高周波焼鈍は、鋼管溶接部の構造欠陥を効果的に除去し、組織を改善し、組成を均一化し、結晶粒を微細化し、鋼の機械的性質を改善し、残留応力を低減することができる。高周波焼鈍後、溶接部の硬度は低下し、靭性が改善され、その後の加工に有益である。溶接の際、溶接部の温度は非常に高く、溶接していない場所の温度は比較的低い。温度差は熱膨張と熱収縮を引き起こす。熱膨張と熱収縮により、内部で溶接応力が発生する。そのため、溶接応力を除去し、靭性を向上させるためには、高周波焼鈍装置を用いて溶接焼鈍を行う必要がある。
高周波焼鈍の利点：鋼管溶接部の高周波焼鈍の2つの方法
鋼管溶接部の焼鈍は、鋼管溶接部の違いにより、鋼管長手方向直線溶接部の焼鈍と突合せ円形溶接部の焼鈍の2種類に分けられる。
1.長手方向直線溶接部の焼きなまし
鋼管の長手方向直線溶接の焼鈍の主な目的は、金属組織の結晶粒を微細化することである。溶接部を溶接温度まで誘導加熱して溶接するため、加熱部の結晶粒が粗大化し、その後の急冷でこの部分に低炭素マルテンサイトが生成する。溶接部の低炭素マルテンサイトを避けるために低炭素鋼材が使用されるが、溶接過程で偏析が形成されるため、局部的な炭素含有量は通常の炭素含有量の2～3倍に達することがある。例えば、ω(C)が0.06%の鋼管の場合、偏析部はω(C)0.2%に達する。さらに、鋼中のマンガン含有量により、溶接部の局部硬度は40HRCに達することがある。この硬度部は最も亀裂が発生しやすく、鋼管の加工不良を引き起こす。溶接部の高周波焼鈍は、上記の硬度問題を効果的に解決することができます。高周波焼鈍は、結晶粒を微細化し、応力を緩和し、硬度を下げることができます。誘導加熱では、溶接部のみが加熱される。肉厚8-15mm、溶接幅約20mmの鋼管では、誘導加熱は非常に効果的で速い焼鈍方法であり、焼鈍工程の自動化が容易である。誘導コイルは平面加熱の横磁界加熱方式を採用する。この時、電気効率が非常に高いので、1-3kHzのような低い周波数の電源を使用することができる。溶接部のアニール温度は、正規化構造の品質に直接影響する。温度が高すぎると、溶接部の結晶粒径が母材よりも大きくなる。温度が低すぎると、溶接部が加熱されず、 構造が十分に微細化されない。
2.突合せ鋼管溶接部の焼鈍
突合せ溶接の焼鈍には、一般に円形の誘導コイルを使用する。誘導加熱効率の観点からは、より高い周波数を使用する必要がある。鋼管溶接部の焼鈍には、通常、高周波誘導加熱機が使用される。焼鈍速度が速く、効率が高い。
鋼管溶接部の硬度と組織の検査
焼ならし部の組織は母材と同様でなければならない。熱影響部の結晶粒が母材よりも厚い場合は、 焼ならし温度が高すぎることを示している。熱影響部の硬度が母材より高い場合は、焼ならし 温度が低すぎることを示している。組織中に多くの小粒の中に少量の粗大粒が混在している場合は、焼ならし温度がやや高いことを意味し、やや下げる必要がある。高周波焼鈍処理は、効率的で省エネルギーな熱処理プロセスであり、金属工作物の靭性と塑性を効果的に改善し、加工性能を向上させることができる。
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