Индукционо предгревање пре заваривања за грејач за ублажавање стреса
Зашто користити индукционо предгревање пре заваривања?
Индукцијско предгревање може успорити брзину хлађења након заваривања. Корисно је избећи дифузни водоник у металу шава и избећи пукотине изазване водоником. Истовремено, смањује се заптивање заваривања и ниво очвршћавања зоне под утицајем топлоте, побољшава се отпорност на пукотине завареног споја.
Индукцијско предгревање може смањити напон заваривања. Температурна разлика (такође позната као температурни градијент) између заваривача у зони заваривања може се смањити равномерним локалним или целим индукционим предгревањем. На овај начин, с једне стране, смањује се напон заваривања, а са друге стране смањује се брзина деформације заваривања, што је корисно за избегавање пукотина при заваривању.
Индукцијско предгревање може смањити степен ограничења заварених конструкција, посебно је очигледно да се смањи ограничење угаоног споја. Са повећањем температуре индукционог предгревања, инциденција пукотина се смањује.
Температура индукционог предгревања и температура међуслоја (Напомена: када се заваривање у више слојева и више пролаза врши на завару, најнижа температура предњег завара назива се температура међуслоја када се заварује накнадни завар. За материјале који захтевају заваривање индукционим предгревањем , када је потребно вишеслојно заваривање, температура међуслоја треба да буде једнака или мало виша од температуре индукционог предгревања.Ако је температура међуслоја нижа од температуре индукционог предгревања, треба га поново индуктивно загрејати.
Поред тога, уједначеност температуре индукционог предгревања у правцу дебљине челичне плоче иу подручју завара има важан утицај на смањење напона заваривања. Ширина локалног индукционог предгревања треба да се одреди у складу са ограничењем заваривача, обично три пута дебљине зида око зоне завара, а не мање од 150-200 мм. Ако индукционо предгревање није равномерно, не само да неће смањити напон заваривања, већ ће повећати напон заваривања.
Како пронаћи одговарајуће решење за индукционо предгревање?
Када бирате одговарајућу опрему за индукционо предгревање, узмите у обзир следеће аспекте:
Облик и величина загрејаног радног предмета.: Велики радни комад, материјал шипке, чврсти материјал, треба одабрати релативну снагу, опрему за нискофреквентно индукционо грејање; Ако је радни комад мали, цев, плоча, зупчаник итд., Треба изабрати опрему за индукционо предгревање са малом релативном снагом и високом фреквенцијом.
Дубина и површина која се загрева: Дубока дубина грејања, велика површина, укупно грејање, треба изабрати опрему за индукционо грејање велике снаге, ниске фреквенције; Мала дубина грејања, мала површина, локално грејање, избор релативно мале снаге, високофреквентна индукциона опрема за предгревање.
Потребна брзина грејања: Ако је брзина грејања велика, треба изабрати опрему за индукционо грејање са релативно великом снагом и релативно високом фреквенцијом.
Континуирано радно време опреме: Непрекидно радно време је дуго, релативно изаберите опрему за индукционо предгревање мало веће снаге.
Удаљеност између индукционе грејне главе и индукционе машине: Дуга веза, чак и употреба кабловске везе са хлађењем водом, треба да буде машина за индукционо предгревање релативно велике снаге.
Индукционо грејање: како то функционише?
Системи индукционог грејања користите бесконтактно грејање. Они индукују топлоту електромагнетно, уместо да користе грејни елемент у контакту са делом за вођење топлоте, као што је отпорно загревање. Индукционо грејање делује више као микроталасна пећница — уређај остаје хладан док се храна кува изнутра.
У индустријском примеру индукција грејање, топлота се индукује у делу стављањем у високофреквентно магнетно поље. Магнетно поље ствара вртложне струје унутар дела, побуђујући молекуле дела и стварајући топлоту. Пошто се загревање дешава мало испод површине метала, топлота се не губи.
Сличност индукционог грејања са отпорним грејањем је у томе што је за загревање кроз део или део потребна проводљивост. Једина разлика је извор топлоте и температура алата. Индукциони процес се загрева унутар дела, а процес отпора се загрева на површини дела. Дубина загревања зависи од фреквенције. Високофреквентни (нпр. 50 кХз) загревају близу површине, док нискофреквентни (нпр. 60 Хз) продиру дубље у део, постављајући извор грејања до 3 мм дубине, што омогућава загревање дебљих делова. Индукциони калем се не загрева јер је проводник велик за струју која се преноси. Другим речима, калем не треба да се загрева да би загрејао радни предмет.
Компоненте система индукционог грејања
Системи индукционог грејања могу бити ваздушно или течно хлађени, у зависности од захтева примене. Кључна компонента заједничка за оба система је индукциони калем који се користи за стварање топлоте унутар дела.
Систем са ваздушним хлађењем. Типичан систем са ваздушним хлађењем састоји се од извора напајања, индукционог покривача и повезаних каблова. Индукциони покривач се састоји од индукционог намотаја окруженог изолацијом и ушивеног у високотемпературни, заменљиви рукав од кевлара.
Овај тип индукционог система може укључивати контролер за праћење и аутоматску контролу температуре. Систем који није опремљен контролером захтева употребу индикатора температуре. Систем такође може укључивати даљински прекидач за укључивање-искључивање. Системи са ваздушним хлађењем могу се користити за апликације до 400 степени Ф, означавајући га као систем само за предгревање.
Систем са течним хлађењем. Пошто се течност хлади ефикасније од ваздуха, овај тип система индукционог грејања је погодан за апликације које захтевају више температуре, као што су високотемпературно предгревање и ослобађање од стреса. Главне разлике у односу на систем са ваздушним хлађењем су додавање хладњака за воду и употреба флексибилног црева хлађеног течношћу у коме се налази индукциони калем. Системи са хлађењем течношћу такође генерално користе регулатор температуре и уграђени регистратор температуре, посебно важне компоненте у апликацијама за ублажавање стреса.
Типична процедура за ублажавање стреса захтева корак до 600 до 800 степени Ф, након чега следи рампа или контролисано повећање температуре до температуре намакања од приближно 1,250 степени. После времена задржавања, део се контролно хлади на између 600 и 800 степени. Рекордер температуре прикупља податке о стварном температурном профилу дела на основу улаза термоелемента, што је услов за осигурање квалитета за апликације које ублажавају стрес. Врста посла и важећи кодекс одређују стварну процедуру.
Предности индукционог грејања
Индукционо грејање нуди бројне предности, укључујући добру уједначеност и квалитет топлоте, скраћено време циклуса и дуготрајан потрошни материјал. Индукционо грејање је такође безбедно, поуздано, лако за употребу, ефикасно и разноврсно.
Уједначеност и квалитет. Индукционо грејање није посебно осетљиво на постављање намотаја или размак. Уопштено, намотаји треба да буду равномерно распоређени и центрирани на завареном споју. На системима који су тако опремљени, регулатор температуре може да успостави потребну снагу на аналогни начин, обезбеђујући довољно снаге да одржи профил температуре. Извор напајања обезбеђује струју током целог процеса.
Време циклуса. Индукциони метод предгревања и ослобађања од стреса обезбеђује релативно брзо време до температуре. На дебљим апликацијама, као што су пароводи високог притиска, индукционо грејање може да скрати два сата од времена циклуса. Могуће је смањити време циклуса од контролне температуре до температуре намакања.
Потрошни материјал. Изолација која се користи у индукционом грејању лако се причвршћује на обрадак и може се више пута користити. Поред тога, индукциони намотаји су робусни и не захтевају крхку жицу или керамичке материјале. Такође, пошто индукциони намотаји и конектори не раде на високим температурама, нису подложни деградацији.
Лакоћа коришћења. Главна предност индукционог предгревања и ослобађања од стреса је његова једноставност. Изолација и каблови се једноставно постављају, обично за мање од 15 минута. У неким случајевима, како се користи индукциона опрема може се научити за један дан.
Енергетску ефикасност. Инвертерски извор енергије је ефикасан 92 посто, што је критична предност у ери вртоглавих трошкова енергије. Поред тога, процес индукционог грејања је ефикасан више од 80 процената. Што се тиче улазне снаге, индукциони процес захтева само линију од 40 ампера за 25 кВ снаге.
Безбедност. Предзагревање и ослобађање од стреса методом индукције је погодно за раднике. За индукционо грејање нису потребни топли грејни елементи и конектори. Веома мало честица у ваздуху је повезано са изолационим покривачима, а сама изолација није изложена температурама већим од 1,800 степени, што може изазвати разбијање изолације у прашину коју радници могу удисати.
Поузданост. Један од најважнијих фактора који утичу на продуктивност у ослобађању од стреса је непрекидан циклус. У већини случајева прекид циклуса значи да ће топлотна обрада морати да се понови, што је значајно када термички циклус може да потраје један дан. Компоненте система индукционог грејања чине прекиде циклуса мало вероватним. Каблови за индукцију су једноставни, па је мања вероватноћа да ће отказати. Такође, не користе се контактори за контролу довода топлоте у део.
Свестраност. Поред употребе индукциони системи за грејање за претходно загревање и ублажавање напрезања цеви, корисници су прилагодили процес за заварене спојнице, колена, вентиле и друге делове. Један од аспеката индукционог грејања који га чини атрактивним за сложене облике је могућност подешавања калемова током процеса грејања како би се прилагодили јединственим деловима и расхладним елементима. Оператер може покренути процес, одредити ефекте процеса загревања у реалном времену и модификовати положај завојнице да би променио резултат. Индукциони каблови се могу померати без чекања на хлађење ваздухом на крају циклуса.
Индукционо загревање пре примене заваривања
Ова технологија се доказала на бројним пројектима, укључујући нафтоводе и гасоводе, изградњу тешке опреме, одржавање и поправку рударске опреме.
Нафтовод. Операција одржавања северноамеричких нафтовода потребна за загревање цеви пре заваривања чаура за поправку окружења или фитинга на цевоводу од 48 инча. обим. Док су радници могли да изврше многе поправке без потребе да зауставе проток уља или да га испусте из цеви, само присуство сирове нафте је ометало ефикасност заваривања јер је уље које тече апсорбовало топлоту. Пропанске бакље су захтевале сталан прекид заваривања да би се одржала топлота, а отпорно загревање — док обезбеђују континуирану топлоту — често није могло да задовољи потребне температуре заваривања.
Радници су користили два система од 25 кВ са паралелним покривачима да би постигли температуру предгревања од 125 степени приликом поправке заокружених рукава. Као резултат тога, смањили су време циклуса са осам на 12 сати на четири сата по ободном завару.
Претходно загревање за поправку СТОППЛЕ спојнице (Т спој са вентилом) било је још изазовније због веће дебљине зида фитинга. Међутим, са индукционим грејањем, компанија је користила четири система од 25 кВ са паралелном поставом покривача. Користили су два система са сваке стране Т-а. Један систем је коришћен на главној линији за претходно загревање уља, а други је коришћен за предгревање Т на ободном завареном споју. Температура предгревања била је 125 степени. Ово је смањило време заваривања са 12 на 18 сати на седам сати по ободном завару.
Гасовод. Пројекат изградње гасовода за природни гас подразумевао је изградњу цевовода пречника 36 инча и 0.633 инча дебљине од Алберте, Канада, до Чикага. На једном потезу овог цевовода, извођач заваривања је користио два извора енергије од 25 кВ монтирана на трактор са индукционим покривачима причвршћеним за гране ради брзине и погодности. Извори струје су претходно загрејали обе стране споја цеви. Критични за овај процес били су брзина и поуздана контрола температуре. Како се садржај легуре повећава у материјалима да би се смањила тежина и време заваривања, и да би се продужио век дела, контрола температуре предгревања постаје критичнија. Овој примени индукционог грејања било је потребно мање од три минута да би се постигла температура претходног загревања од 250 степени.
Тешке опреме. Произвођач тешке опреме често је заваривао зупце адаптера на ивице кашике утоваривача. Прикључно заварени склоп се померао напред-назад у велику пећ, што је од оператера за заваривање захтевало да чека док се део поново загрева. Произвођач је одлучио да испроба индукционо грејање како би загрејао склоп како би спречио померање производа.
Материјал је био дебео 4 инча са високом потребном температуром предгревања због садржаја легуре. Прилагођене индукционе ћебадице су развијене да задовоље захтеве примене. Дизајн изолације и намотаја обезбедио је додатну предност заштите оператера од зрачеће топлоте дела. Све у свему, операције су биле знатно ефикасније, смањујући време заваривања и одржавајући температуру током целог процеса заваривања.
рударска опрема. Рудник је имао проблема са хладним пуцањем и неефикасношћу претходног загревања коришћењем пропанских грејача у операцијама поправке рударске опреме. Оператери заваривања морали су често да уклањају конвенционални изолациони покривач са дебелог дела да би применили топлоту и одржали део на исправној температури.
Покривач за индукционо предгревање одржава температуру ивице кашике током причвршћивања зуба.
Рудник је одлучио да испроба индукционо грејање коришћењем равних, ваздушно хлађених ћебади за претходно загревање делова пре заваривања. Процес индукције је брзо применио топлоту на део. Такође се може користити континуирано током процеса заваривања. Време поправке завара је смањено за 50 одсто. Поред тога, извор напајања је био опремљен регулатором температуре да би се део одржао на циљној температури. Ово је скоро елиминисало прераду изазвану хладним пуцањем.
Електрана. Градитељ електране је градио електрану на природни гас у Калифорнији. Произвођачи котлова и цевоводи су имали кашњења у изградњи због предгревања и метода за ублажавање стреса које су користили на пароводима фабрике. Компанија је увела технологију индукционог грејања у покушају да повећа ефикасност, посебно за рад на средњим и великим водовима паре, јер ови делови захтевају највише времена топлотне обраде потребног на градилишту.
Једноставност умотавања индукционих ћебади око сложених облика, као што је у овој електрани на природни гас, може смањити време термичке обраде.
На типичном 16-ин. велдолет са 2-ин. дебљине зида, индукционо грејање је успело да смањи време до температуре (600 степени) за два сата и још један сат да достигне температуру намакања (600 степени до 1,350 степени) за ублажавање стреса.
