固态高频设备在高频焊管生产中的应用

高频焊管原理高频焊管是一种常见的钢管生产工艺，其原理主要是利用高频电流在管材内部产生热量，使得管材边缘材料迅速熔化，然后通过压力将熔化的边缘材料压合在一起，从而形成一根完整的焊接管。

在实际生产中，高频焊管原理是非常重要的，下面我们来详细了解一下高频焊管的原理。

首先，高频焊管的原理是利用高频电流产生热能，这是整个焊接过程的关键。

高频电流经过感应线圈产生的磁场作用于管材内部，使得管材内部迅速产生热量，从而使管材边缘材料迅速熔化。

这种高频电流的作用原理是非常有效的，能够在短时间内完成管材的加热和熔化，为后续的压力焊接提供了必要的条件。

其次，高频焊管原理中的压力焊接也是至关重要的一环。

在管材边缘材料熔化后，需要通过一定的压力将熔化的边缘材料压合在一起，从而形成一根完整的焊接管。

这种压力焊接的原理是通过辊压机或辊压机组将管材边缘材料压合在一起，形成一根连续的焊接管。

这种压力焊接原理不仅能够确保焊接质量，还能够提高生产效率，是高频焊管生产过程中不可或缺的一环。

最后，高频焊管原理中的冷却和整形也是非常重要的。

在管材经过高频电流加热和压力焊接后，需要通过冷却和整形来确保焊接管的质量。

冷却的原理是利用水冷却或风冷却的方式对焊接管进行冷却，从而使得焊接管的结构得以稳定。

整形的原理是通过辊轧机或整形机对焊接管进行整形，使得焊接管的外形和尺寸得以满足要求。

综上所述，高频焊管原理是通过高频电流加热、压力焊接、冷却和整形等工艺环节完成管材的焊接生产。

这种原理不仅能够确保焊接管的质量，还能够提高生产效率，是现代工业中广泛应用的一种管材生产工艺。

通过深入了解和掌握高频焊管的原理，我们能够更好地应用这种工艺，提高生产效率，降低生产成本，推动工业的发展和进步。

3、高频焊接质量控制的要点影响高频焊管质量的因素很多，而且这些因素在同一个系统内互相作用，一个因素变了，其它的因素也会随着它的改变而改变。

所以，在高频调节时，光是注意到频率，电流或者挤压量等局部的调节是不够的，这种调整必须根据整个成型系统的具体条件，从与高频焊接有关联的所有方面来调整。

影响高频焊接的主要因素有以下八个方面：第一频率高频焊接时的频率对焊接有极大的影响，因为高频频率影响到电流在钢板内部的分布性。

选用频率的高低对于焊接的影响主要是焊缝热影响区的大小。

从焊接效率来说，应尽可能采用较高的频率。

100KHz的高频电流可穿透铁素体钢0.1mm, 400KHz则只能穿透0.04mm,即在钢板表面的电流密度分布,后者比前者要高近2.5倍。

在生产实践中,焊接普碳钢材料时一般可选取350KHz~450KHz的频率；焊接合金钢材料，焊接10mm以上的厚钢板时，可采用50KHz~150KHz那样较低的频率，因为合金钢内所含的铬，锌，铜，铝等元素的集肤效应与钢有一定差别。

国外高频设备生产厂家现在已经大多采用了固态高频的新技术，它在设定了一个频率范围后，会在焊接时根据材料厚度，机组速度等情况自动跟踪调节频率。

第二会合角会合角是钢管两边部进入挤压点时的夹角。

由于邻近效应的作用，当高频电流通过钢板边缘时，钢板边缘会形成预热段和熔融段（也称为过梁），这过梁段被剧烈加热时，其内部的钢水被迅速汽化并爆破喷溅出来，形成闪光，会合角的大小对于熔融段有直接的影响。

会合角小时邻近效应显著，有利提高焊接速度，但会合角过小时，预热段和熔融段变长，而熔融段变长的结果，使得闪光过程不稳定，过梁爆坡后容易形成深坑和针孔，难以压合。

会合角过大时，熔融段变短，闪光稳定，但是邻近效应减弱，焊接效率明显下降，功率消耗增加。

同时在成型薄壁钢管时，会合角太大会使管的边缘拉长，产生波浪形折皱。

现时生产中我们一般在2°--6°内调节会合角,生产薄板时速度较快，挤压成型时要用较小的会合角；生产厚板时车速较慢，挤压成型时要用较大的会合角。

高频焊管内刮刀杆成功案例高频焊管内刮刀杆是一种用于高频焊管生产线的重要设备，它的主要功能是在焊管内壁上刮除多余的焊渣和氧化物，以保证焊接质量。

该设备的成功案例有以下几个：1. 案例一：某焊管生产厂家引进了一台高频焊管内刮刀杆设备，经过使用后发现，该设备在焊管内刮刀过程中刮除效果非常好，焊缝的质量明显提高。

由于焊缝质量的提升，焊管的强度得到了显著提高，产品合格率大幅上升，从而提高了企业的竞争力。

2. 案例二：一家焊管生产厂家购买了一套高频焊管生产线，其中包括了高频焊管内刮刀杆设备。

通过使用该设备，生产线的生产效率得到了明显提升。

传统的刮刀方法需要人工操作，效率低下且易出现人为操作失误，而高频焊管内刮刀杆设备实现了自动化操作，大大提高了生产效率，节约了人力成本。

3. 案例三：在某焊管生产厂家的生产线上，使用了一台高频焊管内刮刀杆设备，通过对焊管内部进行刮刀处理，有效去除了焊接过程中产生的焊渣和氧化物。

经过对刮刀杆设备的使用，焊管的内壁光洁度大幅提高，焊缝质量得到了明显改善，产品的外观质量和使用寿命得到了显著提升。

4. 案例四：一家焊管生产厂家在使用高频焊管内刮刀杆设备后，发现该设备具有较高的稳定性和可靠性。

在长时间的生产运行中，设备的工作状态始终保持良好，未出现过故障，从而保证了生产线的连续生产和稳定运行。

5. 案例五：某焊管生产企业使用高频焊管内刮刀杆设备后，发现设备的刮刀效果非常好，能够彻底刮除焊管内壁的焊渣和氧化物。

经过使用该设备后，焊管的内壁清洁度得到了明显提高，焊缝的质量也得到了大幅改善，产品的合格率和客户满意度得到了显著提升。

6. 案例六：一家焊管生产企业在使用高频焊管内刮刀杆设备后，发现设备具有较低的能耗。

与传统的刮刀方法相比，高频焊管内刮刀杆设备的能耗明显降低，从而减少了企业的生产成本，提升了企业的竞争力。

7. 案例七：某焊管生产厂家使用高频焊管内刮刀杆设备后，由于设备的高效刮除能力，焊管的焊缝质量得到了明显提高。

生产线主要设备1、开卷机将热轧钢卷拆开送入矫平机。

分为上开卷和下开卷两种开卷方式。

2、钢带矫平机在成型前对带钢进行矫平。

一般有上机座、下机座、传动装置等组成，有五辊、七辊等，在焊管生产线中通常矫平机前设有夹送辊。

3、切头对焊机为了保证生产线的连续生产，需通过剪切对焊机将前后带钢不规则的头尾两端切齐整，并对中夹紧，焊接起来，形成可连续生产的带钢。

4、储料活套为了满足焊管连续生产，在带钢头尾剪切对焊工位前必须设置活套储料装置，使得带钢在上料开卷，头尾切断对焊的准备工作时，活套可将预先储存的带钢不断的输送出来，保证机组能够连续生产。

5、卧式活套卧式螺旋活套适用于带钢厚度范围0.4-16mm，适配的管材规格Ф14-Ф610mm。

卧式活套主要有入口导向装置、充料及其传动系统、内外辊笼、中心辊系、出口导向装置组成。

主要优点是可以随时充料、带钢变形小、维修保养方便。

6、圆盘剪将带钢两边进行剪切修整、以满足成型机对带钢宽度和直线度的要求。

其主要部件有剪刃、剪刃轴、调宽机构、调重合量及间隙机构、上下导辊、传动机构等。

7、铣边机对于10mm以上的钢带为确保焊接质量需要对钢带边缘进行铣削，得到一定几何形状及尺寸的带钢边缘，有利于焊接。

设备主要由在带钢两边上下水平布置的两组铣削刀盘、控制系统、传动系统等组成。

可大大提高焊接质量，减少材耗8、成型机可分为螺旋焊管成型机和直缝焊管成型机两大类。

螺旋焊管成型机以三辊弯板为原理，分为外控式和内控式两种；直缝焊管成型机分直缝电阻辊式成型和直缝埋弧焊模压成型（如UO,JCO等）。

9、轧辊轧辊是高频焊管和冷弯型钢生产的主要模具，是主要的消耗部件。

轧辊种类按制造方法分为铸造轧辊和锻造轧辊；按工艺方法分为整体轧辊和组合轧辊。

其质量直接影响到产品的质量、产量和成本。

良好的轧辊应包含三个方面：①根据带钢变形规律进行孔型设计，保证成型质量；②轧辊材料必须具有高强度、高硬度、高耐磨性和韧性，保证其有较长的寿命；③根据产品的性能选择相应的轧辊材料及制造方法和制造工艺，以达到实用性和经济性。

.........使用说明保定三伊天星电气有限公司GGPXXX-0.X-H 型固态高频焊管设备目录第1章引言 (1)1.1 编写目的 (1)1.2 型号说明 (1)1.3 设备用途 (1)1.4 说明事项 (1)第2章使用条件 (3)2.1 使用环境 (3)2.2 冷却水要求 (3)2.3 电网要求 (4)第3章设备描述技术规范 (5)3.1 外型及结构 (5)3.2 规格型号 (11)3.3 电源连线要求 (12)3.4 开关整流柜与逆变柜动力连接线 (12)3.5 控制技术特点 (13)第4章电气原理 (15)4.1 三相全控桥式整流电路 (15)4.2 单相串联桥式逆变电路 (15)4.3 输出功率调节 (17)4.4 整流侧控制 (17)4.5 锁相环和相角锁定 (18)4.6 驱动电路及开关过程中寄生振荡的抑制 (18)第5章设备安装及使用说明 (21)5.1 设备安装 (21)5.2 使用说明 (21)第6章操作及注意事项 (26)6.1 操作程序 (26)6.2 注意事项 (26)第7章常用器件测量方法 (28)7.1 MOSFET管 (28)7.2 二极管 (28)7.3 电流霍尔元件 (28)7.4 可控硅 (28)第8章感应加热电源设备接零和接地要求 (29)8.1 设备的接零 (29)8.2 设备的接地 (29)8.3 高频机组生产线地线分布示意图 (30)第9章电气原理图及布线图 (31)附：固态焊管人机界面使用手册（V5.0版）11.1 编写目的本使用说明是针对用户操作人员和维护人员编写的，主要目的是为了用户能够正确使用、操作本设备，对设备的异常现象能简单处理，并能向本公司技术人员准确描述，以便本公司能及时准确地做好设备售后服务工作。

因此本使用说明主要描述一般性原理、外围电气结构及简单的调整和维护，不涉及详细的控制电路和深层次的控制原理，有关器件的参数及控制手段均不做详细解释，其原因是众所周知的。

高频焊管生产流程：[1]生产工艺流程主要取决于产品品种，从原料到成品需要经过一系列工序，完成这些工艺过程需要相应的各种机械设备和焊接、电气控制、检测装置，这些设备和装置按照不同的工艺流程要求有多种合理布置,高频焊管典型流程：开卷―带钢矫平―头尾剪切―带钢对焊―活套储料―成型―焊接―清除毛刺―定径―探伤―飞切―初检―钢管矫直―管段加工―水压试验―探伤检测―打印和涂层―成品。

编辑本段高频焊管生产中操作对焊接质量的影响1 输入热量?因为焊接工艺的主要参数之一,即焊接电流(或焊接温度)难以测量,所以用输入热量来代替,而输入热量又可用振荡器输出功率来表示: N = Ep·Ip式中 N——输出功率,kW;??Ep——屏压,kV;??Ip——屏流,A〔1〕?。

当振荡器、感应器和阻抗器确定后,振荡管槽路、输出变压器、感应器的效率也就确定了,输入功率的变化同输入热量的变化大致是成比例的。

当输入热量不足时,被加热边缘达不到焊接温度,仍保持固态组织而焊不上,形成焊合裂缝;当输入热量大时,被加热边缘超过焊接温度易产生过热,甚至过烧,受力后产生开裂;当输入热量过大时,焊接温度过高,使焊缝击穿,造成熔化金属飞溅,形成孔洞。

熔化焊接温度一般在1350～1400℃为宜。

2 焊接压力?焊接压力是焊接工艺的主要参数之一,管坯的两边缘加热到焊接温度后,在挤压力作用下形成共同的金属晶粒即相互结晶而产生焊接。

焊接压力的大小影响着焊缝的强度和韧性。

若所施加的焊接压力小,使金属焊接边缘不能充分压合,焊缝中残留的非金属夹杂物因压力小不易排出,焊缝强度降低,受力后易开裂;压力过大时,达到焊接温度的金属大部分被挤出,不但降低焊缝强度,而且产生内外毛刺过大或搭焊等缺陷。

因此应根据不同的品种规格在实际中求得与之相适应的最佳焊接压力。

根据实践经验单位焊接压力一般为20~40MPa。

?由于管坯宽度及厚度可能存在的公差,以及焊接温度和焊接速度的波动,都有可能涉及到焊接挤压力的变化。

百度文库- 让每个人平等地提升自我！直缝焊管生产线150kW固态高频焊机技术方案保定四方三伊电气有限公司2015年4月目录一、固态高频焊机技术说明 (1)1．新一代串联型固态高频焊机特点 (1)2．串联型固态高频焊机型号说明 (1)3．串联型固态高频焊机工作原理 (1)3.1 串联型固态高频焊机主电路结构 (1)3.2 串联型固态高频焊机的定角控制技术 (2)4．技术参数 (4)5．控制与保护核心技术介绍 (5)6．固态高频焊机主要元器件清单 (5)二、固态高频焊机组成及简介 (6)1．固态高频焊机组成 (6)2．固态高频焊机简介 (6)2.1 开关整流柜 (6)2.2 逆变输出柜 (6)2.3 连接光纤 (7)2.4 水-水冷却系统 (7)2.5 中央控制台 (7)2.6 机械调整装置 (7)三、设备使用要求 (7)1．使用环境要求 (7)2．电网电压要求 (7)3．外配水池水质要求 (8)四、供货清单 (8)五、供货范围 (8)1．供方供货范围 (8)2．需方负责提供 (9)一、固态高频焊机技术说明1．新一代串联型固态高频焊机特点①固态高频焊机选用德国IXYS 公司IXFN38N100Q2 38A/1000V 大功率MOSFET 和DSEI 2×61-12B 60A/1200V 快恢复二极管组成串联型逆变电路。

②固态高频焊机采用模块化设计，结构更加紧凑，维护更趋简便，更易实现大功率化。

③具有独特的分桥过流保护技术，保证固态高频焊机使用的安全性。

④融合了国际上同类产品先进的控制理念，采用定角锁相控制、上/下限频率失锁保护等先进控制技术，使设备运行更加稳定、效率更高，对焊管生产中的感应器短路及开路故障的保护更加准确有效。

⑤固态高频焊机的进线端不需要升压/降压整流变压器，与电子管焊机或并联型焊机相比，具有明显的节能效果（与电子管焊机相比，在同等焊接条件下，节电≥30%）。

2．串联型固态高频焊机型号说明G GP [ ] — [ ] — H [ ]固态高频焊接用设计输出频率（MHz ）标称功率（kW ）C-串联型，B-并联型3．串联型固态高频焊机工作原理3.1 串联型固态高频焊机主电路结构串联型固态高频焊机主电路结构如图1所示，它是一种典型的AC －DC －AC 变频结构。

高频焊接技术简介高频焊接起源于上世纪五十年代，它是利用高频电流所产生的集肤效应和相邻效应，将钢板和其它金属材料对接起来的新型焊接工艺。

高频焊接技术的出现和成熟，直接推动了直缝焊管产业的巨大发展，它是直缝焊管（ ERW）生产的关键工序。

高频焊接质量的好坏，直接影响到焊管产品的整体强度，质量等级和生产速度。

作为焊管生产制造者，必须深刻了解高频焊接的基本原理；了解高频焊接设备的结构和工作原理；了解高频焊接质量控制的要点。

1高频焊接的基本原理所谓高频，是相对于 50Hz 的交流电流频率而言的，一般是指 50KHz～400KHz 的高频电流。

高频电流通过金属导体时，会产生两种奇特的效应：集肤效应和邻近效应，高频焊接就是利用这两种效应来进行金属管的焊接。

那么，这两个效应是怎么回事呢？集肤效应：是指以一定频率的交流电流通过同一个导体时，电流的密度不是均匀地分布于导体的所有截面的，它会主要向导体的表面集中，即电流在导体表面的密度大，在导体内部的密度小，所以我们形象地称之为：“集肤效应”。

集肤效应通常用电流的穿透深度来度量，穿透深度值越小，集肤效应越显著。

这穿透深度与导体的电阻率的平方根成正比，与频率和磁导率的平方根成反比。

通俗地说，频率越高，电流就越集中在钢板的表面；频率越低，表面电流就越分散。

必须注意：钢铁虽然是导体，但它的磁导率会随着温度升高而下降，就是说，当钢板温度升高的时候，磁导率会下降，集肤效应会减小。

邻近效应：是指高频电流在两个相邻的导体中反向流动时，电流会向两个导体相近的边缘集中流动，即使两个导体另外有一条较短的边，电流也并不沿着较短的路线流动，我们把这种效应称为：“邻近效应”。

邻近效应本质上是由于感抗的作用，感抗在高频电流中起主导的作用。

邻近效应随着频率增高和相邻导体的间距变近而增高，如果在邻近导体周围再加上一个磁心，那么高频电流将更集中于工件的表层。

这两种效应是实现金属高频焊接的基础。

高频焊接就是利用了集肤效应使高频电流的能量集中在工件的表面；而利用了邻近效应来控制高频电流流动路线的位置和范围。

高频焊接钢管的使用用途
高频焊接钢管是一种常见的钢材制品，其使用用途广泛。

下面就介绍一下高频焊接钢管的主要用途：
1. 建筑领域：高频焊接钢管主要用于建筑领域的结构支撑和建筑框架。

例如，建筑物的柱子、梁、楼梯、扶手、屋架等都可以使用高频焊接钢管制成。

2. 汽车制造：高频焊接钢管还广泛应用于汽车制造领域，它可以用于汽车底盘、轮圈、车门等零部件的制造。

3. 石油和天然气管道：高频焊接钢管也是石油和天然气管道中不可缺少的一种材料。

它被广泛用于输油管道、输气管道和煤气管道等。

4. 机械制造：高频焊接钢管还可以用于机械制造领域，例如机床、船舶、飞机、农机等的制造。

5. 桥梁建设：高频焊接钢管也可以用于桥梁建设，例如吊桥、拱桥、索桥等的建造。

总之，高频焊接钢管的使用用途非常广泛，它在多个领域都有着重要的作用。

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固态高频构造及工作原理1 前言目前，我国设计与制造的高频焊管设备都是采用电子管振荡器的单回路高频设备，通过调节电子管阳极电压大小，达到调节高频输出功率的目的。

电子管高频焊管设备不仅效率低，体积大，而且存在使用前需要预热，电子管使用寿命短等诸多缺点。

因此采用功率MOSFET构成高频逆变器的固态高频电源在容量和频率两方面都得到很大提高，除在一些特殊应用领域（如高频介质加热等行业）外，固态高频电源完全能取代电子管高频电源，而成为新一代感应加热电源的代表。

大容量、高频化的固态高频电源主要应用领域是高频焊管行业，由于我国高频焊管行业存在感应器开路、感应器与钢管短路等突变恶劣工况，同时高频焊管电源基本属于满负荷长期工作制，因此固态高频电源在焊管行业中的应用代表了固态高频电源设计与制造的最高水平。

在焊管行业中的应用以美国色玛图公司生产的固态高频电源最具代表性，无论在电源功率、频率和配套性等方面都具有世界先进水平。

中国河北保定三伊天星电气有限公司自行设计制造的固态高频焊管设备已在功率60~300KW、频率300~550KHz范围内取得了成熟的运行与设计经验。

本文以保定三伊天星电气有限公司研制的采用功率MOSFET作为逆变开关器件的固态高频焊管为基础，对电源的工作原理及其在高频焊管行业中的应用进行的讨论，并与电子管高频焊管电源和国外固态高频焊管电源进行了比较。

2 固态高频电源的工作原理固态高频电源采用常见的交—直—交变频结构。

三相380V电源经开关柜中的降压变压器和主接触器后，送入电源柜中的整流器，整流器采用三相晶闸管全控整流桥，通过控制晶闸管导通延时角α，达到调节电源输出功率大小的目的，整流后的直流电压经滤波环节送入高频逆变器，由高频逆变器逆变产生单相高频电源送入谐振电路，经焊接变压器和感应器输出高频能量，完成钢管焊接。

高频逆变器可以有串联谐振型和并联谐振型两种，由于并联谐振型逆变器在高频电源应用中有诸多困难，如需要大功率快恢复整流二极管等，因此使其在大容量高频电源中的应用受到限制。