感应加热在大型焊件焊后热处理中应用

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1、感应加热在大型焊件焊后热处理中应用　　摘要：简要介绍了感应加热的基本原理，电阻式、红外线辐射的焊接热处理设备与感应加热热处理设备对比的优缺点，感应加热热处理设备的性能指标。关键词：节能、感应加热、电阻式加热、热处理、加热带、应力腐蚀中图分类号：TE08文献标识码：A一、引言北京焦化在过去生产中出现过在吸氨塔焊缝区应力腐蚀开裂的教训，而国外先进的焦化厂由于进行了热处理工艺而使设备使用寿命大大提高，因此北焦唐山项目部对该塔的焊后热处理工作非常重视，对全部48道焊口全部作了热处理档案，并派专人24小时进行监理工作。因此河北省安装工

2、程公司二公司对热处理工作也进行了充分准备，使热处理工作得以顺利展开圆满结束。二、现场焊接热处理设备的选型目前焊接热处理设备品种很多，一般有以下几种：（1）电阻加热；（2）电磁感应加热；（3）燃油喷嘴加热；（4）发热体加热（5）混合式加热。8现场热处理时，根据现场环境、工件大小、形状，工艺规程而采用不同的加热方式，其中电阻加热（陶瓷电加热器）在局部焊后热处理时应用的较为普遍。其加热部件主要有：电阻丝、硅碳棒等。通过热传导和辐射来加热。电阻式加热的热处理设备电气构造简单，维护直观方便，但它也有很大不足，那就是热效率低，保温机构复

3、杂，钢管内外层温差大，容易损坏，应用于现场施工非常不便，严重制约了施工速度和施工质量。当考虑到现场需要处理的工件为直径4.2米时，以上缺点就更加突出。相对于电阻加热热处理的弊端，以感应加热原理制成的热处理设备越来越受到重视。感应加热有以下突出优点：（1）工件本身为发热源，热效率非常高。（2）升温速度快。（3）工件升温均匀。因此许多传统的热处理工艺已广泛采用感应加热设备。但是感应加热设备应用于焊接现场的热处理时也有其自身特点，主要问题是：（1）能否保证热处理质量（2）现场施工中感应圈如何快速的安装拆卸（3）如何进一步提高效率以

4、达到提高热处理的速度和节电目的。能否解决好上述问题成为我们对感应加热器关注的焦点。唐山信达公司是一家专业生产电热产品的厂家，鉴于其生产的感应加热设备成功应用于“西气东输”主管道施工中的焊前预热，以及和中国第一重型机械集团加氢反应器（东盛煤液化项目）焊后消氢热处理合作的成功经验，我公司和其合作，定制了一套用于大容器焊接热处理的感应加热设备。三、基本原理81、感应加热就是利用交变的电磁场在被加热的工件内产生涡流，通过涡流产生热量，其基本公式如下：E=kfΦE=IRW=EI=kfΦ×kfΦ/RK为不同材质工件的常数，f为加热的电源

5、频率，Φ为磁场强度E为感生电动势，R为工件的电阻率，W为单位体积内的电加热功率。感应加热有工频、中频、高频之分，随着加热频率的高低其应用领域不禁相同。频率高低将影响感应加热的透热深度，因此频率是根据现场应用情况确定的。高频用于淬火，中频用于回火、退火、焊前预热等工艺。焊接时进行热处理应选择中频，这样才能保证必要的透热深度。2、加热器的基本构成由逆变电源和感应圈两部分组成。逆变电源部分通过串并联谐振原理用电力电子器件组成，感应圈就是电感L。电源由整流和逆变两部分组成,逆变采用IGBT器件,整流用可控硅,控制部分用PIC单片机作

6、为核心部件,因此该品牌加热器可以设定多种热处理模式,且工作十分可靠,性能十分稳定。8该设备的感应圈采用专利技术生产的感应加热带，该加热带为柔性体，不怕磕碰，绝缘良好。可对大型钢铁进行平面感应加热（船体、大型管道、大型压力容器的焊前预热、焊后热处理），应用于管道加热时安装拆卸也十分方便，且无电气接头，因此加热带寿命长，运行可靠。3、工艺要求普通碳素结构钢的去应力退火一般是将钢件缓慢加热（100～150℃/h）至580±10℃，经一段时间保温后，缓慢冷却（100℃/h）至300℃℃以下自然冷却。从去应力退火温度可知，钢在去应力退

7、火过程中并无组织变化，残余应力主要是通过在580℃保温后缓冷过程中消除的。焊后热处理通常现场局部热处理的方法，热处理设备是带有温度控制和自动温度测量记录仪表的电加热器，焊后热处理的基本要求如下：焊缝在焊后热处理前应针对钢材特点编制热处理工艺文件，绘制温度—时间曲线，明确热处理操作要求，一般常用管道的热处理工艺参数如下。钢管焊缝热处理的加热速度、恒温时间和冷却速度均应遵守工艺规则。热处理期间要采取措施保证焊缝均匀受热。加热范围是焊缝两侧各为管子厚度的5倍以上，且不小于100-150mm。进行热处理的管道两端应封闭以防止管内出现

8、高速气流，调节电流和电压应平稳，在临近恒温温度50℃时应逐步减小电流，电压。使升温速度逐渐减小，平滑过度至恒温温度。四、设备的安装与注意事项8FR系列中频加热器由电源部分和感应加热带部分两部分组成。电源部分（电源柜）的安装应尽量靠近加热现场，因为二次负荷线的长度不应大于15m，否则二次线过