焊管机组的高频焊接：原理、设备和选型要点

先给结论

高频焊接是 ERW 焊管机组的焊接工序。成型辊把带钢弯成开口圆管后，高频电流通过管外的感应圈，或者通过压在带钢边缘上的滑动触头，输入管坯。电流沿两侧边缘流到它们汇合的地方，在极短时间内把边缘加热到焊接温度。随后挤压辊把两侧边缘压合：熔化的金属和氧化物被挤出形成毛刺，两侧边缘在固态下结合。不加焊材，也不用保护气。现在的 ERW 管大多这样焊接，所以也叫高频焊管（HFW），见本站指南《ERW 焊管是什么？与无缝管的区别、用途和规格》。

提供焊接电流的设备是高频焊机：固态电源及其通往感应圈或触头的输出部分、管内的阻抗器和水冷系统。

银江不制造高频焊机。银江焊管机组上的高频焊机由专业高频焊机厂家制造，我们的工程师按你的管径、壁厚和线速度选型，作为整线的一部分配置。

和塑料“高频焊”不是一回事

“高频焊机”这个名字也用来指焊接 PVC 等塑料的高频（射频）热合机，它在两块电极之间加热塑料。那是另一种设备、另一种材料。本文讲的是焊管机组上把钢带焊成管子的高频焊接。

高频焊接在生产线上的位置

高频焊接紧接在精成型（闭口孔型）之后，精成型机架把带钢两侧边缘以受控的形状送到一起。沿带钢前进方向，焊接区依次是导向辊、感应圈（或触头）、挤压辊架、外毛刺刮刀和磨光辊，然后是冷却。阻抗器在开口管坯内部、感应圈下方。从钢卷到成品管的全流程，见本站指南《ERW 高频直缝焊管生产工艺全流程：从钢卷到成品管》。

电流为什么只加热边缘

高频焊接靠两个电学效应：集肤效应让高频电流集中在导体表面流动；邻近效应让相邻导体中方向相反的电流相互靠拢。两者共同作用，电流就沿着两侧相对的带钢边缘流动；这两条边缘在挤压辊前以狭窄的“V”形相互靠近。电流在两边缘汇合点（V 形顶点）附近最集中，边缘在那里升温最快，正好在挤压辊压合时达到焊接温度。

两侧边缘应平行对接，这样整个壁厚从内表面到外表面均匀受热。这个边缘形状由精成型机架保证。

焊管用高频焊机的工作频率大多在几百千赫。API 5L 管线管标准中，HFW 指焊接电流频率不低于 70 kHz 的焊管。

感应焊还是接触焊

电流输入管坯有两种方式：

• 感应焊：水冷铜感应圈套在挤压辊前方的管坯外，不接触带钢就能感应出电流。管面没有摩擦，所以没有触头压痕，也没有触头磨损。大多数管径都用感应焊。
• 接触焊：两个滑动触头压在焊点前方的带钢边缘上，直接把电流送入。损耗较小，主要用于大管径、厚壁管。触头会磨损，需要定期更换，也可能在带钢上留下痕迹。

银江焊管机组配置感应焊。

阻抗器

在开口管坯中感应出的电流有两条路可走：一条沿边缘流向 V 形口，用来焊接；另一条绕管坯内表面流动，只会白白耗电。阻抗器的作用就是堵住第二条路。它是一个铁氧体磁芯，通常是装在非磁性外壳里的铁氧体磁棒，放在管坯内部、感应圈下方，通水冷却。它增大了内表面那条路径的阻抗，让更多电流沿边缘流动。

铁氧体过热就会失去作用，所以阻抗器要有稳定的冷却水。它是易损件，磁棒和外壳需要定期更换。阻抗器相对感应圈和焊点的位置，在每个规格调机时设定。

挤压辊和焊缝毛刺

挤压辊架把加热后的边缘锻压在一起。按管径不同，挤压辊有两辊、三辊或四辊式，围在管子四周。挤压辊把管坯压得比前面的开口形状略小，使两侧边缘相互挤入。挤压把熔化的金属和氧化物从接缝中挤出，在管子外壁和内壁形成毛刺，留下的洁净金属在整个壁厚上结合。挤压量在每个规格调机时设定。

外毛刺由外毛刺刮刀在线刮除，磨光辊把焊缝区压平。内毛刺通常保留，产品需要时可加内毛刺刮刀。

固态高频焊机里有什么

早期的高频焊机用电子管振荡器。现代焊管机组用固态高频焊机，效率更高，维护更方便。固态高频焊机通常包括：

• 整流部分：把电网交流电变成直流电
• 逆变部分：用 MOSFET 或碳化硅（SiC）等功率器件，把直流电变成高频电流
• 谐振输出回路：串联或并联谐振，经输出变压器接到感应圈或触头
• 控制柜：设定功率、提供保护，并与机组主操作台联锁
• 冷却系统：通常是封闭的内循环水路，经水－水或风－水换热器，把热量交给工厂的冷却水

高频焊机的功率怎么定

高频焊机的功率按最大外径、最大壁厚、目标线速度和材料确定。外径越大、壁越厚、速度越高，需要的功率越大。最大外径、最大壁厚和最高速度不会同时出现，所以功率要在技术方案中按规格逐个核算，见《焊管机组选型十步法：从成品规格到整线配置》第 6 步。

频率也要与壁厚相配。频率越低，电流透入钢材越深，所以厚壁管倾向用较低的频率，薄壁管用较高的频率。

高频焊机的额定焊接输出功率，不等于它从工厂电网取用的输入功率。规划变压器和电缆时要把两者分开，见本站指南《驱动功率、高频功率、进线容量：三个数字不能直接画等号》。

工厂要准备什么

• 供电：按高频焊机和其他负荷的输入要求确定，不能把铭牌数字简单相加，见《驱动功率、高频功率、进线容量：三个数字不能直接画等号》。
• 冷却水：高频焊机、感应圈和阻抗器都要水冷。高频冷却水由客户工厂的冷却水池或冷却塔和水泵提供，一般与主机冷却水分开。冷却能力怎样表述，见本站指南《焊管线冷却：循环流量够，不代表散热能力够》。
• 场地：高频焊机柜放在机组旁边，位置以项目布置图为准。

焊缝质量和影响因素

ERW 管按产品要执行的标准检验。常见检验项目有压扁试验、扩口试验、水压试验和涡流检测。

常见焊缝缺陷：

• 冷焊（未熔合）：边缘温度不够，或挤压不够，没有在整个壁厚上焊合。
• 氧化物夹杂（俗称灰斑）：氧化物没有被挤出，留在焊缝里。
• 过烧：热量过多，边缘金属熔掉过多，产生飞溅，焊缝不均匀。

焊缝稳定，与其说靠某一个参数，不如说靠条件稳定：带宽一致、带钢边缘整齐，成型稳定使两侧边缘每时每刻以同样方式汇合，感应圈和阻抗器位置正确，线速度平稳。好的带钢边缘从分条开始，见《纵剪线是什么？纵剪分条机的工作原理》。

银江焊管机组上的高频焊机由谁制造

银江不制造高频焊机，高频焊机由专业高频焊机厂家制造。银江的制造业务始于 1997 年；银江（InGen MillTek）以焊管机组前段设备见长：开卷机、整平机、剪切对焊机和储料螺旋活套是自制主力设备，螺旋活套是旗舰产品。在此基础上可交付高频直缝焊管整线：成型定径主机和飞锯可整线供货，高频焊机、冷切锯、全自动码垛等可按方案配置。如果你希望使用某个品牌的高频焊机，请在询价时说明。

每条线都按成品规格、材料、线速度和当地电压配置，价格按配置定制、单独报价。

常见问题

本文由银江技术部整理。文中参数为参考值，以技术方案和技术协议为准。

• 问：什么是高频焊接？答：用高频电流加热成型后带钢的两侧边缘，再由挤压辊压合成焊缝，不加焊材。在焊管机组上，它焊出 ERW 管的直焊缝。
• 问：高频焊和 ERW 是一回事吗？答：高频焊是电阻焊（ERW）的现代形式。现在的 ERW 管大多用高频电流焊接，也叫高频焊管（HFW）。
• 问：焊管用高频焊机是什么频率？答：大多在几百千赫。API 5L 中，HFW 指焊接电流频率不低于 70 kHz。
• 问：选感应焊还是接触焊？答：感应焊适合大多数管径，不留触头压痕；接触焊主要用于大管径、厚壁管。银江焊管机组配置感应焊。
• 问：高频焊要不要焊丝或保护气？答：不要。边缘由电流加热，再由挤压辊锻压焊合。
• 问：阻抗器是什么？答：放在管坯内、感应圈下方的水冷铁氧体磁芯。它让更多电流沿带钢边缘流动，而不是绕管坯内表面流走。
• 问：银江制造高频焊机吗？答：不制造。高频焊机由专业厂家制造，我们按每条线选型、配置。
• 问：需要多大的高频功率？答：取决于最大外径、最大壁厚、线速度和材料，在技术方案中按规格逐个确定。

关于本文

本文由银江技术部整理，是通用技术说明，不构成任何项目的技术规格或性能保证。焊接设定在调试时按规格进行；最终参数以项目技术方案和技术协议为准。