高频焊接操作技术规范.docx
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高频焊接操作技术规范
高频焊接操作技术规范
1目的
更加科学合理利用高频设备，保证高频焊接质量稳定运行，规范使用、维护人员操作行为。
2适用范围
公司高频焊接操作人员及维护人员。
3职责
3.1技术部电气维修部门负责高频焊接设备的维护与技术支持。
3.2焊管车间负责高频焊接的操作，使用及运行数据记录。
4高频焊接基本原理
4.1高频焊管是电阻焊管的一种。
高频电流的频率大多在200—450千赫。
高频焊管是利用接触焊或感应焊的方法，使管筒边缘产生高频电流，利用高频电流特有的集肤效应和邻近效应，使电流高度集中在管筒边缘的焊合面上，依靠金属自身的电阻，将边缘迅速加热至焊接温度，在挤压辊的挤压下完成压力焊接。
高频焊管设备分为电子管振荡高频、全固态感应加热高频。
原理框图如下：
电子管高频原理框图
固态高频原理框图
4.2集肤效应：
高频电流仅沿导体表面层流动的性质，这是由于导体内部磁场的作用而产生，在导体内和导体周围形成的磁力线，是一些位于导体截面上的同心圆。
假设导体是一些单独的细线组成，则作用到离中心较近的那些细线上的磁力线要比作用到外面的多，也就是里层的细线比外层的细线具有更大的电感。
里层所具有的感抗比外层的大，于是导体中的电流分布将是外面多而中心少，从而产生集肤效应。
4.3邻近效应：
两个有高频电流流过的导体，如果彼此相距很近，则高频电流仅沿两个导体相邻近的一面（当导体里的电流方向相反时）或相距较远的一面（当导体里的电流方向相同时）流动的性质，导体之间相距愈近则邻近效应愈强。
另外，临近效应强弱还受导体尺寸与电流渗透深度（是指导体表面到电流密度减小到表面电流密度1/2.71处的距离）之比的影响。
对于平板汇流条来说，其厚度的一半与渗透深度之比愈大，邻近效应愈强。
在此值很大的情况下，全部电流将集中到一个面上（由电流方向决定）汇流条其余部分就没有电流。
假如，在离开通有高频电流的导体若干距离的地方，放一些金属零件，那么由于导体四周所产生的交变磁场的作用，另件中就会感应出涡流来，二者的电流方向在任一瞬间都是相反的，并且都集中在导体和另件邻近的面上。
这种现象叫做邻近效应。
4.4焊接温度计算：
焊接温度受电源系统（高频功率、频率、效率）、加热介质（热容量，电阻率，温度扩散率，热传导系数，导磁率等）和操作条件（焊接速度，感应圈位置，阻抗器，开口角等）等的影响。
焊接温度计算公式：
T—焊接温度；
J0—表示电流密度；
-δ—高频电流渗透深度
k—热传导系数；
σ—导电率；
K—温度扩散率；
ι—感应圈或电极腿前端距挤压辊中心的距离；
υ—焊接速度。
4.5高频焊管的方法：
感应焊和接触焊
4.5.1高频接触焊基本原理一对电极腿与管筒两边缘接触，直接向管筒边缘输入高频电流，利用高频电流的集肤效应与邻近效应，使电流高度集中在管筒边缘的焊合面上，依靠金属自身的电阻，将钢带边缘迅速加热至焊接温度，在挤压辊的挤压下完成力焊接。
4.5.2高频感应焊接基本原理管筒外面环绕一个通有高频电流的感应圈，在管筒上感应出高频电流，利用高频电流的集肤效应和邻近效应，使电流高度集中在管筒边缘的焊合面上，依靠金属自身的电阻，将边缘迅速加热至焊接温度，在挤压辊的挤压下完成力焊接。
5影响高频焊接外因
5.1感应圈对高频焊接的影响
5.1.1感应圈与钢管的间隙：
感应圈与管间隙对焊接机的效率有很大的影响，间隙越大，效率越低（电流减小，速度减慢，电耗增加）；间隙过小，容易造成撞坏或拉坏感应圈。
这个间隙，选3—5毫米为宜。
5.1.2感应圈的宽度：
感应圈的宽度影响效率，宽度太大使输出功率降低，宽度太小使感应圈发热容易烧坏。
感应圈宽度一般为钢管外径的1—1.5倍。
5.1.3感应圈的放置位置：
感应圈的放置位置是指感应圈与钢管同中心线时感应圈前端距挤压辊中心线的距离，它对焊接操作有很大的影响。
距离较远时，加热时间长，热影响区宽，焊接质量下降；并且焊接速度下降，电耗增加，生产率降低；距离过近时，感应圈容易接触挤压辊辊环，烧毁挤压辊。
5.2阻抗器（磁棒）对高频焊接的影响
5.2.1阻抗器的作用：
阻抗器由导磁芯棒和安放导磁芯棒的外壳等组成。
导磁芯棒是一种强导磁体，属于铁素体铁芯，一般称作铁淦氧或磁棒。
外壳一般用非导磁材料制造：
胶木，环氧树脂，铝合金或铜等。
5.2.2其作用原理是：
a、增加管背感抗、减少沿内外圆周表面的电流分流损失，增加沿V
形区的有效电流，从而提高焊速。
感应焊时加阻抗器几乎可提高焊速一倍；b、集中焊缝磁场。
管坯内部放阻抗器，焊缝上部放铁淦氧以后可以使磁场集中于焊缝区，从而提高V形区电流，提高焊速；c、增强电磁感应效果，提高焊接电压和焊接电流。
5.2.3阻抗器的放置位置对焊接的影响：
a、对焊接速度有影响。
阻抗器应放置在V形区加热段，中心线与管筒中心线一致，管筒边缘上方应放置铁淦氧；b、对焊接质量有影响。
阻抗器前端在挤压辊中心位置处时，焊管的压扁试验和扩口试验为最好，超出或不到挤压辊中心时，焊接强度都有下降。
5.3开口角对高频焊接的影响
开口角指钢带在挤压辊成型时形成的V形区的夹角，对焊接效果也有影响。
角度小时邻近效应强，增加了电流的密度，使热量增高，有利于焊接。
但角度也不宜过小，过小时缝隙过狭，容易跳火放电，影响焊缝质量。
一般开口角在4°—7°范围内。
6高频焊接维护与检修规程
6.1设备巡回检查和日常维护
6.1.1每星期一，第一个班必须对输出电容、输出变压器的外表做一次清洁工作。
6.1.2操作人员每班对主要设备、空气开关、主接触器、整流变压器、大电流导线作巡回检查，发现问题及时处理。
6.1.3值班电工每班必须执行巡回检查制度，发现问题及时处理，尽量不要留给下一班，保证正常生产。
6.1.4操作人员每班对高频作清洁一次，保持室内、机箱内、用具备件清洁整齐。
6.1.5对设备进行抢修时，必须注意人身、设备安全。
做好预防保护措施，电源开关挂上警告牌。
6.1.6换辊停车时，维修高频每月不得少于一次。
6.1.7清洗电子管阳极水套每月不得少于二次。
6.1.8电气工作人员对设备线路及参数的改进尽量做到设计周全，并得到有关领导的认可签字，线路完整并做好记录。
6.2检修规程
6.2.1中修：
每年进行一次。
大修：
每四年进行一次。
6.2.2主要部件检修安装注意事项。
对新领出的电子管，要细心检查外部，并用摇表检查各级绝缘程度，最好用高频电火花点真空计试验电了管真空度；如真空度很差的电子管高频火花打入玻璃处，管内会出现红色和深紫色的闪光，严重的可发现各极间的打火现象，在试验时不要将电火花打入玻璃泡封气口和屏板焊接的地方，而且电火花不能停留在一点上，要来回移动。
电了管的安装应该垂直，固定电子管螺丝不应旋得太紧（尤其用闸流管的安装，热胀冷缩会产生过强的压力使玻璃管裂缝）且受力均匀，灯丝栅格引线应采用软线，不要碰电子管。
冷却水管长度，按电位高低分别入长，防止漏电和电解作用，一般按1米长度降1KV左右。
水管接头接牢靠，试验水压为使用水压值的2倍，应无漏水现象。
电子管的硬化试验，对长期存放在仓库的电子管是必要的，电子管的硬化分为静态和动态。
一般采用灯丝加热较长时间或做静态试验处理。
硬化试验步骤如下：
一般采用高频感应加热提高真空度。
新电子管装入设备中，必须加热8小时左右，栅极用软线接到阳极。
拆除到振荡回路的连结排，高压保险丝更换小电流熔丝或加接限流电阻，先空载试验高压（可调节移相器，调压器也可采用拉里诺夫电路）第一次送高压不要超过5KV。
如果正常，可以每隔15分钟升高2KV，在近10KV时每次可以延长些。
如在试验中出现跳闸或屏流上升较快就应降低一档电压并延长硬化时间。
电子管使用后在阳极上易产生水垢，接电了管屏耗和出水情况定期对电子管屏极、栅极、灯丝散热器进行清洗，如水垢太厚会影响屏极散热，使屏极变形或屏板打穿，损坏电子管。
在日常工作中，应经常注意灯丝热情况，如果螺丝松动，冷却水堵塞漏水现象，在新电子管使用时灯丝电压不要调得太高，以免影响电了管寿命，在功率输出足够条件尽量降低灯丝电压。
随时观察高压硅堆的温度与压敏电阻变化情况，防止高压硅堆因温度过高发生击穿，压敏电阻压发生爆炸。
7高频焊接过程缺陷的产生
7.1低温焊接（假焊）的缺陷：
由于焊接速度较快，输入热量不足，两边缘端没有被加热到足以熔化的状态，端面残留固态氧化物夹杂，在挤压过程中没有被挤压出去而残留在焊缝中，形成低温焊接缺陷。
肉眼可见焊缝有断续或通长的细微裂缝，压扁试验时焊缝将开裂。
7.2回流夹杂（过烧）的缺陷和产生：
由于焊接速度较慢，输入热量过分，两边缘端面金属熔化，并覆盖着大量熔渣排出边缘间隙。
当由于电磁压力消失，熔融液滴依靠表面张力回流入边缘间隙时，一种偶然的因素使部分熔渣也一起回流进边缘间隙，在挤压过程中没有挤压出去，而残留在焊缝中，形成回流夹杂缺陷。
肉眼可见焊缝有细微的不规则的断续的裂纹，压扁试验时焊缝将开裂。
8高频焊接操作规程
8.1准备工作（电子管振荡高频）：
8.1.1目测检查计量仪表是否符合标准。
8.1.2缓缓开通各冷却水系统直到额定值。
8.1.3检查水管有无滴漏、阻塞现象。
8.1.4灯丝加热前必须试验水压警报器动是否可靠。
8.1.5做好设备不带电部位外表清洁工作。
8.1.6送上灯丝加热开关自动加热不得少于10分钟，方可送上空气开关。
8.1.7查看仪表指数是否正常。
8.1.8合闸开车试验直流高压下常后，合上工作开关，方可通知调整工开车。
8.2操作规程
8.2.1开启各元件冷却水；
8.2.2送上3H、4H空气断路器；
8.2.3送X1、X2、X3闸刀开关；
8.2.4灯丝加热：
一级接通升压（半灯丝电压10.5V）预热10—15分钟，二级接通（全灯丝17.5V）。
8.2.5加热5～10分钟后送2020、2030空气开关1H、2H。
8.2.6线路电压指示正常，试打高压（高压表指数正常）高压复位。
8.2.7送灯、接开关，通知调整工。
8.2.8固态高频开机准备
合供电开关柜，检查面板上进线电压表指示进线电压值，机内有无异常现象。
接通冷却水系统，水压继电器常开接点闭合，检查出水管流畅通。
检查槽路及感应器，检查被加热对象与感应器之间是否有短路，感应器是否开路等现象。
将调功电位器逆时针调到最小位置，按下控制电源合按钮，控制电源合指示灯亮，1#板、PLC开始自检，3#板、电源驱动板等指示灯亮，当自检无故障结束时，综合故障指示灯灭，1#板数码管闪烁显示“1”，此时操作台上PLC显示系统状态。
检查调功电位器已经逆时针调到最小位置，按下主回路合按钮，主接触器接通，主回路合指示灯亮，1#板显示管仍然闪烁显示“1”。
按下加热启动按钮，加热继电器吸合，1#板显示“H”，3#板DL32亮，同时频率表应该有频率显示。
缓慢顺时针调节面板上调功电位器，调节调功电位器至所需功率位置。
8.3禁止操作事项：
1、指挥信号不明时禁止操作；
2、各联动、联锁信号开关不灵敏可靠时禁止操作
3、冷却水压不足时禁止操作；
4、磁棒、感应圈位置不正确，感应圈开路或对地时禁止操作；
5、没有管胚时禁止操作；
6、调功开关未复位时禁止操作；
7、各仪表指示不正常，各指示参数不匹配时禁止操作；
8、调试、维修人员在调试、维修时禁止操作；
8.4操作顺序：
电子管振荡高频操作顺序：
送三相电源—开电子管冷却水—送电子管风冷冷却风机—送半灯丝预热15分钟—送全灯丝预热—送微机控制电源—送高压—加热（停机顺序相反）
全故态高频操作顺序：
送三相电源—开冷却水—送控制电源—送主回路电源—加热（停机顺序相反）
8.5注意事项：
8.5.1严格遵守安全操作规程
原则上不能带电作业，但带电作业时，必须有二人在场，集中思想作业并做好安全保护措施。
对高压开关和大电流闸刀不能带负荷操作。
在电器设备维修时，电源开关必须挂上警告牌。
电气值班人员在工作时必须穿绝缘工作鞋。
高频室不得脱离值班人员。
8.5.2严格遵守高频设备运行极限参数。
8.5.3严格遵守低压设备运行极限参数。
9焊接钢管带钢宽度、材质、温度及磁棒要求
9.1钢带的宽度、公差范围（按国际要求GB/T3091-2001执行），原则上钢带应采用切边带钢。
9.2钢带的材质（可焊性），（按GB700要求）。
9.3焊接温度：
1350—13800C，高频炉频率：
200—400KHZ，在高频设备内置频率一定的情况下，高频焊接频率随焊管的管径和壁厚的变化而变化。
9.4磁棒（阻抗器）要求
管径
磁棒外径
管径
磁棒外径
1/2"
Ф13×140
2"
Ф35×200
3/4"
Ф18×140
3"
Ф30×200×4根
1"
Ф22×140
4"
Ф30×200×7根
11/4"
Ф30×200
5"
Ф32×200×7根
11/2"
Ф32×200
6"
Ф35×200×7根
注：
根据实际需要可选择相近规格磁棒，或定尺其它长度磁棒，磁棒应尽量放置在钢管内壁中心位置。
9.5水冷却的控制。
磁棒、感应圈及相邻挤压辊装置因高频效应产生较大热量，必须加强流水予以冷却，冷却后温度<400C。
输出变压器或感应圈装置也应通入循环冷却水，并保证在运行过程循环水出口处中长期流水。
9.6高频焊接外观效果的判断：
9.6.1正常焊接运行时，外观从挤压辊中心沿设备运行方向应呈由粗至细，由深至暗的红色金属挤压物线。
9.6.2钢管表面余高经刮疤装置刮下的毛刺不得有分叉。
9.6.3经刮疤钢管表面焊缝应呈不间断蓝色长条，线宽1—3mm。
9.6.4钢管焊缝内面余高应饱满均匀。
10高频焊接、成型过程记录（附1）
11电气值班交接记录（附2）
附1
高频焊接、成型过程记录
HG—7.5—02日期：
班组
工艺控制
开车时间
焊接时间
停车时间
计数器
测量时间
产品规格
电枢电压
电枢电流
高频阳压
励磁电压
励磁电流
车速
主要停机故障
备注
注：
（1）高频焊接特殊过程；
附2
电工值班人员《交接班》记录
机组：
HG-6.3/4-10
班次：
值班人：
年月日
记录时间
工作状况
生产规格
管速米/分钟
电网电压V
直流电压V
直流电流A
工作频率KHZ
拖动电枢电压V
电枢电流A
励磁电压V
励磁电流A
设备运行及
维护情况
设备故障及
维修情况
故障时间及原因：
处理方法及协助人员：
检修时间：
注：
以上值班记录要求如实认真填写，以备后查。
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