Princip zavarivanja visokofrekventnih zavarenih čeličnih cijevi: sinergijski učinak skin efekta i efekta blizine
Načelo zavarivanja visokofrekventnih zavarenih čeličnih cijevi uglavnom se temelji na skin efektu i efektu blizine visokofrekventne struje. Skin efekt znači da kada visokofrekventna struja prolazi kroz metalni vodič, zbog elektromagnetske indukcije, gustoća struje uglavnom je koncentrirana na površini vodiča, dok je gustoća struje unutar vodiča mala. Ovaj učinak omogućuje visokofrekventnoj električnoj energiji da se koncentrira na površini zavara, čime se brzo zagrijava područje zavara. Intenzitet skin efekta izravno je proporcionalan trenutnoj frekvenciji. Što je veća frekvencija, veća je koncentracija struje na površini vodiča. Stoga visokofrekventno zavarivanje obično koristi struju s frekvencijom iznad 300kHz kako bi se postiglo učinkovito zagrijavanje područja zavara.
Efekt blizine znači da kada visokofrekventna struja teče obrnuto u dva susjedna vodiča, zbog međudjelovanja magnetskih polja, struja će se koncentrirati na rubni tok dva susjedna vodiča. Ovaj učinak može dodatno kontrolirati put protoka visokofrekventne struje, čineći je koncentriranijom u području zavarivanja, čime se poboljšava učinkovitost i kvaliteta zavarivanja. U procesu visokofrekventnog zavarivanja, učinak blizine pomaže smanjiti gubitak energije, osigurati dovoljan unos topline u području zavarivanja i ostvariti brzo i ravnomjerno zagrijavanje.
U procesu visokofrekventnog zavarivanja visokofrekventna struja se uvodi u obradak kroz indukcijsku zavojnicu ili kontaktnu elektrodu, koja stvara toplinu za lokalno taljenje metala. Indukcijski svitak je uređaj koji pretvara visokofrekventnu struju u energiju elektromagnetske indukcije. On stvara izmjenično magnetsko polje oko izratka, uzrokujući vrtložne struje unutar izratka, čime se metal zagrijava. Kontaktna elektroda je u izravnom kontaktu s radnim predmetom, uvodeći visokofrekventnu struju u radni predmet i zagrijavajući metal toplinskim efektom otpora. Ove dvije metode imaju svoje prednosti i nedostatke. Indukcijsko zavarivanje je prikladno za deblje izratke, dok je kontaktno zavarivanje prikladno za tanje izratke.
Nakon toga, primjenom pritiska, rastaljeni metal se hladi kako bi se formirao čvrsti zavareni spoj. U procesu zavarivanja tlak i vrijeme primjene imaju važan utjecaj na kvalitetu zavara. Odgovarajući pritisak može osigurati da rastaljeni metal teče i potpuno se stopi kako bi se formirao gusti zavar, dok prekomjerni pritisak može dovesti do deformacije ili oštećenja zavara. Prednosti visokofrekventnog zavarivanja su velika brzina zagrijavanja, mala zona utjecaja topline i visoka kvaliteta zavara. Mehanička svojstva i performanse brtvljenja zavara su izvrsne, što može zadovoljiti zahtjeve različitih projekata za performanse cjevovoda.
