ท่อเหล็กตะเข็บตรงเป็นท่อเหล็กที่มีตะเข็บเชื่อมขนานกับทิศทางตามยาวของท่อเหล็ก มักจะแบ่งออกเป็นท่อเหล็กเชื่อมไฟฟ้าเมตริก, ท่อผนังบางเชื่อมไฟฟ้า, ท่อน้ำมันหล่อเย็นหม้อแปลงไฟฟ้า ฯลฯ กระบวนการผลิตท่อเหล็กเชื่อมความถี่สูงตะเข็บตรงมีลักษณะของกระบวนการที่ค่อนข้างง่ายและการผลิตต่อเนื่องอย่างรวดเร็ว มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการก่อสร้างโยธา ปิโตรเคมี อุตสาหกรรมเบา และแผนกอื่นๆ ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อขนส่งของเหลวความดันต่ำหรือนำไปสร้างเป็นส่วนประกอบทางวิศวกรรมต่างๆ และผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมเบา

1. กระบวนการผลิตท่อเหล็กเชื่อมความถี่สูงตะเข็บตรง

ท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรงทำโดยการรีดแถบเหล็กยาวที่มีคุณสมบัติเฉพาะบางอย่างให้เป็นรูปทรงท่อกลมผ่านหน่วยเชื่อมความถี่สูงแล้วเชื่อมตะเข็บตรงเพื่อสร้างท่อเหล็ก รูปร่างของท่อเหล็กอาจเป็นทรงกลม สี่เหลี่ยม หรือรูปทรงพิเศษก็ได้ ทั้งนี้ ขึ้นอยู่กับขนาดและการรีดหลังการเชื่อม วัสดุหลักของท่อเหล็กเชื่อมได้แก่ เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ และเหล็กกล้าผสมต่ำ หรือวัสดุเหล็กอื่นๆ ที่มีσs300N/mm2 และσs500N/มม.2

2. การเชื่อมด้วยความถี่สูง

การเชื่อมด้วยความถี่สูงขึ้นอยู่กับหลักการของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและผลกระทบของผิวหนัง ผลกระทบจากความใกล้เคียง และผลกระทบทางความร้อนของกระแสไหลวนของประจุไฟฟ้ากระแสสลับในตัวนำ เพื่อให้เหล็กที่ขอบของการเชื่อมได้รับความร้อนเฉพาะที่จนมีสถานะหลอมเหลว หลังจากถูกลูกกลิ้งอัดรีดแล้ว การเชื่อมแบบชนจะเป็นแบบอินเตอร์คริสตัลไลน์ ผสมผสานกันเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการเชื่อม การเชื่อมด้วยความถี่สูงเป็นการเชื่อมแบบเหนี่ยวนำ (หรือการเชื่อมแบบสัมผัสด้วยแรงดัน) ไม่ต้องใช้ฟิลเลอร์เชื่อม ไม่มีสะเก็ดเชื่อม มีโซนรับความร้อนจากการเชื่อมที่แคบ รูปทรงการเชื่อมที่สวยงาม และคุณสมบัติทางกลการเชื่อมที่ดี ดังนั้นจึงเป็นที่นิยมในการผลิตท่อเหล็ก แอพพลิเคชั่นที่หลากหลาย

การเชื่อมท่อเหล็กด้วยความถี่สูงจะใช้ผลกระทบที่ผิวหนังและผลกระทบที่ใกล้เคียงของกระแสสลับ หลังจากที่เหล็ก (แถบ) ถูกรีดและขึ้นรูป จะมีการสร้างท่อกลมเปล่าที่มีส่วนที่หัก ซึ่งจะถูกหมุนภายในท่อใกล้กับศูนย์กลางของขดลวดเหนี่ยวนำ หรือชุดตัวต้านทาน (แท่งแม่เหล็ก) ตัวต้านทานและช่องเปิดของท่อว่างจะก่อให้เกิดวงวนการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ภายใต้การกระทำของเอฟเฟกต์ผิวหนังและเอฟเฟกต์ความใกล้ชิด ขอบของช่องเปิดที่ว่างเปล่าของท่อจะสร้างเอฟเฟกต์ความร้อนที่แข็งแกร่งและเข้มข้น ทำให้ขอบของการเชื่อม หลังจากถูกให้ความร้อนอย่างรวดเร็วจนถึงอุณหภูมิที่จำเป็นสำหรับการเชื่อมและอัดด้วยลูกกลิ้งแรงดัน โลหะหลอมเหลวจะเกิดการยึดเกาะระหว่างเม็ดและก่อให้เกิดการเชื่อมแบบชนที่แข็งแกร่งหลังจากการเย็นตัวลง

3. หน่วยท่อเชื่อมความถี่สูง

กระบวนการเชื่อมความถี่สูงของท่อเหล็กตะเข็บตรงเสร็จสมบูรณ์ในหน่วยท่อเชื่อมความถี่สูง หน่วยท่อเชื่อมความถี่สูงมักจะประกอบด้วยการขึ้นรูปม้วน การเชื่อมด้วยความถี่สูง การอัดขึ้นรูป การระบายความร้อน การปรับขนาด การตัดเลื่อยบิน และส่วนประกอบอื่น ๆ ส่วนหน้าของยูนิตมีห่วงสำหรับจัดเก็บ และส่วนท้ายของยูนิตมีโครงกลึงท่อเหล็ก ชิ้นส่วนไฟฟ้าส่วนใหญ่ประกอบด้วยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าความถี่สูง เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระตุ้นกระแสตรง และอุปกรณ์ควบคุมอัตโนมัติของเครื่องมือ

4. วงจรกระตุ้นความถี่สูง

วงจรกระตุ้นความถี่สูง (หรือที่เรียกว่าวงจรการสั่นความถี่สูง) ประกอบด้วยหลอดอิเล็กตรอนขนาดใหญ่และถังการสั่นที่ติดตั้งในเครื่องกำเนิดความถี่สูง มันใช้เอฟเฟกต์การขยายของหลอดอิเล็กตรอน เมื่อเชื่อมต่อหลอดอิเล็กตรอนกับไส้หลอดและขั้วบวก สัญญาณเอาท์พุตของขั้วบวกจะถูกป้อนกลับไปที่เกตอย่างเป็นบวก ทำให้เกิดเป็นวงการสั่นที่ตื่นเต้นในตัวเอง ขนาดของความถี่การกระตุ้นขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ทางไฟฟ้า (แรงดัน กระแส ความจุไฟฟ้า และการเหนี่ยวนำ) ของถังออสซิลเลชัน

5. กระบวนการเชื่อมท่อเหล็กตะเข็บตรงความถี่สูง

5.1 การควบคุมช่องว่างการเชื่อม

เหล็กเส้นจะถูกป้อนเข้าในยูนิตท่อเชื่อม หลังจากที่รีดด้วยลูกกลิ้งหลายตัว เหล็กแผ่นจะค่อยๆ รีดขึ้นจนกลายเป็นท่อกลมที่มีช่องว่างเปิด ปรับปริมาณการลดของลูกกลิ้งอัดรีดเพื่อควบคุมช่องว่างการเชื่อมระหว่าง 1 ถึง 3 มม. และทำให้ปลายทั้งสองด้านของพอร์ตการเชื่อมเป็นแบบฟลัช หากช่องว่างมีขนาดใหญ่เกินไป ผลกระทบของความใกล้ชิดจะลดลง ความร้อนจากกระแสไหลวนจะไม่เพียงพอ และการยึดเกาะระหว่างคริสตัลของรอยเชื่อมจะไม่ดี ส่งผลให้เกิดการขาดฟิวชันหรือการแตกร้าว หากช่องว่างเล็กเกินไป ความใกล้ชิดจะเพิ่มขึ้น และความร้อนในการเชื่อมจะสูงเกินไป ส่งผลให้รอยเชื่อมไหม้ หรือรอยเชื่อมจะเกิดเป็นหลุมลึกหลังจากถูกรีดและรีดจนส่งผลต่อคุณภาพพื้นผิวของรอยเชื่อม

5.2 การควบคุมอุณหภูมิการเชื่อม

อุณหภูมิการเชื่อมส่วนใหญ่ได้รับผลกระทบจากพลังงานความร้อนกระแสไหลวนความถี่สูง ตามสูตร (2) จะเห็นได้ว่าพลังงานความร้อนกระแสวนความถี่สูงได้รับผลกระทบจากความถี่กระแสเป็นหลัก พลังงานความร้อนของกระแสไหลวนเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของความถี่การกระตุ้นของกระแส และความถี่ของการกระตุ้นของกระแสก็จะได้รับผลกระทบจากความถี่ของการกระตุ้นด้วยเช่นกัน ผลของแรงดัน กระแส ความจุ และความเหนี่ยวนำ สูตรความถี่การกระตุ้นคือ f=1/[2π(CL)1/2]…(1) โดยที่: ความถี่ f-กระตุ้น (Hz); ความจุ C (F) ในลูปการกระตุ้น ความจุ = กำลัง/ แรงดันไฟฟ้า; ตัวเหนี่ยวนำ L ในลูปการกระตุ้น ตัวเหนี่ยวนำ = ฟลักซ์แม่เหล็ก/กระแส จากสูตรข้างต้นจะเห็นได้ว่าความถี่การกระตุ้นแปรผกผันกับรากที่สองของความจุและการเหนี่ยวนำในลูปการกระตุ้น หรือเป็นสัดส่วนโดยตรงกับรากที่สองของแรงดันและกระแส ตราบใดที่ความจุและความเหนี่ยวนำในลูปมีการเปลี่ยนแปลง แรงดันไฟฟ้าหรือกระแสเหนี่ยวนำสามารถเปลี่ยนความถี่ในการกระตุ้นได้ จึงบรรลุวัตถุประสงค์ในการควบคุมอุณหภูมิการเชื่อม สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ อุณหภูมิในการเชื่อมจะถูกควบคุมที่ 1250~1460℃ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการการเจาะเชื่อมที่มีความหนาของผนังท่อ 3 ~ 5 มม. นอกจากนี้อุณหภูมิการเชื่อมยังสามารถทำได้โดยการปรับความเร็วในการเชื่อม เมื่อความร้อนอินพุตไม่เพียงพอ ขอบเชื่อมที่ได้รับความร้อนจะไม่สามารถเข้าถึงอุณหภูมิในการเชื่อม และโครงสร้างโลหะยังคงแข็ง ส่งผลให้ฟิวชั่นไม่สมบูรณ์หรือการเชื่อมไม่สมบูรณ์ เมื่อความร้อนอินพุตไม่เพียงพอ ขอบเชื่อมที่ได้รับความร้อนจะเกินอุณหภูมิการเชื่อม ส่งผลให้เกิดการเผาไหม้มากเกินไปหรือหยดหลอมเหลวจะทำให้รอยเชื่อมเกิดรูหลอมเหลว

5.3 การควบคุมแรงอัดรีด

หลังจากที่ขอบทั้งสองของช่องว่างของท่อได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิในการเชื่อม พวกเขาจะถูกบีบด้วยลูกกลิ้งบีบเพื่อสร้างเม็ดโลหะทั่วไปที่ทะลุทะลวงและตกผลึกซึ่งกันและกัน ทำให้เกิดรอยเชื่อมที่แข็งแกร่งในที่สุด หากแรงอัดรีดน้อยเกินไป จำนวนผลึกทั่วไปที่เกิดขึ้นจะมีน้อย ความแข็งแรงของโลหะเชื่อมจะลดลง และการแตกร้าวจะเกิดขึ้นหลังจากความเครียด หากแรงอัดรีดมีขนาดใหญ่เกินไปโลหะหลอมเหลวจะถูกบีบออกจากแนวเชื่อมซึ่งไม่เพียงแต่จะลดความแข็งแรงของการเชื่อมลดลงและจะทำให้เกิดเสี้ยนภายในและภายนอกจำนวนมากถึงแม้จะทำให้เกิดข้อบกพร่องเช่น เชื่อมตะเข็บตัก

5.4 การควบคุมตำแหน่งคอยล์เหนี่ยวนำความถี่สูง

ขดลวดเหนี่ยวนำความถี่สูงควรอยู่ใกล้กับตำแหน่งของลูกกลิ้งบีบมากที่สุด หากขดลวดเหนี่ยวนำอยู่ห่างจากลูกกลิ้งอัดรีด ระยะเวลาการทำความร้อนที่มีประสิทธิภาพจะนานขึ้น โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนจะกว้างขึ้น และความแข็งแรงของการเชื่อมจะลดลง ในทางกลับกัน ขอบเชื่อมจะไม่ได้รับความร้อนเพียงพอ และรูปทรงจะแย่หลังจากการอัดขึ้นรูป

5.5 ตัวต้านทานคือแท่งแม่เหล็กพิเศษสำหรับท่อเชื่อมหนึ่งหรือกลุ่ม โดยทั่วไปพื้นที่หน้าตัดของตัวต้านทานไม่ควรน้อยกว่า 70% ของพื้นที่หน้าตัดของเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในของท่อเหล็ก หน้าที่ของมันคือการสร้างวงเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยขดลวดเหนี่ยวนำ ขอบของรอยเชื่อมที่ว่างเปล่าของท่อ และแท่งแม่เหล็ก ทำให้เกิดผลกระทบที่ใกล้เคียง ความร้อนจากกระแสไหลวนจะเข้มข้นใกล้กับขอบของการเชื่อมช่องว่างของท่อ ทำให้ขอบของท่อว่างเปล่าได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิการเชื่อม ตัวต้านทานถูกลากเข้าไปในช่องว่างของท่อด้วยลวดเหล็ก และตำแหน่งกึ่งกลางของมันควรจะค่อนข้างคงที่ใกล้กับศูนย์กลางของลูกกลิ้งอัดขึ้นรูป เมื่อเปิดเครื่อง เนื่องจากการเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วของท่อว่าง ตัวต้านทานจะสูญเสียอย่างมากจากการเสียดสีที่ผนังด้านในของท่อว่าง และจำเป็นต้องเปลี่ยนบ่อยครั้ง

5.6 หลังจากการเชื่อมและอัดขึ้นรูป จะเกิดรอยแผลเป็นจากการเชื่อมและจำเป็นต้องกำจัดออก วิธีทำความสะอาดคือการยึดเครื่องมือเข้ากับโครงและอาศัยการเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วของท่อเชื่อมเพื่อทำให้รอยเชื่อมเรียบขึ้น ครีบภายในท่อเชื่อมโดยทั่วไปจะไม่ถูกเอาออก

6. ข้อกำหนดทางเทคนิคและการตรวจสอบคุณภาพของท่อเชื่อมความถี่สูง

ตามมาตรฐาน GB3092 "ท่อเหล็กเชื่อมสำหรับการขนส่งของไหลความดันต่ำ" เส้นผ่านศูนย์กลางระบุของท่อเชื่อมคือ 6 ~ 150 มม. ความหนาของผนังระบุคือ 2.0 ~ 6.0 มม. ความยาวของท่อเชื่อมมักจะ 4 ~ 10 เมตร และสามารถระบุความยาวคงที่หรือหลายความยาวได้จากโรงงาน คุณภาพพื้นผิวของท่อเหล็กควรเรียบ และไม่อนุญาตให้มีข้อบกพร่อง เช่น การพับ รอยแตก การหลุดร่อน และการเชื่อมแบบตัก พื้นผิวของท่อเหล็กได้รับอนุญาตให้มีข้อบกพร่องเล็กน้อย เช่น รอยขีดข่วน รอยขีดข่วน รอยเชื่อม รอยไหม้ และรอยแผลเป็นที่ไม่เกินค่าเบี่ยงเบนเชิงลบของความหนาของผนัง อนุญาตให้มีความหนาของผนังที่รอยเชื่อมและมีแท่งเชื่อมภายในได้ ท่อเหล็กเชื่อมควรผ่านการทดสอบสมรรถนะทางกล การทดสอบการราบเรียบ และการทดสอบการขยายตัว และต้องเป็นไปตามข้อกำหนดที่กำหนดไว้ในมาตรฐาน ท่อเหล็กควรจะสามารถทนต่อแรงกดดันภายในได้ หากจำเป็น ควรทำการทดสอบแรงดัน 2.5Mpa เพื่อไม่ให้เกิดการรั่วไหลเป็นเวลาหนึ่งนาที อนุญาตให้ใช้วิธีการตรวจจับข้อบกพร่องของกระแสไหลวนแทนการทดสอบอุทกสถิต การตรวจจับข้อบกพร่องของกระแสไหลวนดำเนินการโดยมาตรฐาน GB7735 “วิธีการตรวจสอบข้อบกพร่องของกระแสไหลวนสำหรับท่อเหล็ก” วิธีการตรวจจับข้อบกพร่องของกระแสไหลวนคือการติดตั้งโพรบบนเฟรม รักษาระยะห่างระหว่างการตรวจจับข้อบกพร่องและรอยเชื่อมประมาณ 3 ~ 5 มม. และอาศัยการเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วของท่อเหล็กเพื่อทำการสแกนรอยเชื่อมอย่างครอบคลุม สัญญาณการตรวจจับข้อบกพร่องจะได้รับการประมวลผลโดยอัตโนมัติและจัดเรียงโดยอัตโนมัติโดยเครื่องตรวจจับข้อบกพร่องแบบกระแสวน เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการตรวจจับข้อบกพร่อง เป็นท่อเหล็กที่ทำจากเหล็กแผ่นหรือเหล็กเส้นที่ม้วนงอแล้วเชื่อม กระบวนการผลิตท่อเหล็กเชื่อมนั้นเรียบง่าย ประสิทธิภาพการผลิตสูง มีหลายพันธุ์และข้อกำหนด และการลงทุนในอุปกรณ์มีขนาดเล็ก แต่ความแข็งแรงโดยทั่วไปต่ำกว่าท่อเหล็กไร้ตะเข็บ ตั้งแต่ปี 1930 ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของการผลิตเหล็กแผ่นรีดคุณภาพสูงอย่างต่อเนื่องและความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการเชื่อมและการตรวจสอบ คุณภาพของการเชื่อมก็มีการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง และพันธุ์และคุณสมบัติของท่อเหล็กเชื่อมก็เพิ่มขึ้นทุกวัน เข้ามาแทนที่ท่อเหล็กที่ยังไม่เสร็จในสาขาต่างๆ มากขึ้น เย็บท่อเหล็ก. ท่อเหล็กเชื่อมแบ่งออกเป็นท่อเชื่อมตะเข็บตรงและท่อเชื่อมเกลียวตามรูปแบบการเชื่อม กระบวนการผลิตท่อเชื่อมตะเข็บตรงนั้นง่าย ประสิทธิภาพการผลิตสูง ต้นทุนต่ำ และการพัฒนารวดเร็ว โดยทั่วไปความแข็งแรงของท่อเชื่อมแบบเกลียวจะสูงกว่าท่อเชื่อมแบบตะเข็บตรง ท่อเชื่อมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าสามารถผลิตได้จากเหล็กแท่งที่แคบกว่า และท่อเชื่อมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกันก็สามารถผลิตจากเหล็กแท่งที่มีความกว้างเท่ากันได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อเทียบกับท่อตะเข็บตรงที่มีความยาวเท่ากัน ความยาวการเชื่อมจะเพิ่มขึ้น 30~100% และความเร็วในการผลิตก็ต่ำกว่า หลังจากการตรวจจับข้อบกพร่อง ท่อเชื่อมจะถูกตัดตามความยาวที่กำหนดด้วยเลื่อยบิน และถูกรีดออกจากสายการผลิตผ่านเฟรมพลิก ปลายท่อเหล็กทั้งสองข้างควรลบมุมแบนและทำเครื่องหมาย และท่อสำเร็จรูปควรบรรจุเป็นมัดหกเหลี่ยมก่อนออกจากโรงงาน