Precalentamento por indución antes da soldadura para quentador de alivio de tensión
Por que usar o prequecemento por indución antes de soldar?
O prequecemento por indución pode diminuír a velocidade de arrefriamento despois da soldadura. É beneficioso escapar do hidróxeno difundido no metal de soldadura e evitar gretas inducidas polo hidróxeno. Ao mesmo tempo, tamén reduce o selado de soldadura e o nivel de endurecemento da zona afectada pola calor, mellora a resistencia á fisura das xuntas soldadas.
O prequecemento por indución pode reducir a tensión de soldadura. A diferenza de temperatura (tamén coñecida como gradiente de temperatura) entre os soldadores na zona de soldadura pódese reducir mediante un prequecemento uniformemente local ou por indución total. Deste xeito, por unha banda, redúcese a tensión de soldadura, por outra banda, redúcese a taxa de deformación da soldadura, o que é beneficioso para evitar gretas de soldadura.
O prequecemento por indución pode reducir o grao de restrición das estruturas soldadas, é especialmente obvio reducir a limitación da articulación angular. Co aumento da temperatura de prequecemento por indución, a incidencia de fisuras diminúe.
Temperatura de prequecemento por indución e temperatura entre capas (Nota: cando se realiza a soldadura multicapa e multipaso na soldadura, a temperatura máis baixa da soldadura frontal chámase temperatura entre capas cando se solda a post-soldadura. Para materiais que requiren soldadura de prequecemento por indución , cando é necesaria a soldadura multicapa, a temperatura entre capas debe ser igual ou lixeiramente superior á temperatura de prequecemento por indución.Se a temperatura entre capas é inferior á temperatura de prequecemento por indución, debe ser prequentado por indución de novo.
Ademais, a uniformidade da temperatura de prequecemento por indución na dirección do espesor da placa de aceiro e na zona de soldadura ten un efecto importante na redución da tensión de soldadura. O ancho do prequecemento local por indución debe determinarse segundo a restrición do soldador, xeralmente tres veces o grosor da parede ao redor da zona de soldadura e non menos de 150-200 mm. Se o prequecemento por indución non é uniforme, non só non reducirá a tensión de soldadura senón que aumentará a tensión de soldadura.
Como atopar a solución de prequecemento por indución adecuada?
Ao elixir o equipo de prequecemento por indución adecuado, teña en conta principalmente os seguintes aspectos:
Forma e tamaño da peza de traballo quente: peza de traballo grande, material de barra, material sólido, debe seleccionarse potencia relativa, equipos de calefacción por indución de baixa frecuencia; Se a peza de traballo é pequena, tubo, placa, engrenaxe, etc., debe seleccionarse o equipo de prequecemento por indución con baixa potencia relativa e alta frecuencia.
A profundidade e a área a quentar: a profundidade de quecemento profunda, a gran área, o quecemento global, deben escoller equipos de calefacción por indución de gran potencia e baixa frecuencia; Profundidade de quecemento pouca, área pequena, calefacción local, selección de potencia relativamente pequena, equipos de prequecemento por indución de alta frecuencia.
Velocidade de calefacción necesaria: se a velocidade de quecemento é rápida, debe seleccionarse o equipo de calefacción por indución cunha potencia relativamente grande e unha frecuencia relativamente alta.
Tempo de traballo continuo do equipo: o tempo de traballo continuo é longo, seleccione un equipo de prequecemento por indución de potencia lixeiramente maior.
Distancia entre o cabezal de calefacción por indución e a máquina de indución: a conexión longa, incluso o uso dunha conexión de cable refrixerado por auga, debe ser unha máquina de prequecemento por indución de potencia relativamente grande.
Calefacción por indución: como funciona?
Sistemas de calefacción de indución utilizar calefacción sen contacto. Inducen calor electromagnéticamente en lugar de usar un elemento de calefacción en contacto cunha peza para conducir a calor, como fai o quecemento por resistencia. A calefacción por indución actúa máis como un forno microondas: o aparello permanece fresco mentres a comida se cociña desde dentro.
Nun exemplo industrial de calefacción por indución, indúcese calor na peza colocándoa nun campo magnético de alta frecuencia. O campo magnético crea correntes de Foucault dentro da peza, excitando as moléculas da peza e xerando calor. Debido a que o quecemento ocorre lixeiramente por debaixo da superficie do metal, non se desperdicia calor.
A semellanza do quecemento por indución co quecemento por resistencia é que a condución é necesaria para quentar a través da sección ou peza. A única diferenza é a fonte de calor e as temperaturas da ferramenta. O proceso de indución quéntase dentro da peza e o proceso de resistencia quéntase na superficie da peza. A profundidade do quecemento depende da frecuencia. A alta frecuencia (por exemplo, 50 kHz) quenta preto da superficie, mentres que a baixa frecuencia (por exemplo, 60 Hz) penetra máis profundamente na peza, colocando a fonte de calefacción ata 3 mm de profundidade, o que permite quentar pezas máis grosas. A bobina de indución non se quenta porque o condutor é grande para a corrente que se transporta. Noutras palabras, a bobina non necesita quentar para quentar a peza de traballo.
Compoñentes do sistema de calefacción por indución
Os sistemas de calefacción por indución poden ser refrixerados por aire ou por líquido, dependendo dos requisitos da aplicación. Un compoñente clave común a ambos sistemas é a bobina de indución utilizada para xerar calor dentro da peza.
Sistema de refrigeración por aire. Un sistema típico de refrixeración por aire consiste nunha fonte de enerxía, manta de indución e cables asociados. A manta de indución consiste nunha bobina de indución rodeada de illamento e cosida nunha manga de Kevlar de alta temperatura substituíble.
Este tipo de sistema de indución pode incluír un controlador para controlar e controlar automaticamente a temperatura. Un sistema que non está equipado cun controlador require o uso dun indicador de temperatura. O sistema tamén podería incluír un interruptor remoto de on-off. Os sistemas refrixerados por aire pódense usar para aplicacións de ata 400 graos F, designándoo como un sistema de só prequentamento.
Sistema de refrigeración por líquido. Debido a que o líquido arrefría de forma máis eficiente que o aire, este tipo de sistema de calefacción por indución é axeitado para aplicacións que requiren temperaturas máis altas, como o prequecemento a alta temperatura e o alivio do estrés. As principais diferenzas cun sistema de refrixeración por aire son a adición dun enfriador de auga e o uso dunha mangueira flexible e refrixerada por líquido que alberga a bobina de indución. Os sistemas de refrixeración por líquido tamén usan xeralmente un controlador de temperatura e un rexistrador de temperatura incorporado, compoñentes especialmente importantes en aplicacións de alivio de tensión.
O procedemento típico de alivio do estrés require un paso de 600 a 800 graos F, seguido dunha rampla ou un aumento controlado da temperatura ata unha temperatura de remollo de aproximadamente 1,250 graos. Despois dun tempo de espera, a peza enfríase por control a entre 600 e 800 graos. O rexistrador de temperatura recolle datos sobre o perfil de temperatura real da peza baseándose nunha entrada de termopar, un requisito de garantía de calidade para aplicacións de alivio de tensión. O tipo de obra e o código aplicable determinan o procedemento real.
Beneficios da calefacción por indución
A calefacción por indución ofrece numerosos beneficios, incluíndo unha boa uniformidade e calidade da calor, un tempo de ciclo reducido e consumibles de longa duración. A calefacción por indución tamén é segura, fiable, fácil de usar, eficiente e versátil.
Uniformidade e Calidade. O quecemento por indución non é especialmente sensible á colocación ou separación das bobinas. Xeralmente, as bobinas deben estar espaciadas uniformemente e centradas na unión de soldadura. Nos sistemas así equipados, un controlador de temperatura pode establecer o requisito de enerxía dun xeito analóxico, proporcionando a enerxía suficiente para manter o perfil de temperatura. A fonte de enerxía proporciona enerxía durante todo o proceso.
Tempo do ciclo. O método de indución de prequecemento e alivio do estrés proporciona un tempo de temperatura relativamente rápido. En aplicacións máis grosas, como liñas de vapor de alta presión, o quecemento por indución pode reducir dúas horas desde o tempo do ciclo. É posible reducir o tempo de ciclo desde a temperatura de control ata a temperatura de remollo.
Consumibles. O illamento utilizado na calefacción por indución é fácil de fixar nas pezas de traballo e pódese reutilizar moitas veces. Ademais, as bobinas de indución son robustas e non requiren fíos fráxiles nin materiais cerámicos. Ademais, debido a que as bobinas de indución e os conectores non funcionan a altas temperaturas, non están suxeitos a degradación.
Facilidade de uso. Un dos principais beneficios do prequecemento por indución e o alivio do estrés é a súa sinxeleza. O illamento e os cables son sinxelos de instalar, normalmente tardan menos de 15 minutos. Nalgúns casos, pódese ensinar como usar o equipo de indución nun día.
Eficiencia energética. A fonte de enerxía do inversor é un 92 por cento de eficiencia, unha vantaxe fundamental nunha era de aumento dos custos enerxéticos. Ademais, o proceso de calefacción por indución é máis do 80 por cento eficiente. No que respecta á entrada de enerxía, o proceso de indución só require unha liña de 40 amperios para 25 kW de potencia.
Seguridade. O prequecemento e o alivio do estrés a través do método de indución son amigables para os traballadores. A calefacción por indución non require elementos e conectores quentes. As mantas de illamento asócianse moi poucas partículas en suspensión e o illamento en si non está exposto a temperaturas superiores a 1,800 graos, o que pode provocar que o illamento se rompa en po que os traballadores poden inhalar.
Fiabilidade. Un dos factores máis importantes que inciden na produtividade no alivio do estrés é un ciclo ininterrompido. Na maioría dos casos, a interrupción do ciclo significa que o tratamento térmico terá que repetirse, o que é importante cando un ciclo térmico pode tardar un día en completarse. Os compoñentes do sistema de calefacción por indución fan improbables as interrupcións do ciclo. O cableado para a indución é sinxelo, polo que é menos probable que falle. Ademais, non se usa ningún contactor para controlar a entrada de calor á peza.
Versatilidade. Ademais de usar sistemas de calefacción de indución Para quentar o tubo e aliviar o estrés, os usuarios adaptaron o proceso para weldolets, cóbados, válvulas e outras pezas. Un dos aspectos do quecemento por indución que o fai atractivo para formas complexas é a capacidade de axustar as bobinas durante o proceso de quecemento para acomodar pezas únicas e disipadores de calor. O operador pode iniciar o proceso, determinar os efectos do proceso de quecemento en tempo real e modificar a posición da bobina para cambiar o resultado. Os cables de indución pódense mover sen esperar o arrefriamento por aire ao final do ciclo.
Calefacción por indución antes das aplicacións de soldadura
Esta tecnoloxía demostrouse en varios proxectos, incluíndo oleodutos e gasodutos, construción de equipos pesados e mantemento e reparación de equipos de minería.
Oleoduto. Unha operación de mantemento dun oleoduto norteamericano necesitaba quentar o tubo antes de soldar mangas de reparación de cerco ou accesorios aos 48 polgadas do oleoduto. circunferencia. Aínda que os traballadores podían facer moitas reparacións sen ter que deter o fluxo de aceite ou drenalo da tubaxe, a presenza do propio cru dificultaba a eficiencia da soldadura porque o aceite que fluía absorbía a calor. Os sopletes de propano requirían a interrupción constante da soldadura para manter a calor, e o quecemento por resistencia, mentres proporcionaba calor continua, moitas veces non podían cumprir as temperaturas de soldadura requiridas.
Os Traballadores utilizaron dous sistemas de 25 kW con mantas paralelas para obter unha temperatura de prequentamento de 125 graos nas reparacións das mangas de cerco. Como resultado, reduciron o tempo de ciclo de oito a 12 horas a catro horas por soldadura de circunferencia.
O prequecemento para a reparación dun accesorio STOPPLE (unha unión en T con válvula) foi aínda máis difícil debido ao maior grosor da parede do accesorio. Con calefacción por indución, con todo, a compañía utilizou catro sistemas de 25 kW cunha configuración de manta paralela. Usaron dous sistemas a cada lado da T. Un sistema utilizouse na liña principal para prequentar o aceite e o segundo foi usado para prequentar a T na unión de soldadura circunferencial. A temperatura de prequecemento foi de 125 graos. Isto reduciu o tempo de soldadura de 12 a 18 horas a sete horas por soldadura de circunferencia.
Gasoduto de gas natural. Un proxecto de construción de gasodutos de gas natural implicou a construción dun gasoduto de 36 polgadas de diámetro e 0.633 polgadas de espesor desde Alberta, Canadá, ata Chicago. Nun tramo deste gasoduto, o contratista de soldadura utilizou dúas fontes de enerxía de 25 kW montadas nun tractor coas mantas de indución unidas aos brazos para obter velocidade e comodidade. As fontes de enerxía quentáronse os dous lados da unión da tubaxe. O fundamental para este proceso era a velocidade e o control fiable da temperatura. A medida que aumenta o contido de aliaxe nos materiais para reducir o peso e o tempo de soldadura, e para aumentar a vida útil das pezas, o control das temperaturas de prequentamento faise máis crítico. Esta aplicación de quecemento por indución necesitou menos de tres minutos para obter a temperatura de prequentamento de 250 graos.
Equipo Pesado. Un fabricante de equipos pesados adoita soldar os dentes do adaptador aos bordos do seu cubo cargador. O conxunto soldado por puntos fora movido cara atrás e cara atrás a un gran forno, o que requiriu que o operador de soldadura agardase mentres a peza se requentaba repetidamente. O fabricante optou por probar a calefacción por indución para prequentar o conxunto para evitar o movemento do produto.
O material tiña 4 polgadas de espesor cunha temperatura de prequentamento elevada debido ao contido de aliaxe. Desenvolvéronse mantas de indución personalizadas para satisfacer os requisitos da aplicación. O illamento e o deseño da bobina proporcionaron o beneficio adicional de protexer ao operador da calor radiante da peza. En xeral, as operacións foron considerablemente máis eficientes, reducindo o tempo de soldadura e mantendo a temperatura durante todo o proceso de soldadura.
Equipos de Minería. Unha mina estaba experimentando problemas de rachaduras en frío e ineficiencia de prequecemento usando quentadores de propano nas súas operacións de reparación de equipos mineiros. Os operadores de soldadura tiñan que retirar unha manta illante convencional da parte grosa con frecuencia para aplicar calor e manter a peza á temperatura correcta.
A manta de precalentamento por indución mantén a temperatura do bordo do balde durante a fixación dos dentes.
A mina optou por probar a calefacción por indución utilizando mantas planas e arrefriadas por aire para prequentar as pezas antes de soldar. O proceso de indución aplicou calor á peza rapidamente. Tamén se pode usar continuamente durante o proceso de soldadura. O tempo de reparación da soldadura reduciuse nun 50 por cento. Ademais, a fonte de enerxía estaba equipada cun controlador de temperatura para manter a peza á temperatura obxectivo. Isto case eliminou o retraballado causado pola rachadura en frío.
Central de enerxía. Un constructor de plantas de enerxía estaba construíndo unha instalación de gas natural en California. Os caldereiros e os montadores de tuberías sufriron atrasos na construción debido aos métodos de prequecemento e alivio de tensións que estaban empregando nas liñas de vapor da planta. A empresa introduciu tecnoloxía de calefacción por indución nun intento de aumentar a eficiencia, especialmente no traballo en liñas de vapor medianas e grandes, xa que estas pezas levan o maior tempo de tratamento térmico necesario nun lugar de traballo.
A simplicidade de envolver as mantas de indución en formas complexas, como nesta central de gas natural, pode reducir o tempo de tratamento térmico.
Nun típico 16 polgadas. weldolet cun 2-in. espesor da parede, a calefacción por indución foi capaz de reducir dúas horas o tempo de temperatura (600 graos) e outra hora para alcanzar a temperatura de remollo (600 graos a 1,350 graos) para aliviar o estrés.
