Prueba de aplanamiento de tubería soldada por resistencia eléctrica.

Prueba de aplanamiento de tubería soldada por resistencia eléctrica.

1. Índice de fisuras por inclusión de soldadura

El aplanamiento y agrietamiento de las soldaduras de tubos soldados por resistencia eléctrica son causados por una resistencia, tenacidad o ductilidad insuficientes. Para materias primas de alta tenacidad, solo cuando la soldadura tiene defectos graves, como quemaduras excesivas en la soldadura en frío previa al arco y magulladuras en los bordes de la materia prima, la soldadura debe aplanarse a 90 ° a 2/3 del diámetro exterior original de la tubería de acero o 1 /2, la soldadura se agrietará. Es menos probable que aparezcan estos defectos y pueden detectarse fácilmente mediante la detección de defectos por ultrasonidos. Cuando hay pequeñas inclusiones que afectan la tenacidad al impacto en la soldadura, el agrietamiento de la soldadura puede ocurrir sólo cuando las dos paredes opuestas de la tubería de acero se aplanan para un ajuste perfecto, y la aparición de estas inclusiones de soldadura es relativamente alta. El estándar API SPEC 5L requiere que la detección de fallas por ultrasonidos sea difícil de detectar.

Para utilizar la prueba de aplanamiento para evaluar eficazmente la calidad de la soldadura, se puede utilizar el índice de grieta de inclusión de soldadura para evaluar la calidad de la soldadura. El índice de grietas por inclusión de soldadura se refiere al número o longitud de grietas por unidad de longitud de grietas de soldadura causadas por inclusiones cuando la soldadura de tubería soldada ERW se coloca a 90 ° y se aplana a las dos paredes opuestas de la tubería de acero. o mm/m. Debido a que el índice de grietas por inclusión de soldadura es rápido, simple y conveniente para determinar la calidad de la soldadura, puede proporcionar una base para el ajuste del proceso a tiempo y, además del uso del equipo de prueba de aplanamiento existente en la fábrica, no se requiere ningún otro equipo especial. Se requiere y es fácil de controlar. Adoptado de fábrica. Los fabricantes de tubos soldados pueden determinar diferentes índices de grietas de inclusión como estándares de control interno de la fábrica de acuerdo con los diferentes entornos de uso de los tubos soldados. En la actualidad, se estudian las causas de las inclusiones y sus factores que influyen, y el área de fractura de la soldadura se utiliza principalmente para evaluar la calidad de la soldadura como porcentaje del área de soldadura o el número de inclusiones por unidad de área. De hecho, los resultados de evaluar la calidad de la soldadura mediante el índice de grieta de inclusión de la soldadura y el porcentaje del área de fractura de la soldadura en el área de soldadura o el número de inclusiones por unidad de área son consistentes.

2. Causas de inclusiones de soldadura y contramedidas de reducción

Las grietas en las pruebas de aplanamiento de soldadura a menudo comienzan con microfisuras en la soldadura, inclusiones de fases duras y quebradizas y granos gruesos. Para reducir el aplanamiento y el agrietamiento de la soldadura, es necesario mejorar la tenacidad de la soldadura y reducir las inclusiones de la soldadura, reduciendo así el índice de agrietamiento de las inclusiones de la soldadura.

2.1 Composición química de las materias primas.

En primer lugar, es necesario mejorar la pureza de las materias primas, reducir el contenido de P y S y reducir el contenido de inclusiones. En segundo lugar, la relación Mn/Si en la materia prima afecta el índice de fisuras de las inclusiones de soldadura. Durante la soldadura de alta frecuencia, es más probable que se expulsen sustancias de bajo punto de fusión del borde de la tira de acero.
2.2 El estado del borde de la materia prima.
La condición del borde de la tira afecta la descarga de óxidos fundidos de la soldadura.
(1) Después de la fresadora de bordes, el borde de la tira de acero es relativamente recto y el metal fundido se descarga suavemente; y el borde de la tira de acero se forma por la fuerza cortante debido a la acción de la fuerza cortante. El otro lado de la esquina es propenso a tener rebabas y es fácil generar picos dobles en el arco durante la soldadura, lo que no favorece la descarga de metal fundido y óxidos. Esto también se evidencia por la diferencia en la resistencia al impacto de las soldaduras de los bordes entre las dos tiras.
(2) El borde de la tira de acero está magullado y manchado de óxido y suciedad, lo que no favorece la descarga de metal fundido, lo que provoca inclusiones de soldadura.
(3) El espesor desigual de la pared, las rebabas y las protuberancias provocan fácilmente fluctuaciones en la corriente de soldadura y afectan la calidad de la soldadura. Por lo tanto, el borde de la tira de acero debe estar completamente formado, el borde debe ser recto, liso y sin rebabas y el espesor de la pared debe ser uniforme.

2.3 Forma del trasero
Teóricamente, a través del diseño del paso del rodillo y el anillo guía, la tubería soldada ERW puede formar tres formas de tope, a saber, tope tipo V, tope tipo I y tope tipo V invertida. La soldadura a tope en forma de V requiere más entrada de calor porque primero se contacta y suelda el lado interior del tubo sin costura, y luego se suelda el lado interior. La corriente de soldadura es mayor que la corriente de soldadura de la pared exterior, por lo que la temperatura interior es mayor que la temperatura de soldadura de la pared exterior, y la junta a tope en forma de V requiere más entrada de calor. La culata en forma de V invertida y la culata en forma de V son justo opuestas, la pared exterior de la tubería de acero se contacta y suelda primero, y la corriente de soldadura de la pared exterior es mayor que la corriente de soldadura interna, de modo que la temperatura de la pared exterior es mayor que el lado interior.Debido a la tensión en el exterior y la compresión en el interior de la tira de acero antes de entrar en el orificio cerrado, el efecto de reducción del diámetro después de entrar en el orificio cerrado y el diámetro interior después de que se forma el tubo en bruto.

Las amplias razones de la diferencia en el perímetro exterior facilitan la formación de un contacto en forma de V. El tamaño en forma de V debe controlarse durante la producción real. Si la forma de V es demasiado grande, el tiempo de contacto del lado interior es más largo que el del lado exterior, la corriente de la pared exterior es pequeña y la diferencia de temperatura entre los lados interior y exterior es grande, lo cual es fácil de causar defectos de soldadura. Para confirmar la forma de la junta a tope de la soldadura, se puede utilizar para juzgar la diferencia en el ángulo de elevación de las líneas de corriente metálicas interior y exterior o la diferencia en la posición del punto de engrane entre los lados interior y exterior de la tira de acero. Los experimentos muestran que, para una determinada materia prima, la forma de diferentes uniones a tope en forma de V tiene una gran influencia en el índice de fisuras de las inclusiones de soldadura. Para un equipo determinado, el ángulo en forma de V de la junta a tope en forma de V se puede ajustar ajustando el patrón de orificios cerrados y el rodillo de compresión de soldadura. El fabricante de tubos de acero puede determinar y optimizar la forma de la junta a tope en forma de V mediante el índice de grieta de inclusión para materias primas unitarias específicas y especificaciones de tubos de acero.

2.4 Entrada de calor de soldadura
Durante el proceso de soldadura, por un lado, el movimiento continuo del cuerpo del tubo se acerca al borde de la placa, y al mismo tiempo, debido a la repulsión de la corriente inversa, el borde de la banda de acero y la fusión La velocidad del metal se repelen entre sí, lo que resulta en la separación del punto de soldadura y el vértice del ángulo de apertura, lo que hace que los bordes de los dos lados de la tira de acero no puedan encontrarse en el punto de la esquina de la apertura como se esperaba. Para una tubería de acero de un diámetro y espesor de pared determinados, solo cambiando la entrada de calor de soldadura, se producirán tres fenómenos de soldadura.

Cuando el aporte de calor de soldadura es bajo, la velocidad de aproximación (n) de los dos lados de la placa de acero es mayor que la velocidad de fusión (n,) del borde de la tira de acero, y los bordes de las dos tiras de acero no se han fundido. reunió suficiente metal para derretirse y repeler, y reunirse en el vértice del ángulo de apertura. Comience a soldar. Por lo tanto, el área local que aún no se ha derretidoEl dominio se soldará bajo la acción combinada de la fuerza de recalcado y el metal fundido circundante, pero no se forman granos comunes en la superficie de la junta y se forman muchas pequeñas partículas de óxido fundido en el borde de la placa durante el proceso de calentamiento es demasiado tarde para descargarse con el metal líquido. Permanece en la superficie de la junta y forma un fenómeno de soldadura en frío en la macrofractura. Cuando la entrada de calor de soldadura es grande, la velocidad de fusión (r,) del borde de la tira de acero es mayor que la velocidad de aproximación (u) de los dos lados de la tira de acero, y se descarga una gran cantidad de metal fundido. formando una pequeña esquina entre el punto de soldadura y el vértice de la abertura. En la zona en forma de abanico, cuando los bordes de las placas se encuentran en el vértice del ángulo de apertura, se produce un dintel líquido, lo que da como resultado un cortocircuito de la corriente en la zona en forma de abanico.

Con el repentino debilitamiento o desaparición de la presión electromagnética en esta área, las gotas de metal repelidas pierden su fuerza de equilibrio y luego regresan al área del espacio en forma de abanico bajo la fuerza combinada de la tensión superficial, la acción capilar y la gravedad. La gota devuelta no sólo contiene óxidos traídos por el borde de la ranura, sino que también se forman nuevos óxidos en la superficie exterior de la gota expuesta al aire. Estas escorias de óxido tienen un peso específico pequeño y se distribuyen en la superficie de la gota de metal y caen en la soldadura con el regreso de la gota. Los defectos existen principalmente en forma de FeO, MnO, S1O2, etc. Cuando el aporte de calor de soldadura es moderado y la velocidad de aproximación (n) del borde de la banda de acero es igual a la velocidad de repulsión (n2) del metal fundido en el acero. Borde de la tira, se forma un área de espacio estrecha paralela en el vértice del ángulo de apertura y la calidad de la soldadura es relativamente estable. Por lo tanto, en la producción real, la temperatura de soldadura debe controlarse razonablemente y la temperatura de soldadura debe estar en el segundo estado de temperatura de soldadura tanto como sea posible. Si es necesario, se debe utilizar un dispositivo de control automático de temperatura para evitar que la especificación de soldadura fluctúe demasiado para generar una pequeña cantidad de inclusiones, o que la especificación de soldadura sea baja y se realice soldadura en frío local.

2.5 Control de velocidad de soldadura y ángulo de apertura
Cuanto menor sea el ángulo de apertura, más fuerte será el efecto de proximidad de la corriente de alta frecuencia y mayor será la eficiencia térmica de la soldadura; cuanto mayor es el ángulo de apertura, menor es la eficiencia térmica de la soldadura, pero es más propicio para la descarga de metal fundido y óxidos.Por lo tanto, cuanto mayor sea la velocidad de soldadura, menor será el tiempo de calentamiento del borde de la banda de acero, lo que no favorece la formación de óxidos, y menor será la probabilidad de inclusiones en la soldadura. Para una entrada de calor dada, el aumento de la velocidad de soldadura y el aumento del ángulo de apertura están mutuamente restringidos. Dado que la acción conjunta del ángulo de apertura 0 y la velocidad de soldadura v puede representar la velocidad de aproximación del borde del tubo en bruto v = vtan (θ/2), el producto de v y θ se controla para que sea mayor que un cierto valor, se puede evitar el tercer fenómeno de soldadura, reduciendo así las inclusiones en las costuras de soldadura '51. La experiencia ha demostrado que bajo la condición de cierta potencia de salida, siempre que la velocidad de soldadura exceda la velocidad crítica, la calidad de la soldadura obtenida al aumentar el ángulo de apertura y perder la velocidad de soldadura es obviamente mejor que reducir el ángulo de apertura y aumentar la velocidad de soldadura. .

2.6 Cantidad de extrusión de soldadura
Cuanto menor sea la cantidad de extrusión, menor será el ángulo de elevación de la línea de corriente del metal y mayor será la posibilidad de inclusiones en la soldadura; cuanto mayor es la cantidad de extrusión, mayor es el ángulo de elevación de la línea de corriente del metal y más metal fundido y óxidos se extruyen. Si la presión es demasiado grande, el metal fundido se extruye demasiado y es difícil que la soldadura forme un grano común. Se puede controlar una cantidad razonable de extrusión mediante el ángulo de elevación de la línea de corriente del metal y el ancho de la línea de fusión. Generalmente, el ángulo de elevación de la línea de corriente del metal se controla para que sea de 60°~70°, y el ancho de la línea de fusión en el medio de la soldadura es Q. 02~0,12 mm. Para flejes de acero con estructura de bandas severas o alto contenido de azufre, el ángulo de elevación de la línea de corriente del metal debe reducirse adecuadamente.

2.7 Otros factores que influyen
Para reducir el agrietamiento de la zona afectada por el calor cuando se aplana la tubería soldada ERW, se debe reducir la estructura de bandas y las inclusiones de la tira de acero. La estructura en bandas es causada por la segregación de la composición, la segregación en ramas formada en la losa de colada continua y la segregación en bandas se forma después del laminado. Cuando la transformación de fase se produce por el enfriamiento de la región de austenita, la ferrita ocurre preferentemente en los cinturones pobres en carbono y pobres en aleaciones con un punto crítico más alto, y la formación de ferrita repele aún más el carbono hacia los cinturones ricos en carbono y ricos en aleaciones. , y finalmente transformado en bandas de tejido ricas en carbono. La banda de tejido rica en carbono suele ir acompañada de sulfuros, óxidos, etc., que la hacen dura y quebradiza. Cuando el contenido de azufre es alto, es fácil formar una sustancia eutéctica de bajo punto de fusión. El material eutéctico de bajo punto de fusión o fase dura y quebradiza se somete a una fuerza de corte durante el calentamiento y la extrusión de la soldadura, y se agrieta a lo largo de la línea de corriente del metal y el ángulo ascendente para formar grietas en forma de gancho. Cuando la soldadura se aplana, la zona afectada por el calor se agrieta a lo largo de la grieta en forma de gancho. Además, el tratamiento térmico de la soldadura tiene cierta influencia sobre la resistencia al agrietamiento de la soldadura en el ensayo de aplanamiento.

3.Resumen

El índice de fisuras de las inclusiones de soldadura se puede utilizar como criterio para la optimización de los parámetros del proceso de fabricación de tuberías y como estándar de control para la calidad de la fabricación de tuberías. Mejorar la pureza del acero, diseñar racionalmente la composición química, reducir la estructura de bandas y las inclusiones en el acero y controlar razonablemente los parámetros del proceso de fabricación de tuberías, como el conformado, la soldadura y el tratamiento térmico, lo que puede reducir eficazmente el índice de grietas de la soldadura. inclusiones y mejorar la directividad de alta frecuencia. Resistencia al aplanamiento y al agrietamiento de tuberías soldadas con costura ERW.