Индукционно предварително загряване преди заваряване за нагревател за облекчаване на напрежението
Защо да използвате индукционно предварително нагряване преди заваряване?
Индукционното предварително нагряване може да забави скоростта на охлаждане след заваряване. Полезно е да се избегне разпръснатият водород в заваръчния метал и да се избегнат пукнатини, предизвикани от водород. В същото време, той също така намалява уплътнението при заваряване и нивото на втвърдяване на засегнатата от топлина зона, устойчивостта на заварени съединения на пукнатини се подобрява.
Индукционното предварително нагряване може да намали напрежението при заваряване. Температурната разлика (известна също като температурен градиент) между заварчиците в зоната на заваряване може да бъде намалена чрез равномерно местно или цялостно индукционно предварително нагряване. По този начин, от една страна, напрежението при заваряване се намалява, от друга страна, скоростта на заваръчна деформация се намалява, което е от полза за избягване на пукнатини при заваряване.
Индукционното предварително нагряване може да намали степента на ограничение на заварените конструкции, особено очевидно е да се намали ограничението на ъгловото съединение. С повишаването на температурата на индукционно предварително нагряване честотата на пукнатините намалява.
Температура на индукционно предварително загряване и температура на междинния слой (Забележка: когато се извършва многослойно и многопроходно заваряване върху заваръчния шев, най-ниската температура на предния заваръчен шев се нарича температура на междинния слой, когато се заварява пост-заваряването. За материали, изискващи заваряване с индукционно предварително нагряване , когато се изисква многослойно заваряване, температурата на междинния слой трябва да бъде равна или малко по-висока от температурата на индукционното предварително нагряване.Ако температурата на междинния слой е по-ниска от температурата на индукционното предварително нагряване, той трябва да бъде отново индукционно предварително нагрят.
В допълнение, еднаквостта на индукционната температура на предварително нагряване по посока на дебелината на стоманената плоча и в зоната на заваряване има важен ефект върху намаляването на напрежението при заваряване. Ширината на локалното индукционно предварително нагряване трябва да се определи според ограниченията на заварчика, обикновено три пъти дебелината на стената около заваръчната зона и не по-малко от 150-200 mm. Ако индукционното предварително нагряване не е равномерно, не само няма да намали напрежението при заваряване, но ще увеличи напрежението при заваряване.
Как да намерите подходящото решение за индукционно предварително нагряване?
Когато избирате подходящо индукционно оборудване за предварително нагряване, вземете предвид главно следните аспекти:
Формата и размерът на нагрятия детайл.: Голям детайл, бар материал, твърд материал, трябва да се избере относителна мощност, нискочестотно индукционно нагревателно оборудване; Ако детайлът е малък, тръба, плоча, зъбно колело и т.н., трябва да се избере индукционно оборудване за предварително нагряване с ниска относителна мощност и висока честота.
Дълбочината и площта за нагряване: Дълбока дълбочина на нагряване, голяма площ, цялостно отопление, трябва да изберете голяма мощност, нискочестотно индукционно отоплително оборудване; Плитка дълбочина на нагряване, малка площ, локално отопление, избор на сравнително малка мощност, високочестотно индукционно оборудване за предварително нагряване.
Необходимата скорост на нагряване: Ако скоростта на нагряване е висока, трябва да се избере оборудване за индукционно нагряване с относително голяма мощност и относително висока честота.
Непрекъснато работно време на оборудването: Непрекъснатото работно време е дълго, сравнително изберете оборудване за индукционно предварително нагряване с малко по-голяма мощност.
Разстояние между индукционната нагревателна глава и индукционната машина: Дългата връзка, дори използването на кабелна връзка с водно охлаждане, трябва да бъде сравнително голяма индукционна машина за предварително нагряване.
Индукционно нагряване: как работи?
Индукционни отоплителни системи използвайте безконтактно отопление. Те индуцират топлина по електромагнитен път, вместо да използват нагревателен елемент в контакт с част за провеждане на топлина, както прави съпротивителното нагряване. Индукционното нагряване действа по-скоро като микровълнова фурна - уредът остава хладен, докато храната се готви отвътре.
В индустриален пример за индукционно нагряване, се индуцира топлина в детайла чрез поставянето му във високочестотно магнитно поле. Магнитното поле създава вихрови токове вътре в частта, възбуждайки молекулите на частта и генерирайки топлина. Тъй като нагряването става малко под металната повърхност, не се губи топлина.
Сходството на индукционното нагряване със съпротивителното нагряване е, че е необходима проводимост за нагряване през секцията или частта. Единствената разлика е източникът на топлина и температурите на инструмента. Индукционният процес се нагрява вътре в детайла, а процесът на съпротивление се нагрява на повърхността на детайла. Дълбочината на нагряване зависи от честотата. Високата честота (напр. 50 kHz) нагрява близо до повърхността, докато ниската честота (напр. 60 Hz) прониква по-дълбоко в детайла, поставяйки източника на топлина до 3 mm дълбочина, което позволява нагряване на по-дебели части. Индукционната намотка не се нагрява, защото проводникът е голям за протичащия ток. С други думи, намотката не трябва да се нагрява, за да загрее детайла.
Компоненти на системата за индукционно нагряване
Системите за индукционно отопление могат да бъдат с въздушно или течно охлаждане, в зависимост от изискванията на приложението. Ключов компонент, общ за двете системи, е индукционната бобина, използвана за генериране на топлина в частта.
Система с въздушно охлаждане. Типичната система с въздушно охлаждане се състои от източник на захранване, индукционно одеяло и свързани кабели. Индукционното одеяло се състои от индукционна бобина, заобиколена от изолация и зашита във високотемпературен, сменяем кевларен ръкав.
Този тип индукционна система може да включва контролер за наблюдение и автоматично управление на температурата. Система, която не е оборудвана с контролер, изисква използването на температурен индикатор. Системата може да включва и дистанционен превключвател за включване и изключване. Системите с въздушно охлаждане могат да се използват за приложения до 400 градуса F, което го определя като система само за предварително загряване.
Система с течно охлаждане. Тъй като течността охлажда по-ефективно от въздуха, този тип система за индукционно нагряване е подходяща за приложения, изискващи по-високи температури, като предварително загряване при висока температура и облекчаване на напрежението. Основните разлики от системата с въздушно охлаждане са добавянето на воден охладител и използването на гъвкав маркуч с течно охлаждане, в който се помещава индукционната бобина. Системите с течно охлаждане също обикновено използват температурен контролер и вграден температурен рекордер, особено важни компоненти в приложения за облекчаване на напрежението.
Типичната процедура за облекчаване на напрежението изисква стъпка до 600 до 800 градуса F, последвана от постепенно или контролирано повишаване на температурата до температура на накисване от приблизително 1,250 градуса. След време на задържане частта се охлажда с контрол до между 600 и 800 градуса. Температурният регистратор събира данни за действителния температурен профил на частта въз основа на вход от термодвойка, изискване за осигуряване на качество за приложения за облекчаване на напрежението. Типът работа и приложимият код определят действителната процедура.
Предимства на индукционното отопление
Индукционното нагряване предлага множество предимства, включително добра равномерност и качество на топлината, намалено време на цикъл и дълготрайни консумативи. Индукционното отопление също е безопасно, надеждно, лесно за използване, енергийно ефективно и универсално.
Еднородност и качество. Индукционното нагряване не е особено чувствително към разположението или разстоянието на бобината. Като цяло намотките трябва да са разположени равномерно и центрирани върху заваръчната фуга. При така оборудвани системи температурен регулатор може да установи изискването за мощност по аналогов начин, осигурявайки достатъчно мощност за поддържане на температурния профил. Източникът на захранване осигурява захранване по време на целия процес.
Време за цикъл. Индукционният метод на предварително загряване и освобождаване на напрежението осигурява относително бързо достигане до температура. При по-дебели приложения, като паропроводи с високо налягане, индукционното нагряване може да намали два часа от времето на цикъла. Възможно е да се намали времето на цикъла от контролната температура до температурата на накисване.
Консумативи. Изолацията, използвана при индукционно отопление, е лесна за закрепване към детайлите и може да се използва многократно. В допълнение, индукционните бобини са здрави и не изискват крехка тел или керамични материали. Освен това, тъй като индукционните бобини и конекторите не работят при високи температури, те не са обект на разграждане.
Лесно използване. Основно предимство на индукционното предварително нагряване и облекчаване на напрежението е неговата простота. Изолацията и кабелите са лесни за инсталиране, като обикновено отнемат по-малко от 15 минути. В някои случаи как да използвате индукционното оборудване може да се научи за един ден.
Енергийна ефективност. Инверторният източник на захранване е с 92 процента ефективност, критично предимство в епохата на рязко нарастващи разходи за енергия. Освен това процесът на индукционно нагряване е с повече от 80 процента ефективност. По отношение на входящата мощност, индукционният процес изисква само линия от 40 ампера за 25 kW мощност.
Безопасност. Предварителното загряване и облекчаването на напрежението чрез индукционния метод е удобно за работниците. Индукционното отопление не изисква горещи нагревателни елементи и конектори. Много малко частици във въздуха се свързват с изолационните покривки, а самата изолация не е изложена на температури, по-високи от 1,800 градуса, което може да доведе до разпадане на изолацията на прах, който работниците могат да вдишат.
Надеждност. Един от най-важните фактори, влияещи върху производителността при облекчаване на стреса, е непрекъснатият цикъл. В повечето случаи прекъсването на цикъла означава, че термичната обработка ще трябва да се проведе отново, което е важно, когато термичният цикъл може да отнеме един ден, за да завърши. Компонентите на системата за индукционно нагряване правят прекъсванията на цикъла малко вероятни. Окабеляването за индукция е просто, което го прави по-малко вероятно да се повреди. Освен това не се използват контактори за контрол на входящата топлина към детайла.
Универсалност. В допълнение към използването индукционни отоплителни системи за предварително загряване и облекчаване на напрежението на тръбата, потребителите са адаптирали процеса за заваръчни отвори, колена, клапани и други части. Един от аспектите на индукционното нагряване, който го прави привлекателен за сложни форми, е възможността за регулиране на бобините по време на процеса на нагряване, за да се настанят уникални части и радиатори. Операторът може да започне процеса, да определи ефектите от процеса на нагряване в реално време и да промени позицията на намотката, за да промени резултата. Индукционните кабели могат да се преместват, без да се чака въздушно охлаждане в края на цикъла.
Индукционно нагряване преди заваряване
Тази технология се е доказала в редица проекти, включително нефтопроводи и газопроводи, изграждане на тежко оборудване и поддръжка и ремонт на минно оборудване.
Нефтопровод. Операция по поддръжка на нефтопровод в Северна Америка, необходима за загряване на тръбата преди заваряване на обграждащи ремонтни маншети или фитинги към 48-инчовия тръбопровод. обиколка. Въпреки че работниците можеха да извършват много ремонти, без да се налага да спират потока на маслото или да го източват от тръбата, наличието на самия нефт възпрепятства ефективността на заваряването, тъй като течащото масло поглъщаше топлината. Пропановите горелки изискваха постоянно прекъсване на заваряването, за да се поддържа топлината, а съпротивителното нагряване - като същевременно осигуряваше непрекъсната топлина - често не можеше да постигне необходимите температури на заваряване.
Работниците използваха две 25-kW системи с паралелни одеяла, за да получат температура на предварително загряване от 125 градуса при ремонт на обкръжаващата втулка. В резултат на това те намалиха времето на цикъла от осем до 12 часа на четири часа за обиколна заварка.
Предварителното загряване за ремонт на STOPPLE фитинг (T кръстовище с вентил) беше още по-предизвикателно поради по-голямата дебелина на стената на фитинга. При индукционното отопление обаче компанията използва четири 25-kW системи с паралелна обща настройка. Те използваха две системи от всяка страна на Т. Едната система беше използвана на главната линия за предварително загряване на маслото, а втората беше използвана за предварително загряване на Т в периферната заваръчна връзка. Температурата на предварително загряване беше 125 градуса. Това намали времето за заваряване от 12 до 18 часа до седем часа за обиколна заварка.
Газопровод. Проект за изграждане на тръбопровод за природен газ включва изграждането на тръбопровод с диаметър 36 инча и дебелина 0.633 инча от Алберта, Канада, до Чикаго. На един участък от този тръбопровод изпълнителят на заваряване използва два източника на енергия от 25 kW, монтирани на трактор с индукционни одеяла, прикрепени към стрели за скорост и удобство. Източниците на енергия предварително загряваха двете страни на тръбната връзка. От решаващо значение за този процес са скоростта и надеждният контрол на температурата. Тъй като съдържанието на сплав в материалите се увеличава, за да се намали теглото и времето за заваряване и да се увеличи животът на детайлите, контролирането на температурите на предварително загряване става по-критично. Това приложение за индукционно нагряване изисква по-малко от три минути, за да се постигне температурата на предварително загряване от 250 градуса.
Тежко оборудване. Производител на тежко оборудване често заварява адаптерни зъби върху ръбовете на кофата на товарача. Завареният възел беше преместен напред-назад в голяма пещ, което изискваше заваръчният оператор да изчака, докато частта се нагрява многократно. Производителят избра да опита индукционно нагряване, за да загрее предварително модула, за да предотврати движението на продукта.
Материалът беше с дебелина 4 инча с изисквана висока температура на предварително нагряване поради съдържанието на сплав. Бяха разработени персонализирани индукционни одеяла, за да отговорят на изискванията на приложението. Конструкцията на изолацията и бобината осигурява допълнителната полза от защитата на оператора от лъчистата топлина на частта. Като цяло операциите бяха значително по-ефективни, намалявайки времето за заваряване и поддържайки температурата през целия процес на заваряване.
Минно оборудване. Една мина е имала проблеми със студено напукване и неефективност на предварителното загряване, използвайки пропанови нагреватели при операциите по ремонт на минно оборудване. Заваръчните оператори трябваше често да премахват конвенционално изолиращо покритие от дебелата част, за да приложат топлина и да поддържат правилната температура на частта.
Индукционното предварително загряващо одеяло поддържа температурата на ръба на кофата по време на закрепването на зъбите.
Мината избра да опита индукционно нагряване с помощта на плоски, въздушно охлаждани одеяла за предварително загряване на частите преди заваряване. Индукционният процес бързо приложи топлина към детайла. Също така може да се използва непрекъснато по време на процеса на заваряване. Времето за ремонт на заваръчните шевове беше намалено с 50 процента. В допълнение източникът на захранване беше оборудван с температурен контролер, за да поддържа частта при целевата температура. Това почти елиминира преработката, причинена от студено напукване.
Електроцентрала. Строител на електроцентрала строеше електроцентрала за природен газ в Калифорния. Производителите на котли и тръбопроводите са имали забавяне на строителството поради методите за предварително загряване и облекчаване на напрежението, които са използвали на парните линии на завода. Компанията внедри технология за индукционно нагряване в опит да повиши ефективността, особено за работа по средни до големи парни линии, тъй като тези части отнемат най-много време за термична обработка, необходимо на работната площадка.
Лесното увиване на индукционните одеяла около сложни форми, като например в тази електроцентрала на природен газ, може да намали времето за термична обработка.
На типичен 16-инчов. weldolet с 2-in. дебелина на стената, индукционното нагряване успя да намали два часа от времето до температура (600 градуса) и още един час, за да достигне температура на накисване (600 градуса до 1,350 градуса) за облекчаване на напрежението.
