagem para garantir a qualidade da solda; inversamente, altas taxas de extrusão exigem uma maior potência de soldagem para garantir a qualidade da solda. No entanto, uma taxa de extrusão muito baixa dificulta a remoção de inclusões de solda, enquanto uma taxa de extrusão muito alta pode levar à extrusão excessiva de metal fundido, resultando em uma solda fria.
3. Rebarbas externas inclinadas. Causa: O desalinhamento entre as duas bordas da chapa durante a soldagem de topo resulta em diferentes estados de tensão, fazendo com que o metal fundido seja expelido e se desvie de sua posição original.

Em segundo lugar, o impacto da morfologia da borda da tira na qualidade da soldagem.
1. Morfologia da borda da tira. Método para determinar a morfologia da borda da tira:
Teste de semi-soldagem: Uma amostra semi-soldada é submetida a alta frequência. A chamada amostra semi-soldada é a seção da borda da solda de topo onde ocorre a transição da soldagem de topo para a fusão da solda. Utilizando um tribômetro de achatamento, a amostra semi-soldada é fraturada ao longo da linha de solda, revelando duas zonas distintas: a zona de fusão da solda e a zona não fundida. A fratura da zona de fusão apresenta coloração branco-prateada, enquanto a da zona não fundida apresenta coloração preto-azulada. O limite entre as duas zonas forma uma curva em forma de C.
2. Observe o grau dos ângulos das linhas de fluxo superior e inferior na metalografia de solda de alta frequência. Geralmente, observa-se uma forma de V positiva quando o ângulo da linha de fluxo inferior é maior que o ângulo da linha de fluxo superior; uma forma de I quando os ângulos das linhas de fluxo superior e inferior são iguais ou quase iguais; e uma forma de V invertido quando o ângulo da linha de fluxo superior é maior que o ângulo da linha de fluxo inferior.
3. Desalinhamento e ajuste das bordas. O desalinhamento das bordas das chapas (também chamado de soldagem por sobreposição) é um fator importante que afeta a qualidade da soldagem. Se o desalinhamento ocorrer devido a um ajuste inadequado, a espessura efetiva da parede da solda é reduzida, o que facilmente leva à concentração de tensões.

As razões para o desalinhamento durante a soldagem de tubos de aço são:
(1) Na maioria dos casos, é causado pelas diferentes alturas dos dois rolos superiores de extrusão. Portanto, pode ser corrigido ajustando a altura de um dos rolos superiores de extrusão.
(2) Às vezes é causado pelas diferentes alturas dos rolos de borda de extrusão de soldagem. Pode ser corrigido adicionando ou removendo juntas de metal na parte inferior ou lateral da estrutura do rolo de borda de extrusão.
O desalinhamento é causado por diferentes ângulos nas bordas da chapa soldada. Esse desalinhamento pode facilmente fazer com que a rebarba da solda se desloque para um dos lados. O teste metalográfico de soldagem por alta frequência mostra uma linha de fusão torta ou ângulos assimétricos na linha de fusão, à esquerda e à direita. As causas desse desalinhamento são:
(1) A posição do rolo superior de extrusão para soldagem é assimétrica ao longo do centro de rolamento do tubo de aço soldado, fazendo com que os dois rolos superiores de extrusão exerçam forças desiguais nas duas bordas da chapa. A estrutura do rolo superior de extrusão pode ser ajustada horizontalmente para que o rolo superior de extrusão se mova para a esquerda ou para a direita simultaneamente, e finalmente a solda fique no centro do rolo superior de extrusão (Figura 12). (2) As alturas dos dois rolos laterais de extrusão são diferentes ou a estrutura do rolo de extrusão está inclinada.
(3) Razões de qualidade da borda da chapa. A tira apresenta defeitos como dobra em foice e dobra ondulada, ou a borda da tira está desgastada em um dos lados.
Causas da torção em soldas:
(1) As alturas dos dois rolos laterais de soldagem são diferentes, o que pode ser corrigido adicionando ou removendo juntas metálicas na parte inferior ou lateral da estrutura do rolo horizontal.
(2) As posições dos dois rolos laterais de extrusão são assimétricas ao longo do centro de laminação do tubo de aço soldado, resultando em forças desiguais aplicadas pelos dois rolos laterais de extrusão ao tarugo do tubo, causando a torção do tarugo do tubo.
(3) Os rolamentos ou placas guia dos rolos de acabamento estão danificados, resultando na incapacidade de controlar a torção da solda.
(4) A posição do rolo guia está ajustada muito alta na direção vertical, e apenas parte do furo do rolo guia entra em contato com o tarugo de aço, resultando em força insuficiente aplicada ao tarugo tubular, e a torção do rolo não pode ser controlada, ou o rolo guia ou o rolamento são danificados. Terceiro, amassados ​​e corrosão em tubos de aço. Existem dois tipos de amassados. Um é o amassado linear, causado pelo ajuste inadequado da posição do rolo; o outro é o amassado em forma de crescente, causado pelas protuberâncias produzidas pelo desgaste do rolo. A corrosão em tubos de aço geralmente é causada pelas protuberâncias no rolo e pela camada de óxido aderida ao rolo.

1. Indentação linear
(1) Indentação linear contínua: É causada pelo desalinhamento das posições dos rolos. Geralmente aparece entre os vãos dos rolos. A indentação entre o rolo superior e o rolo lateral é a mais comum. Além disso, o rolo lateral e o rolo inferior também podem apresentar indentação.
Causa: Geralmente é causada pela incompatibilidade das posições dos rolos laterais e do rolo superior.
Método de ajuste: Pode ser ajustado elevando a posição do rolo de extrusão superior ou reduzindo a distância entre os dois rolos laterais.
Causa: Geralmente é causada pela incompatibilidade das posições dos rolos laterais e do rolo inferior.
Método de ajuste: Pode ser ajustado baixando a posição do rolo de extrusão inferior ou reduzindo a distância entre os dois rolos laterais.
Causa e método de ajuste:
a. A altura de um dos rolos de extrusão superiores está muito baixa. Ajuste a altura do rolo de extrusão superior.
b. A posição do rolo lateral de extrusão é assimétrica. Devido às diferentes forças, a posição do rolo lateral no lado onde ocorre a indentação pode ser apertada, ou a posição do rolo lateral no lado onde não ocorre a indentação pode ser afrouxada.
c. Os roletes laterais são causados ​​por diferentes alturas.
d. A distância entre os dois rolos superiores de extrusão e a solda é desigual devido ao desalinhamento dos rolos superiores de extrusão. Ajuste a estrutura dos rolos superiores de extrusão horizontalmente.
(2) Indentação linear descontínua Causas comuns:
a. Geralmente, o rolamento está danificado.
b. No rolo bipartido, o componente do rolo desvia-se da sua posição original devido à quebra parcial do parafuso do rolo.
2. Indentação em forma de crescente: Geralmente, a superfície do rolo está desgastada e há uma superfície de contato irregular, o que causa uma indentação em forma de crescente no tubo de aço. A indentação em forma de crescente geralmente aparece na posição onde o raio do rolo é maior. Isso ocorre porque a velocidade linear do rolo nessa posição é a maior e o atrito também é maior. A indentação em forma de crescente pode ser removida por retificação em linha.
3. Poços
Causa 1: Uma saliência no rolo causa uma cavidade no tubo de aço. A causa é a mesma que a de uma indentação em forma de crescente.
Causa 2: Uma indentação causada pelo rolo de calibragem. Devido ao tratamento térmico de média frequência na junta de solda, forma-se uma grande quantidade de óxido. Após passar pelo rolo de calibragem, esse óxido adere à superfície do rolo. Se o jato de emulsão estiver mal posicionado ou o fluxo da emulsão for muito baixo, o óxido não será removido. Com o tempo, o óxido se acumula, eventualmente causando corrosão por pite perto da junta de solda do tubo de aço soldado.

Quarto: Faíscas de alta frequência
A ocorrência de faíscas de alta frequência é muito comum na soldagem de alta frequência, afetando seriamente a qualidade da soldagem e podendo causar o desligamento do equipamento de soldagem.
Causas comuns:
1. Devido às impurezas de óxido metálico na emulsão, alguns desses óxidos podem causar contato elétrico entre componentes isolados durante o resfriamento dos rolos.
2. Rebarbas nas bordas da chapa após o corte. As rebarbas na borda da chapa podem se sobrepor facilmente antes da soldagem do perfil em V, causando faíscas.
3. O uso prolongado dos rolos FP causa desgaste severo das lâminas de vedação, resultando em sulcos na parte inferior das lâminas. Esse degrau entre os sulcos e a área não desgastada cria rebarbas na borda da placa devido ao cisalhamento. Essas rebarbas se sobrepõem prematuramente antes da soldagem do ângulo em V, causando faíscas.
4. O acúmulo de sujeira próximo às bobinas de indução durante o funcionamento prolongado pode facilmente causar contato elétrico e faíscas.
5. A instalação inadequada dos componentes do dispositivo de indução pode levar a conexões soltas ou danos aos componentes de isolamento devido à operação prolongada.

Diversos fatores contribuem para a qualidade da conformação de tubos de aço soldados, incluindo o formato da borda da tira, desalinhamento, configuração de rebarbas internas e externas, extrusão da solda, temperatura de soldagem, impedância, água de refrigeração e ensaios metalográficos de alta frequência. Somente com uma compreensão abrangente de todos os fatores que influenciam a soldagem de conformação é possível avaliar a condição da solda de forma rápida e precisa.