高頻焊螺旋翅片管的焊接

分析了高頻焊接螺旋翅片管焊接合格率偏低的原因。通過分析和試驗證明，

要提高螺旋翅片管焊接合格率應從以下幾方面著手：

① 合理確定壓帶輪的槽寬和槽深，以盡量減小壓帶輪的分流作用；

②調整電極位置，改進電極結構；

③盡量減小高頻設備的電能損耗；

④調整設備為最佳匹配狀態；

⑤盡量減小高頻變壓器附近鐵磁性材料的鐵損；⑥增加施焊時的頂鍛壓力
1 ，高頻焊螺旋翅片管簡介 螺旋翅片管(以下簡稱翅片管)的高頻焊接，是利用高頻電流的特性，將金屬鋼帶焊接在金屬鋼管上形成的產品。由于翅片管具有傳熱面積大，傳熱效率高等優點，所以在燃氣爐、油氣混合料加熱爐和散熱器中，其綜合換熱性能明顯優于同規格、同材質的普通換熱管、釘頭管。以翅片管為核心元件的各種換熱設備在電力、化工、船舶、工民建筑、煉油裝置中得到了越來越廣泛的應用。國外也在不斷開發生產高頻螺旋翅片管美國Thermatool公司生產的高頻螺旋翅片管焊接合格率可達到90％以上，但國內幾個廠家生產的高頻螺旋翅片管都存在著焊接合格率偏低的問題。

焊接合格率偏低主要表現為： ①翅片與鋼管間根本沒有“焊合”，而只產生鋼帶邊緣熔渣的“堆積”效果，這種情況對于不同材質的翅片與鋼管焊接表現得尤為突出；

②翅片只在標準塊的廠家技術水平也有待于進一步提高。所以，盡快實現AUT設備的國產化也是提高中國管線施工水平的一個重要方面。
2 翅片管焊接成型基本原理 

 要想提高高頻焊螺旋翅片管焊接合格率，需從翅片管是在無縫鋼管外圓上按照一定的螺距多方面因素綜合考慮，其中首先要考慮高頻電能 纏繞鋼帶，使鋼帶垂直于鋼管的外表面，以高頻電 的合理利用。在高頻設備參數能夠滿足焊接要求 流作焊接熱源，利用高頻電流的集膚效應、鄰近效 的前提下，使能量最大限度地利用在焊接區金屬。影響高頻翅片管焊接合格率的主要設備是高 頻電源，高頻電源的主要參數是輸出功率和輸出 頻率。輸出功率決定設備可以焊接的能力，而輸 出頻率則決定透入深度的大小，決定焊接質量和 電能的利用率。 高頻電源的選擇應遵循：在功率滿足負載焊 接要求的情況下，相應提高頻率有利于減小透入 深度，提高高頻焊接合格率。實際應用中，應綜合 考慮頻率參數的選擇。 參考國外設備，如美國Thermatool公司用于 生產翅片管的高頻設備，其電源功率為445 kW， 頻率為400kHz。而國內高頻設備的電源功率為
100～200 kW，實際輸出為60～120 kW，頻率為 200～300kHz。顯然，國產配套高頻電源功率及 輸出功率都相對較小，頻率也相對較低。 目前我國生產的高頻電源都是為焊接鋼管而 設計的，沒有焊接螺旋翅片管專用的高頻電源。

由于高頻焊螺旋翅片管焊接時的阻抗? 比鋼管焊接時 大，因此，電源與負載不匹配是一個普遍存在的問 題。只有取得最佳匹配才能獲得最大輸出功率。 要想高速焊接高質量的高頻螺旋翅片管，就必須 要對現有高頻電源進行改進。 螺旋翅片管是不對稱鋼體的焊接，存在一個 根本性問題，即鋼帶上電流集中，容易達到焊接溫 度，而鋼管上的電流太分散，不容易集中，鋼管溫 度往往低于鋼帶溫度，影響焊接質量及焊接效率。 如果不利用鄰近效應使鋼管電流盡量集中于焊縫 處，而用增大電源功率的辦法來提高鋼管的加熱 溫度，往往會導致鋼帶溫度過高而熔化，產生斷 帶。也就是說，通過增加高頻電源的輸出功率來 提高焊接合格率的辦法往往是行不通的。 以前，為了焊接不銹鋼帶普通鋼管、不銹鋼帶，不銹鋼管的翅片管，曾經使用200kW、400 kHz的 高頻設備，但試驗發現效果與使用100 kW、400 kHz的高頻設備所焊接出的產品在質量上沒有明顯的區別和改善，原因就是如此