Принцип на заваряване на високочестотна заварена стоманена тръба: синергичен ефект на ефекта на кожата и ефекта на близост
Принципът на заваряване на високочестотни заварени стоманени тръби се основава главно на ефекта на кожата и ефекта на близост на високочестотния ток. Скин ефект означава, че когато високочестотен ток преминава през метален проводник, поради електромагнитна индукция, плътността на тока е концентрирана главно върху повърхността на проводника, докато плътността на тока вътре в проводника е малка. Този ефект позволява на високочестотната електрическа енергия да се концентрира върху повърхността на заваръчния шев, като по този начин бързо загрява зоната на заваръчния шев. Интензивността на скин ефекта е право пропорционална на текущата честота. Колкото по-висока е честотата, толкова по-висока е концентрацията на ток върху повърхността на проводника. Следователно високочестотното заваряване обикновено използва ток с честота над 300 kHz, за да се постигне ефективно нагряване на заваръчната зона.
Ефектът на близост означава, че когато високочестотният ток тече обратно в два съседни проводника, поради взаимодействието на магнитните полета, токът ще се концентрира върху ръба на потока на два съседни проводника. Този ефект може допълнително да контролира пътя на потока на високочестотния ток, като го прави по-концентриран в зоната на заваряване, като по този начин подобрява ефективността и качеството на заваряване. В процеса на високочестотно заваряване, ефектът на близост е полезен за намаляване на загубата на енергия, осигуряване на достатъчна топлина в зоната на заваряване и реализиране на бързо и равномерно нагряване.
В процеса на високочестотно заваряване високочестотен ток се въвежда в детайла през индукционната намотка или контактния електрод, който генерира топлина за локално стопяване на метала. Индукционната бобина е устройство, което преобразува високочестотния ток в енергия на електромагнитна индукция. Той генерира променливо магнитно поле около детайла, причинявайки вихров ток вътре в детайла, като по този начин нагрява метала. Контактният електрод е в пряк контакт с детайла, въвеждайки високочестотен ток в детайла и нагрявайки метала чрез топлинния ефект на съпротивлението. Двата метода имат своите предимства и недостатъци. Индукционното заваряване е подходящо за по-дебели детайли, докато контактното заваряване е подходящо за по-тънки детайли.
След това, чрез прилагане на натиск, стопеният метал се охлажда, за да се образува здрава заварена връзка. В процеса на заваряване налягането и времето за прилагане имат важно влияние върху качеството на заварката. Подходящото налягане може да гарантира, че разтопеният метал тече и се стопява напълно, за да образува плътна заварка, докато прекомерното налягане може да доведе до деформация или дефекти на заварката. Високочестотното заваряване има предимствата на бърза скорост на нагряване, малка зона на топлинно въздействие и високо качество на заварката. Механичните свойства и ефективността на запечатване на заваръчния шев са отлични, което може да отговори на изискванията на различни проекти за ефективност на тръбопровода.
