管道中频感应加热热处理的优点及应用
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中频感应加热顶推式热扩管工艺虽然对整支管坯非同时进行整体加热,但与整体加热扩管工艺相比,加热方式对扩管变形没有明显 的影响;应加强管坯质量和变形区管坯温度的控制,选择合理的变形参数,扩制后进行整体热处理,并加强成品钢管的质量检验。
直径和壁厚之比特别大的大直径薄壁无缝钢管,由于受到轧管机所能轧制的产品外径和壁厚的限制而难以生产。
热扩管工艺是指将作为管坯的合格成品钢管加热到规定的工艺温度后,在顶头的支撑下,通过对管壁进行径向辗轧(斜轧热扩管工艺)或周向拉伸(拉拔式热扩管工艺和中频感应加热顶推式热扩管工艺)使管坯外径增加、壁厚减薄的一种制造大直径、薄壁无缝钢管的生产工艺。
斜轧热扩管工艺斜轧热扩管机是一种带有2个锥形轧辊且轧辊呈水平布置的二辊斜轧管机。
1.中频感应加热顶推式热扩管2023年5月15日11:09斜轧热扩管机的主要特点有:机组产量大,一套斜轧热扩管机组的产量在20万t/年左右;•变形量大,一道次扩径率可达70%;•壁厚精度高,有纠正管坯壁厚偏差的效果,壁厚精度可达-4.5%~+4.5%或-8%~+8%;•金属消耗少、成材率较高;•设备投资大;生产成本高;•产品表面质量一般,加热后的钢管表面氧化严重,扩制后的钢管表面存在螺旋道;•可生产大直径薄壁钢管(D/S 可达70),但钢管外径不能太大,最适宜生产直径为500~800mm 的钢管。
•2.二辊斜轧穿孔机具有扩径功能,能起到扩大管径、减薄管壁的作用。
但是,因其与斜轧热扩管机的轧机结构和辊型形状不同,其扩径率远小于斜轧热扩管机(一道次扩径率不大于25%)。
3.拉拔式热扩管工艺拉拔式热扩管机扩管时,先将管坯的一端(长度为350~550㎜)送入缝式加热炉或感应加热炉中,加热到850℃以上,在对该管端进行扩口,形成喇叭状,然后将扩口后的管坯送入步进式加热炉中进行整体加热,加热温度一般为900~1200℃;待管坯加热均匀后,再将其扩口管端固定在扩管机的内外卡环上;随后将一组(一般3~4个)直径逐渐增大的顶头按顺序分别套在对应的一组拉杆上,拉杆在卡爪的拉动下,与顶1.头一道通过管坯内孔,实现对管坯的扩径、减壁。
管道中频感应调质热处理生产线技术刘渊;张娇;韩晋;巨熔冰【摘要】In the process of oil production and transportation, a large number of high quality pipeline was needed to meet the needs. The principle, process flow, equipment and implementation scheme of heat treatment production line of medium fre-quency induction quenching and tempering heat treatment for steel pipe were introduced . The heat treatment production line has the advantages of fast heating, high efficiency, easy control, less equipment investment. This pipeline has good impact tough-ness, fatigue strength and wear resistance.%在石油生产和运输的过程中,需要大量优质的管道来满足需求。
文中详细介绍了钢质管道的中频感应调质热处理生产线技术的原理、工艺流程、设备以及实施方案。
该热处理生产线加热速度快,效率高;加热温度易于控制,设备投资少;经该热处理得到的管道具有良好的冲击韧性、疲劳强度以及耐磨性能。
【期刊名称】《管道技术与设备》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】3页(P1-3)【关键词】管道;中频感应;热处理;生产线;淬火;回火【作者】刘渊;张娇;韩晋;巨熔冰【作者单位】西安石油大学,陕西西安 710000;西安石油大学,陕西西安 710000;西安石油大学,陕西西安 710000;西安石油大学,陕西西安 710000【正文语种】中文【中图分类】TG162国外工业先进国家以及电力资源丰富的国家,广泛采用中频感应加热炉对钢材和有色金属材料进行加热和热处理。
感应加热分为:低频感应加热,中频感应加热,超音频感应加热,高频感应加热和超高频感应加热。
其中,中频感应加热方式多用于较大工件,大直径轴类,大直径厚壁管材,大模数齿轮等工件的加热、退火、回火、调质和表面淬火及较小直径的棒材红冲、煅压等。
高频感应加热方式多用于小型工件的深层加热、红冲、煅压、退火、回火、调质,表面淬火,中等直径的管材加热和焊接、热装配,小齿轮淬火等。
高频感应加热和中频感应加热的具体区别是:
1)高频适用于淬火或焊接,频率高,从外面加热到里面,应用于表面热处理设备。
2)中频适用于锻造透热用,频率低,从里面往外加热的,透热的更均匀。
3)选择中频加热或者高频加热方式应根据产品设计要求,温度控制是由合理的工艺参数决定,不存在那个更好,关键是能否满足产品要求。
中频:频率范围一般在1kHz至20kHz左右,典型值是8kHz左右。
加热厚度约3-10mm。
多用于较大工件,大直径轴类,大直径厚壁管材,大模数齿轮等工件的加热、退火、回火、调质和表面淬火及较小直径的棒材红冲、锻压等。
高频:频率范围为一般40kHz至200kHz左右,常用40kHz至80kHz。
加热深度或厚度约1-2mm。
多用于小型工件的深层加热、钎焊、红冲、锻压、退火、回火、调质,表面淬火,中等直径的管材加热和焊接、热装配,小齿轮淬火等。
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中频感应加热炉:中频感应加热炉原理与用途1. 中频感应加热炉简介中频感应加热炉是一种利用电磁感应原理将工件表面加热的设备。
中频感应加热炉的特点是加热瞬间、加热效率高、温度范围广泛、操作简便、环保节能等优点。
中频感应加热炉已广泛应用于冶金、机械、汽车、军工、航空等领域。
下面我们就来了解一下中频感应加热炉的原理和用途。
2. 中频感应加热炉的原理中频感应加热炉的加热原理是利用电磁感应产生涡流,使工件表面产生电流,电流通过内阻产生局部加热。
其工作原理如下:1.当电源启动后,感应加热炉内的主电路形成一个交流磁场,同时工件内的导体形成一个环形电路。
2.这个电路的形成导致了在工件内部产生的涡流,也就是感应电流。
这个涡流会沿着导体表面循环,加热导体表面的道。
3.由于涡流只在表面循环,工件的表面层变得非常热,而由于涡流的电阻力,也因此使内部的热量向表面输送。
4.这就实现了工件表面瞬间加热的效果。
3. 中频感应加热炉的用途中频感应加热炉的应用非常广泛,下面我们介绍一些较为常见的应用领域和用途:3.1 冶金行业中频感应加热炉可以用于钢铁行业的炉前加热、调温、重坯提炼以及带钢直播加热等领域。
3.2 机械行业中频感应加热炉可以用于热处理领域,例如对金属的淬火、调质、回火等等。
3.3 汽车行业中频感应加热炉可以用于汽车制造领域,例如对汽车零部件的加工、表面改性等等。
3.4 军工行业中频感应加热炉可以用于航空、火箭、导弹等领域,例如对复合材料的加固、粘接等等。
3.5 生活用品行业中频感应加热炉也可以用于家庭影音领域,例如对音响、耳机、手机、电脑等产品的热处理和焊接。
总的来说,中频感应加热炉的应用领域非常广泛,可谓是机械、冶金、汽车、航空、电子等多个领域的必备设备之一。
4. 总结中频感应加热炉是一种利用电磁感应原理将工件表面加热的设备。
它具有加热瞬间、加热效率高、温度范围广泛、操作简便、环保节能等优点。
中频感应加热炉已广泛应用于冶金、机械、汽车、军工、航空等领域。
中频加热的原理中频加热是一种常用的加热方法,适用于金属材料的加热、熔化和处理。
它具有高效、快速、节能等优点,在工业生产中得到广泛应用。
本文将介绍中频加热的原理及其在工业中的应用。
一、中频加热是利用电磁感应原理进行材料加热的一种方法。
在中频加热系统中,主要包括电源、匹配网络、感应线圈和物料。
其工作原理可以概括如下:1. 电源与匹配网络:中频电源通过变频器将市电的高频交流电转换成中频交流电。
匹配网络将电源输出与感应线圈的阻抗进行匹配,使能量能够有效地传输到感应线圈中。
2. 感应线圈:感应线圈是中频加热系统中的核心部件。
它由多层绝缘电缆制成,通电后产生具有一定频率和幅值的交变磁场。
当物料进入感应线圈范围内时,会受到交变磁场的感应作用,从而产生涡流或电阻加热。
3. 物料:物料是中频加热的加热对象。
在感应线圈中,通电时会形成涡流或电阻加热效应,将电磁能量转化为物料内部的热能,使物料快速升温。
二、中频加热的优点中频加热相对于传统的加热方式,具有以下优点:1. 高效快速:中频加热的加热速度远快于其他传统加热方式,可以快速达到所需温度,提高生产效率。
2. 节能环保:中频加热只对加热对象进行加热,没有传导和辐射热损耗,能量利用率高。
同时,由于加热过程无烟尘、无废气产生,环保性好。
3. 加热均匀:中频加热通过调节电磁感应参数,可以实现对物料的均匀加热,减少温度差异,提高产品质量。
4. 控温精准:中频加热系统配备了温度感应器和温控系统,能够实时监测和控制加热温度,保证加热的精准度。
三、中频加热的应用中频加热具有广泛的应用领域,下面列举其中几个主要的应用:1. 金属热处理:中频加热常被用于金属的热处理,如淬火、回火、退火等。
通过调整加热参数,可以改变金属材料的组织结构和性能。
2. 金属熔炼:中频加热也可以用于金属的熔炼,如钢铁、铝合金等。
通过中频加热可以快速将金属材料熔化,并控制熔融温度,实现高效的金属加工。
3. 电子元器件焊接:中频加热广泛应用于电子元器件的焊接工艺中。
中频感应加热原理
中频感应加热原理是利用中频电磁场对金属进行加热的一种技术。
当高频电源经过逆变器产生特定频率的电流后,通过中频电感线圈产生交变磁场。
金属工件放置在磁场中,由于金属具有良好的电导性,电磁感应效应导致金属内部电流的涡流形成,从而使金属工件发热。
中频感应加热的原理主要可分为两个方面,即涡流加热和焦耳热。
首先,涡流加热是指在金属工件时,磁场变化时,金属内部自发产生的涡流因阻力而产生的热量。
由于涡流只在金属的表面层产生,并会在截面内发散,因此涡流加热主要发生在金属工件的表面。
其次,焦耳热是指磁场变化时,电流通过金属内部的阻抗而产生的热量。
焦耳热主要发生在金属工件的内部,通过整个金属截面进行均匀加热。
中频感应加热的加热效果主要受到磁场的频率、磁场强度、工件材料和形状、感应线圈参数等因素的影响。
通过调节这些参数,可以控制金属工件的加热速度和加热均匀性。
中频感应加热广泛应用于工业生产中的金属加热、热处理和熔炼等领域。
其优势包括加热速度快、能量利用率高、加热温度可控、操作灵活、环境污染小等。
感应加热表面热处理
感应加热表面热处理是一种热处理技术,它利用高频电磁场感应出被处理物体表面的电流来产生热量,从而进行表面热处理。
这种技术主要用于金属材料的淬火、回火、钎焊、熔化、退火等热处理过程。
与传统的热处理方法相比,感应加热表面热处理具有以下优点:
1.高效节能:使用高频电磁场对被处理物体表面进行加热,热量只在表面产生,可以减少热量损失和温度波动,因此可以大大提高加热效率和节能。
2.精确控制:感应加热表面热处理可以精确控制加热时间、温度、温度均匀度等参数,从而实现对处理质量的精确控制。
3.安全环保:感应加热表面热处理不需要使用燃烧设备或者燃气等燃料,从而避免了废气、废水、废渣等污染物的产生,更加安全环保。
4.适用性广:感应加热表面热处理适用于各种金属材料,尤其是对于大型或异形零件的热处理更为适用。
综上所述,感应加热表面热处理是一种高效、精确、安全、环保、适用性广泛的热处理技术,具有良好的发展前景和应用前景。
感应加热设备是可以使金属物体瞬间被加热到所需的任何温度,包括其熔点;不需要象其它加热方式那样,先产生高温后再去加热被它加热的金属物体,可以在金属物中直接产生高温;不但可以使金属物体整体加热,也可以选择性地对每个部位进行局部加热;是一种加热方式的革命,同样是电能加热,它却可以比电炉、电烘箱等节电百分之四十;这就是高频感应加热和中频感应加热的强大优势。
下面我们来看看中频感应加热电源和高频感应加热电源的区别:中频感应加热的原理:工件放到感应线圈内,感应线圈一般是输入中频的空心铜管。
产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流,这种感应电流在工件的分布是不均匀的,在表面强,而在内部很弱,到心部接近于0,利用这个集肤效应,可使工件表面迅速加热,在几秒钟内表面温度上升到800-1000度,而心部温度升高很小。
中频感应加热电源多数用于工业金属零件表面淬火、金属熔炼、棒料透热等多个领域,是使工件表面产生一定的感应电流,迅速加热零件表面,达到表面迅速加热,甚至透热融化的效果。
中频感应加热以其加热效率高、速度快,可控性好及易于实现机械化、自动化等优点,已在熔炼、铸造、弯管、热锻、焊接和表面热处理等行业得到广泛的应用。
中频感应加热电源优势:1. 加热温度高,而且是非接触式加热2. 加热效率高—节能3. 加热速度快—被加热物的表面氧化少4. 温度容易控制—产品质量稳定,省心5. 可以局部加热—产品质量好,节能6. 容易实现自动控制—省力7. 作业环境好—几乎没有热、噪声和灰尘8. 作业占地少—生产效率高9. 能加热形状复杂的工件、适用面广10.工件容易加热均匀—产品质量好高频感应加热的原理:利用导体在高频磁场作用下产生的感应电流(涡流损耗)、以及导体内磁场的作用磁滞损耗引起导体自身发热而进行加热的。
高频感应加热对金属五金件及工具热处理,各类五金件钎焊、焊接、熔接、钢管铜管焊制,机械零件和汽摩配件淬火,不锈钢退火退磁,棒料锻前烧红透热,推制弯头拉伸及一些特种加热以及小量贵金属和合金的熔化、熔炼等。
钢丝中频感应加热快速热处理方面的应用钢丝中频感应加热快速热处理主要应用于:弹簧钢丝的调质处理、钢丝的稳定化处理、高碳钢丝的索氏体化处理。
以下分别介绍中频感应加热在这些钢丝热处理工艺中的应用简况。
弹簧钢丝中频感应加热调质处理的应用情况中频感应加热技术在钢丝热处理中得到最早应用的是弹簧钢丝的调质处理。
生产实践表明:采用这种工艺生产的弹簧钢丝质量达到了相关技术标准,得到丫用户好评。
这种中温回火绀织具有很高的弹性极限、硬度和良好韧性,非常适合弹簧钢丝的使用条件。
因此,中频感应加热调质处理是生产优质弹簧钢丝的最佳热处理工艺,已被广泛地认可和扩大应用。
预应力钢丝中频感应加热稳定化处理的应用情况钢丝是生产预应力构件用的高强度钢丝。
通常使用含碳量为0.80^(质量分数)的共析碳素钢制成,钢丝直径不大于10爪171。
使用传统回火处理的?(:钢丝制成预应力构件,在使用过程中随着时间的延续会发生钢丝应力衰减、损失强度的松弛现象。
当钢丝的松弛现象严重时,会降低?^:钢丝的强化作用。
因此,必须提高?0钢丝的抗应力松弛性能。
最有效的处理方法是将淬火后的钢丝,在一定应力或变形下进行回火处理即稳定化处理。
钢丝经过稳定化处理后具有很高的抗松弛性能。
钢丝和钢绞线进行稳定化处理的工艺与装备,处理后的钢丝具有很高的抗松弛性能。
钢丝中频感应加热快速热处理主要应用于:弹簧钢丝的调质处理、钢丝的稳定化处理、高碳钢丝的索氏体化处理。
以下分别介绍中频感应加热在这些钢丝热处理工艺中的应用简况。
高碳钢丝中频感应加热索氐体化处理的应用情况含碳量为仏70^〜0,80^的高碳钢半成品钢丝,索氏体化处理的目的是获得具有优良拉拔性能的细小索氏体组织。
高碳钢丝索氏体化处理,是将半成品钢丝先加热到奥氏体化温度,使碳化物充分溶解,随后在铅浴中进行等温分解,得到理想的索氏体组织的过程。
因此,索氏体化是由奥氏体化和铅浴等温分解两部分组成。
传统的钢丝索氏体化处理时,奥氏体化是用燃料加热炉或接触电加热方法完成的。
感应加热设备不同频率的优点感应加热设备的不同频率优点具有以下几点:1、低频感应加热方式频率最低,频率范围:工频(50HZ)至1KHZ左右,常用的频率多为工频。
相对加热深度最深,加热厚度最大,约10-20mm;。
主要用于对大工件的整体加热、退火、回火和表面淬火等。
高频焊接设备2、中频感应加热方式频率范围:普通1KHZ至20KHZ左右,典型值是8KHZ左右。
加热深度、厚度约3-10mm。
多用于较大工件,大直径轴类,大直径厚壁管材,大模数齿轮等工件的加热、退火、回火、调质和表面淬火及较小直径的棒材红冲、煅压等。
3、超音频感应加热方式频率范围:普通20KHZ至40KHZ左右(因为音频频率为20HZ至20KHZ,所以称它为超音频)。
加热深度、厚度,约2-3mm。
多用于中等直径的工件深层加热、退火、回火、调质,较大直径的薄壁管材加热、焊接、热装配,中等齿轮淬火等。
4、高频感应加热方式频率范围:普通40KHZ至200KHZ左右,常用40KHZ至80KHZ。
加热深度、厚度,约1-2mm。
感应加热表面淬火设备多用于小型工件的深层加热、红冲、煅压、退火、回火、调质,表面淬火,中等直径的管材加热和焊接、热装配,小齿轮淬火等。
5、超高频感应加热方式频率相对最高,频率范围:普通200KHZ以上,可高达几十MHZ。
加热深度、厚度最小,约0.1-1mm。
多用于局部的极小部位或极细的棒材淬火、焊接,小型工件的表面淬火等。
同时,这五种感应加热设备存在着一定的优点,都采用IGBT感应加热电源,是21世纪最省电最环保的感应加热设备。
①主要特点:体积小、功率大、加热快、芯部透、用电省。
②节电景况:和老式可控硅中频相比,可控硅中频加热每吨工件用电470度左右。
我公司新款中频用电350度左右。
每烧一吨省100多度电。
只要烧500吨左右,所省电费即可收回设备投资。
采用③电路特征:主器件采用IGBT模块,电路不控全桥整流,电容滤波,桥式逆变,串联谐振输出。
中频感应加热设备应用领域一、金属加工前的预热中频感应加热设备广泛用于锻造和挤压工艺,如对钢材,铝合金和钛、镍等稀有金属进行加工前预热。
通常,工件都呈圆形、方形或者圆角方形的棒料。
对钢件而言,由于感应加热工艺的加热速度高,从而产生的氧化皮数量最少,因此能使材料的损耗减少到最低程度。
二、热处理感应加热可用于钢材的表面淬火、穿透淬火、回火和焖火,其主要优点是能控制加热部位。
(1)感应淬火:它是最常用的感应热处理方法。
它能增强材料的机械强度和耐磨性能。
(2)感应回火:尽管回火的应用不如淬火普遍,但回火可以使钢的延展性增强并且不易断裂。
(3)感应焖火:其应用也不如淬火普遍,但它可以恢复钢、铝合金及其它金属的柔韧性和延展性。
三、熔化通常用感应加热的方法来熔化优质钢和有色金属(如铝、铜合金)。
同其它方法相比,感应加热的优点是熔化均匀,同时可以延长坩埚寿命。
四、焊接高频感应焊接可以节能。
这是因为加热能量集中在焊点上。
最常见的应用途径是高速焊管,它充分利用了局部加热和易于控制这两个特点。
五、有机涂层的固化感应加热可以用来固化有机涂层。
比如金属底部加热,同时给金属喷涂有机涂料。
使用这种方法,可以避免产生图层缺陷。
典型的应用实例是:把金属片涂料涂抹在金属表面,然后加热金属熔化镀涂并固化。
六、粘结有些汽车部件,例如离合器片和闸瓦的粘结,就像涂层固化方法一样,通过感应加热使金属达到某一温度,用胶黏剂使两者迅速粘结起来。
七、半导体制作单晶硅和锗的生成常用感应加热的方法。
逐区精炼、逐区致匀。
半导体中掺杂质以及半导体材料的外延也都采用了感应加热工艺。
八、镀锡通常,在钢板上镀锡时,镀层不均匀,表面粗糙无光泽。
如果把钢板加热到230℃,可以使原有的锡层再次熔化流动,使得镀锡层均匀,表面有光泽。
九、烧结感应加热广泛地应用于碳化物成品的烧结,因为在可控气氛中,感应加热的方法能在石墨曲瓶颈或感受器中对碳化物施加2550℃的高温。
其它黑色即使农户和有色金属的烧结加工也可以用类似的方法,无论是有,还是无气体保护措施。
中频感应原理
中频感应加热是一种利用电磁感应原理进行加热的技术。
它通过在感应加热线圈中通过交流电流,产生变化的磁场,从而在被加热的工件中感应出涡流,使工件产生热量,从而达到加热的目的。
中频感应加热的原理是基于法拉第电磁感应定律和涡流损耗原理。
当工件置于感应加热线圈中,通过线圈中的交变电流产生的交变磁场,使工件中感应出涡流。
涡流在工件内部产生阻力,从而产生热量,使工件温度升高。
中频感应加热的优点是加热速度快、效率高、加热均匀、环保节能。
它在金属加热、熔炼、淬火、热处理等领域有着广泛的应用。
同时,中频感应加热还可以实现局部加热,减少能源消耗,提高生产效率。
中频感应加热技术在工业生产中有着重要的应用价值。
它可以用于金属材料的加热成型、热处理、焊接、熔炼等工艺。
在汽车制造、航空航天、机械制造、电力设备等行业都有着广泛的应用。
中频感应加热设备通常由感应加热线圈、电源装置、冷却系统等部分组成。
感应加热线圈通过交变电流产生交变磁场,从而在工件中感应出涡流,实现加热。
电源装置提供所需的电能,冷却系统则用于散热,保证设备正常运行。
总的来说,中频感应加热技术是一种高效、环保、节能的加热方法,具有广泛的应用前景。
随着工业技术的不断发展,中频感应加热技术将会在更多领域得到应用,为工业生产带来更多的便利和效益。
感应热处理的优点及其局限性1.表面淬火表面淬火使工件有硬的外壳,韧的心部因此,他可替代一部分渗碳、调质和氧化工艺,节省材料的合金元素。
由于加热时间段,氧化皮很少,变形亦小。
2.可进行工件局部淬火:它能精确地将工件需进行淬火的局部进行加热,特别是在采用导磁体和使用高功率密度的情况下。
3.节能热处理:其能耗与渗碳、氧化、调质相比具有极大的优势,当工件淬火部位质量与整体质量之差越大时,它的优势也越显著。
感应热处理常具有高的附加值。
4.快速热处理:感应淬火的加热时间以秒计,一般在2~10s之内,生产周期亦短,特别是在采用自回火或随机感应回火情况下,此工序与机加工工序相似。
为此,现代化的感应淬火装备已经安排在生产线或自动线上。
5.清洁热处理:感应淬火所用淬火液一般为水或具有添加剂的水溶液,淬火时,几乎没有油烟,劳动环境好。
6.便于机械化及自动化:大批量生产的感应淬火件,一般均配有步进送料、机械手取工件及机器人操纵感应器等减少体力劳动的装置。
感应热处理的局限性1.感应热处理不适合于复杂形状的工件,例如:某些传动齿轮,它要求极高的耐磨性与韧性的心部,目前仍采用氮化工艺等。
2.需要专用工装即感应器热处理炉一炉可装多种工件进行加热、渗碳、氮化,而感应淬火则要求一个部位一种感应器,甚至要求一种专用定位夹具等,因此工具费用高。
它只适用于大批量生产一种或一种族的工件。
3.成套装置费用高和一般热处理设备比,感应淬火成套装置包括:变频电源、淬火机床、感应器以及附属的冷却水、淬火液循环装置等,投资费用相对比较高维护技术及费用亦比一般热处理设备高。
感应热处理的应用范围很广,包括汽车制造业、拖拉机及工程机械、重型机械、铁路运输、石油钻机、冶金机械、纺织机械、建筑材料等。
中频热处理实践要点探究摘要:火力发电厂施工过程中需按规程要求对焊缝进行回火消应力热处理,目前广泛使用的是陶瓷电阻加热器热处理,实际应用中存在处理异型管件焊口、大壁厚焊口升温困难、热处理不均的问题,针对此问题,公司引进中频热处理装置,现对中频热处理原理及应用实践要点进行探究。
关键词:中频热处理装置;原理;实践应用;使用注意事项1中频热处理机原理感应对金属管道进行加热的工作原理可用图 1 简要地说明。
图中 A 为感应线圈,B 为被加热的金属管道,若线圈 A 中流过交流电流 i1,就会产生相同频率的交变磁通Φ ,交变磁通Φ 又在金属管道中产生感应电势 e2,引起电流i2,i2 使金属管道 B 加热,这种加热方式称为感应加热。
中频感应加热是利用感应线圈把频率为 700HZ-8000HZ 的交流电能传递给要加热的金属管道工件,然后电能在金属管道内部转变为热能。
感应线圈与被加热的金属管道并不直接接触,能量是通过电磁感应传递的。
图1 电磁感应加热原理图图2 三通感应线圈缠绕布置图2中频热处理机实践应用案例为了验证中频热处理机热处理效果,现场选择某厂#4机主汽6.3m三通焊口进行试验,此三通为异型三通,三通入口接主蒸汽管管径为ID368*41,材质P91,三通焊口为基建时期现场安装焊口,焊缝宽度约30mm,焊口靠近三通侧长度约50mm,焊口远离三通侧150mm为疏水管座角焊缝,基建时期使用柔性陶瓷电阻加热片热处理难度较大,热处理后硬度不均匀。
此次利用中频感应热处理装置,按标准要求工艺进行热处理,主要实施方案如下:(1)按照新版819-2019《火力发电厂焊接热处理规程》制定热处理工艺卡,中频感应加热升温速率8000/σ=195℃/h,降温速率6250/σ=152℃/h,恒温时间41*3=123min,恒温温度740~760℃,实际选用750℃。
(2)焊口布置感应线圈如图所示,首先将焊口包两层保温,三通侧包一层保温,再用玻璃纤维丝带缠绕紧密,以焊缝为中心向两侧缠绕感应线圈,焊缝位置应缠绕紧密(图2)。
管道中频感应加热热处理的优点及应用
摘要:我国目前广泛采用中频感应加热炉对钢材和有色金属材料进行加热和热
处理,感应加热热处理炉在钢管尤其是石油钢管的调质热处理中得到了应用并不
断发展。
近几年,中频感应热处理在电力建设施工现场中厚壁管道焊后热处理中
也开始逐渐推广。
本文介绍了现场钢管的中频感应热处理的原理、工艺流程、设备、实施方案以及优势。
该热处理方式加热速度快,效率高;加热温度易于控制,设备损耗少;经该热处理得到的管道接头具有良好的力学性能和使用寿命。
关键词:电力建设;焊后热处理;中频感应
中频感应加热炉在钢管尤其是石油钢管的调质热处理方面应用比较广泛。
近
年来,为了提高施工质量,降低成本,减少投资,改善劳动条件,中频感应热处
理在电力建设施工现场大径厚壁管道接头焊后热处理中也开始逐渐推广。
如在锅
炉和汽机房过热、再热蒸汽管道和四大管道中P91/92材质焊接接头的焊后热处
理中广泛使用。
一、中频感应加热的原理
感应加热的基本原理:中频感应加热的原理与一般电气设备中产生的涡流及
涡流引起的发热的原理基本相同,比如家中常见的电磁炉等电气设备基本采用涡
流传导给物品加热,感应线圈与被加热物件不直接接触,能量通过电磁感应传递。
常规的远红外加热器是通过加热片对管道进行辐射热传导的,传递速度慢且热量
损失严重。
而中频感应加热是利用感应线圈把交流电能传递给要加热的金属管道
工件,然后电能在金属管道内部转变为热能,管件本身就是发热源。
有实验证明:电源频率越低,透热深度越深,内外壁温差越小,温度场越均匀。
感应线圈与中频电源之间的连接母线应注意散热,以防止过高的温度而破坏
导线的绝缘。
二、中频感应热处理操作过程
金属管道焊接热处理使用设备:型号RLPC-7200的中频远红外一体化热处理
设备。
该中频热处理装置输入电源为380V三相五线制频率50HZ,中频电源输出
频率为1000HZ~2000HZ并联谐振,最大输出总功率为400KW(远红外10×30KW
+中频100KW),中频感应加热线圈采用截面≥100mm2 高温绝缘软铜线,绝缘
电压大于交流750V 的电缆线,长度一般为30-60米,能基本满足目前火电厂基建和检修过程中对高合金钢大管径厚壁管的热处理需求。
设备电源连接前,要对电压电源功率检查一下是否满足要求,各种设备计量
是否在合格时间范围内,检查仪器设备性能、绝缘导线性能可靠性,并符合电力
规范的相应规定,做好警示标志。
保证被加热管道接地良好,按规程布置固定热
电偶和预热加热器,热电偶要绑扎固定牢固,热电偶和加热器之间要用隔热石棉
布或保温棉隔开,并绑扎牢固,分别接上电源线和补偿导线,做好各回路的标记。
连接设备用摇表检测加热器和热电偶的回路和绝缘电阻,在用万用表测量加热器
电阻以防止短路烧坏设备。
输入工艺参数数据并运行,查看电流电压属否正常,引线方向应与感应线圈
垂直,保温材料厚薄决定感应线圈与管道壁的距离,距离越远漏磁越大,加热功
率越低,距离越近保温越差,一般保温厚度大约60-90mm。
缠绕的主热感应线圈
与辅热感应线圈匝之间应分别相等,且两侧对称并可靠,线圈感应线应完全以焊
缝中心绕在管道上,感应线圈匝之间严禁短路。
感应线圈负载电缆应平行紧靠固定,不得交叉,双线之间不得有任何导体。
现场给电前做好检查确认无误后给电,
检查直流电流电压,中频频率,中频电压和中频震荡声正常后转入自动运行。
三、现场中频感应热处理的优势
1、电阻加热热处理时没有分区控温。
规程规定管径大于273 mm 时测温点应
不少于两点,现场的实际做法往往是焊缝上对称布置两个热电偶,处理时只用一支,将设备上测温系统的接线端并列接在这支热电偶上,另一个热电偶处于备用
状态。
这种做法在记录曲线上看不出违章的地方,但是它使得没有进行温度监控
区域的回火温度处于失控状态,处理效果可想而知。
而中频感应热处理加热均匀,感应线圈为整圈包裹,外壁周向不同位置温差小。
2、大径管热处理过程中电阻加热器坏一片后继续处理。
对于管径较大的焊缝,有的需要八、九十千瓦的功率才能处理成功。
处理过程中如果有加热片烧坏,且
该区域附近又没布置测温点,则加热设备通过调整功率,仍可按设定曲线进行热
处理,曲线显示热处理过程正常,硬度检测若不检测烧坏区域,其硬度值也有可
能正常,但是实际上烧坏的加热器区域并未进行正常的热处理,该区域就成为整
体焊缝中最薄弱的地方,降低焊缝的力学性能,埋下事故隐患。
而中频感应加热
热处理则不存在此问题。
3、与常规的远红外电阻加热热处理相比,新型中频感应加热热处理施工操作
简单、焊口焊后热处理硬度一次合格率高,减少了因硬度不合格而进行二次处理
带来的人工、材料等成本的浪费,保证了焊口质量,节约了施工工期。
4、新型中频加热减少了陶瓷加热器与保温棉的使用,节省施工成本,直接减
少了保温棉对环境的污染,也间接减少了陶瓷加热器制作过程对环境和生态的破坏。
5、感应加热比电阻加热内外壁温差小。
常规的远红外加热器是通过加热片对
管道进行热传导的,传递速度慢且热量损失严重。
而中频感应加热是利用感应线
圈把频率为1000HZ-2000HZ的交流电能传递给要加热的金属管道工件,然后电能
在金属管道内部转变为热能,管件本身就是发热源。
感应线圈与被加热的金属管
道并不直接接触,能量是通过电磁感应传递的。
与常规的远红外电阻加热热处理
相比,中频感应加热热处理对高合金钢大管径厚壁管的内外壁温差和外壁周向温
差能进行更好的控制,有效保证了焊接接头的力学性能。
中频感应加热工艺安装简易且对管件表面平整度的要求性不高,解决了位于
管座及三通位置等异形焊接接头使用陶瓷热处理片包扎不到位的问题,简化了施
工程序,能大量减少加热器、保温材料等的使用,同时能缩短恒温时间,减小设
备损耗,有效降低了施工成本,因此中频感应热处理在电力建设施工现场大径厚
壁管道焊后热处理中得到了越来越多的应用。
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