碳钢管的高频感应焊接工艺成熟、维护简单,应用十分普遍,对于用量很大的各种管材,高频感应焊极高的焊接速度使得这一工艺远胜于其它焊接方法,但铝管和不锈钢管的高频感应焊接则相对较难,在国外工业发达国家,铝管和不锈钢管的高频感应焊接技术已十分成熟。
和碳钢管比较,
铝管和不锈钢管的高频感应焊的最大阻碍是氧化物的影响。由于铁的氧化物的熔点(FeO 1420℃ ; Fe2O3 1565℃; Fe 1537℃)和铁单质的熔点相近或较低,所以焊接时氧化物基本上和母材同时或先于母材达到熔点。这就使得氧化物的去除较容易,这种情况在铝管和不锈钢管的焊接时则完全不同。
首先铝极易氧化为难熔的AL2O3,虽然其厚度仅0.1~0.2μm,但熔点高达2050℃,而纯铝的熔点是658℃,焊接时,该氧化膜妨碍母材熔化和熔合,易出现未焊透缺陷,氧化膜密度比铝大,不易浮出熔池表面,容易在焊缝中形成夹渣缺陷,类似于铝,不论是铬系不锈钢还是镍系不锈钢,都存在氧化物熔点远高于母材的问题。
当不锈钢中铬含量ωcr大于12%时,铬比铁优先与氧化合而在母材表面形成一层致密的氧化膜Cr2O3,熔点为2265ºC。而氧化镍(NiO)的熔点2090ºC,比镍的熔点1446ºC也高许多。
所以影响铝管和不锈钢管焊接的关键因素是氧化物的影响,由于铝氧化物具有高电阻率和分布不均匀的特点,如带材裁剪质量低劣,则氧化物的分布亦极不规则。
在高频感应焊接时,很难达到彻底清除的目的,另外一个影响因素就是液态铝吸氢严重,而固态时几乎不能溶解氢。
因此氢在焊接熔池快速冷却凝固结晶过程中,来不及逸出熔池表面,就会在焊缝中形成气孔,使得成品管材在打压检测时不合格。由于水在高温时易分解为氢和氧,所以水的存在也会给焊接带来不利影响。