6 сек, с увеличением ее толщины до 6 мм для .этого уже требуется около 20 сек. Очень характерно распределение температуры вдоль оси трубы по наружной и внутренней ее поверхностям (рис. 79, а). Градиент температуры на внутренней поверхности больше, и как следствие, в прилегающей к стыку зоне перепад температуры по толщине стенки трубы оказывается выше, чем непосредственно в плоскости стыка. Это хорошо иллюстрируется схемой изотерм на рис. 79, б.

Существенно, что при сварке встык с нагревом т. в. ч., в частности труб, некоторое различие сечения стыкуемых элементов не оказывает такого неблагоприятного влияния на условия нагрева, как при сварке сопротивлением, когда нагреваемые детали включаются в сварочную цепь последовательно и различие их сечений приводит к соответствующему изменению плотности тока. Сварка с нагревом т. в. ч. может создавать необходимые условия пластической деформации благодаря концентрированному нагреву с относительно легко регулируемым градиентом температуры (вдоль оси трубы). Эти условия особенно благоприятны для сварки труб — большой градиент температуры на внутренней поверхности (см. рис. 79, б) приводит к предпочтительной деформации во внешнем направлении и к сохранению проходного отверстия в стыке.

Основные трудности при сварке с нагревом т. в. ч. без оплавления и защиты связаны с окислением нагреваемых торцов. Ин-

Рис. 78. Перепад температуры в стыке по толщине стенки трубы из стали 20 размером 32X6 мм в зависимости от длительности нагрева током 8000 гц до максимальной температуры в стыке 1200° С (внутренний диаметр индуктора 40 мм) [137]

1000 750 500

«■ 16 20 т Расстояние от оси стыка

Рис. 79. Распределение температуры по образующей трубы на ее наружной и внутренней поверхностях (а) и схема изотерм к концу нагрева (током8000гц) и осадки труб размером 32X6 мм (б) [137]

дукционный нагрев затрудняет разрушение окислов в стыке путем деформации со значительным коэффициентом кпл, так как это возможно только при большом зазоре между индуктором и свариваемым изделием, делающим процесс неэффективным. Делались попытки преодолеть эти трудности при сварке перлитной стали нагревом выше температуры плавления эвтектики Ре—РеО (1370° С) с ее вытеснением из стыка при осадке (см. рис. 50, В) [48]. В этих опытах на трубах из стали 20 размером 32X3 мм получили следующие результаты испытаний на растяжение и изгиб соединений, сваренных на воздухе.

Тсв в °С.108012001280

рос в кГ/мм2. 876

Количество стыков с удовлетворительными механическими свойствами в %254550

100

Нагрев стали до температуры, близкой к солидусу, сопровождался значительным ростом зерна с образованием видманштеттовой структуры. Особенно неблагоприятно то, что неизбежный перегрев выше температуры солидуса сопровождается частичным оплавлением зерен в околостыковой зоне и появлением усадочных дефектов (рыхлот, раковин, рис. 80), недопустимых в соединениях труб ответственного назначения. При толщине стенки труб 5—6 мм применение нагрева до температуры, близкой к солидусу, исключается в связи с неизбежным большим перепадом температуры по сечению и широкой зоной нагрева.

Рис. 80. Макроструктура сгенки трубы из низкоуглеродистой стали со стыком в плоскости АВ (А — наружная; В — внутренняя поверхности трубы), сваренной с нагревом т. в. ч. до температуры, близкой к солидусу; Х20