宋志強，蔣曉斌，張曉靈，趙學(xué)年

（中海油（天津）管道工程技術(shù)有限公司，天津 300452）

為了提高油氣管線的輸送能力，降低輸送成本，油氣輸送正逐漸向高壓、長距離、大管徑輸送等技術(shù)方向發(fā)展[1]。目前，國內(nèi)外的油氣能源輸送主要采用直縫埋弧焊管、螺旋縫埋弧焊管、無縫管以及HFW焊管。其中，HFW焊管以其尺寸精度高、壁厚均勻、生產(chǎn)效率高、抗壓性能和綜合力學(xué)性能好以及射孔不裂等優(yōu)點，具有很大的發(fā)展?jié)摿褪袌龈偁幜2]。

但是，與國外先進HFW制管技術(shù)相比，我國HFW焊管制管技術(shù)相對比較落后，還存在焊管整體品質(zhì)相對較低、焊管規(guī)格與品種單一、生產(chǎn)工藝不穩(wěn)定、成品率低等諸多問題。尤其值得關(guān)注的是由日本新日鐵公司采用HFW接觸焊工藝生產(chǎn)的TUF套管等高端焊管產(chǎn)品（比如海底用管線、高寒地區(qū)用管線及高抗擠毀套管等），現(xiàn)已成為世界焊管界公認的高品質(zhì)焊管[3]。查閱資料發(fā)現(xiàn)，日本、韓國的焊管企業(yè)508 mm以上的HFW機組，長期以來都是采用接觸焊工藝來生產(chǎn)高端焊管產(chǎn)品。

然而，我國大、中直徑（406～508 mm為中直徑，508～660 mm為大直徑）HFW焊管企業(yè)中，因接觸焊工藝落后，目前主要采用感應(yīng)焊生產(chǎn)管線鋼管，沒有完全克服接觸焊存在的缺陷[4]。對于大、中直徑的HFW焊管而言，由于受到高頻感應(yīng)焊工藝的限制，存在焊管品質(zhì)提升困難、無效焊接電流分流大、熱效率低、能耗高、適用規(guī)格單一等諸多缺點。

1 HFW接觸焊管國內(nèi)外現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

進入21世紀后，我國掀起了建設(shè)焊管機組的新一輪高潮，一批大、中直徑HFW焊管機組相繼建成投產(chǎn)。在國內(nèi)，大慶華瑞克鋼管公司建成一套 Φ660 mm（26 in）HFW 焊管機組， 上海寶鋼、上海中油天寶、中海金洲、天津雙街鋼管公司各建成一套 Φ610 mm（24 in）HFW機組，華油揚州、江蘇玉龍、山西國聯(lián)鋼管公司各建成一套Φ508 mm（20 in）HFW焊管機組。這些機組中，特別是Φ610 mm焊管機組的建成，不僅填補了508～610 mm管徑HFW焊管的空白，又增加了HFW焊管的產(chǎn)能[2]。

文獻查閱發(fā)現(xiàn)，當前我國大、中直徑HFW焊管企業(yè)中，除寶雞住金石油鋼管廠、渤海石油裝備鋼管制造公司揚州分公司外，其余大部分焊管企業(yè)仍采用高頻感應(yīng)焊的方式生產(chǎn)焊管產(chǎn)品。此外，文獻顯示中海石油金洲管道公司開發(fā)了雙焊腳接觸焊工藝，并已在多個項目訂單中成功應(yīng)用[5]。而其余大部分HFW焊管企業(yè)仍處在接觸焊試驗、摸索中。

1.2 國外發(fā)展現(xiàn)狀

關(guān)于HFW高頻接觸焊在國外焊管企業(yè)的發(fā)展水平與應(yīng)用情況，通過大量文獻資料查閱發(fā)現(xiàn)，對于大、中直徑HFW機組究竟是采用感應(yīng)焊還是接觸焊工藝，歐美國家與日韓焊等國有著完全不同的觀點。歐美的一些焊管強國（如德國、美國等）長期以來一直堅持認為感應(yīng)焊對帶鋼成型質(zhì)量不敏感，操作相對簡單，從而導(dǎo)致歐美焊管企業(yè)認為生產(chǎn)高端焊管產(chǎn)品只能采用高頻感應(yīng)焊工藝。因此，歐洲的一些焊管強國實際上是沒有HFW接觸焊的實際生產(chǎn)經(jīng)驗。

相反，代表東方的HFW焊管制造強國（日本、韓國等），尤其是日本在HFW焊管的開發(fā)方面在世界上首屈一指。其中，日本的新日鐵焊管公司，經(jīng)過多年的研究與攻關(guān)，已經(jīng)掌握HFW接觸焊工藝的核心制造技術(shù)。文獻查閱發(fā)現(xiàn)，日本焊管企業(yè)Φ508 mm以上的大直徑HFW機組都采用接觸焊工藝生產(chǎn)高端焊管產(chǎn)品，例如海底管線管、高寒地區(qū)管線管、NT標準的TUF套管等[6]。

此外，韓國也是HFW焊管強國的亞洲代表，其HFW焊管占焊管總產(chǎn)量的60%以上。韓國現(xiàn)在擁有的3套先進610HFW機組，均采用高頻接觸焊工藝生產(chǎn)高端焊管產(chǎn)品。這些事實足以證明，代表亞洲制管水平的日本、韓國的HFW接觸焊技術(shù)水平與現(xiàn)狀，實際上已經(jīng)代表了世界HFW接觸焊的發(fā)展水平和應(yīng)用現(xiàn)狀。

2 HFW焊管制管原理與工藝

2.1 HFW焊管制管原理

HFW焊管的制管原理是先將熱軋卷板經(jīng)成型機成型為管坯后，再利用高頻電流的集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)將管坯邊緣迅速加熱到熔融狀態(tài)，同時通過擠壓輥施加擠壓力而焊合成鋼管。HFW焊管的焊接方式通?？煞譃楦哳l接觸焊和高頻感應(yīng)焊，其具體工作原理如圖1所示。

圖1 HFW焊管制作原理示意圖

2.2 HFW焊管制管工藝流程

通過文獻資料查閱和對HFW鋼管制造企業(yè)的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前，國內(nèi)HFW制管工藝流程如圖2所示。

圖2 HFW焊管制管工藝流程簡圖

3 接觸焊在HFW焊管生產(chǎn)中的應(yīng)用優(yōu)勢

3.1 HFW焊管質(zhì)量對比

目前，日本新日鐵公司Φ508 mm以上HFW焊管機組，大部分采用接觸焊工藝生產(chǎn)高頻焊接TUF套管，其質(zhì)量已得到了世界焊管界的公認。此外，日本JFE公司對采用接觸焊工藝生產(chǎn)的X65級Φ610 mm×19.1 mm高頻焊管和UOE工藝生產(chǎn)的X65級Φ610 mm×18.9 mm埋弧焊管的十幾項性能指標進行分析比較后認為，兩種焊管性能基本相似，說明采用接觸焊工藝生產(chǎn)的焊管質(zhì)量也很好[6]。

在國內(nèi)，渤海石油裝備鋼管制造公司508HFW焊管機組分別采用接觸焊和感應(yīng)焊工藝，生產(chǎn)L415材質(zhì)Φ457 mm×14.2 mm焊管，在相同條件下，對焊縫低溫沖擊性能進行測試，其性能對比如圖3所示[7]。

由圖3可知，接觸焊管的焊縫沖擊韌性明顯好于感應(yīng)焊管。由于沖擊韌性是焊縫力學(xué)性能指標中最為關(guān)鍵的一項，只要該項指標提高，則其余的力學(xué)性能指標均會整體相應(yīng)提高，故采用接觸焊生產(chǎn)的焊管焊縫質(zhì)量比感應(yīng)焊明顯要好。此外，采用該工藝生產(chǎn)的HFW焊管外觀質(zhì)量良好，無電弧灼傷和劃傷。

圖3 接觸焊與感應(yīng)焊焊縫夏比沖擊功（-40℃）對比

20世紀90年代寶雞住金石油鋼管公司和日本住友金屬合資以來，引進日方先進技術(shù)和管理，至今一直采用接觸焊工藝生產(chǎn)套管和管線管。如今，已得到國內(nèi)石油系統(tǒng)專家認可，認為該機組“焊縫做到等韌等強，焊管質(zhì)量一直很好，是國內(nèi)高頻焊管機組中真正掌握了HFW生產(chǎn)核心技術(shù)的機組”[8]。

3.2 能耗與節(jié)電方面的對比

對于HFW高頻焊管的生產(chǎn)能耗，其直接對應(yīng)的就是高頻焊機的焊接輸出功率。而焊機的輸出功率則與焊接工藝、焊管規(guī)格、焊接速度以及V形開口的加熱長度等因素直接相關(guān)。為了找出兩種焊接工藝在生產(chǎn)大、中直徑HFW焊管中的優(yōu)勢，國內(nèi)外焊管企業(yè)紛紛對相同規(guī)格的HFW焊管采用感應(yīng)焊與接觸焊工藝的輸出功率、節(jié)電效果等方面進行了對比。

（1）對于610HFW 的焊管機組（焊管直徑219～630 mm， 壁厚 2.5～20.0（22.2）mm， 焊接速度10～30（40）m/min），若采用感應(yīng)焊工藝，高頻焊機感應(yīng)線圈功率一般為0～1 500 kW；而采用接觸焊工藝，其電極功率一般為0～600 kW或者稍大一些[6]。

（2）國內(nèi)某焊管公司610HFW焊管機組，其引進的高頻焊機具有感應(yīng)焊和接觸焊的雙焊接功能。感應(yīng)焊線圈功率1 200 kW，接觸焊電極功率600 kW。該公司于2006年底，對規(guī)格為Φ610 mm×22.0 mm焊管分別采用兩種焊接工藝進行生產(chǎn)試驗，實測功率對比見表1[6]。

表1 610HFW焊管機組感應(yīng)焊和接觸焊功率比較

由表1可知，當HFW焊管規(guī)格相同、焊接速度相近時，厚壁焊管接觸焊的功率為感應(yīng)焊功率的43.4%[6]。

此外，中海石油金洲管道公司在相同生產(chǎn)條件下，記錄不同規(guī)格焊管生產(chǎn)時接觸焊與感應(yīng)焊實際焊接功率，并對焊接功率數(shù)值進行了對比，具體對比情況見表2[5]。

表2 在生產(chǎn)不同規(guī)格焊管時接觸焊與感應(yīng)焊實際焊接功率對比情況

圖4 接觸焊與感應(yīng)焊功率損耗對比

（3） 渤海石油裝備鋼管制造公司于2009年3月開始正式采用接觸焊工藝，生產(chǎn)規(guī)格為Φ457 mm×14.2 mm、材質(zhì)為L415MB的焊管500 t所需的接觸焊功率不到感應(yīng)焊的50%[8]。圖4是該公司在相同焊速下，生產(chǎn)各種壁厚焊管采用接觸焊與感應(yīng)焊時的電能損耗對比情況[7]。

3.3 其他方面的對比

HFW接觸焊工藝不僅適用于大直徑HFW焊管機組的連續(xù)生產(chǎn)，還適用于單卷生產(chǎn)。然而，感應(yīng)焊工藝只適用于連續(xù)生產(chǎn)。對于大、中直徑HFW焊管機組，若采用單卷生產(chǎn)工藝具有許多優(yōu)點，主要優(yōu)點如下：

（1）更加節(jié)省能耗和投資。對大中直徑HFW焊管機組，若采用接觸焊、單卷生產(chǎn)工藝，不但可節(jié)省焊接本身的電能消耗，而且可取消帶鋼剪切對焊機和螺旋活套設(shè)備及這些設(shè)備占用的空間。對610HFW焊管機組，剪切對焊機和螺旋活套設(shè)備的總質(zhì)量約504 t，采用國外圖紙國內(nèi)制造，設(shè)備單價按5.0萬元/噸計算，設(shè)備費用約為2 520萬元；占用廠房長度約80 m，廠房跨度30 m，廠房面積約2 400 m2，對50 t吊車的廠房單價按2 200元/平方米計算，廠房價格約為528萬元。僅上述兩項投資就約3 048萬元。這2臺設(shè)備操作工每班3人，3班共9人，人均年工資、福利及養(yǎng)老金等按5.0萬元計算，年人工費用就多出45萬元；同時還可以完全省去這2臺設(shè)備890 kW的電能消耗[9]。

（2）擴大了HFW焊管產(chǎn)品范圍。從公開資料查閱，目前，國內(nèi)已經(jīng)投產(chǎn)的采用連續(xù)生產(chǎn)工藝的610HFW機組，未見到大量生產(chǎn)高鋼級、壁厚18～22.0 mm焊管的報道。主要有兩方面原因：①對高鋼級、厚度18～22.0 mm的焊管，成型機剛性不足，鋼帶邊部彎曲不到位，在V形角內(nèi)鋼帶端面平行度差，若采用大功率感應(yīng)焊工藝，因其焊接頻率低，焊縫質(zhì)量不好，致使焊縫性能指標達不到要求；②由于厚鋼帶在剪切對焊時，鋼帶對焊質(zhì)量不合格，易造成斷帶或者鋼帶的對焊時間增長，導(dǎo)致螺旋活套容量不夠，使成型機不能連續(xù)生產(chǎn)。如果采用先進的接觸焊、單卷生產(chǎn)技術(shù)，這套610HFW焊管機組完全可以正常生產(chǎn)Φ610 mm×22.0 mm焊管，從而擴大了焊管的規(guī)格和品種。

（3）提高了焊管金屬收得率。對于采用感應(yīng)焊連續(xù)生產(chǎn)的610HFW焊管機組，由于焊管更換規(guī)格和軋輥損壞需要更換軋輥時，必須采用“鋼帶停機”操作。這樣對要求焊縫進行Q+T（淬火+回火）熱處理的焊管，由于“鋼帶停機”造成焊管焊縫熱處理溫差大，焊縫質(zhì)量不合格而使30～40 m長的焊管成為次品或廢品，這將造成很大的浪費，且對連續(xù)生產(chǎn)的大中直徑HFW焊管機組是不可避免的問題。如果采用接觸焊、單卷生產(chǎn)工藝，不管何種原因，將這一卷鋼帶成型、焊接完以后再停機，就不存在焊縫質(zhì)量不合格而產(chǎn)生的次品或廢品，這將提高了金屬收得率。

4 HFW接觸焊管關(guān)鍵技術(shù)探討

4.1 概述

由HFW接觸焊的工作原理和制管工藝可知，接觸焊工藝的關(guān)鍵技術(shù)主要涉及生產(chǎn)設(shè)備和工藝兩方面，這兩方面既相互獨立，也相互關(guān)聯(lián)，共同作用決定著HFW接觸焊焊管的整體質(zhì)量。

其中，HFW接觸焊設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)主要是指接觸焊生產(chǎn)線中“三大”核心工序（即成型、焊接和熱處理生產(chǎn)工序）重要設(shè)備對應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)。由于HFW接觸焊在成型和熱處理兩個工序的設(shè)備與HFW感應(yīng)焊對應(yīng)的設(shè)備相同，故本研究僅對接觸焊與感應(yīng)焊不同的焊接工序?qū)?yīng)設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)進行介紹。接觸焊焊接工序生產(chǎn)設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)主要包含具有接觸焊功能的高頻焊機、具有自動調(diào)節(jié)功能的接觸電極安裝機械裝置、接觸焊電極的冷卻裝置以及接觸焊焊前板邊清理裝置等焊接工序設(shè)備對應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)；接觸焊工藝關(guān)鍵技術(shù)主要是指接觸焊制管工序中核心工序?qū)?yīng)的工藝參數(shù)方面，比如成型、焊接和熱處理等核心工序的工藝參數(shù)。由于接觸焊成型與熱處理工序?qū)?yīng)的工藝參數(shù)與感應(yīng)焊工藝也是相同的，故本研究僅對接觸焊生產(chǎn)設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)進行論述。

4.2 接觸焊關(guān)鍵技術(shù)探討

4.2.1 接觸焊焊接電極與焊機的選取

（1）接觸焊電極材料的優(yōu)化選擇

由HFW接觸焊原理可知，接觸電極主要起傳導(dǎo)高頻電流的作用，其材料的性能將直接影響焊管的焊縫質(zhì)量和電極的使用壽命。目前，我國國內(nèi)的一些制管廠曾使用紫銅作為電極材料進行結(jié)構(gòu)鋼管的試生產(chǎn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，因紫銅的導(dǎo)電率較高，能滿足高頻電流輸入損耗較小的要求（即可較好地保證焊接輸入熱量的要求），能生產(chǎn)出滿足使用性能要求的結(jié)構(gòu)鋼管。但是，因紫銅的強度、硬度較低，在使用過程中極易產(chǎn)生電極磨損較快的問題，從而造成電極壽命較短，而且磨損的銅粉末殘留于焊管與焊縫表面易形成表面缺陷，而這種焊接缺陷在石油、天然氣輸送管線管中是不允許出現(xiàn)的。因此，HFW接觸電極的研發(fā)與選型應(yīng)滿足以下性能要求：①電極應(yīng)具有較高的導(dǎo)電率、熱導(dǎo)率和熔點；②為滿足接觸電極能傳遞壓力和傳導(dǎo)電流，電極材料應(yīng)有足夠的強度、硬度與熱硬度以及良好的耐磨性和抗熔焊性能；③電極在使用中應(yīng)具有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性，不易與焊管金屬形成合金。

要快速、高效地研發(fā)滿足HFW接觸焊的電極材料，筆者認為，可采用對滿足上述性能要求的各種電極材料進行對比試驗的方法，通過一系列的試驗數(shù)據(jù)結(jié)果比對，優(yōu)化選擇出理想的電極材料。

目前，中海石油金洲管道公司已通過試驗檢測出了紫銅與銀銅材料電極的使用性能指標。其中，紫銅的導(dǎo)電率為90%，硬度80HV，在300℃測量的熱硬度為75HV；而銀銅的導(dǎo)電率為98%，硬度110HV，在300℃測量熱硬度為103HV。因此，銀銅合金材料的各項性能指標優(yōu)于紫銅，故銀銅合金是HFW接觸焊電極材料的一個選擇方向。此外，該公司已針對傳統(tǒng)接觸焊焊接電極存在的問題，自主開發(fā)了雙側(cè)雙焊腳電極，并已在生產(chǎn)項目中應(yīng)用。具體焊接電極結(jié)構(gòu)如圖5[10]所示。

圖5 雙側(cè)雙焊腳結(jié)構(gòu)示意圖

（2）HFW接觸焊焊機的優(yōu)化選擇

目前，各國焊管企業(yè)能生產(chǎn)出的最大HFW焊管直徑是660 mm。對于Φ660 mm×（3.0～25.4）mm、焊接速度為10～30 m/min的HFW焊管，若采用感應(yīng)焊工藝生產(chǎn)，則HFW生產(chǎn)線上需配置線圈功率為1 800 kW高頻焊機，焊接設(shè)備成本和能耗較高；但是，若采用接觸焊工藝生產(chǎn)，只需配置電極功率為800 kW高頻焊機[4]即可，其焊機成本和能耗相對較低。因此，對于大中直徑的HFW焊管，若采用接觸焊工藝，只需選配頻率150 kHz、功率800 kW且具有接觸焊功能的高頻焊機即可。

如今，隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，HFW高頻焊機的制造技術(shù)已比較成熟，國內(nèi)外均有比較成熟的高頻焊接設(shè)備制造廠家。所以，對于HFW接觸焊機的制造技術(shù)不需要制管企業(yè)進行專門研發(fā)，只需依據(jù)生產(chǎn)HFW焊管的規(guī)格選擇合適頻率、功率的高頻接觸焊機型號后，通過選型，購置即可。

4.2.2 接觸焊電極擺動臂自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計

由HFW接觸焊原理和焊接工藝可知，由于焊管管坯在成型過程中存在小的波浪、帶鋼表面存在氧化層以及帶鋼頭尾存在鐮刀彎等現(xiàn)象，易造成HFW焊接過程中鋼帶邊緣與電極接觸不穩(wěn)，形成打火現(xiàn)象，從而影響焊管焊縫質(zhì)量。因此，針對接觸焊電極與管坯表面接觸不穩(wěn)、易產(chǎn)生電弧灼傷，進而降低焊管質(zhì)量的問題。通過反復(fù)觀察、研究，筆者認為，研發(fā)具有自動調(diào)節(jié)功能的接觸電極機械手臂可解決上述接觸焊電極接觸不穩(wěn)造成電弧灼傷的問題。

通過研發(fā)接觸電極機械手臂的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可使接觸焊電極與鋼帶的接觸壓力保持恒定壓力的接觸。當遇到管坯成型波動時，電極機械手臂調(diào)節(jié)裝置將自動調(diào)節(jié)電極的接觸壓力大小，使HFW接觸電極與管坯表面保持穩(wěn)定的接觸，從而保持向管坯輸入穩(wěn)定的焊接電流，有效地避免了電極與管坯接觸不良造成的電弧灼傷焊接缺陷。接觸電極擺動臂自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要由電極和液壓缸安裝支架、接觸電極伸縮機械手以及由液壓缸、傳感器和電液伺服控制系統(tǒng)等部分構(gòu)成。其工作原理如圖6所示。

圖6 HFW接觸電極機械手伸縮運動電液伺服系統(tǒng)工作原理框圖

4.2.3 接觸焊電極冷卻系統(tǒng)設(shè)計

由HFW接觸焊工作原理可知，接觸電極在焊接過程中需傳導(dǎo)高頻電流，因此電極與管坯不可避免會存在接觸電阻而產(chǎn)生熱量，再加上電極與管坯的摩擦生熱和電極是具有高熱導(dǎo)率的材料，這一系列過程致使接觸電極塊上具有較高的熱量。由于電極在300℃以下具有較好的耐磨性，為了延長電極使用壽命，就必須降低電極的工作溫度。為了有效地降低接觸電極溫度和保持電極長時間的合理工作溫度，筆者認為，單獨依靠內(nèi)部或外部冷卻方法均不能滿足充分冷卻的目的，對接觸焊電極的冷卻系統(tǒng)應(yīng)該采用內(nèi)、外同時進行冷卻的方式來設(shè)計HFW接觸焊電極的冷卻系統(tǒng)。

對于HFW接觸焊電極內(nèi)部的冷卻系統(tǒng)，筆者認為，只需在電極內(nèi)部結(jié)構(gòu)中設(shè)置冷卻水循環(huán)通道，另外在電極兩端部設(shè)置循環(huán)水進、出水管接頭即可達到冷卻目的。當電極正常啟動工作時，只需啟動循環(huán)水泵，使循環(huán)水快速通過電極冷卻通道流出，從而從里到外帶走電極表面的大部分熱量，起到較好地冷卻電極溫度的作用。至于HFW接觸焊電極的外部冷卻系統(tǒng)，只需在電極與管坯接觸部位設(shè)立外部冷卻風(fēng)管，直接對接觸部位的電極吹風(fēng)空冷，從而進一步降低接觸電極的工作溫度，有效保證電極的工作性能和使用壽命。

4.2.4 接觸焊焊前與焊后清掃裝置的設(shè)計

（1）管坯焊前清掃裝置的設(shè)計

依據(jù)HFW焊管的制管工藝可知，在高頻焊接工序之前由于帶鋼邊緣經(jīng)過銑邊工序后會產(chǎn)生一些小的毛刺，同時帶鋼表面存在銹蝕、氧化鐵皮、臟物等，這些物質(zhì)會影響電極與帶鋼的接觸穩(wěn)定性和增大電極的磨擦阻力。因此，需要在焊接工序之前設(shè)計焊前清掃裝置，從而將帶鋼邊緣毛刺和管坯表面氧化物清理干凈，改善帶鋼邊緣和管坯表面質(zhì)量，減小或消除電極磨損以及因電極接觸不穩(wěn)造成的電弧灼傷現(xiàn)象。

對于管坯焊前清掃裝置的設(shè)置位置，筆者通過綜合考慮，認為將該裝置設(shè)置在銑邊工序與成型工序之間，因為該工序之間有較長的傳送空間距離，適宜焊前清掃裝置的合理布置。至于焊前清掃裝置的設(shè)計也相對簡單，只需在自動銑邊工序后適當?shù)木嚯x，沿傳送帶鋼邊緣端部和邊緣上下鋼板面上設(shè)置幾組旋轉(zhuǎn)的鋼刷，各組鋼刷以一定旋轉(zhuǎn)速度和壓力施加在帶剛清掃面上工作，從而可清除帶鋼邊緣和管坯表面的毛刺和氧化物，提高了管坯電極接觸面的表面粗造度，有效地保障高頻焊接工序接觸電極的穩(wěn)定性，進一步減少電弧打火灼傷現(xiàn)象。

（2）鋼管焊后清掃裝置的設(shè)計

由HFW接觸焊工作原理可知，要使焊機直接輸出的高頻電流高效地輸送到管坯焊接回路上，就必須通過施加一定壓力的電極接觸到管坯上保持電極接觸穩(wěn)定，再加上焊管傳送過程中的電極磨損，會使鋼管焊接完成后在電極接觸過焊管表面殘存電極壓痕和電極磨損粉末，這些缺陷在石油、天然氣輸送管線用管中是不允許存在的。因此，針對HFW接觸焊存在的痕跡，需在鋼管焊接后設(shè)置相應(yīng)的清掃裝置，以去除該類缺陷，保證焊管表面的質(zhì)量。

對于鋼管焊后清掃裝置的設(shè)置位置，筆者認為將該裝置設(shè)置在焊縫熱處理工序與定徑成型工序之間。主要原因：①因為該工序之間有較長的傳送空間距離，適宜焊后清掃裝置的合理布置；②在該位置將電極壓痕和磨損電極粉末去除后，再進行焊管的定徑矯直工序，可徹底清除該缺陷而不殘留任何電極壓痕，從而有效提高焊管表面質(zhì)量。

對于HFW鋼管的焊后清掃裝置的設(shè)計也相對簡單，只需在焊縫熱處理工序結(jié)束的適當位置，沿傳送焊管電極接觸位置上設(shè)置幾組旋轉(zhuǎn)鋼刷，各組鋼刷以一定旋轉(zhuǎn)速度和壓力施加在焊管圓周電極接觸表面上，并在該位置設(shè)置高壓水沖洗，然后焊管再進入定徑成型工序，從而有效清除HFW接觸焊管表面因電極接觸或磨損殘留缺陷，保證HFW接觸焊管表面質(zhì)量。

5 結(jié) 論

（1）對于406 mm、508 mm、610 mm等大、中直徑HFW焊管，采用接觸焊具有焊接熱效率高、無效分流小、焊縫HAZ小、生產(chǎn)能耗低等應(yīng)用優(yōu)勢。

（2）采用接觸焊工藝生產(chǎn)大、中直徑HFW焊管，不僅可精簡生產(chǎn)工藝、節(jié)省投資，而且可擴大焊管生產(chǎn)品種與規(guī)格，提高焊管品質(zhì)與金屬收得率。

（3）本研究對焊接電極與焊機優(yōu)選、接觸電極擺動臂調(diào)節(jié)系統(tǒng)、接觸電極冷卻系統(tǒng)、焊前與焊后清掃裝置設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)的解決方案論述，可為HFW接觸焊設(shè)備與工藝改進提供參考價值。

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