Princip varjenja visokofrekvenčnih varjenih jeklenih cevi: sinergistični učinek učinka kože in učinka bližine
Načelo varjenja visokofrekvenčnih varjenih jeklenih cevi temelji predvsem na kožnem učinku in učinku bližine visokofrekvenčnega toka. Učinek kože pomeni, da ko visokofrekvenčni tok prehaja skozi kovinski prevodnik, je zaradi elektromagnetne indukcije gostota toka koncentrirana predvsem na površini prevodnika, medtem ko je gostota toka znotraj prevodnika majhna. Ta učinek omogoča, da se visokofrekvenčna električna energija koncentrira na površini zvara in tako hitro segreje območje zvara. Intenzivnost kožnega učinka je neposredno sorazmerna s trenutno frekvenco. Višja kot je frekvenca, večja je koncentracija toka na površini prevodnika. Zato se pri visokofrekvenčnem varjenju običajno uporablja tok s frekvenco nad 300 kHz, da se doseže učinkovito segrevanje območja zvara.
Učinek bližine pomeni, da ko visokofrekvenčni tok teče vzvratno v dveh sosednjih vodnikih, se bo tok zaradi interakcije magnetnih polj koncentriral na robnem toku dveh sosednjih vodnikov. Ta učinek lahko dodatno nadzoruje pot toka visokofrekvenčnega toka, zaradi česar je bolj koncentriran v območju zvara, s čimer se izboljšata učinkovitost in kakovost varjenja. V procesu visokofrekvenčnega varjenja je učinek bližine koristen za zmanjšanje izgube energije, zagotavljanje zadostnega vnosa toplote v območju zvara in doseganje hitrega in enakomernega segrevanja.
Pri visokofrekvenčnem varjenju se preko indukcijske tuljave ali kontaktne elektrode v obdelovanec vnese visokofrekvenčni tok, ki proizvaja toploto za lokalno taljenje kovine. Indukcijska tuljava je naprava, ki pretvarja visokofrekvenčni tok v energijo elektromagnetne indukcije. Ustvari izmenično magnetno polje okoli obdelovanca, kar povzroči vrtinčni tok v obdelovancu in tako segreje kovino. Kontaktna elektroda je v neposrednem stiku z obdelovancem, vnaša visokofrekvenčni tok v obdelovanec in segreva kovino s toplotnim učinkom upora. Obe metodi imata svoje prednosti in slabosti. Indukcijsko varjenje je primerno za debelejše obdelovance, kontaktno varjenje pa za tanjše.
Nato se s pritiskom staljena kovina ohladi, da nastane čvrst zvar. V procesu varjenja imata tlak in čas nanosa pomemben vpliv na kakovost zvara. Ustrezen tlak lahko zagotovi, da staljena kovina teče in se popolnoma zlije, da nastane gost zvar, medtem ko lahko pretiran pritisk povzroči deformacijo ali napake zvara. Prednosti visokofrekvenčnega varjenja so visoka hitrost segrevanja, majhno območje toplotnega vpliva in visoka kakovost zvara. Mehanske lastnosti in zmogljivost tesnjenja zvara so odlične, kar lahko izpolni zahteve različnih projektov glede učinkovitosti cevovoda.
