一種管道焊接熱處理中頻感應加熱裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種焊接熱處理裝置，具體說是一種管道焊接熱處理中頻感應加熱裝置，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，只能割斷從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]化工、電站使用的管材合金含量各異，有高合金Ρ91、Ρ92、Χ20類也有低合金12CrlMoV, 10CrMo910, 15CrMo等，規格各異，管徑、壁厚差距很大，有些管徑小至Φ 219mm或更小，大達Φ 1400mm或更大，壁厚從1mm至140mm或更厚，現場施工過程中有時今天做12CrlMoVO 273*30mm管，明天就做 P92Φ 560*120mm管，后天可能做 P91Φ 1400*30 mm管，如何選擇正確的加熱功率既不會大牛拉小車以減少不必要浪費，也不會小牛拉大車致溫度升不到預定值，熱處理無法完成。怎樣選擇準確的加熱寬度即不會過多加熱母管，使機械強度降低，也不會加熱過窄，使焊縫的內外壁溫差大(高合金不應超過30°C)，應力消除不徹底，導致熱處理不合格，尋求合理的管道焊接熱處理中頻感應加熱裝置是行業中迫切解決的問題。
【發明內容】
[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，提出一種管道焊接熱處理中頻感應加熱裝置，熱處理效果好，消除殘余應力徹底，熱處理后焊縫使用壽命長，且結構簡單，節能環保。
[0006]本實用新型解決以上技術問題的技術方案是:
[0007]一種管道焊接熱處理中頻感應加熱裝置，包括中頻感應線圈、中頻電源、保溫層和熱電偶，保溫層包裹在需要熱處理的管道焊縫周圍，熱電偶的熱端固定在需要熱處理的管道焊縫的溫度采樣點上，冷端位于保溫層外，中頻感應線圈由金屬導電體繞在需要熱處理的管道的保溫層外側外成彈簧狀，中頻感應線圈與中頻電源連接。
[0008]本實用新型進一步限定的技術方案是:
[0009]前述的管道焊接熱處理中頻感應加熱裝置，中頻電源的功率多P，其中，P=(d+ δ )l72XdX δ +17，單位為KW，d為需要熱處理的管道的外徑d，單位為cm，δ為需要熱處理的管道的壁厚，單位為cm，管道的長度無限制；
[0010]金屬導電體繞在需要熱處理的管道外形成的中頻感應線圈的加熱寬度為:LX70%彡加熱寬度彡LX 140%，其中，L= (d+ δ ) 1/2Χ4.5+δ Χ5.3，單位為cm (需要熱處理的管道如果是高合金P91、P92類型可采取正偏差，需要熱處理的管道如果是低合金12CrlMoV、10CrMo910、15CrMo類型可采取負偏差，需要熱處理的管道如果是高低合金異種鋼連接可采取無偏差計算值)，加熱寬度為中頻感應線圈形成的圓柱體的底面至頂面的垂直距離；
[0011]保溫層的寬度大于等于所述加熱寬度，保溫層的寬度為保溫材料包裹在管道上形成的圓柱體的底面至頂面的垂直距離。
[0012]前述的管道焊接熱處理中頻感應加熱裝置，中頻電源具有溫度自動控制功能，輸出電源頻率為400Hz-5000Hz。
[0013]前述的管道焊接熱處理中頻感應加熱裝置，其特征在于:所述熱電偶的長度為KL, KL 彡 l/2L+30cm。
[0014]前述的管道焊接熱處理中頻感應加熱裝置，其中保溫層以焊縫為中心包裹在需要熱處理的管道焊縫周圍，保溫層的寬度為BL，BL多加熱寬度+20cm。
[0015]前述的管道焊接熱處理中頻感應加熱裝置，其中保溫層的厚度為2cm_10cm。
[0016]前述的管道焊接熱處理中頻感應加熱裝置，其中金屬導電體以焊縫為中心繞在需要熱處理的管道的保溫層外側外成彈簧狀。
[0017]前述的管道焊接熱處理中頻感應加熱裝置，其中熱電偶的熱端通過點焊或鐵絲捆扎的方式固定在焊縫的溫度采樣點上，熱電偶的走向與需熱處理的管道平行且與中頻感應線圈垂直。
[0018]前述的管道焊接熱處理中頻感應加熱裝置，其中熱電偶采用K分度熱電偶，材質為鎳鉻鎳硅或鎳鉻鎳鋁，型號選用WRN或WRNK。
[0019]前述的管道焊接熱處理中頻感應加熱裝置，其中保溫層采用玻璃絲帶或鐵絲捆綁，當采用鐵絲捆綁時，需將鐵絲與感應線圈進行隔熱與絕緣。
[0020]本實用新型的有益效果是:本實用新型的管道焊接熱處理中頻感應加熱裝置結構簡單，使用方便解決了電站、化工等合金管道中頻感應焊接熱處理的施工工藝問題。首先通過測量或已知得到各種大小管道的外徑d和壁厚δ (長度無限)通過公式計算及能準確選擇中頻電源的輸出功率，避免了無從參考選擇的中頻電源功率過低以致熱處理工程半途而廢，或因功率過大，大牛拉小車浪費資源。焊接熱處理主要作用是消除焊縫的殘余應力，但是在焊縫熱處理的同時也降低了加熱區管道母材的應力，導致機械強度下降；如果加熱寬度L過窄，會造成焊縫的內外壁溫差過大，應力消除不徹底；材質的合金含量不同加熱寬度也能區分；通過本發明的加熱寬度計算公式，能得出最佳加熱寬度值，得到高質量的熱處理效果，延長管道的使用壽命。
[0021]在對本實用新型的裝置作性能試驗時，在材質為P91，外徑d=58cm，δ =8cm (長度1840mm，天氣晴，最高氣溫38°C，地點廣州市)實驗中，需要加熱中頻電源功率多P，P=(58 + 8)1/2 X 58 X 8 +17=73.5KW，最后選擇設備型號為RLPC-7200，中頻電源功率80KW，加熱寬度L= (58 + 8) 1/2X 4.5+8cmX5.3=54.5cm，正偏差選擇確定L=60cm，保溫棉厚5cm，寬度BL=60cm+20cm=80cm，熱電偶長度 KL=60cm+2+30cm=60cm，經查設備 RLPC-7200 使用手冊，感應加熱器導電體采用橫截面70mm2銅線，纏繞匝數20匝，升溫過程最大輸出功率69KW，恒溫4小時后，內外壁溫差小于30°C，效果非常理想。
【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型的結構示意圖。
【具體實施方式】
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