생산에서는스테인레스 스틸 튜브, 평평한 강철 스트립이 먼저 형성되고, 그런 다음 둥근 튜브 모양으로 만들어집니다.일단 형성되면 파이프의 이음새를 함께 용접해야 합니다.이 용접은 부품의 성형성에 큰 영향을 미칩니다.따라서 제조 산업의 엄격한 테스트 요구 사항을 충족할 수 있는 용접 프로파일을 얻으려면 올바른 용접 기술을 선택하는 것이 매우 중요합니다.의심할 바 없이 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW), 고주파(HF) 용접 및 레이저 용접이 각각 스테인레스 스틸 파이프 제조에 적용되었습니다.
고주파 유도 용접
고주파 접촉 용접과 고주파 유도 용접에서는 전류를 공급하는 장치와 압출력을 공급하는 장치가 서로 독립되어 있습니다.또한 두 방법 모두 튜브 본체 내부에 배치된 연자성 요소인 막대 자석을 사용할 수 있어 용접 흐름을 스트립 가장자리에 집중시키는 데 도움이 됩니다.두 경우 모두 스트립을 자르고 청소한 후 말아서 용접 지점으로 보냅니다.또한 가열 공정에 사용되는 유도 코일을 냉각시키기 위해 냉각수를 사용합니다.마지막으로 압출 공정에 일부 냉각수가 사용됩니다.여기서는 용접 영역에 다공성이 생성되는 것을 방지하기 위해 스퀴즈 풀리에 많은 힘이 가해집니다.그러나 압착력을 더 많이 사용하면 버(또는 용접 비드)가 증가합니다.따라서 특별히 설계된 칼을 사용하여 튜브 내부와 외부의 버를 제거합니다.
고주파 용접 공정의 가장 큰 장점은 강관의 고속 가공이 가능하다는 점입니다.그러나 대부분의 고체 단조품에서 흔히 볼 수 있듯이 고주파 용접 조인트는 기존의 비파괴 기술(NDT)을 사용하여 안정적으로 테스트할 수 없습니다.용접 균열은 기존 방법으로는 감지할 수 없는 저강도 접합부의 평평하고 얇은 영역에서 발생할 수 있으며 일부 까다로운 자동차 응용 분야에서는 신뢰성이 부족할 수 있습니다.
가스 텅스텐 아크 용접(GTAW)
전통적으로 파이프 제조업체는 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW)을 사용하여 용접 공정을 완료하기로 선택했습니다.GTAW는 두 개의 비소모성 텅스텐 전극 사이에 용접 아크를 생성합니다.동시에 불활성 차폐 가스가 토치에서 유입되어 전극을 차폐하고 이온화된 플라즈마 흐름을 생성하며 용융된 용접 풀을 보호합니다.이는 반복 가능한 고품질 용접을 생성하는 확립되고 이해되는 프로세스입니다.이 공정의 장점은 반복성, 스패터 없는 용접, 다공성 제거입니다.GTAW는 전기 전도 프로세스로 간주되므로 상대적으로 프로세스가 상대적으로 느립니다.
고주파 아크 펄스
최근에는 고속 스위치라고도 알려진 GTAW 용접 전원이 10,000Hz 이상의 아크 펄스를 허용합니다.강관 처리 공장의 고객은 고주파 아크 펄스로 인해 기존 GTAW에 비해 아크 하향 압력이 5배 더 큰 이 신기술의 이점을 누릴 수 있습니다.일반적으로 개선되는 사항으로는 파열 강도 증가, 웰드라인 속도 향상, 스크랩 감소 등이 있습니다.강관 생산업체의 고객은 이 용접 공정에서 얻은 용접 프로파일을 줄여야 한다는 사실을 빠르게 발견했습니다.또한 용접 속도는 여전히 상대적으로 느립니다.
레이저 용접
모든 강관 용접 응용 분야에서 강관 가장자리를 클램핑 브래킷을 사용하여 함께 누르면 강 스트립의 가장자리가 녹아 응고됩니다.그러나 레이저 용접의 독특한 특성은 높은 에너지 빔 밀도입니다.레이저 빔은 재료의 표면층을 녹일 뿐만 아니라 키홀을 생성하여 좁은 용접 비드 프로파일을 생성합니다.GTAW 기술과 같이 1MW/cm2 미만의 전력 밀도는 열쇠 구멍을 생성할 만큼 충분한 에너지 밀도를 생성하지 않습니다.따라서 키홀 없는 공정을 통해 넓고 얕은 용접 프로파일이 생성됩니다.레이저 용접의 높은 정밀도는 보다 효율적인 침투를 제공하여 결과적으로 입자 성장을 줄이고 더 나은 금속 조직 품질을 제공합니다.반면에 GTAW의 열에너지 입력이 높고 냉각 과정이 느려지면 용접 구조가 거칠어집니다.
일반적으로 레이저 용접 공정은 GTAW보다 빠르고 불량률이 동일하며 전자가 더 나은 금속학적 특성을 가져 버스트 강도와 성형성이 더 높은 것으로 간주됩니다.고주파 용접에 비해 레이저는 산화 없이 재료를 가공하므로 불량률이 낮고 성형성이 높습니다.스폿 크기의 영향: 스테인레스 강관 공장의 용접에서 용접 깊이는 강관의 두께에 따라 결정됩니다.따라서 생산 목표는 용접 폭을 줄임으로써 성형성을 향상시키는 동시에 더 빠른 속도를 달성하는 것입니다.가장 적합한 레이저를 선택할 때 빔 품질뿐만 아니라 밀의 정확도도 고려해야 합니다.또한, 파이프 밀의 치수 오차가 영향을 미치기 전에 광점을 줄이는 한계를 먼저 고려해야 합니다.
강관 용접에는 치수 문제가 많이 있지만, 용접에 영향을 미치는 주요 요인은 용접 상자의 이음새(구체적으로는 용접 코일)입니다.용접을 위해 스트립이 형성되면 용접 특성에는 스트립 간격, 심각한/약간의 용접 오정렬 및 용접 중심선 변형이 포함됩니다.간격은 용접 풀을 형성하는 데 사용되는 재료의 양을 결정합니다.압력이 너무 높으면 파이프 상단이나 내부 직경에 재료가 과잉 생성됩니다.반면, 심각하거나 약간의 용접 정렬 불량으로 인해 용접 프로파일이 불량해질 수 있습니다.또한, 용접박스를 통과한 후 강관을 더욱 다듬는 작업을 진행합니다.여기에는 크기 조정 및 모양(모양) 조정이 포함됩니다.반면, 추가 작업을 통해 일부 주요/사소한 용접 결함을 제거할 수 있지만 전부는 아닐 수도 있습니다.물론 우리는 불량률 제로를 달성하고 싶습니다.일반적으로 용접 결함은 재료 두께의 5%를 초과해서는 안 됩니다.이 값을 초과하면 용접 제품의 강도에 영향을 미칩니다.
마지막으로, 용접 중심선의 존재는 고품질 스테인리스강 파이프 생산에 중요합니다.자동차 시장에서 성형성에 대한 관심이 높아지는 것과 직접적으로 관련된 것은 더 작은 열영향부(HAZ)와 용접 프로파일 감소에 대한 필요성입니다.이는 결과적으로 레이저 기술의 발전을 촉진합니다. 즉, 빔 품질을 향상하여 스폿 크기를 줄입니다.스폿 크기가 계속 감소함에 따라 솔기 중심선 스캔의 정확성에 더 많은 주의를 기울여야 합니다.일반적으로 강관 제조업체에서는 이러한 편차를 최대한 줄이려고 노력하지만 실제로는 0.2mm(0.008인치)의 편차를 달성하기가 매우 어렵습니다.
이는 솔기 추적 시스템을 사용할 필요성을 불러옵니다.가장 일반적인 두 가지 추적 기술은 기계적 스캐닝과 레이저 스캐닝입니다.한편, 기계 시스템은 프로브를 사용하여 솔기 상류의 용접 풀에 접촉하여 먼지가 쌓이고 마모되고 진동하게 됩니다.이러한 시스템의 정확도는 0.25mm(0.01인치)로, 이는 고품질 빔 레이저 용접에 적합할 만큼 정밀하지 않습니다.반면, 레이저 심 추적은 필요한 정밀도를 달성할 수 있습니다.일반적으로 레이저 광 또는 레이저 점은 용접 표면에 투사되고 결과 이미지는 알고리즘을 사용하여 용접 위치, 잘못된 결합 및 간격을 결정하는 CMOS 카메라로 피드백됩니다.이미징 속도가 중요하지만 레이저 심 추적기에는 레이저 초점 헤드를 심 위로 직접 이동하는 데 필요한 폐쇄 루프 제어를 제공하는 동시에 용접 위치를 정확하게 컴파일할 수 있을 만큼 빠른 컨트롤러가 있어야 합니다.따라서 솔기 추적의 정확성이 중요하지만 응답 시간도 중요합니다.
일반적으로 심 추적 기술은 강관 제조업체가 더 높은 품질의 레이저 빔을 활용하여 보다 성형 가능한 스테인리스 강관을 생산할 수 있을 만큼 충분히 발전했습니다.따라서 레이저 용접은 용접 속도를 유지하거나 높이면서 용접의 기공률을 줄이고 용접 프로파일을 줄이는 데 사용되는 곳을 찾았습니다.확산 냉각 슬래브 레이저와 같은 레이저 시스템은 빔 품질을 개선하고 용접 폭을 줄여 성형성을 더욱 향상시킵니다.이러한 개발로 인해 강관 공장에서는 보다 엄격한 치수 제어 및 레이저 심 추적이 필요하게 되었습니다.
게시 시간: 2022년 12월 2일