Induksjonsforvarming før sveising for stressavlastning

Induksjonsforvarming før sveising for stressavlastende varmeapparat

Hvorfor bruke induksjonsforvarming før sveising?Induksjonsforvarming kan redusere kjølehastigheten etter sveising. Det er fordelaktig å unnslippe det diffuse hydrogenet i sveisemetallet og unngå hydrogeninduserte sprekker. Samtidig reduserer det også sveiseforseglingen og herdenivået for varmepåvirket sone, motstanden mot sprekker i sveiset ledd forbedres.
Induksjonsforvarming kan redusere sveisebelastningen. Temperaturforskjellen (også kjent som temperaturgradient) mellom sveisere i sveiseområdet kan reduseres ved jevn lokal eller hel induksjonsforvarming. På denne måten reduseres på den ene siden sveisespenningen, på den andre siden reduseres sveisetøyningshastigheten, noe som er gunstig for å unngå sveisesprekker.

Induksjonsforvarming kan redusere den sveisede strukturens begrensningsgrad, det er spesielt opplagt å redusere begrensningen til vinkelleddet. Med økningen av induksjonsforvarmingstemperaturen avtar sprekkforekomsten.
Induksjonsforvarmingstemperatur og mellomlagstemperatur (Merk: når flerlags- og flerpasssveising utføres på sveisen, kalles den laveste temperaturen på frontsveisen mellomlagstemperatur når ettersveisingen er sveiset. For materialer som krever induksjonsforvarmingssveising , når flerlagssveising er nødvendig, bør mellomlagstemperaturen være lik eller litt høyere enn induksjonsforvarmingstemperaturen. Hvis mellomlagstemperaturen er lavere enn induksjonsforvarmingstemperaturen, bør den induksjonsforvarmes igjen.
I tillegg har jevnheten til induksjonsforvarmingstemperaturen i retning av stålplatetykkelse og i sveiseområdet en viktig effekt på å redusere sveisespenningen. Bredden på lokal induksjonsforvarming bør bestemmes i henhold til sveiserens begrensninger, vanligvis tre ganger veggtykkelsen rundt sveisesonen, og ikke mindre enn 150-200 mm. Hvis induksjonsforvarmingen ikke er jevn, vil ikke bare ikke redusere sveisespenningen, men vil øke sveisespenningen.

Hvordan finne den passende induksjonsforvarmingsløsningen?

Når du velger passende induksjonsforvarmingsutstyr, bør du i hovedsak vurdere følgende aspekter:

Det oppvarmede arbeidsstykkets form og størrelse.: Stort arbeidsstykke, stangmateriale, solid materiale, bør velges relativ kraft, lavfrekvent induksjonsoppvarmingsutstyr; Hvis arbeidsstykket er lite, rør, plate, gir osv., bør induksjonsforvarmingsutstyret med lav relativ effekt og høy frekvens velges.
Dybden og området som skal varmes opp: Dyp oppvarmingsdybde, stort område, generell oppvarming, bør velge stor effekt, lavfrekvent induksjonsoppvarmingsutstyr; Grunn oppvarmingsdybde, lite område, lokal oppvarming, utvalg av relativt liten effekt, høyfrekvent induksjonsforvarmingsutstyr.
Den nødvendige oppvarmingshastigheten: Hvis oppvarmingshastigheten er høy, bør induksjonsvarmeutstyret med relativt stor effekt og relativt høy frekvens velges.
Utstyr kontinuerlig arbeidstid: Kontinuerlig arbeidstid er lang, relativt velg litt større kraftinduksjonsforvarmingsutstyr.
Avstand mellom induksjonsvarmehodet og induksjonsmaskinen: Lang tilkobling, selv bruk av vannkjølt kabeltilkobling, bør være en relativt stor kraftinduksjonsforvarmingsmaskin.

Induksjonsoppvarming: Hvordan fungerer det?

Induksjonsvarmesystemer bruk berøringsfri oppvarming. De induserer varme elektromagnetisk i stedet for å bruke et varmeelement i kontakt med en del for å lede varme, det samme gjør motstandsoppvarming. Induksjonsoppvarming fungerer mer som en mikrobølgeovn - apparatet forblir kjølig mens maten tilberedes innenfra.

I et industrielt eksempel på induksjonsoppvarming, induseres varme i delen ved å plassere den i et høyfrekvent magnetfelt. Magnetfeltet skaper virvelstrømmer inne i delen, spennende delens molekyler og genererer varme. Fordi oppvarming skjer litt under metalloverflaten, går ingen varme bort.

Induksjonsoppvarmings likhet med motstandsoppvarming er at det kreves ledning for å varme gjennom seksjonen eller delen. Den eneste forskjellen er varmekilden og temperaturen på verktøyet. Induksjonsprosessen varmer opp inne i delen, og motstandsprosessen varmes opp på overflaten av delen. Dybden av oppvarming avhenger av frekvensen. Høyfrekvent (f.eks. 50 kHz) varmer nær overflaten, mens lavfrekvent (f.eks. 60 Hz) trenger dypere inn i delen, og plasserer varmekilden opp til 3 mm dyp, noe som tillater oppvarming av tykkere deler. Induksjonsspolen varmes ikke opp fordi lederen er stor for strømmen som føres. Med andre ord trenger ikke spolen å varmes opp for å varme opp arbeidsstykket.

Komponenter til induksjonsvarmesystem

Induksjonsvarmesystemer kan være luft- eller væskekjølte, avhengig av brukskrav. En nøkkelkomponent som er felles for begge systemene er induksjonsspolen som brukes til å generere varme i delen.

Luftkjølt system. Et typisk luftkjølt system består av en strømkilde, induksjonsteppe og tilhørende kabler. Induksjonsteppet består av en induksjonsspole omgitt av isolasjon og sydd inn i en høytemperatur, utskiftbar Kevlar-hylse.

 

Denne typen induksjonssystem kan inkludere en kontroller for å overvåke og automatisk kontrollere temperaturen. Et system som ikke er utstyrt med en kontroller krever bruk av en temperaturindikator. Systemet kan også inkludere en fjernav-på-bryter. Luftkjølte systemer kan brukes for applikasjoner opp til 400 grader F, og betegner det som et kun forvarmingssystem.

Væskekjølt system. Fordi væske kjøler mer effektivt enn luft, er denne typen induksjonsvarmesystem egnet for applikasjoner som krever høyere temperaturer, for eksempel høytemperaturforvarming og stressavlastning. De viktigste forskjellene fra et luftkjølt system er tillegg av en vannkjøler og bruk av en fleksibel, væskekjølt slange som huser induksjonsspolen. Væskekjølte systemer bruker vanligvis også en temperaturkontroller og innebygd temperaturregistrering, spesielt viktige komponenter i stressavlastende applikasjoner.

Den typiske stressavlastende prosedyren krever et trinn til 600 til 800 grader F, etterfulgt av en rampe eller kontrollert temperaturøkning til en bløtleggingstemperatur på omtrent 1,250 grader. Etter en holdetid blir delen kontrollkjølt til mellom 600 og 800 grader. Temperaturregistratoren samler inn data om delens faktiske temperaturprofil basert på en termoelementinngang, et kvalitetssikringskrav for stressavlastende applikasjoner. Type arbeid og gjeldende kode bestemmer selve prosedyren.

Induksjonsoppvarmings fordeler

Induksjonsoppvarming gir en rekke fordeler, inkludert god jevn varme og kvalitet, redusert syklustid og langvarige forbruksvarer. Induksjonsoppvarming er også trygg, pålitelig, enkel å bruke, strømeffektiv og allsidig.

Ensartethet og kvalitet. Induksjonsoppvarming er ikke spesielt følsom for spoleplassering eller avstand. Generelt bør spolene være jevnt fordelt og sentrert på sveiseskjøten. På systemer slik utstyrt kan en temperaturkontroller etablere strømbehovet på en analog måte, og gir akkurat nok strøm til å opprettholde temperaturprofilen. Strømkilden gir strøm under hele prosessen.

Syklus tid. Induksjonsmetoden for forvarming og stressavlastning gir relativt rask tid til temperatur. På tykkere bruksområder, for eksempel høytrykksdampledninger, kan induksjonsoppvarming redusere to timer fra syklustiden. Det er mulig å redusere syklustiden fra kontrolltemperaturen til bløtleggingstemperaturen.

Forbruksvarer. Isolasjonen som brukes i induksjonsvarme er enkel å feste på arbeidsstykker og kan gjenbrukes mange ganger. I tillegg er induksjonsspoler robuste og krever ikke skjøre ledninger eller keramiske materialer. Fordi induksjonsspolene og kontaktene ikke fungerer ved høye temperaturer, er de ikke utsatt for nedbrytning.

Brukervennlighet. En stor fordel med induksjonsforvarming og stressavlastning er dens enkelhet. Isolasjon og kabler er enkle å installere, og tar vanligvis mindre enn 15 minutter. I noen tilfeller kan hvordan du bruker induksjonsutstyret læres på én dag.

Strømeffektivitet. Inverterens strømkilde er 92 prosent effektiv, en kritisk fordel i en tid med skyhøye energikostnader. I tillegg er induksjonsoppvarmingsprosessen mer enn 80 prosent effektiv. Når det gjelder strømtilførsel, krever induksjonsprosessen kun en 40-amp-ledning for 25 kW strøm.

Sikkerhet. Forvarming og stressavlastning gjennom induksjonsmetoden er arbeidervennlig. Induksjonsoppvarming krever ikke varme varmeelementer og koblinger. Svært lite luftbårne partikler er knyttet til isolasjonsteppene, og selve isolasjonen utsettes ikke for temperaturer høyere enn 1,800 grader, noe som kan føre til at isolasjonen brytes ned til støv som arbeiderne kan puste inn.

Pålitelighet. En av de viktigste faktorene som påvirker produktiviteten i stressavlastning er en uavbrutt syklus. I de fleste tilfeller betyr syklusavbrudd at varmebehandlingen må kjøres på nytt, noe som er betydelig når en termisk syklus kan ta en dag å fullføre. Komponentene til induksjonsvarmesystemet gjør syklusavbrudd usannsynlig. Kablingen for induksjon er enkel, noe som gjør det mindre sannsynlig at den svikter. Det brukes heller ingen kontaktorer for å kontrollere varmetilførselen til delen.

Allsidighet. I tillegg til å bruke induksjonsvarmesystemer for å forvarme og avlaste rør, har brukere tilpasset prosessen for sveisejern, albuer, ventiler og andre deler. Et av aspektene ved induksjonsoppvarming som gjør det attraktivt for komplekse former, er muligheten til å justere spolene under oppvarmingsprosessen for å romme unike deler og kjøleribber. Operatøren kan starte prosessen, bestemme effekten av oppvarmingsprosessen i sanntid og endre spoleposisjonen for å endre resultatet. Induksjonskablene kan flyttes uten å vente på luftkjøling ved slutten av syklusen.

Induksjonsoppvarming før sveiseapplikasjoner

Denne teknologien har vist seg i en rekke prosjekter, inkludert olje- og gassrørledninger, konstruksjon av tungt utstyr og vedlikehold og reparasjon av gruveutstyr.

Oljerørledning. En nordamerikansk oljerørledningsvedlikeholdsoperasjon var nødvendig for å varme røret før sveising av omkretsreparasjonshylser eller -fittings til rørledningens 48-tommers. omkrets. Mens arbeidere kunne utføre mange reparasjoner uten å måtte stoppe oljestrømmen eller drenere den fra røret, hindret tilstedeværelsen av selve råoljen sveiseeffektiviteten fordi den flytende oljen absorberte varmen. Propanbrennere krevde konstant avbrudd av sveisingen for å opprettholde varmen, og motstandsoppvarming – mens de ga kontinuerlig varme – kunne ofte ikke møte de nødvendige sveisetemperaturene.

Arbeiderne brukte to 25 kW-systemer med parallelle tepper for å oppnå en forvarmingstemperatur på 125 grader ved reparasjoner av omkretshylser. Som et resultat reduserte de syklustiden fra åtte til 12 timer til fire timer per omkretssveis.

Forvarming for en STOPPLE-kobling (et T-kryss med ventil) reparasjon var enda mer utfordrende på grunn av beslagets større veggtykkelse. Med induksjonsoppvarming brukte selskapet imidlertid fire 25-kW-systemer med et parallelt teppeoppsett. De brukte to systemer på hver side av T. Det ene systemet ble brukt på hovedledningen for å forvarme oljen, og det andre ble brukt til å forvarme T-en ved omkretssveiseskjøten. Forvarmingstemperaturen var 125 grader. Dette reduserte sveisetiden fra 12 til 18 timer til syv timer per omkretssveis.

Naturgassrørledning. Et byggeprosjekt for naturgassrørledning innebar å bygge en rørledning på 36 tommer i diameter og 0.633 tommer tykk fra Alberta, Canada, til Chicago. På en strekning av denne rørledningen brukte sveiseentreprenøren to 25 kW kraftkilder montert på en traktor med induksjonsteppene festet til bommer for hastighet og bekvemmelighet. Strømkildene forvarmet begge sider av rørskjøten. Kritisk for denne prosessen var hastighet og pålitelig temperaturkontroll. Ettersom legeringsinnholdet øker i materialene for å redusere vekt og sveisetid, og for å øke levetiden, blir kontroll av forvarmingstemperaturer mer kritisk. Denne induksjonsoppvarmingsapplikasjonen tok mindre enn tre minutter for å oppnå 250-graders forvarmingstemperatur.

Tungt utstyr. En produsent av tungt utstyr sveiset ofte adaptertenner på lasteskuffens kanter. Den stiftsveisede enheten hadde blitt flyttet frem og tilbake til en stor ovn, noe som krevde at sveiseoperatøren måtte vente mens delen ble varmet opp gjentatte ganger. Produsenten valgte å prøve induksjonsoppvarming for å forvarme enheten for å forhindre bevegelse av produktet.

Materialet var 4 tommer tykt med en høy nødvendig forvarmingstemperatur på grunn av legeringsinnhold. Tilpassede induksjonstepper ble utviklet for å møte applikasjonskravene. Isolasjonen og spoledesignet ga den ekstra fordelen ved å skjerme operatøren mot delens strålevarme. Totalt sett var operasjonene betydelig mer effektive, noe som reduserte sveisetiden og opprettholdt temperaturen gjennom hele sveiseprosessen.

Gruveutstyr. En gruve hadde opplevd kuldesprekkeproblemer og forvarmingsineffektivitet ved bruk av propanvarmere i reparasjonsoperasjonene av gruveutstyr. Sveiseoperatører måtte fjerne et konvensjonelt isolerende teppe fra den tykke delen ofte for å påføre varme og holde delen ved riktig temperatur.

Induksjonsforvarmingsteppet opprettholder temperaturen på bøttekanten under feste av tenner.
Gruven valgte å prøve induksjonsoppvarming ved å bruke flate, luftkjølte tepper for å forvarme delene før sveising. Induksjonsprosessen påførte delen varme raskt. Den kan også brukes kontinuerlig under sveiseprosessen. Sveisereparasjonstiden ble redusert med 50 prosent. I tillegg var strømkilden utstyrt med en temperaturkontroller for å holde delen på måltemperaturen. Dette eliminerte nesten omarbeid forårsaket av kalde sprekker.

Kraftverk. En kraftverksbygger bygde et naturgasskraftanlegg i California. Kjelprodusenter og rørmontører hadde opplevd forsinkelser i konstruksjonen på grunn av forvarmingen og avspenningsmetodene de brukte på anleggets dampledninger. Selskapet tok inn induksjonsvarmeteknologi i et forsøk på å øke effektiviteten, spesielt for arbeid på middels til store dampledninger, da disse delene tar den mest varmebehandlingstiden som kreves på en arbeidsplass.

Enkelheten ved å pakke induksjonsteppene rundt komplekse former, slik som ved dette naturgasskraftverket, kan redusere varmebehandlingstiden.
På en typisk 16-tommers. weldolet med en 2-in. veggtykkelse, induksjonsoppvarming var i stand til å barbere to timer fra tid-til-temperatur (600 grader) og ytterligere en time for å nå bløtleggingstemperatur (600 grader til 1,350 grader) for å lindre stress.