一種焊接熱處理用中頻感應加熱器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種中頻加熱設備，具體說是一種焊接熱處理用中頻感應加熱器，屬于管道焊接輔助設備技術領域。
【背景技術】
[0002]目前我國電站、化工建設中合金管道焊接熱處理主要采用陶瓷電阻加熱器外加保溫棉進行。缺點是管道焊縫內外壁溫差過大，焊縫硬度高，韌性差，熱處理質量低，焊縫的殘余應力大，許多電站因為這種原因使用不到十年焊縫就產生了裂紋，只能割斷重新焊接甚至更換整條管道(設計壽命應為30年)ο并且該材料完全依賴從日本、美國等地進口，浪費巨大；開采陶瓷礦和瓷件在窯爐燒制過程中排碳和產生的霧霾對環境破壞嚴重，且不可恢復。易碎和報廢的陶瓷無法再回收利用，幾乎不會被分解，繼而造成二次污染。
[0003]少量進口的串聯諧振熱處理中頻電源頻率較高，一般在5000Hz以上，且工作過程中頻率變化較大，最高達20000多Hz。負載電感量較小，一款35KW中頻電源的負載電感量要求在5 μ Η-50 μ H之間，我國100萬千瓦火電的主蒸汽管的外徑560mm，管壁厚度達115mm，規程要求感應加熱寬度為壁厚的6倍以上，感應線圈最小寬度為690mm，如果滿足寬度必加大感應圈的匝間距，會造成工件溫度不均勻，且功率小無法滿足工藝要求。負載線分布電感不得超過10 μΗ，過大的電感量會降低工件加熱功率。并且作業半徑小，較遠的特殊位置工件無法進行熱處理，且進口產品造價較高。而且串聯諧振的槽路電感加熱器與諧振電容為串聯連接，一旦由于干擾丟失一個觸發脈沖信號，槽路立即停止震蕩，熱處理會被迫中斷。
[0004]通常電站化工用Ρ91、Ρ92類耐熱鋼焊后熱處理溫度為760°C左右，居里點740°C，當760°C恒溫時的透熱深度為500+ (頻率)1/2(_);可見頻率越高，透熱越淺，管道的內外壁溫差越大，熱處理效果越差。但是頻率越高負載線的集膚效應越大，線會過熱，載流量下降。35KW以上的都采用水電纜供電，由于施工先場環境惡劣，常因人為損壞故障停機。水冷的感應加熱器也因為突發停電故障得不到循環水冷卻，漏液至熱處理工件使其淬火損壞。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是，針對以上現有技術存在的缺點，提出一種焊接熱處理用中頻感應加熱器，通過準確的設計，工裝簡單，且不至于使加熱圈過熱而燒壞絕緣層，可把頻率為700Hz-2500Hz，電壓0-750V的中頻交流電經過中頻感應加熱器產生的電磁傳遞給要加熱的金屬管道工件，電磁經管道工件感應產生電能，隨之電能在金屬管道內部轉變為熱能進行熱處理，耐壓2000V交流一分鐘不擊穿，提高了加熱器感應線圈的熱處理效果。
[0006]本實用新型解決以上技術問題的技術方案是:
[0007]一種焊接熱處理用中頻感應加熱器，其由金屬導電體繞成彈簧狀的線圈，線圈與被加熱的金屬管道并不直接接觸，固定在金屬管道保溫棉外側(保溫厚度40mm-100mm)，把頻率為700Hz-2500Hz，電壓為0-750V的中頻交流電經過中頻感應加熱器產生的電磁傳遞給要加熱的金屬管道工件，電磁經管道工件感應產生電能，隨之電能在金屬管道內部轉變為熱能進行熱處理；金屬導電體的橫截面積設定為:金屬導電體的橫截面積對應的數值大于等于中頻感應加熱器的最大加熱功率對應的數值X0.8，小于等于中頻感應加熱器的最大加熱功率對應的數值X2，其中金屬導電體的橫截面積的單位為mm2，中頻感應加熱器的加熱功率的單位為KW。
[0008]本實用新型進一步限定的技術方案是:
[0009]前述的焊接熱處理用中頻感應加熱器，其中金屬導電體的長度為:3.14XDXN，允許的誤差為+10%，即3.14XDXN彡金屬導電體的長度彡3.14XDXNX 110%，金屬導電體的長度的單位為cm;其中，N為所述線圈的匝數，單位為匝，N= (LX 1+0.45X1 XD)1/2(0.083XD)，上式中，D為所述線圈的橫截面的內直徑，即線圈所形成圓柱體的橫截面的內直徑，單位為cm ;1為所述線圈的的電感量，單位為yh;L為線圈的長度，即線圈形成的圓柱體的底面至頂面的垂直距離，單位cm。
[0010]前述的焊接熱處理用中頻感應加熱器，其中金屬導電體可以采用多股銅線攪制達到一定的橫截面，對于銅材質，金屬導電體的橫截面積對應的數值大于等于中頻感應加熱器的最大加熱功率對應的數值X0.8，小于等于中頻感應加熱器的最大加熱功率對應的數值X2。
[0011]前述的焊接熱處理用中頻感應加熱器，其中金屬導電體可以采用多股鋁線攪制達到一定的橫截面，對于鋁材質，金屬導電體的橫截面積對應的數值大于等于中頻感應加熱器的最大加熱功率對應的數值X 1，小于等于中頻感應加熱器的最大加熱功率對應的數值X2。
[0012]前述的焊接熱處理用中頻感應加熱器，其中將至少兩個線圈連接組成一個長的線圈，即可以將一根長線圈分成數段短線圈，邊纏繞邊連接成一整根感應加熱器，操作比較輕松，采用自冷方式，無任何冷卻液體，中途停電對感應加熱器線圈無任何影響。
[0013]前述的焊接熱處理用中頻感應加熱器，其中金屬導電體外側包裹有高溫絕緣材料。
[0014]前述的焊接熱處理用中頻感應加熱器，其中高溫絕緣材料為聚酰亞胺絕緣材料、特氟龍絕緣材料、玻璃纖維絕緣材料、陶瓷纖維絕緣材料或者結構陶瓷管絕緣材料。
[0015]前述的焊接熱處理用中頻感應加熱器，其中絕緣層厚標準度為耐壓2000V交流一分鐘不擊穿。
[0016]前述的焊接熱處理用中頻感應加熱器，其中D為被線圈加熱的金屬管道管道的外徑+保溫厚度X 2 (單位:cm)。
[0017]前述的焊接熱處理用中頻感應加熱器，其中金屬線為銅線或鋁線。
[0018]現有技術中，中頻感應焊接熱處理加熱器主要是水冷型，是由單根水電纜繞在被加熱管道的保溫棉外側，由于無法分段，將單根50米左右的電纜人工纏繞作業的勞動強度非常大，熱處理過程中管道溫度高達760°C左右，保溫棉外側溫度也高達200°C有余，這時需要連續不間斷循環冷卻液對感應加熱器冷卻，現場事故斷電就會造成感應加熱器循環泵停止運行，得不到冷卻的加熱器導水管隨即融化，冷卻液體滲進了本應焊接熱處理的管道，反造成淬火現象，造成損壞；為了解決以上技術問題，本申請實用新型人通過研宄發現，可使用金屬導電體繞成彈簧狀的線圈作為焊接熱處理用中頻感應加熱器，即中頻感應加熱器導電體可采用多股軟金屬線攪制達到一定的橫截面，可在導線外側包裹高溫絕緣材料進行有效安全絕緣處理，耐壓2000V交流一分鐘不擊穿，也可以直接采用銅或鋁裸導線進行加熱，適時選擇，從而巧妙的解決了以上技術問題；但是金屬導電體的橫截面積的確定卻至關重要，截面選擇太小容易造成感應加熱線圈過熱而燒壞絕緣，太大不經濟，工裝困難；本申請實用新型人通過研宄發現，將金屬導電體的橫截面積對應的數值設置成銅質大于等于中頻感應加熱器的最大加熱功率對應的數值X0.8，小于等于中頻感應加熱器的最大加熱功率對應的數值X 2，鋁質大于等于中頻感應加熱器的最大加熱功率對應的數值XI，小于等于中頻感應加熱器的最大加熱功率對應的數值X2，以上技術問題即可迎刃而解，固定在金屬管道保溫棉外側(保溫厚度40mm-100mm)，可把頻率為700Hz_2500Hz，電壓0-750V的中頻交流電經過中頻感應加熱器產生的電磁傳遞給要加熱的金屬管道工件，電磁經管道工件感應產生電能，隨之電能在金屬管道內部轉變為熱能進行熱處理，耐壓2000V交流一分鐘不擊穿。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型實施例1的中頻感應加熱器驅動電路示意圖。
【具體實施方式】
[0020]實施例1
[0021]本實施例提供一種焊接熱處理用中頻感應加熱器，其由金屬導電體繞成彈簧狀的線圈，達到驅動電源要求的電感量(70uh-200uh)，線圈與被加熱的金屬管道并不直接接觸，固定在金屬管道保溫棉外側(保溫厚度30mm-100mm)，把頻率為700Hz-2500Hz，電壓為0-750V的中頻交流電經過中頻感應加熱器產生的電磁傳遞給要加熱的金屬管道工件，電磁經管道工件感應產生電能，隨之電能在金屬管道內部轉變為熱能進行熱處理，金屬導電體采用多股軟金屬線攪制達到一定的橫截面，金屬導電體的橫截面積設定為:金屬導電體的橫截面積對應的數值銅質大于等于中頻感應加熱器的最大加熱功率對應的數值X0.8，小于等于中頻感應加熱器的最大加熱功率對應的數值X2，鋁質大于等于中頻感應加熱器的最大加熱功率對應的數值XI，小于等于中頻感應加熱器的最大加熱功率對應的數值X2，其中，金屬導電體的橫截面積的單位為_2，中頻感應加熱器的加熱功率的單位為KW ;金屬導電體的長度為:3.14XDXN，允許的誤差為+10%，金屬導電體的長度的單位為cm;
[0022]其中，N為中頻感應加熱器線圈的匝數，單位為西，N=(LXl+0.45X1 XD)1/2 (0.083 XD)，
[0023]上式中，D為中頻感應加熱器線圈的橫截面的內直徑，即被線圈加熱的金屬管道管道的外徑+保溫厚度X 2，單位為Cm;
[0024]L為中頻感應加熱器的電感量，即驅動電源要求加熱器線圈的電感量，單位為μ h ；
[0025]L為中頻感應加熱器的長度，即線圈形成的圓柱體的底面至頂面的垂直距離，單位cm0
[0026]本實施例驅動中頻感應加熱器感應線圈的熱處理裝置結構如圖1所示，包括并聯諧振中頻電源控制單元、過流保護采樣單元、溫度控制單元、三相全控整流橋、直流濾波電抗器、單相橋式逆變單元、測溫單元與中頻感應加熱器，并聯諧振中頻電源控制單元的供電由單相交流變壓器連接供電；
[0027]過流保護采樣單元設置在三相整流橋的進線端的三相交流電上，過流保護采樣單元的信號輸出端與并聯諧振中頻電源控制單元相連，過流保護采集單元由一次互感器采集的0-5A電流經二次50倍升壓再經負載電阻衰減后獲得0-5V的交流信號與電壓互感器上獲得的電壓信號經中頻電源控制單元整流對比后適時關斷整流電路與逆變電路，以防止負載過流、過壓。頻率表、中頻電壓表指示實時工作參數；