Что такое линии облигаций ВПВ?

Устройство дифракции рентгеновских лучей полезно для анализа и измерения структуры материалов в сварных швах вокруг трубы.

При разрезании репрезентативных участков сварного шва при электроконтактной сварке (ERW) (также известной как высокочастотная контактная сварка) инженеры могут столкнуться с линией в центре сварного шва, которая различается по форме, ширине, ориентации и оттенку в зависимости от тип стали и использованная техника травления (см. рисунок 1).

Исследователи из Thermatool Corp. обнаружили, что эта линия соединения демонстрирует более высокую твердость, чем окружающий сварной шов из материала SAE 4130, поскольку он состоит из смеси феррита, бейнита и неотпущенного мартенсита. Согласно исследованиям Battelle, обычно более высокая твердость в зоне соединения может быть связана с потерей прочности сварного шва и может быть улучшена за счет термообработки после сварки отжигом. В других случаях линия соединения может быть мягче, чем окружающий сварной шов, особенно в низкоуглеродистых сталях, таких как SAE 1010, а также в сварных швах ERW из нержавеющей стали.

Поскольку линия соединения представляет собой недостаточную однородность микроструктуры, предполагалось, что она является причиной разрушения сварного шва, особенно потому, что истинные несплошности, такие как оксидные включения, могут задерживаться в одном и том же месте на центральной линии сварного шва.

Чтобы определить, что на самом деле представляют собой линии соединения и насколько они могут быть опасны для целостности сварных швов, стоит более внимательно изучить исследование.

Понимание линий сварного соединения ERW требует некоторого обсуждения самого процесса — метода твердотельного соединения, в котором для создания металлургического соединения используется джоулевой (резистивный) нагрев.

На заключительном этапе процесса ковки все неметаллические частицы и включения выбрасываются из границы раздела вместе с пластифицированным металлом. Этот избыток металла на внешнем диаметре, а иногда и на внутреннем диаметре, можно удалить зачисткой сразу после сварки. Процесс ERW в основном используется при непрерывной автоматизированной сварке продольных швов трубной продукции. Схема процесса индукционной сварки показана на рисунке 2а при непрерывной шовной сварке трубного изделия. На рис. 2б представлена ​​контактная высокочастотная (ВЧ) сварка, при которой ток к соединению передается с помощью скользящих контактов.

По сути, процесс ВПВ относят к варианту контактной сварки, поскольку источником тепла для сварки является джоулевой (резистивный) нагрев очень малого сечения соединяемых кромок.

Согласно исследованиям Университета ЛеТурно, основные переменные процесса ERW включают мощность, частоту, скорость сварки, угол V, положение импедера, давление сварочных роликов и величину общего смещения во время ковки. Обратите внимание, что края не должны плавиться во время процесса и что иногда может возникнуть нестабильность процесса и искрение между соседними краями. Любые локализованные продукты плавления должны быть выброшены в вспышку, чтобы окончательный сварной шов оставался твердотельным.

Важно отметить, что использование скин-эффекта — способности высокочастотных токов течь по поверхности проводника — очень важно для эффективности нагрева соединяемых краев. По мере увеличения частоты глубина электропроводящей оболочки уменьшается, поскольку сопротивление увеличивается при том же сварочном токе, что приводит к более высоким температурам. Обычно используются частоты от 100 до 900 кГц, наиболее распространены частоты от 100 до 300 кГц при сварке стальных труб.

Вторым важным эффектом в ВПВ является эффект близости, который связан с концентрацией тока между двумя параллельными проводниками в зависимости от зазора между ними. При оптимальном зазоре или близости между двумя краями стали, показанными на рисунке 2b, тепловыделение оптимизируется при небольшом (возможно, от 2 до 4 градусов) угле V.

РИСУНОК 1. На этом разрезе производственного сварного шва ERW показаны типичная линия соединения (желтая линия) и зона термомеханической обработки (ТМПЗ) (синяя линия). Сварной шов ERW был выполнен из стали SAE 4130 с толщиной стенки 9,5 мм и травлением ниталом.