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高频直缝焊管机组的调整及常见生产故障的分析

叙述了高频焊管生产前的准备工作和轧辊安装方法 , 以及在生产中的一些常见故障 ,并对故障原因进行了简要分析 , 提出了解决问题的具体方法 , 对焊管机组的作业人员有较强的指导作用。
1 焊接机常见故障

焊接机的故障相对而言是比较多的 , 而且故障发生原因也比较复杂 , 往往是一个结果由多种原因引起 , 或者一个原因又可造成几个结果 。有些故障处理起来又很棘手 。下面我们先将划伤事故做个简要叙述。
1. 1  划伤

在焊接机出现的管坯划伤主要由两个部位造成 , 一是导向机构 , 二是挤压焊接机构。
1. 1. 1  导向机构的划伤

导向部位的划伤一般发生在管坯的两侧 , 如果装有导向套的导向结构调整不合理 ,管坯的上下两表面也会出现磨擦性的划伤 ,这种划伤的特点为创面比较大,连续性较强 。主要是因为导向套的高度位置不正确 , 或者是上下导向辊轴承损坏后 ,不能很好的控制管坯,使之与导向套产生磨擦后形成 。除此之外 ,当导向辊偏离轧制中心线太大时 ,导向套和导向辊的轴线相对差太大时 , 也都会造成管坯两侧的划伤。
1. 1. 2  挤压焊接机构划伤

挤压辊所造成的划伤 ,主要发生在管坯的底部 ,原因大致有以下几点:
(1 ) 孔型不吻合  焊缝挤压结构有两辊式 、三辊式和四辊式 ,只要组合的孔型不吻合 ,就很容易造成管坯表面划伤 ,两辊式结构尤为突出 。造成孔型不吻合的因素又很多 ,以两辊式结构为例 , 诸如轴承损坏 ;辊子轴向窜动;孔型大小不一样 ;两辊子高度位置不相同 ;轴弯曲以及装配不稳定等等。
(2) 高度匹配  挤压辊孔型的下边缘应与轧制线的高度一致 ,而导向辊的高度是由管坯壁厚决定的 。如果导向辊的高度降低到一定极限时 , 挤压辊孔型的边缘圆角就会对管坯的底部造成划伤 ,特别是在挤压辊孔型的 R 圆角磨锐后 ,划伤就更容易发生。
(3) 挤压辊上挤压力不足  特别是两辊结构的挤压辊装置 , 当上挤压力不足时 , 在管坯的张力用下 , 辊轴就会出现上仰角 ,使孔型边缘 R圆角突出 ,从而造成管坯下部的划伤。当挤压辊孔型 R 圆角磨锐后 , 就会加重划伤事故的发生。
1. 2  焊缝质量故障
1. 2. 1  通长搭焊

搭焊是指管坯的两个边部叠落在一起后所形成的错位粘接 。在长度上,搭焊有长短之分 , 通长搭焊一般在数米之上 ,甚至更长 。在错位方面有零点几毫米的轻微错位 ,有等于壁厚的完全错位 。造成通长搭焊的原因主要有以下几方面因素:
1 挤压辊轴向窜动  由于挤压辊和挤压辊轴的定位不稳固 ,以及在组装中 ,其它零部位配合不紧密所形成的旷量等因素 , 都会使挤压辊出现轴向窜动和径向摆动 ,这时挤压辊的孔型就不会吻合而造成搭焊。
(2) 轴承损坏  轴承损坏后 ,就会破坏挤压辊的正常位置 。以两辊式挤压辊装置为例 ,一般在挤压辊内装有上下两套轴承 , 当其中一套损坏后 ,挤压辊失去控制 ,焊缝就会高出而造成搭焊 。在生产运行中 , 我们可以观察挤压辊的摆动 。上端轴承损坏时 , 辊子的摆动幅度大一些 ,下端的轴承损坏时 ,辊子的摆动幅度就小一些 ,同时和轴承损坏程度也有一定的关系。
导向辊的轴承损坏后,它不但不能很好地控制管坯的焊缝方向 , 而且导环也可能由于轴承损坏后 , 对管坯边缘造成压损 , 使焊缝高度发生变化 , 稍不合适便会发生搭焊事故。
(3) 挤压辊轴弯曲  仍以两辊式挤压辊装置为例,挤压辊轴弯曲有两种原因:一种是长期上顶丝压力不足的外弯曲;一种是上顶丝压力过大时内弯曲。检查时,释放顶紧装置 ,可将钢板尺的立面放置在辊子的端面上 ,以检查另一个辊子的端面与钢板尺的倾斜角 。当轴外弯曲时 ,划伤由弯轴的辊子造成;当轴内弯曲时 , 划伤则由不弯轴的辊子所造成。
(4) 挤压力大  由于挤压力过大而造成的搭焊管 , 一般发生在薄壁管生产中 , 普通的厚壁管生产中极少发生 。这是因为在薄壁管生产中 , 由于管坯的钢度较差 , 一旦挤压力过大时 , 管坯宽度在孔型内产生了太大的余量后不能被接纳 , 就会向其它空间运动而形成搭焊。所以在孔型设计时 ,要根据不同的管子壁厚选择适当的孔型半径和辊缝留量 , 同时还要注意适度调整挤压量大小。
(5) 导向辊倾斜  正常情况下 , 导向辊应该呈水平位置 , 为了更好地控制焊缝 , 导向辊可以做倾斜调整 。如果倾斜角度太大时 , 导向环的伸出量又大 , 随着导向辊的旋转 , 辊环就会压迫管坯边缘异样变形 , 特别是在薄壁管生产时 , 就更容易促使搭焊管的产生 。往往导向辊的大倾斜调整 , 是因为其不能很好地控制管缝方向所为 。 所以 , 在导向辊孔型磨大时,要及时更换新辊 , 中心不正时马上进行检查调整 , 尽量避免较大的倾斜调整。
(6) 导向上辊底径不同  导向上辊的两个孔型底径如果不一样大 , 也容易出现搭焊管的问题 , 特别是在薄壁管生产时 , 这种现象更易发生 。在停机检查时 , 可以通过手指触摸法 ,感觉一下焊接V 形区的焊缝是否平整 。 当然 , 只要我们严把辊子的质量关 , 这种搭焊现象是可以克服的。
1. 2. 2  周期搭焊

搭焊为间断性的出现 , 时有时无,有时搭焊长度稍长一些 , 几厘米乃至几十厘米 , 有时则稍短一些 , 一、二厘米以下不等 。有时搭焊为比较有规律的等距离出现 , 有时为无规律的出现 。对于这些搭焊现象 , 我们统称为周期性搭焊 。周期性搭焊一般发生在生产的中后期阶段 , 主要有以下原因造成:
(1) 导环破裂  当封闭孔型磨损之后,就不能有效地控制管坯正常运行 , 使管坯在孔型内来回摆动 。而此时导环破裂出现豁口后 , 管坯在运行过程中 , 边缘就会被导环的豁口压陷下去 , 从而形成搭焊管的产生 。这种搭焊管的特点是搭焊周期长度相同 , 规律性强 , 比较容易判断 。一般随着破裂后的导环旋转 , 便可发现被压陷的痕迹。
(2) 孔型磨损  主要是指封闭孔型的上辊底径部位出现台阶状 , 以及开口孔型的立辊孔型上边部出现台阶状 。当管坯在孔型内发生摆动时滑向孔型凸台部位后,便会使管坯变形 。边缘产生压陷痕迹而形成搭焊 。瞬间的滑入又滑出 , 搭焊就小一些 , 反之搭焊就长一些。消除这种搭焊管产生的最好方法 , 就是在正常生产中注意合理进行调整 , 使孔型磨损均匀 , 避免出现台阶状 , 一旦发现孔型弧面出现不规则的形状后 , 就要及时更换 , 以彻底杜绝搭焊的产生。
(3) 孔型弧面异物  有时在孔型的弧面上 , 因某种原因而粘连上其它金属异物时 , 就会使管坯表面出现压陷性的伤痕 , 当这种异物粘连位置正处于管坯边部运行的轨迹时 , 就会造成短小的等距离的周期性搭焊 。一般情况下 , 这种现象是很少发生的。
(4) 摆缝  在生产后期 , 孔型磨损比较严重 , 对管坯的控制能力逐渐降低 , 而且各道孔型的中心位置又遭到不同程度的破坏 。所以 , 从成型到焊接就会出现管坯运行不稳的摆缝现象 。而摆缝引起的搭焊 , 大多数又是由于立辊的原因造成 , 平辊有时也会造成一些搭焊管的产生 , 但相比之下几率较小一些 。在检查管坯边缘状况时 , 也很难发现有什么异常和明显的压下缺陷 , 一直到挤压辊处才能手感管坯的两个边缘高度有轻微的不同 。这时应注意立辊孔型的上边部形状如何 , 如果比较理想时 , 可加大立辊的收缩量 , 以获得完美的管坯边部变形效果 , 如果立辊孔型的上边部形状不太好时 , 就要减小立辊收缩 , 以防引起不良的变形。
(5) 轴承损坏  封闭孔型的轴承损坏后 , 就不能很好地控制管坯平稳运行 , 摆缝的现象就容易发生 , 而搭焊的可能性也随之而来 。特别是多道封闭孔型的轴承损坏后 , 搭焊的问题将更加严重 , 当然这种现象是很少出现的 即使发生了,这种搭焊是忽左忽右的无规律搭焊 , 单凭调整是无法解决问题的。
1. 2. 3  开缝

开缝是指焊缝没有粘接在一起的现象 , 开缝长度一般都在几厘米以上甚至更长 , 其主要原因有以下几个方面:
1 孔型磨损 随着挤压辊孔型的磨损 , 孔型的 (R) 尺寸在逐渐地变大 。在使用热轧钢带为焊管原料时 , 当钢带宽度出现负偏差或轻微拉钢时 , 焊缝便会出现质量问题 , 轻者发生砂眼管和无内焊筋 , 重者便是开缝管的产生 。所以要经常不断地检查焊管的内毛刺情况 , 加大挤压辊的挤压量 , 或是及时更换新的孔型。
(2) 轴承损坏  当挤压辊的轴承只是轻微的损坏时 , 便会出现砂眼管和搭焊管等焊缝质量问题 , 一旦轴承损坏严重时 , 挤压辊对管坯的焊缝就没有了挤压力 , 所以焊缝就变成了全开形 , 同时伴有其它的质量事故 。这时我们还可以观察到轴承损坏的挤压辊 , 摆动幅度将随着轴承损坏的程度加重而变大。
(3) 磁棒  磁棒在管坯焊接过程中会形成磁场 , 高频电流能够高度地集中在焊缝“V ”形区域 , 使焊缝在极短的时间内达到高温点 。如果管筒内没有了磁棒 , 对高频电流的邻近效应和集肤效应的效果有着很大的影响 。最明显的特点就是焊缝为黑红色 , 无喷溅的火花 ,焊缝为全开形 。有时即使是焊住了 , 也属假焊 , 在管子定径时也会发生噼叭的爆裂声 。如果磁棒失效或安装位置不太恰当时 , 焊后的管子也会发生爆裂 , 即使不裂 , 其强度也很低 。这时的焊缝由于热点温度不够 , 一般为黄色或是浅蓝色的开裂现象 。
(4) 材质  由于原料的化学成分原因所致 , 尽管在焊接过程中都比较正常 , 但是焊缝还会出现开裂现象 , 有时管子在定径时便出现了开裂 , 并伴有焊缝脆裂的响声 。这时的焊缝颜色比较蓝 , 说明温度还是正常的 。有时我们可以看到焊缝的裂口偏离焊缝的中心位置 , 这是将母材的边缘粘连下来 , 形成不规则的开缝 , 这种现象纯属原料的化学成分引起的脆裂。
1. 2. 4  砂眼

砂眼管也属于一种焊缝泄露的质量事故 , 只是它的缝隙短小细微,有些不为人眼所直接观察到,必须通过检测设备才能发现 , 所以我们把这类管子称为砂眼管 。造成砂眼管的主要原因有以下几方面:
(1) 杂质  特别是热轧钢带的边部含杂质较多,在焊接时容易形成过多的氧化物 , 焊缝就有可能出现砂眼 。一般情况这种现象是很少发生的 , 经过纵剪的原料这种现象就更少见了。(2) 轴承损坏  这也是造成砂眼管的一个重要原因之一 , 在前面开缝管一节中我们已经做了阐述 , 这里就不再进行详细介绍。
(3) 电流大  电流输出太大时 , 焊缝就容易产生过烧 。在发生过烧时 , 我们可以在挤压辊的挤压点位置看到一种像电弧焊时所特有的一种蓝色弧光 , 并伴有间断性的“吱吱”声 ,同时阵发地喷射出较大较多的颗粒火花 , 大量的金属变为液态滓被挤出而形成砂眼 。这时管子的内焊筋成为无规则的瘤状体 , 外毛刺刨削时有时会成为堆积状 , 不能成条或打卷 。当出现这种情况时 , 就要马上加快车速 , 如果还不能解决时就要减少磁棒的数量 , 或者降低电流的输出功率。
(4) 挤压力不足  挤压力不足时也会出现砂眼管 , 一般这种砂眼管不容易看出 , 有时在焊缝处可见一条黑线 , 在毛刺刨削时 , 可见毛刺出现了开岔现象 , 只有管子在冷弯或压扁试验时才出现裂口 。
(5) 摆缝  因摆缝造成砂眼管是最常见的一种 , 往往管缝在运行过程中不是平稳地在两个挤压辊的中间行走 , 而是忽左忽右地来回摆动 , 有时摆动幅度大到 10 mm 左右 。当管缝转入孔型内而不在两辊的挤压点时 , 就得不到很好的挤压效果,极有可能造成砂眼管的产生 。引起摆缝的主要原因就是各道孔型中心位置不正 , 一般不容易找出问题的根源 , 调整处理时间较长 , 所以要从定径到成型封闭孔型处重新拉线找正 , 这样可以缩短事故处理的时间 , 同时其它一些问题也会得到根治 。除此之外 , 挤压辊轴、导向辊轴的弯曲以及轴承磨损后所产生的晃量、孔型磨大后不能有效控制管坯时都可以引起管坯的摆缝 。所以摆缝是多种原因造成一个结果的典例 , 处理起来比较棘手 。(6) 挤压辊裂边  在高温作业下 ,挤压辊孔型上边缘很容易出现淬裂掉边的现象 。当挤压辊旋转时 , 掉边的部位就会发生挤压力不足。掉边量小时 , 焊缝还能勉强粘接在一起 , 随着掉边量增大 , 就会出现粘接不牢、假焊、针孔、开缝等质量问题 , 并伴有划伤,遇此问题时需要及时更换新孔型。
(7) 孔型磨损  挤压辊孔型磨损后 , 不但可造成开缝管 , 也可造成砂眼管 , 这要根据孔型的磨损程度以及原料的状况 , 特别是热轧钢带的质量状况而定。
(8) 原料损伤  管坯边缘损伤也会造成砂眼管的产生 。这种砂眼管的严重程度是和管坯边缘的损伤状况分不开的 。一般情况下,这种事故的发生概率极小 , 只要我们在生产中严格把紧原料的供应检查 , 生产中对管坯的边缘不要做任何损伤 , 那么就会克服这一质量事故 。
1. 2. 5  “桃形”管

所谓“桃形”管就是管子的焊缝部位象桃尖一样突噘 。这种管子的焊缝一般为无内毛刺的“八”字形或内毛刺较小 。而外毛刺的刨削量一般都很大 , 刨后的外焊缝仍然外突比较严重 , 管面明显不圆 。

 
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