ERW 債券ラインとは何ですか?

X 線回折装置は、チューブ溶接部の周囲の材料の構造を分析および測定するのに役立ちます。

電気抵抗溶接 (ERW) (高周波抵抗溶接とも呼ばれます) で代表的な溶接部分を断面化するとき、エンジニアは、溶接部の中心に、形状、幅、向き、色合いが異なる線に遭遇することがあります。使用される鋼の種類とエッチング技術 (図 1 を参照)。

Thermatool Corp. の研究者は、この接合ラインがフェライト、ベイナイト、および非焼き戻しマルテンサイトの混合物で構成されているため、SAE 4130 材料の周囲の溶接部よりも高い硬度を示すことを発見しました。 Battelle の研究によれば、通常、この接合線の硬度の上昇は溶接部の靱性の損失に関連している可能性があり、溶接後の熱処理をアニーリングすることで改善できるとのことです。 他のケースでは、特に SAE 1010 などの低炭素鋼グレードやステンレス鋼の ERW 溶接部では、ボンド ラインが周囲の溶接部よりも柔らかい場合があります。

ボンド ラインは微細構造の均一性の欠如を表すため、特に酸化物介在物などの真の不連続性が溶接中心線の同じ位置に閉じ込められる可能性があるため、溶接欠陥を引き起こすのではないかと疑われていました。

ボンド ラインが実際には何なのか、そしてそれが溶接の完全性にとってどれほど危険であるかを判断するには、研究を詳しく調べる価値があります。

ERW 溶接ボンド ラインを理解するには、プロセス自体、つまりジュール (抵抗) 加熱を使用して冶金的ボンドを生成するソリッドステート接合技術について説明する必要があります。

プロセスの最終鍛造段階では、非金属粒子や介在物が可塑化された金属と一緒に界面から排出されます。 外径および場合によっては内径上のこの余分な金属は、溶接直後のスカーフィングによって除去できます。 ERW プロセスは、主に管状製品の長手方向シーム溶接の連続自動アプリケーションに使用されます。 管状製品の連続シーム溶接における誘導溶接プロセスの概略図を図 2a に示します。 図 2b は接触高周波 (HF) 溶接を示しています。この溶接では、滑り接触を使用して電流が接合部に伝達されます。

本質的に、接合されるエッジの非常に小さな断面のジュール（抵抗）加熱が溶接の熱源となるため、ERW プロセスは抵抗溶接の一種として分類されます。

トルノー大学の研究によると、主な ERW プロセス変数には、出力、周波数、溶接速度、V 角度、インピーダー位置、溶接ロール圧力、鍛造中の総据え込み量が含まれます。 プロセス中にエッジが溶けてはいけないこと、およびプロセスの不安定性や隣接するエッジ間でのアーク放電が発生する可能性があることに注意してください。 最終的な溶接部が固体状態の接合部を維持できるように、局所的な溶融生成物はすべてフラッシュ内に排出される必要があります。

表皮効果（導体の表面に高周波電流が流れる能力）を利用することは、接合されるエッジの加熱効率にとって非常に重要であることに注意することが重要です。 周波数が増加すると、同じ溶接電流でも抵抗が増加するため、導電性スキンの深さが減少し、より高い温度が発生します。 通常、100 ～ 900 kHz の周波数が使用されますが、鋼管の溶接には 100 ～ 300 kHz が最も一般的です。

ERW における 2 番目の重要な効果は近接効果です。これは、2 つの平行な導体間のギャップの関数として、それらの間の電流の集中に関係します。 図 2b に示す鋼の 2 つのエッジ間のギャップまたは近接が最適化されている場合、発熱は小さな (おそらく 2 ～ 4 度の) V 角度で最適化されます。

図 1. 製造用 ERW 溶接部のこの断面図は、典型的な結合線 (黄色の線) と熱機械加工ゾーン (TMPZ) (青色の線) を示しています。 ERW 溶接は、肉厚 9.5 mm で Nital エッチングを施した SAE 4130 鋼で作成されました。