Рассмотрим технологический процесс индукционной пайки неповоротных стыков трубопроводов (рис.20).

Для пайки неповоротных стыков из стали 10ХСНД применяют припой П-87 на железомарганцевой основе с температурой плавления 1140°С, флюс № 201, порошок полиэтилена или другое связующее.

Припой П-87 должен иметь следующий химический состав (%):

Mn	Ni	Сu	Si	B	C	Fe	S	Р
31,0-32,5	12,0-12,5	11,5-13,0	2,4-3,0	0,05-0,1	0,3-0,4	Остальное	0,02	0,02

Паяльные материалы применяются в виде прессованных элементов со следующим весовым соотношением компонентов:

порошок припоя П-87 (зернистость до 0,3 мм) – 92%;

порошок флюса № 201 – 1%;

порошок полиэтилена (или другое связующее, не оставляющее включений) – 7%.

Пайка неповоротных стыков труб осуществляется комплексом оборудования, включающим устройства для механической обработки торцов труб под пайку, устройство для сборки и пайки стыков труб и индукционную установку с частотой тока 1-8 кГц.

Подготовка труб под пайку заключается механической обработке торцов труб непосредственно перед пайкой. Угол скоса разделки труб должен составлять 20° или 30°. Шероховатость обработанных поверхностей не лимитируется. С торцевых участков труб удаляются загрязнения, жировые загрязнения с паяемых поверхностей удаляются содовым раствором (концентрация 20%) или керосином.

Сборка стыков под пайку включает: стыковку и центрирование труб, внесение в стык припоя, установку нагревательного устройства. Устройство для сборки и пайки стыков представляет собой наружный центратор, обеспечивающий возможность стыковки, центрирования, перемещения и прижатия присоединяемой трубы к концу трубопровода.

Конец стыкуемой трубы заводится трубоукладчиком в устройство, прижимается к опорным призмам зажимным механизмом устройства и подается до совмещения со смежной разделкой конца трубопровода.

Зазор между индуктором и трубой должен быть равномерным по периметру стыка. Видимая кромка стыка должна располагаться между нитками индуктора.

Допускаемая неравномерность зазора по периметру труб не должна превышать 0,3 мм.

В стык вносится закладное кольцо припоя, на собранный стык наносится защитное покрытие, устанавливается индуктор и устройство для принудительного охлаждения стыка, смонтированные на устройстве. На стыке создаете давление сжатия, равное 1 - 2 МПа. Процесс пайки собранного стыка состоит из индукционного нагрева его до температуры пайки Т_п =1200°С, выдержки при температуре пайки и охлаждение стыка до температуры Т_охл = 400-500°С.

Перед включением электрической системы нагрева производится запуск системы охлаждения и проверяется нормальная циркуляция охлаждающей жидкости в системе.

Контроль за температурой пайки проводится визуально по появлению на поверхности стыка расплава припоя, либо автоматическим способом (дилатометрическим), обеспечивавшим определение момента расплавления припоя в стыке.

Рис. 20 Общий вид паяного соединения

Режим пайки следующий (таблица):

Таблица 3. Режим пайки труб различного диаметра

Диаметр труб, мм	Толщина стенки, мм	Время нагрева, с	Мощность при нагреве, кВт	Время охлаждения до 400С
				с принуди­т. охлаждением, с	без принудит. охлаждения, с
57	5	55+5	30	40	120
89	5	50+5	40	40	120
168	8	90+10	80	60	240
168	10-12	100+10	80	60	280
219	8	120+10	80	60	260
219	10-12	160+10	80	60	280

По достижении температуры пайки производится выдержка в течение 20 с для выравнивания температуры по периметру стыка. На период выдержки мощность нагрева снижается на 1/4 от установленной.

После достижения в стыке при охлаждении температуры, равной 400-500°С (когда прекращается свечение металла), производится снятие центрирующего устройства со стыка и перемещение его к очередному стыку.

Индукционный нагрев используют при пайке трубопроводов для топливных агрегатов двигателей и других изделий. Индукционная пайка в контролируемых средах и вакууме охватывает большую номенклатуру изделий. Механизацию и автоматизацию процессов обеспечивают преимущественно специальные устройства карусельного типа, которые помещают в камеру. Полуавтомат карусельного типа для индукционной пайки с пневматическим управлением работает по принципу шаговой подачи деталей под индуктор. Гнезда для крепления в карусели соответствуют конфигурации паяемых узлов. Поворот, подъем и выдержка изделия в индукторе – автоматизированы.

Имеются установки карусельного с автономным вакуумированием каждой позиции в отдельности, как это выполняется при индукционной вакуумной пайке электродов к корпусам свечей зажигания двигателей внутреннего сгорания; цикл пайки составляет 3 с. Наиболее эффективно применение индукционного нагрева при высокотемпературной пайке, особенно выше 1200⁰С, например, при соединении тугоплавких материалов: пайка катодного узла из вольфрамовой проволоки диаметром 1мм к молибденовому держателю диаметром 3мм при температуре 1600⁰С в среде водорода палладиевым припоем; время пайки 1 мин.

Индукционная пайка весьма эффективна для соединения обсадных труб, применяемых на нефтепромыслах. Элементы многокилометровых труб диаметром 219мм и толщиной стенки 10мм из стали 45 соединяют друг с другом индукционной пайкой с использованием припоя ВЗМИ-87, уложенного в зазор в виде кольца.

Используется индуктор с частотой тока 8000 Гц, который обеспечивает нагрев до 1200⁰С с выдержкой 60с. Пайка производится над устьем скважины при вертикальном положении трубы. Индукционным способом выполняется пайка крупногабаритных трубчатых конструкций опор линии электропередач при индукционном нагреве в горизонтальном положении.

Использование индукционной пайки трубопроводных систем в различных областях техники для замены сварных соединений, например при производстве трубопроводов из стали 1Х18Н10Т паяные соединения обладают большей усталостной прочностью, чем сварные.

Кроме теплового режима, установки для индукционной пайки при необходимости обеспечивают давление на соединяемые поверхности; величину давления выбирают таким образом, чтобы обеспечить плотный контакт соединяемых элементов, выдавливание жидкой фазы из зоны шва, получение точных заданных геометрических размеров, минимальные остаточные напряжения в паяных конструкциях.

Например, пайка узлов электровакуумных приборов под давлением с использованием индукционного нагрева позволяет изготавливать сложные высокоточные изделия без каких-либо деформаций из меди, армко-железа, ковара. Перед пайкой детали из армко-железа и ковара никелируют (толщина слоя никеля - 8-10мкм) с последующим спеканием покрытия в среде водорода при температуре 900⁰С с выдержкой 20-25 мин. Затем на соединяемые детали наносят пастообразный припой на основе галлия состава: 60% галлия, 30% меди и 10% индия. Галлий как основной компонент припоя придает ему свойства дисперсионного твердения при переходе из жидкого состояние в твердое. Режим пайки следующий: Т_п =500-600⁰С, давление 0,3кгс/мм², выдержка 60с. Обеспечивается работоспособность изделий в вакууме до 10^-7 мм.рт.ст.; температура распая соединений свыше 1000⁰С.

Применение индукционных муфельных установок промышленной частоты позволяет паять изделия из металлических и неметаллических материалов в различных контейнерах в вакууме, контролируемой среде и на воздухе с использованием флюсов.