Zasada spawania rur stalowych spawanych o wysokiej częstotliwości: synergistyczny efekt efektu naskórkowania i efektu bliskości
Zasada spawania rur stalowych spawanych o wysokiej częstotliwości opiera się głównie na efekcie naskórkowania i efekcie zbliżeniowym prądu o wysokiej częstotliwości. Efekt naskórkowości oznacza, że gdy prąd o wysokiej częstotliwości przepływa przez metalowy przewodnik, w wyniku indukcji elektromagnetycznej, gęstość prądu koncentruje się głównie na powierzchni przewodnika, podczas gdy gęstość prądu wewnątrz przewodnika jest niewielka. Efekt ten umożliwia skupienie energii elektrycznej o wysokiej częstotliwości na powierzchni spoiny, co powoduje szybkie nagrzanie obszaru spoiny. Intensywność efektu naskórkowości jest wprost proporcjonalna do aktualnej częstotliwości. Im wyższa częstotliwość, tym większe stężenie prądu na powierzchni przewodnika. Dlatego przy spawaniu wysoką częstotliwością zwykle wykorzystuje się prąd o częstotliwości powyżej 300 kHz, aby uzyskać efektywne nagrzanie obszaru spoiny.
Efekt bliskości oznacza, że gdy prąd o wysokiej częstotliwości płynie odwrotnie w dwóch sąsiednich przewodnikach, na skutek oddziaływania pól magnetycznych, prąd skupi się na przepływie krawędziowym dwóch sąsiednich przewodników. Efekt ten może dodatkowo kontrolować drogę przepływu prądu o wysokiej częstotliwości, powodując jego większą koncentrację w obszarze spoiny, poprawiając w ten sposób wydajność i jakość spawania. W procesie spawania o wysokiej częstotliwości efekt zbliżeniowy pomaga zmniejszyć straty energii, zapewnić wystarczający dopływ ciepła do obszaru spawania oraz zapewnić szybkie i równomierne nagrzewanie.
W procesie spawania wysokiej częstotliwości do przedmiotu obrabianego poprzez cewkę indukcyjną lub elektrodę kontaktową wprowadzany jest prąd o wysokiej częstotliwości, który wytwarza ciepło w celu miejscowego stopienia metalu. Cewka indukcyjna to urządzenie, które przekształca prąd o wysokiej częstotliwości w energię indukcji elektromagnetycznej. Generuje zmienne pole magnetyczne wokół przedmiotu obrabianego, powodując prąd wirowy wewnątrz przedmiotu obrabianego, nagrzewając w ten sposób metal. Elektroda kontaktowa ma bezpośredni kontakt z przedmiotem obrabianym, wprowadzając do przedmiotu obrabianego prąd o wysokiej częstotliwości i nagrzewając metal poprzez efekt cieplny oporu. Obie metody mają swoje zalety i wady. Spawanie indukcyjne nadaje się do grubszych elementów, natomiast zgrzewanie kontaktowe nadaje się do cieńszych elementów.
Następnie, pod ciśnieniem, stopiony metal schładza się, tworząc mocne połączenie spawane. W procesie spawania nacisk i czas stosowania mają istotny wpływ na jakość spoiny. Właściwe ciśnienie może zapewnić przepływ stopionego metalu i całkowite stopienie, tworząc gęstą spoinę, natomiast nadmierne ciśnienie może prowadzić do deformacji lub wad spoiny. Spawanie wysokiej częstotliwości ma zalety dużej prędkości nagrzewania, małej strefy wpływu ciepła i wysokiej jakości spoiny. Właściwości mechaniczne i właściwości uszczelniające spoiny są doskonałe, co może spełnić wymagania różnych projektów dotyczących wydajności rurociągu.
