（華夏天信金屬）焊管高頻焊接技術簡介 唐天經理 15222225611

（華夏天信金屬）高頻焊接起源于上世紀五十年代，它是利用（華夏天信金屬）高頻電流所產生的集膚效應和相鄰效應，將鋼板和其它金屬材料對接起來的新型焊接工藝。（華夏天信金屬）高頻焊接技術的出現和成熟，直接推動了直縫焊管產業的巨大發展，它是直縫焊管（ERW）生產的關鍵工序。（華夏天信金屬）高頻焊接質量的好壞，直接影響到焊管產品的整體強度，質量等級和生產速度。

作為焊管生產制造者，必須深刻了解（華夏天信金屬）高頻焊接的基本原理；了解（華夏天信金屬）高頻焊接設備的結構和工作原理；了解（華夏天信金屬）高頻焊接質量控制的要點。

所謂（華夏天信金屬）高頻，是相對于50Hz的交流電流頻率而言的，一般是指50KHz～400KHz的（華夏天信金屬）高頻電流。（華夏天信金屬）高頻電流通過金屬導體時，會產生兩種奇特的效應：集膚效應和鄰近效應，（華夏天信金屬）高頻焊接就是利用這兩種效應來進行金屬管的焊接。那么，這兩個效應是怎么回事呢？

集膚效應：是指以一定頻率的交流電流通過同一個導體時，電流的密度不是均勻地分布于導體的所有截面的，它會主要向導體的表面集中，即電流在導體表面的密度大，在導體內部的密度小，所以我們形象地稱之為：“集膚效應”。集膚效應通常用電流的穿透深度來度量，穿透深度值越小，集膚效應越顯著。這穿透深度與導體的電阻率的平方根成正比，與頻率和磁導率的平方根成反比。通俗地說，頻率越高，電流就越集中在鋼板的表面；頻率越低，表面電流就越分散。必須注意：鋼鐵雖然是導體，但它的磁導率會隨著溫度升高而下降，就是說，當鋼板溫度升高的時候，磁導率會下降，集膚效應會減小。

鄰近效應：是指（華夏天信金屬）高頻電流在兩個相鄰的導體中反向流動時，電流會向兩個導體相近的邊緣集中流動，即使兩個導體另外有一條較短的邊，電流也并不沿著較短的路線流動，我們把這種效應稱為：“鄰近效應”。

鄰近效應本質上是由于感抗的作用，感抗在（華夏天信金屬）高頻電流中起主導的作用。鄰近效應隨著頻率增高和相鄰導體的間距變近而增高，如果在鄰近導體周圍再加上一個磁心，那么（華夏天信金屬）高頻電流將更集中于工件的表層。

這兩種效應是實現金屬（華夏天信金屬）高頻焊接的基礎。（華夏天信金屬）高頻焊接就是利用了集膚效應使（華夏天信金屬）高頻電流的能量集中在工件的表面；而利用了鄰近效應來控制（華夏天信金屬）高頻電流流動路線的位置和范圍。電流的速度是很快的，它可以在很短的時間內將相鄰的鋼板邊部加熱，熔融，并通過擠壓實現對接。

2 （華夏天信金屬）高頻焊接設備的結構和工作原理

了解了（華夏天信金屬）高頻焊接原理，還得要有必要的技術手段來實現它。（華夏天信金屬）高頻焊接設備就是用于實現（華夏天信金屬）高頻焊接的電氣—機械系統，（華夏天信金屬）高頻焊接設備是由（華夏天信金屬）高頻焊接機和焊管成型機組成的。其中（華夏天信金屬）高頻焊接機一般由（華夏天信金屬）高頻發生器和饋電裝置二個部分組成，它的作用是產生（華夏天信金屬）高頻電流并控制它；成型機由擠壓輥架組成，它的作用是將被（華夏天信金屬）高頻電流熔融的部分加以擠壓，排除鋼板表面的氧化層和雜質，使鋼板完全熔合成一體。

　　（華夏天信金屬）高頻發生器 過去的焊管機組上使用（華夏天信金屬）高頻發生器是三回路的：（華夏天信金屬）高頻發電機組；固體變頻器；電子（華夏天信金屬）高頻振蕩器，后來基本上都改進為單回路的了。調節（華夏天信金屬）高頻振蕩器輸出功率的方法有多種，如自耦變壓器，電抗法，晶閘管法等。

　　饋電裝置 這是為了向管子傳送（華夏天信金屬）高頻電流用的，包括電極觸頭，感應圈和阻抗器。接觸焊中一般采用耐磨的銅鎢合金的電極觸頭，感應焊中采用的是紫銅制的感應圈。阻抗器的主要元件是磁心，它的作用是增加管子表面的感抗，以減少無效電流，提高焊接速度。阻抗器的磁心采用鐵氧體，要求它的居里點溫度不低于310°，居里點溫度是磁心的重要指標，居里點溫度越高，就能靠得離焊縫越近，靠得越近，焊接效率也越高。

　　近年來，世界上一些大公司開始采用了固態模塊式結構，大大提高了焊接可靠性，保證了焊接質量。如EFD公司設計的WELDAC G2 800（華夏天信金屬）高頻焊機由以下部分組成：整流及控制單元（CRU），逆變器，匹配及補償單元（IMC），CRU與IMC間的直流電纜，IMC到線圈或接觸組件。

　　機器的兩個主要部分是CRU及IMC。CRU包括一個帶有主隔絕開關及一個全橋二極管整流器的整流部分（它把交流電轉換為直流電），一個帶有控制裝置及外部控制設備界面的控制器。IMC包括逆變器模塊，一個匹配變壓器以及一個用于為感應線圈提供必需的無功功率的電容組。

　　主供電電壓（3相480V），通過主隔絕開關被送到主整流器中。在主整流器中，主電壓被轉換為640V的直流電并且通過母線與主直流線纜相連接。直流電通過由數個并聯電纜組成的直流電輸送線被送到IMC。DC線纜在IMC單元母線上終止。逆變部分的逆變器模塊通過高速直流保險同DC母線以并聯方式連接在一起。DC電容也與DC母線連接在一起。

　　每個逆變器模塊構成一個全橋IGBT三極管逆變器。三極管的驅動電路則在逆變器模塊內的一個印刷電路板上。直流電由逆變器變為（華夏天信金屬）高頻交流電。根據具體的負載，交流電的頻率范圍在100-150KH范圍之間。為根據負載對逆變器進行調整，所有逆變器都以并聯方式同匹配變壓器連接。變壓器有數個并聯的主繞組，及一個副繞組。變壓器的匝數比是固定的。

　　輸出電容由數個并聯電容模塊組成。電容器以串聯方式同感應線圈相連接，因此輸出電路也是串聯補償的。電容器的作用是根據感應線圈對無功功率的要求進行補償，及通過此補償來使輸出電路的共振頻率達到所要求的數值。

　　頻率控制系統被設計用來使三極管始終工作在系統的共振頻率上。共振頻率通過測量輸出電流的頻率確定。此頻率隨即被用來作為開通三極管的時基信號。三極管驅動卡向每個逆變器模塊上的每個三極管發送信號來控制三極管何時開通，何時關斷。

　　感應加熱系統的輸出功率控制是通過控制逆變器的輸出電流來控制的。上述控制是通過一個用來控制三極管驅動器的功率控制卡完成的。

　　輸出功率參考值由IMC操縱面板上的功率參考電位計給出，或者由外部控制面板輸出給控制系統。此數值被傳送給系統控制器后，將與由整流單元測量系統測量出的 DC功率數值相比較。控制器包括一個限定功能，它可以根據參考功率值與DC功率測量值的比較結果計算出一個新的輸出電流設定值。控制器計算出來的輸出功率設定值被送到功率控制卡，此控制卡將根據新的設定值來限定輸出電流。

　　報警系統根據IMC中報警卡的輸入信號及IMC，CRU中的各類  設備發出的信號來工作。報警將顯示在工作臺上。

　　控制及整流器單元（CRU）

　　逆變器，匹配及補償單元 (IMC)

　　直流線纜 輸出功率總線，線圈及接觸頭連接

　　冷卻系統安裝在一個自支撐鋼框架內，所有部件聯結成為一個完整的單元。系統包括：帶有電機的循環泵，熱交換器（水/水），補償容器，輸出過程端（次輸出）壓力表，主進水口溫度控制閥門，控制閥以及電氣柜。主進水口端的熱交換器使用未處理的支流水作為冷卻用水，次端的熱交換器則使用凈化后的中性飲用水作為冷卻水。未處理的水由恒溫閥門控制，它用來測量次輸出端的溫度。鋼框架可以用螺栓固定在門上。