二手高频直缝设备的焊接工艺有6个显著特征：①加热时间短升温快。②加热区域窄分布不均匀。③无焊材自我熔接。④高速动态焊接。⑤加热与挤压焊接同步完成。⑥强制冷却。

（1）加热时间短升温快

二手高频直缝设备焊接时，管坯边缘从室温被迅速加热至1250~1450°C的焊接温度所需时间，与焊管直径和壁厚存在相关关系。单以管径论，管径大，挤压辊直径便大，加热用感应圈距离挤压辊中心连线便远，高频电流V形回路长，快速升温区间增长，达到焊接温度所需要的时间就长，如图1所示。在高频功率足够大的情况下，当焊接速度在15~100m/min时，常用型号机组所用加热时间参见表1。

从表中反映的加热时间看，都在毫秒级，用时极短；也就是说，从室温加热到焊接温度。最长不超过1s, 最短仅78ms, 机组越小，需时越短。相应地，机组大，升温速度慢；机组小，升温快。如32机组生产φ25mm X 0.7mm的焊管，最大升温速度可达20℃/ms左右。详见表2。

表1和表2中的加热用时与升温速度特点，从一个侧面诠释了为什么机组大焊接速度就慢的原因。

另外，接触焊方式的触点可以更接近焊接汇合点，加热传输距离更短，使得加热用时比感应焊缩短1/3~1/2, 加热升温速度提高30%~50%。而且机组越大，这种优势越明显。因此，大中型以上焊管机组可以选择接触焊，这样，机组速度可因之提高30%左右，甚至更多。

（2）加热区域窄分布不均匀。

二手高频直缝设备制管时，高频直缝焊管加热区域宽窄与加热电源频率关系密切。由于高频电流的频率通常都在250~450kHz之间，这样，根据高频电流的集肤效应原理得知，管坯边缘被加热区域宽度b在0.8~1mm之间。因此，在焊接过程中，管壁边缘被直接加热的金属量约占全部管坯宽度B的百分比为：J_i=2b/Bx100%

公式中，J_i为融合比，即为达到焊接加热温度的金属与母材之比。此公式说明，由于b不因焊管规格变动而发生大的变化，所以焊接大管比焊接小管的单位能耗低，用电量少。

而且，同一横截面的温度分布极不均匀，内外表面比中心层高，在直接加热区和母材之间，还存在一个过渡区间，该区间的温度梯度大，温度低于焊接温度，并由焊接温度决定，受焊接温度影响，故称为“热影响区”。热影响区的金属组织，既不同于焊缝，又不同于母材。

（3）无焊材自我熔接

高频焊接不需要任何焊材、焊剂及保护气体，不存在焊材与母材的匹配问题，而是裸露在空气中自我焊接。该特点要求，在确保焊缝质量的前提下，应尽可能提高焊接速度以获得高强度焊缝。

因为焊接速度快，焊接面被氧化并形成的脱碳层薄，焊缝强度高。高频直缝焊管焊缝低倍组织形貌证实，在焊缝中间存在一条宽为0. 05~0. 15mm的脱碳层，其中碳、锰等强化焊缝强度的元素含量比金属母材低许多，同时增多了一些氧化物，脱碳层因此而得名。

脱碳层影响焊缝强度，可以从焊缝正压和侧压开裂的案例分析得以证实，断口绝大部分都是从脱碳层位置开始起裂。在现有工艺条件下，人们无法彻底消除脱碳层，但是，通过改进焊接工艺可以减薄脱碳层。

（4）高速动态焊接

到目前为止，高频焊接有案可稽的碳钢焊接速度是200m/min，焊管在高速移动状态下进行焊接，对焊管机组稳定性、高频焊接电源稳定性、材料尺寸精度与性能稳定性、挤压力稳定性、管坯运行稳定性、轧辊精度等都提出较高要求；任何一个因素的微小变化，都会产生比较严重的质量问题。因为在某一焊接速度下，焊接电流在这段时间内是定值，并且认为此时的焊接热量与焊接速度恰好匹配，既不会发生过烧，也不会发生冷焊。一旦速度发生波动，那么焊缝不是过烧就是冷焊。

（5） 加热与挤压焊接同步完成

二手高频直缝设备的高频焊接，是在1250~1450℃高温和20~40MPa 高压下同步进行的，二者缺一不可。不仅如此，还要求焊接温度与焊接挤压力相匹配。

（6）强制冷却

除高强度石油管、结构管外，绝大多数管材的碳当量都在0. 2左右，焊后急剧冷却一般不会产生明显的淬硬倾向，对焊缝性能影响不大。当焊缝温度从1250~1450℃降至30~50℃时，32~50 机组最大冷却强度高达110~120℃/s， 76~114机组的冷却强度也达到60~90℃/s,，这就要求操作者必须重视焊管的冷却，不能因之影响焊接效率。

焊管冷却的另一个特点是，焊缝冷却强度极不均衡，冷却强度最大的一段在强制水冷段。严格讲，这种不均衡冷却对焊缝及其热影响区会或多或少产生一定的负面影响。

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