感應(yīng)加熱在大型焊件焊后熱處理中應(yīng)用

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1、感應(yīng)加熱在大型焊件焊后熱處理中應(yīng)用　　摘要：簡要介紹了感應(yīng)加熱的基本原理，電阻式、紅外線輻射的焊接熱處理設(shè)備與感應(yīng)加熱熱處理設(shè)備對比的優(yōu)缺點(diǎn)，感應(yīng)加熱熱處理設(shè)備的性能指標(biāo)。關(guān)鍵詞：節(jié)能、感應(yīng)加熱、電阻式加熱、熱處理、加熱帶、應(yīng)力腐蝕中圖分類號：TE08文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A一、引言北京焦化在過去生產(chǎn)中出現(xiàn)過在吸氨塔焊縫區(qū)應(yīng)力腐蝕開裂的教訓(xùn)，而國外先進(jìn)的焦化廠由于進(jìn)行了熱處理工藝而使設(shè)備使用壽命大大提高，因此北焦唐山項(xiàng)目部對該塔的焊后熱處理工作非常重視，對全部48道焊口全部作了熱處理檔案，并派專人24小時(shí)進(jìn)行監(jiān)理工作。因此河北省安裝工

2、程公司二公司對熱處理工作也進(jìn)行了充分準(zhǔn)備，使熱處理工作得以順利展開圓滿結(jié)束。二、現(xiàn)場焊接熱處理設(shè)備的選型目前焊接熱處理設(shè)備品種很多，一般有以下幾種：（1）電阻加熱；（2）電磁感應(yīng)加熱；（3）燃油噴嘴加熱；（4）發(fā)熱體加熱（5）混合式加熱。8現(xiàn)場熱處理時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境、工件大小、形狀，工藝規(guī)程而采用不同的加熱方式，其中電阻加熱（陶瓷電加熱器）在局部焊后熱處理時(shí)應(yīng)用的較為普遍。其加熱部件主要有：電阻絲、硅碳棒等。通過熱傳導(dǎo)和輻射來加熱。電阻式加熱的熱處理設(shè)備電氣構(gòu)造簡單，維護(hù)直觀方便，但它也有很大不足，那就是熱效率低，保溫機(jī)構(gòu)復(fù)

3、雜，鋼管內(nèi)外層溫差大，容易損壞，應(yīng)用于現(xiàn)場施工非常不便，嚴(yán)重制約了施工速度和施工質(zhì)量。當(dāng)考慮到現(xiàn)場需要處理的工件為直徑4.2米時(shí)，以上缺點(diǎn)就更加突出。相對于電阻加熱熱處理的弊端，以感應(yīng)加熱原理制成的熱處理設(shè)備越來越受到重視。感應(yīng)加熱有以下突出優(yōu)點(diǎn)：（1）工件本身為發(fā)熱源，熱效率非常高。（2）升溫速度快。（3）工件升溫均勻。因此許多傳統(tǒng)的熱處理工藝已廣泛采用感應(yīng)加熱設(shè)備。但是感應(yīng)加熱設(shè)備應(yīng)用于焊接現(xiàn)場的熱處理時(shí)也有其自身特點(diǎn)，主要問題是：（1）能否保證熱處理質(zhì)量（2）現(xiàn)場施工中感應(yīng)圈如何快速的安裝拆卸（3）如何進(jìn)一步提高效率以

4、達(dá)到提高熱處理的速度和節(jié)電目的。能否解決好上述問題成為我們對感應(yīng)加熱器關(guān)注的焦點(diǎn)。唐山信達(dá)公司是一家專業(yè)生產(chǎn)電熱產(chǎn)品的廠家，鑒于其生產(chǎn)的感應(yīng)加熱設(shè)備成功應(yīng)用于“西氣東輸”主管道施工中的焊前預(yù)熱，以及和中國第一重型機(jī)械集團(tuán)加氫反應(yīng)器（東盛煤液化項(xiàng)目）焊后消氫熱處理合作的成功經(jīng)驗(yàn)，我公司和其合作，定制了一套用于大容器焊接熱處理的感應(yīng)加熱設(shè)備。三、基本原理81、感應(yīng)加熱就是利用交變的電磁場在被加熱的工件內(nèi)產(chǎn)生渦流，通過渦流產(chǎn)生熱量，其基本公式如下：E=kfΦE=IRW=EI=kfΦ×kfΦ/RK為不同材質(zhì)工件的常數(shù)，f為加熱的電源

5、頻率，Φ為磁場強(qiáng)度E為感生電動(dòng)勢，R為工件的電阻率，W為單位體積內(nèi)的電加熱功率。感應(yīng)加熱有工頻、中頻、高頻之分，隨著加熱頻率的高低其應(yīng)用領(lǐng)域不禁相同。頻率高低將影響感應(yīng)加熱的透熱深度，因此頻率是根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用情況確定的。高頻用于淬火，中頻用于回火、退火、焊前預(yù)熱等工藝。焊接時(shí)進(jìn)行熱處理應(yīng)選擇中頻，這樣才能保證必要的透熱深度。2、加熱器的基本構(gòu)成由逆變電源和感應(yīng)圈兩部分組成。逆變電源部分通過串并聯(lián)諧振原理用電力電子器件組成，感應(yīng)圈就是電感L。電源由整流和逆變兩部分組成,逆變采用IGBT器件,整流用可控硅,控制部分用PIC單片機(jī)作

6、為核心部件,因此該品牌加熱器可以設(shè)定多種熱處理模式,且工作十分可靠,性能十分穩(wěn)定。8該設(shè)備的感應(yīng)圈采用專利技術(shù)生產(chǎn)的感應(yīng)加熱帶，該加熱帶為柔性體，不怕磕碰，絕緣良好。可對大型鋼鐵進(jìn)行平面感應(yīng)加熱（船體、大型管道、大型壓力容器的焊前預(yù)熱、焊后熱處理），應(yīng)用于管道加熱時(shí)安裝拆卸也十分方便，且無電氣接頭，因此加熱帶壽命長，運(yùn)行可靠。3、工藝要求普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的去應(yīng)力退火一般是將鋼件緩慢加熱（100～150℃/h）至580±10℃，經(jīng)一段時(shí)間保溫后，緩慢冷卻（100℃/h）至300℃℃以下自然冷卻。從去應(yīng)力退火溫度可知，鋼在去應(yīng)力退

7、火過程中并無組織變化，殘余應(yīng)力主要是通過在580℃保溫后緩冷過程中消除的。焊后熱處理通?，F(xiàn)場局部熱處理的方法，熱處理設(shè)備是帶有溫度控制和自動(dòng)溫度測量記錄儀表的電加熱器，焊后熱處理的基本要求如下：焊縫在焊后熱處理前應(yīng)針對鋼材特點(diǎn)編制熱處理工藝文件，繪制溫度—時(shí)間曲線，明確熱處理操作要求，一般常用管道的熱處理工藝參數(shù)如下。鋼管焊縫熱處理的加熱速度、恒溫時(shí)間和冷卻速度均應(yīng)遵守工藝規(guī)則。熱處理期間要采取措施保證焊縫均勻受熱。加熱范圍是焊縫兩側(cè)各為管子厚度的5倍以上，且不小于100-150mm。進(jìn)行熱處理的管道兩端應(yīng)封閉以防止管內(nèi)出現(xiàn)

8、高速氣流，調(diào)節(jié)電流和電壓應(yīng)平穩(wěn)，在臨近恒溫溫度50℃時(shí)應(yīng)逐步減小電流，電壓。使升溫速度逐漸減小，平滑過度至恒溫溫度。四、設(shè)備的安裝與注意事項(xiàng)8FR系列中頻加熱器由電源部分和感應(yīng)加熱帶部分兩部分組成。電源部分（電源柜）的安裝應(yīng)盡量靠近加熱現(xiàn)場，因?yàn)槎呜?fù)荷線的長度不應(yīng)大于15m，否則二次線過