[发明专利]一种高频直缝焊管质量调控方法

说明书

本发明公开了一种高频直缝焊管质量调控方法，该方法定义切边处理的关键参数，对管坯焊边进行焊前切边处理，通过软件有限元仿真模拟，建立各参数与焊缝壁厚方向上温差分布的对应关系，实现对切边处理各个参数的调控。与现有仿真技术相比，本发明通过定义控制焊边形状的主要参数，探索各参数对温差的影响，改善了感生电流的产生环境，减小焊缝壁厚方向上最高温度和最低温度的温差值，进而产生更加均匀的温度分布，提高焊缝处的焊接质量；通过有限元软件数值模拟，建立焊边形状参数的调控方法，避免现实生产中试错方法带来的时间和资金成本，以提升高频直缝焊管质量的同时，大大减少调控过程成本。

技术领域

本发明属于高频焊管生产领域，具体涉及一种高频直缝焊管质量调控方法。

背景技术

高频直缝焊管是一种无需焊剂填充的压力焊接，主要是利用高频电流的集肤效应与邻近效应，将焊缝两侧的温度迅速提高到可焊接温度，通过挤压辊压力将待焊区熔合成一体。高频直缝焊管相较于无缝钢管，具有生产效率高、机械性能好、抗压能力强等优势，目前在油气等运输方面已有广泛的应用。美国、日本等发达国家使用的油井管中焊管比例已占一半，而我国仅为十分之一，且多用在油井表层。近年来，我国油田也在逐步推广焊管，焊管在油气管道上使用范围逐渐扩大，但水压泄漏、爆裂等事故仍时有发生。而导致事故发生的直接原因是高频直缝焊管在焊缝处存在冷焊、针孔以及夹杂等质量问题。这类问题的主要原因是热影响区的温度分布不均匀，改善热影响区的温度分布能够提高焊管的质量，提高高频直缝焊管的使用占比。

高频直缝焊管主要利用高频电流的集肤效应，导致焊缝处的感生磁场在内外两个棱边处磁感应强度最高，而感生磁场产生感应电流，电流生热最终导致焊缝待焊侧边内外两棱边上温度过高，并引起温度分布温差较大，倒是焊管在焊缝处产生较大的残余应力，大大降低焊缝处的质量。为解决该问题，从待焊侧边形状入手，提出一种高频直缝焊管质量调控方法，以改善焊接环境，提高焊管质量。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，提供高频直缝焊管质量调控方法，本发明通过以下技术方案实现：

具体地，一种高频直缝焊管质量调控方法，其包括以下步骤：

S1、获取工厂实际生产高频焊管的工艺参数，根据工艺参数采用ANSYS进行有限元温度场模拟，得到温度场分布；

S2、设定各个工艺参数并确定相应数值，根据温度分布情况，确定焊缝方向上最低温度点，暂定该温度点为O点的位置，并确定O点到外表面的距离k的数值，设定外边角α和内边角β的单倍增量Δ，取外边角α的模拟次数i的初始值＝0、内边角的模拟次数j的初始值＝0,,并取α₀＝0,β₀＝0；

S3、确定外边角α和内边角β的值，具体包括以下子步骤：

S31、首先取外边角α为1倍增量Δ，此时i＝1,内边角β按照Δ增量的倍数由小到大依次取值，直至内边角β大于15°，分次进行温度场模拟获得焊缝COD方向上的温度，记录每次内边角β取值模拟的模拟结果中，焊缝COD方向上最高温度和最低温度之间的温差ΔT_1j；

S32、之后取外边角α为2倍增量Δ，此时i＝2,内边角β按照Δ增量的倍数由小到大依次取值，直至内边角β大于15°，分次进行温度场模拟获得焊缝COD方向上的温度，记录每次内边角β取值模拟的模拟结果中，焊缝COD方向上最高温度和最低温度之间的温差ΔT_2j；

S33、取外边角α为i倍增量Δ，重复上述步骤，直至外边角α大于20°，然后根据记录的温差ΔT_ij，确定最小温差为T_min并记录此时的外边角α_i和内边角β_j即为外边角α和内边角β的值，外边角α和内边角β以及最小温差T_min确定过程分别如公式(1)、公式(2)以及公式(3)所示；