溶接速度と溶接品質の関係

溶接速度と溶接品質の関係は弁証法的に理解されるべきであり、無視すべきではありません。主に加熱段階と結晶化段階で発現します。

加熱ステージ：高周波ストレートシーム溶接管の条件下で、パイプ素材の端部を室温から溶接温度まで加熱します。この期間中、パイプブランクの端は保護されておらず、完全に空気にさらされているため、必然的に空気中の酸素、窒素などと激しく反応し、溶接シーム内の窒素と酸化物の大幅な増加を引き起こします。測定によれば、溶接シームの窒素含有量は 20 ～ 45 倍に増加し、酸素含有量は 7 ～ 35 倍増加します。同時に、溶接シームに有益なマンガンや炭素などの合金元素が大幅に燃焼および蒸発し、溶接シームの機械的特性が低下します。このことから、この意味では溶接速度が遅いほど溶接シームの品質は悪化することがわかります。さらに、加熱されたビレットの刃先が空気にさらされる時間が長ければ長いほど、溶接速度が遅くなり、より深い層に非金属酸化物が形成される可能性があります。これらの深部に存在する非金属酸化物は、後続の押出結晶化プロセス中に溶接シームから完全に絞り出すことが難しく、結晶化後も非金属介在物の形で溶接シームに残り、明らかに脆弱な界面を形成し、溶接シームを破壊します。溶接シーム構造の連続性が失われ、溶接シームの強度が低下します。また、溶接速度が速く、酸化時間が短く、生成される非金属酸化物は比較的少なく表層に限定されます。その後の押出成形プロセス中に溶接シームから絞り出されやすく、溶接シームに非金属酸化物の残留物が多すぎないため、高い溶接強度が得られます。

結晶化段階: 冶金学の原理によれば、高強度の溶接部を得るには、溶接部の結晶粒構造を可能な限り微細化する必要があります。精製の基本的なアプローチは、短時間で十分な結晶核を形成し、大きく成長する前に結晶核同士が接触して結晶化プロセスを終了させることです。これには、より高い過冷却度で溶接部を急速に結晶化させるために、溶接速度を上げて加熱ゾーンから溶接部を迅速に除去する必要があります。過冷却度が増加すると、核生成速度が大幅に増加する一方で、成長速度の増加は少なくなり、溶接シームの粒径を微細化するという目標が達成されます。したがって、溶接プロセスの加熱段階から見ても、溶接後の冷却段階から見ても、溶接は速くなります。基本的な溶接条件が満たされていれば、速度が速いほど溶接シームの品質は向上します。