摘要：針對(duì)高頻焊管焊接擠壓輥的孔型特點(diǎn)，介紹了生產(chǎn)不同規(guī)格焊管時(shí)焊接擠壓輥的調(diào)整方法。結(jié)合高頻焊管的成型工藝特點(diǎn)，提出了通過觀察斷面焊接區(qū)的金屬流線方法，判定帶鋼邊部端面焊接過程中合縫狀態(tài)，并給出了不同合縫狀態(tài)下調(diào)整擠壓輥的具體辦法。

??? 在高頻焊管生產(chǎn)中，管坯的成型合縫狀態(tài)直接影響焊縫的質(zhì)量，其中焊接接頭對(duì)接面的平行度尤為重要。在鋼管合縫焊接過程中，主要通過調(diào)整擠壓輥上輥的壓下量與兩上輥之間的間隙來保證合縫的平行程度。

1 焊接擠壓輥的孔型特點(diǎn)焊接擠壓機(jī)架的上擠壓輥的孔型半徑比其他擠壓輥大10%左右，因此，上擠壓輥的外側(cè)輥面與鋼管理想圓形斷面之間產(chǎn)生了間隙，該間隙俗稱為“后跟隙”。

??? 在實(shí)際的成型中，鋼管斷面不可能是理想的圓形。一般情況下，由于帶鋼邊部的變形不充分，斷面容易呈桃形，如果不進(jìn)行調(diào)整則會(huì)形成焊接對(duì)接面不平行對(duì)接，嚴(yán)重影響焊縫質(zhì)量。

??? 如果上擠壓輥與其他擠壓輥采用同樣的孔型半徑，當(dāng)通過調(diào)整上擠壓輥的壓下量來消除V形合縫時(shí)，上擠壓輥的外側(cè)輥面將強(qiáng)力壓在鋼管表面上，容易造成管面?zhèn)?，并形成更?yán)重的V形合縫。

因此“后跟隙”的設(shè)定，就是根據(jù)管坯成型的實(shí)際特點(diǎn)，通過上擠壓輥的壓下量調(diào)整來有效地消除V形合縫現(xiàn)象?！昂蟾丁蔽恢眉靶螤钊鐖D1所示。

2 上擠壓輥的調(diào)整方法按

照標(biāo)準(zhǔn)孔型設(shè)定擠壓輥位置時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)成型合縫呈V形，可以在“后跟隙”的范圍內(nèi)，對(duì)上擠壓輥的壓下量進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整方法如圖2所示。

??? 上擠壓輥的壓下量的極限，是上擠壓輥外側(cè)輥面在鋼管表面造成較淺的壓痕。按照經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)達(dá)到這個(gè)壓下限度時(shí)，即使是強(qiáng)度較高的管材，通常也能夠形成平行（I形）的成型合縫。

???? 在應(yīng)用上述經(jīng)驗(yàn)時(shí)，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)值來設(shè)定兩個(gè)上擠壓輥之間的間隙。這個(gè)間隙的變化將直接引起“后跟隙”的變化。如果每次換輥時(shí)不對(duì)該間隙按設(shè)計(jì)值進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)定，那么孔型的調(diào)整就很難實(shí)現(xiàn)再現(xiàn)性。

??? 出于同樣的理由，在進(jìn)行上輥的不對(duì)稱調(diào)整消除錯(cuò)邊時(shí)，務(wù)必只對(duì)操作臺(tái)側(cè)的上輥進(jìn)行調(diào)整，而讓另一側(cè)的上輥始終固定作為基準(zhǔn)。如果隨意調(diào)整兩側(cè)上輥，則有可能會(huì)使上輥間隙逐漸遠(yuǎn)離設(shè)定值。

3 特殊情況下的調(diào)整技巧

3.1 厚壁高強(qiáng)度管材的孔型調(diào)整

??? 鋼管的壁厚越大，材料強(qiáng)度越高，焊接時(shí)出現(xiàn)的V形合縫越不容易消除。如果上輥外側(cè)輥面已經(jīng)造成了明顯的壓痕但仍無法實(shí)現(xiàn)I形合縫時(shí)，說明調(diào)整己經(jīng)達(dá)到了極限，繼續(xù)下壓上輥不僅會(huì)造成嚴(yán)重的壓痕，而且會(huì)形成更嚴(yán)重的V形對(duì)接合縫。

?? 上述現(xiàn)象表明需要更大的“后跟隙”來容許更大的壓下調(diào)整量。為此，可以采用擴(kuò)大兩上輥之間的間隙來達(dá)到這一目的。

?? 需要說明的是，理想的上輥間隙值是隨鋼管壁厚和強(qiáng)度的不同而不同的。例如，壁厚較薄的情況一般需要設(shè)定較小的上輥間隙，以提高焊接的穩(wěn)定性。如壁厚較厚，則即便上輥間隙適當(dāng)擴(kuò)大，也不會(huì)影響焊接的穩(wěn)定性。因此，在厚壁或高強(qiáng)度鋼管成型時(shí)為了獲取更大的“后跟隙”而擴(kuò)大上輥間隙的做法，只要擴(kuò)大適當(dāng)就不會(huì)影響焊接的穩(wěn)定性。

??? 孔型圖上的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定值是設(shè)計(jì)者根據(jù)長(zhǎng)年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)而選取的，通常情況下可以兼顧不同的壁厚和強(qiáng)度。但如果出現(xiàn)上述的調(diào)整范圍不足的情況，則適當(dāng)擴(kuò)大上輥間隙，可以在很大程度上解決問題。

?? 這種調(diào)整方法的極限有兩種情況，或是上輥外側(cè)已經(jīng)與立輥干涉，無法繼續(xù)擴(kuò)大間隙；或是上輥間隙過大，已經(jīng)造成焊接的不穩(wěn)定。無論出現(xiàn)哪種情況，都說明需要修改擠壓輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以獲得更大的設(shè)定“后跟隙”。厚壁高強(qiáng)度鋼管情況下的調(diào)整如圖3所示。

3.2 薄壁鋼管的孔型調(diào)整對(duì)于薄壁鋼管，通常情況下無需過大的上輥壓下量就能獲得I形對(duì)接合縫。經(jīng)常出現(xiàn)的問題是焊接時(shí)成型合縫的穩(wěn)定性。薄壁鋼管孔型調(diào)整如圖4所示。

???? 成型合縫的穩(wěn)定性與很多因素有關(guān)，但適當(dāng)減小上輥間隙一般都會(huì)起到提高成型合縫穩(wěn)定性的效果。因此，可以利用薄壁鋼管不需要大的“后跟隙”的特性，在出現(xiàn)成型合縫不穩(wěn)定的時(shí)候可以采用適當(dāng)減少上輥間隙的方法來解決。

4 成型合縫對(duì)接狀態(tài)的確認(rèn)方法

觀察斷面焊接區(qū)的金屬流線是確認(rèn)焊接時(shí)成型合縫狀態(tài)最準(zhǔn)確的方法。該方法不僅可以判斷合縫狀態(tài)，還可以判斷焊接擠壓量和焊接輸出功率的合理與否。為了便于流線的觀察，試樣應(yīng)在焊縫熱處理前采取。如果焊縫上下部的金屬流線角度基本對(duì)稱的話，可以判斷對(duì)接面的合縫是平行的（I形）。以壁厚中部為對(duì)稱面，上下對(duì)稱部位的流線角的差通常需要限制在5°以內(nèi)，而且熱影響區(qū)的“腰鼓”形狀也應(yīng)基本上下對(duì)稱。焊縫區(qū)金屬流線如圖5所示。

現(xiàn)場(chǎng)最簡(jiǎn)易的確認(rèn)方法是比較焊接后的內(nèi)外毛刺的形狀和大小，如圖6所示。如果合縫呈I形的話，內(nèi)外毛刺的大小和形狀是基本相同的。但是這種方法無法量化，只能作為大致的判斷。

??? 使用流線觀察法時(shí)，試樣的制作一般需要較長(zhǎng)的時(shí)間，等待結(jié)果往往會(huì)嚴(yán)重影響現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)效率。為此，以下相對(duì)簡(jiǎn)易的合縫狀態(tài)確認(rèn)方法經(jīng)常被使用，該方法雖不能夠獲得十分準(zhǔn)確的結(jié)果，但一般可據(jù)此對(duì)合縫狀態(tài)做出較準(zhǔn)確的判斷，可以大大減少流線觀察法等待結(jié)果的時(shí)間。

首先按圖7所示的方法進(jìn)行取樣。應(yīng)注意，必須先停止焊機(jī)的功率輸出后再停車。否則，得到合縫的接觸模式和加熱模式將不同于穩(wěn)態(tài)焊接時(shí)的模式。

圖8和圖9顯示了接觸和加熱模式與合縫狀態(tài)之間的關(guān)系，據(jù)此可以進(jìn)行合縫狀態(tài)的判斷。接觸形態(tài)與加熱形態(tài)原則上是一致的。接觸模式的界限分明，而加熱模式較為模糊，判斷者需要有一定的經(jīng)驗(yàn)。但當(dāng)焊接擠壓量較大時(shí)，接觸模式在縱向上的分布會(huì)短到難以判斷的程度，而加熱模式則不受這種影響。

5 結(jié)論

??? 在高頻焊管調(diào)型與焊接中，通過對(duì)接觸和加熱模式與對(duì)接面合縫狀態(tài)關(guān)系的分析，采用調(diào)整焊接擠壓輥上輥間隙和壓下量的方法，能準(zhǔn)確及時(shí)地保證鋼管的板邊焊接達(dá)到良好的焊接狀態(tài)。（1）當(dāng)合縫呈I形時(shí)，說明此時(shí)對(duì)接面在焊接過程中處于基本平行狀態(tài)，不需要進(jìn)行擠壓輥壓下調(diào)整；

（2）當(dāng)合縫呈V形時(shí)，說明此時(shí)對(duì)接面在焊接過程中，下部表面先接觸，可以通過加大擠壓輥上輥壓下量達(dá)到I形狀態(tài)；

（3）當(dāng)合縫呈倒V形時(shí)，說明此時(shí)對(duì)接面在焊接過程中，上部表面先接觸，可以通過減小擠壓輥壓下量達(dá)到I形狀態(tài)。