Індукційний нагрів перед зварюванням для зняття напруги

Індукційний попередній нагрів перед зварюванням для нагрівача для зняття напруги

Навіщо використовувати індукційний нагрів перед зварюванням?індукційний попередній нагрів перед зварюванням трубопроводу для нагрівача для зняття напругиІндукційний попередній нагрів може уповільнити швидкість охолодження після зварювання. Це вигідно уникнути розсіяного водню в металі зварного шва та уникнути тріщин, спричинених воднем. У той же час це також зменшує зварювальний ущільнювач і рівень затвердіння в зоні термічного впливу, покращується стійкість зварного з'єднання до розтріскування.
Індукційний попередній нагрів може зменшити навантаження під час зварювання. Різницю температур (також відому як температурний градієнт) між зварювальниками в зоні зварювання можна зменшити рівномірним локальним або повним індукційним попереднім нагріванням. Таким чином, з одного боку, зменшується напруга під час зварювання, а з іншого боку, зменшується швидкість зварювання, що сприяє уникненню зварювальних тріщин.

індукційний нагрівач перед зварюванням трубопроводу
Індукційний попередній нагрів може зменшити ступінь обмеження зварних конструкцій, особливо очевидно зменшити обмеження кутового з’єднання. З підвищенням температури індукційного попереднього нагріву частота утворення тріщин зменшується.
Температура попереднього індукційного нагрівання та температура проміжного шару (Примітка: коли на зварюванні виконується багатошарове та багатопрохідне зварювання, найнижча температура переднього зварного шва називається температурою проміжного шару, коли зварюється після зварювання. Для матеріалів, які потребують індукційного попереднього зварювання Якщо потрібне багатошарове зварювання, температура проміжного шару повинна бути рівною або трохи вищою за температуру індукційного попереднього нагріву. Якщо температура проміжного шару нижча за температуру індукційного попереднього нагріву, його слід знову індукційно нагріти.
Крім того, рівномірність температури індукційного попереднього нагріву в напрямку товщини сталевої пластини та в зоні зварювання має важливий вплив на зменшення напруги під час зварювання. Ширина місцевого індукційного попереднього нагріву повинна визначатися відповідно до обмежень зварювальника, як правило, у три рази більше товщини стінки навколо зони зварювання та не менше 150-200 мм. Якщо індукційний попередній нагрів не є рівномірним, це не тільки не зменшить зварювальне напруження, але й збільшить його.індукційне зварювання з попереднім нагріванням для зняття напруги в трубопроводі

Як знайти відповідне рішення для індукційного попереднього нагріву?

Вибираючи відповідне обладнання для індукційного попереднього нагріву, в основному враховуйте наступні аспекти:

Форма та розмір нагрітої заготовки: велика заготовка, брусок, твердий матеріал, слід вибрати відносну потужність, низькочастотне індукційне нагрівальне обладнання; Якщо деталь невелика, труба, плита, зубчаста передача тощо, слід вибрати обладнання для індукційного попереднього нагріву з низькою відносною потужністю та високою частотою.
Глибина та площа для нагріву: глибока глибина нагріву, велика площа, загальне опалення, слід вибрати велику потужність, низькочастотне індукційне нагрівальне обладнання; Невелика глибина нагріву, невелика площа, локальне нагрівання, вибір відносно невеликої потужності, високочастотне індукційне обладнання для попереднього нагріву.
Необхідна швидкість нагріву: Якщо швидкість нагріву висока, слід вибрати обладнання для індукційного нагріву з відносно великою потужністю та відносно високою частотою.
Безперервний робочий час обладнання: безперервний робочий час тривалий, відносно оберіть трохи більшу потужність індукційного попереднього нагрівача.
Відстань між індукційною нагрівальною головкою та індукційною машиною: Довге з’єднання, навіть використання кабельного з’єднання з водяним охолодженням, має бути відносно великою індукційною машиною попереднього нагріву.

Індукційне нагрівання: як це працює?

Системи індукційного нагріву використовувати безконтактний нагрів. Вони індукують тепло електромагнітним шляхом, а не використовують нагрівальний елемент, який контактує з деталлю, для проведення тепла, як це робить нагрівання опором. Індукційне нагрівання більше схоже на мікрохвильову піч — прилад залишається прохолодним, поки їжа готується всередині.

У промисловому прикладі індукційного нагріву, тепло індукується в деталі, якщо помістити її у високочастотне магнітне поле. Магнітне поле створює всередині деталі вихрові струми, збуджуючи молекули деталі та виробляючи тепло. Оскільки нагрівання відбувається трохи нижче поверхні металу, тепло не витрачається даремно.

Подібність індукційного нагріву до нагрівання опором полягає в тому, що для нагріву секції або частини потрібна провідність. Різниця полягає лише в джерелі тепла та температурі інструменту. Індукційний процес нагрівається всередині деталі, а процес опору нагрівається на поверхні деталі. Глибина прогріву залежить від частоти. Висока частота (наприклад, 50 кГц) нагріває близько до поверхні, тоді як низькочастотна (наприклад, 60 Гц) проникає глибше в деталь, розміщуючи джерело нагріву на глибину до 3 мм, що дозволяє нагрівати більш товсті частини. Індукційна котушка не нагрівається, тому що провідник великий для струму. Іншими словами, змійовику не потрібно нагріватися, щоб нагріти заготовку.

Компоненти системи індукційного нагріву

Системи індукційного нагріву можуть мати повітряне або рідинне охолодження, залежно від вимог застосування. Ключовим компонентом, спільним для обох систем, є індукційна котушка, яка використовується для генерування тепла всередині частини.

Система повітряного охолодження. Типова система з повітряним охолодженням складається з джерела живлення, індукційної ковдри та відповідних кабелів. Індукційна ковдра складається з індукційної котушки, оточеної ізоляцією та вшитої у високотемпературний змінний кевларовий рукав.

 

Цей тип індукційної системи може включати контролер для контролю та автоматичного контролю температури. Система, не обладнана контролером, вимагає використання індикатора температури. Система також може включати дистанційний вимикач. Системи з повітряним охолодженням можна використовувати для додатків до 400 градусів F, позначаючи їх як систему лише попереднього нагріву.індукційний нагрівач з повітряним охолодженням

Система рідинного охолодження. Оскільки рідина охолоджується ефективніше, ніж повітря, цей тип системи індукційного нагріву підходить для застосувань, які вимагають вищих температур, наприклад високотемпературного попереднього нагрівання та зняття напруги. Основними відмінностями від системи повітряного охолодження є додавання водяного охолоджувача та використання гнучкого шланга з рідинним охолодженням, у якому розміщена індукційна котушка. Системи з рідинним охолодженням також зазвичай використовують терморегулятор і вбудований реєстратор температури, що є особливо важливими компонентами в системах зняття напруги.

Типова процедура зняття напруги вимагає кроку до 600-800 градусів за Фаренгейтом, після чого слід плавне або контрольоване підвищення температури до температури витримки приблизно 1,250 градусів. Після витримки деталь контрольно охолоджується до температури від 600 до 800 градусів. Реєстратор температури збирає дані про фактичний температурний профіль деталі на основі вхідного сигналу термопари, що є вимогою гарантії якості для програм зняття напруги. Тип роботи та відповідний код визначають фактичну процедуру.

Переваги індукційного нагріву

Індукційне нагрівання пропонує численні переваги, включаючи хорошу рівномірність тепла та якість, скорочений час циклу та довговічні витратні матеріали. Індукційне нагрівання також безпечне, надійне, просте у використанні, енергоефективне та універсальне.

Однорідність і якість. Індукційне нагрівання не особливо чутливе до розміщення котушки або відстані. Як правило, котушки повинні бути розташовані рівномірно та по центру зварного з’єднання. У обладнаних таким чином системах терморегулятор може встановлювати потребу в потужності аналоговим способом, забезпечуючи рівно стільки потужності, щоб підтримувати температурний профіль. Джерело живлення забезпечує живлення протягом усього процесу.

Час циклу. Індукційний метод попереднього нагрівання та зняття напруги забезпечує відносно швидке досягнення температури. У більш товстих системах, таких як паропроводи високого тиску, індукційне нагрівання може скоротити час циклу на дві години. Можна скоротити час циклу від контрольної температури до температури замочування.

Витратні матеріали. Ізоляція, яка використовується в індукційному нагріванні, легко прикріплюється до заготовок і може використовуватися багаторазово. Крім того, індукційні котушки надійні і не потребують крихкого дроту чи керамічних матеріалів. Крім того, оскільки індукційні котушки та роз’єми не працюють при високих температурах, вони не піддаються деградації.

Простота використання. Основною перевагою індукційного попереднього нагріву та зняття напруги є його простота. Ізоляцію та кабелі легко встановити, зазвичай це займає менше 15 хвилин. У деяких випадках користуватися індукційним обладнанням можна навчити за один день.

Енергоефективність. Ефективність інверторного джерела живлення становить 92 відсотки, що є важливою перевагою в епоху стрімкого зростання цін на електроенергію. Крім того, ефективність процесу індукційного нагрівання перевищує 80 відсотків. Що стосується вхідної потужності, для індукційного процесу потрібна лише лінія на 40 ампер для потужності 25 кВт.

Безпека. Попереднє нагрівання та зняття стресу за допомогою індукційного методу є зручним для працівників. Для індукційного нагріву не потрібні гарячі нагрівальні елементи та роз’єми. Дуже мало частинок у повітрі зв’язується з ізоляційними покриттями, а сама ізоляція не піддається впливу температур вище 1,800 градусів, що може спричинити розпад ізоляції на пил, який працівники можуть вдихнути.

Надійність. Одним із найважливіших факторів, що впливають на продуктивність у знятті стресу, є безперервний цикл. У більшості випадків переривання циклу означає, що термічну обробку потрібно буде повторити, що важливо, коли термічний цикл може тривати день. Компоненти системи індукційного нагріву роблять переривання циклу малоймовірним. Кабелі для індукції прості, що зменшує ймовірність виходу з ладу. Також не використовуються контактори для контролю надходження тепла до деталі.

Універсальність. Крім використання системи індукційного нагріву для попереднього нагрівання та зняття напруги в трубах користувачі адаптували процес для зварних отворів, колін, клапанів та інших частин. Одним із аспектів індукційного нагріву, який робить його привабливим для складних форм, є можливість регулювати котушки під час процесу нагрівання для розміщення унікальних частин і радіаторів. Оператор може запустити процес, визначити вплив процесу нагрівання в реальному часі та змінити положення котушки, щоб змінити результат. Індукційні кабелі можна переміщати, не чекаючи повітряного охолодження в кінці циклу.

Індукційне нагрівання перед зварюванням

Ця технологія зарекомендувала себе на низці проектів, включаючи нафто- та газопроводи, будівництво важкого обладнання, а також обслуговування та ремонт гірничого обладнання.

Нафтопровід. Під час технічного обслуговування нафтопроводу в Північній Америці потрібно було нагріти трубу перед зварюванням ремонтних гільз або фітингів до 48-дюймового трубопроводу. обхват. Хоча робітники могли виконувати багато ремонтних робіт без необхідності зупиняти потік нафти або зливати її з труби, наявність самої нафти перешкоджала ефективності зварювання, оскільки тече масло поглинало тепло. Пропанові пальники вимагали постійного переривання зварювання, щоб підтримувати тепло, а резистивне нагрівання, забезпечуючи безперервне тепло, часто не могло забезпечити необхідні температури зварювання.

Робітники використовували дві системи потужністю 25 кВт з паралельними ковдрами, щоб отримати температуру попереднього нагрівання 125 градусів під час ремонту рукава оточення. У результаті вони скоротили тривалість циклу з восьми до 12 годин до чотирьох годин на зварювальний шов.

Попереднє нагрівання для ремонту фітинга STOPPLE (Т-подібного з’єднання з клапаном) було ще складніше через більшу товщину стінки фітинга. Проте з індукційним нагріванням компанія використовувала чотири системи потужністю 25 кВт з паралельним загальним налаштуванням. Вони використовували дві системи на кожній стороні Т. Одну систему використовували на головній лінії для попереднього нагріву масла, а другу використовували для попереднього нагріву Т на окружному зварному з’єднанні. Температура попереднього нагріву була 125 градусів. Це скоротило час зварювання з 12 до 18 годин до семи годин на кільцевий зварний шов.

Трубопровід природного газу. Проект будівництва газопроводу передбачав будівництво трубопроводу діаметром 36 дюймів і товщиною 0.633 дюйма від Альберти, Канада, до Чикаго. На одній ділянці цього трубопроводу зварювальний підрядник використовував два джерела живлення по 25 кВт, встановлені на тракторі з індукційними ковдрами, прикріпленими до штанг для швидкості та зручності. Джерела живлення попередньо нагрівали обидві сторони з’єднання труб. Важливими для цього процесу були швидкість і надійний контроль температури. Зі збільшенням вмісту сплаву в матеріалах для зменшення ваги та часу зварювання, а також для збільшення терміну служби деталей контроль температури попереднього нагрівання стає більш критичним. У цьому застосуванні індукційного нагріву знадобилося менше трьох хвилин, щоб отримати температуру попереднього нагрівання 250 градусів.

Важке обладнання. Виробники важкої техніки часто приварюють зуби адаптера до країв ковша навантажувача. Зварений прихватками вузол переміщували туди-сюди до великої печі, що вимагало від оператора зварювання чекати, поки деталь повторно нагрівається кілька разів. Виробник вирішив спробувати індукційне нагрівання, щоб попередньо нагріти вузол, щоб запобігти переміщенню продукту.

Матеріал мав товщину 4 дюйми з високою необхідною температурою попереднього нагріву через вміст сплаву. Індивідуальні індукційні ковдри були розроблені відповідно до вимог застосування. Конструкція ізоляції та котушки забезпечила додаткову перевагу, захищаючи оператора від теплового випромінювання частини. Загалом операції були значно ефективнішими, скоротили час зварювання та підтримували температуру протягом усього процесу зварювання.

Гірничодобувне обладнання. Шахта зіткнулася з проблемами холодного розтріскування та неефективності попереднього нагріву з використанням пропанових нагрівачів під час ремонту шахтного обладнання. Зварювальникам доводилося часто знімати звичайну ізоляційну ковдру з товстої частини, щоб нагрівати та підтримувати правильну температуру деталі.

Ковдра з індукційним підігрівом підтримує температуру краю відра під час кріплення зубів.
Шахта вирішила спробувати індукційне нагрівання з використанням плоских ковдр з повітряним охолодженням для попереднього нагрівання деталей перед зварюванням. Індукційний процес швидко нагріває деталь. Його також можна використовувати постійно під час процесу зварювання. Час ремонту зварних швів скорочено на 50 відсотків. Крім того, джерело живлення було оснащено терморегулятором для підтримки заданої температури деталі. Це майже виключило доопрацювання, викликане холодним розтріскуванням.

Електростанція. У Каліфорнії будівельник електростанції будував електростанцію, що працює на природному газі. Котельники та монтажники труб стикалися із затримками будівництва через попередній нагрів і методи зняття напруги, які вони використовували на паропроводах заводу. Компанія запровадила технологію індукційного нагріву, намагаючись підвищити ефективність, особливо для роботи на середніх і великих паропроводах, оскільки ці деталі потребують найбільшого часу термічної обробки, необхідного на робочому місці.

Простота обертання індукційних ковдр навколо складних форм, як, наприклад, на цій газовій електростанції, може скоротити час термічної обробки.
На типовому 16-дюймовому. weldolet з 2-in. товщини стінки, індукційне нагрівання дозволило скоротити на дві години час до температури (600 градусів) і ще одну годину досягти температури витримки (від 600 градусів до 1,350 градусів) для зняття напруги.

=