Индукционная термообработка сварных швов

Помимо подготовительных действий, рабочего процесса и контроля качества существуют дополнительные этапы, которые просто обязательны в условиях крупномасштабного производства. Существуют отрасли, где качество сварных швов играет очень большую роль, и каждая ошибка может стоит дорого. На первый план выходит защита сварных швов от коррозии. Также нужно защитить сварочный шов от преждевременного разрушения.

Индукционная термообработка сварных швов

Чтобы достичь наилучшего качества составляются подробные чертежи, подбираются оптимальные комплектующие и работа поручается настоящим профессионалам. Но есть еще один действенный способ — обработка сварного соединения. Существует несколько типов обработки, в этой статье мы поговорим о термической.

Общая информация

Термическая обработка сварных соединений — это метод обработки швов, основанный на применении высоких температур. Благодаря термообработке осуществляется защита сварных швов от коррозии, снижается вероятность появления трещин, улучшаются механические свойства шва, повышается жароустойчивость. Этот метод можно сравнить с обжигом глины, которая приобретает особые свойства благодаря высоким температурам.

Термообработке подвергается только сварной шов или также прилегающая к нему область. Сварное соединение нагревается до определенной температуры и выдерживается в нагретом состоянии определенное количество времени, затем охлаждается. Для процесса обработки используется специальная установка для термообработки сварных швов или отдельные приспособления, о которых мы поговорим позже.

Существует несколько методов термообработки. Все они отличаются температурой, используемой для нагрева шва. Температура нагрева может быть от 650 до 1125 градусов по Цельсию, выбирается в зависимости от типа стали и свойств, которые должна получить сталь. Детали могут прогревать от 1 до 5 часов. Затем металл охлаждается естественным путем, без применения дополнительных методов.

В результате улучшается пластичность и ударная вязкость сварного соединения, улучшаются механические свойства, снижается остаточное напряжение от сварки. Зачастую необходима термообработка сварных соединений технологических трубопроводов. Поскольку именно трубы формируют важнейшие узлы. Они должны быть прочными и долговечными.

Методы нагрева швов

Сварочные швы и соединения могут нагреваться несколькими способами. Среди наиболее распространенных можно выделить специальные гибкие нагревательные изделия, муфельные печи, индукционные и газопламенные приспособления.

Индукционная термообработка сварных швов

Метод нагрева шва выбирается исходя из возможности установки дополнительного оборудования, доступа к трубам, диаметра детали и прочих субъективных факторов. Проще говоря, выбор метода нагрева не регламентируется нормами и правилами. Самое главное — нагревательные приспособления должны беспрепятственно монтироваться на деталь, весить немного и осуществлять равномерный нагрев, без перепадов температур. Такая обработка называется локальной или местной.

Локальная термообработка с помощью гибких нагревательных элементов — это самый простой и недорогой способ обработки шва. Ранее такие нагреватели выпускал завод «Минмонтажспецстрой», сейчас этим занимается «Корпорация Монтажспецстрой». Такие элементы легко подстраиваются под диаметр трубы и их монтаж не вызывает трудностей.

Также используются муфельные печи. Они вполне эффективны при работе с трубами небольшого диаметра. Но здесь есть один нюанс: чтобы прогрев был равномерным нужно устанавливать печь так, чтобы ее ось вращения не совпадала с геометрической осью.

Индукционные приспособления также довольно распространены. Они недорогие и эффективные. Широко применяются при нагреве швов как раз на трубах. В качестве нагревательного элемента здесь выступают многожильные медные кабели, которые охлаждаются с помощью воздуха. При нагреве шва труб нужно оставить небольшой зазор между самой трубой и кабелями. Такая установка для термообработки сварных швов позволяет прогреть соединения равномерно и быстро. Ниже представлена таблица с характеристиками индукторов.

Индукционная термообработка сварных швов

Газопламенный метод нагрева предполагает использование многопламенных газовых горелок. Принцип работы такой специальной горелки ничем не отличается от обычной бытовой зажигалки, разве что каналов выхода пламени в десять раз больше. Здесь пламя образуется при сгорании кислорода и горючего газа. Газопламенный метод хорош в труднодоступных местах, но может занимать больше времени.

Читать также:  Бустилат или пва что лучше

Технология термообработки

При проведении термической обработки учитывается длина шва, соблюдается равномерность прогрева соединения и прилегающих областей, выбирается подходящая скорость и температура нагрева, устанавливается время продолжительности нагрева (также называется выдержкой) и устанавливается скорость охлаждения.

Термообработка сварных швов трубопроводов начинается с того, что шов изолируют с помощью теплоизоляционного материала. Например, при применении газопламенной горелки шов обматывается слоем листового асбеста толщиной 2-3 сантиметра. Только затем происходит монтаж самой горелки. Тот же принцип и при сварке индукционными приспособлениями или нагревательными элементами.

Чтобы сварные швы не теряли тепло изоляционные материалы должны быть прочными и теплостойкими одновременно. При этом они должны иметь малый вес, легко изгибаться. В таблице ниже описаны основные теплоизоляционные материалы, применяемые при термообработке. Также указана из температурная область.

Индукционная термообработка сварных швов

Обработка сварного шва доверяется только специалистам. Специалист проходит предварительное обучение и только после этого приступает к работе. При этом процессом должен руководить старший мастер. Специалист обязан не только правильно подобрать и установить нагревательное оборудование, но еще и проверить, насколько хорошо слесари подготовили металл.Термообработка сварных швов трубопроводов не начнется без тщательной подготовки.

После обработки можно осуществить термоотдых. Пусть деталь остынет. Затем производится шлифовка сварных швов болгаркой. Зачистка сварного шва после сварки необходима для удаления ненужных включений, образовавшихся при сварке. Например, шлака.

Вместо заключения

Термообработка сварных соединений технологических трубопроводов — обязательный этап, если качество шва стоит на первом месте. С помощью обработки возможна полная защита сварных швов от коррозии, трещин и разлома. Это простой, но вместе с тем эффективный метод. С помощью современных приспособлений можно быстро и равномерно обработать сварной шов. Делитесь этой статьей в социальных сетях и оставляйте комментарии к этой статье. Желаем удачи в работе!

Очередь просмотра

Очередь

  • Удалить все
  • Отключить

YouTube Premium

Индукционная термообработка сварных швов

Хотите сохраните это видео?

  • Пожаловаться

Пожаловаться на видео?

Понравилось?

Не понравилось?

Имеет полностью воздушное охлаждение, легкий интерфейс управления, встроенный промышленный контроллер с возможностью программирования режимов термообработки таких как:

1.Предварительный нагрев-простой метод нагрева материала до определенной температуры и поддержания этой температуры в течении какого-либо времени;

2.Отжиг – быстро нагретая деталь до определенной температуры, выдерживается при этой температуре заданное время и за тем остывает до указанной температуры;

3. PWHT [postweld heat treatment] – после сварочная термическая обработка.

Имеет возможность пользовательского режима, при которой пользователь может задать собственную или несимметричную, сегментальную процедуру термообработки металла.

Также имеет функции по работе на постоянной мощности и мощности зависящей от времени, т.е. понижает или повышает мощность на определенном отрезке времени.

В отличие от конкурентов, оборудование имеет более низкий эксплуатационный вес, изготовлено с применением последних разработок, компактно, так как все расположено в одном корпусе, не требует водяного охлаждения, подходит для решения универсальных технических задач по термообработке сварных соединений, швов и труб.

Индукционная термообработка сварных швов

Индукционный нагрев – нагрев тел в электромагнитном поле за счет теплового действия вихревых электрических токов, протекающих по нагреваемому телу и возбуждаемых в нем благодаря явлению электромагнитной индукции. При этом ток в нагреваемом изделии называют индуцированным или наведенным током.

Индукторы для индукционного нагрева

Индуктор ( гибкий индуктор ) является основным элементом системы, предназначенным для создания электромагнитного поля, индуцирующего ток в нагреваемой детали.

Физика индукционного нагрева

Читать также:  Станок для изготовления опилок своими руками

Если проводник скрутить в спираль и концы его присоединить к источнику переменного тока, получится катушка индуктивности (индуктор) с магнитным полем, изменяющимся при изменении силы тока. Поле замыкается вокруг катушки, и напряженность его зависит от силы тока и количества витков катушки.

Если поместить внутри катушки металлический или иной электропроводящий предмет, в теле предмета (детали) вследствие явления электромагнитной индукции образуются вихревые токи (токи Фуко), которые вследствие электрического сопротивления материала детали вызовут её нагрев. Эффект нагрева возрастает с ростом напряженности поля и зависит от свойств материала и расстояния катушки от поверхности детали, то есть от геометрии системы «индуктор-деталь».

Наведенный ток будет создавать собственное, противоположное основному поле, что приводит к ослаблению поля в центре детали по мере удаления от поверхности внутрь нагреваемого предмета. По этой причине сила вихревых токов максимальна на поверхности предмета и понижается по направлению к центру. Это явление неравномерного распределения плотности переменного электрического тока по сечению проводника называется поверхностным эффектом (скин-эффектом).

Расстояние от поверхности, на котором плотность наведённого тока убывает в e=2,718 раз (основание натурального логарифма), или, проще говоря, до уровня 37%, называется глубиной проникновения электромагнитного поля в материал. В слое этой глубины выделяется 86,5% энергии от вихревых токов.

С ростом частоты, электропроводности и магнитной проницаемости материала глубина проникновения уменьшается, с понижением частоты поля глубина проникновения увеличивается. Наложение вихревых токов во внутренних областях предмета вызывает понижение эффективности индуктора. По этой причине особенно важно выбирать частоту поля в соответствии с габаритами нагреваемого предмета.

Поверхностный эффект, так же, как и связанные с ним эффект близости и кольцевой (катушечный) эффект необходимо учитывать при выполнении работ по индукционному нагреву, чтобы избежать излишних потерь энергии и перерасхода дорогостоящих проводниковых материалов.

Система индукционного нагрева ProHeat35 Miller

Система индукционного нагрева с жидкостным охлаждением рассчитана на предварительный подогрев под сварку при температурах до 788 градусов С. Система, может использоваться в режиме ручного программирования, когда выходная мощность подается к детали в течение заданного времени, или в режиме автоматического программирования, когда выходная мощность регулируется в зависимости от температуры детали. Кабели с жидкостным охлаждением представляют собой универсальный инструмент для предварительного нагрева труб различных диаметров и также плоских деталей.

Номинальная выходная мощность, кВт

Напряжение первичное, В

Напряжение вторичное, В

Габаритные размеры, мм

Состав системы индукционного нагрева:

с жидкостным охлаждением:

Типичные сферы применения

систем индукционного нагрева Miller ProHeat 35

  • Магистральные трубопроводы
  • Цеха для сварки труб (трубосварочные базы)
  • Нефтехимия
  • Судостроение
  • Горнорудная промышленность
  • Производство обсадных труб
  • Горячая посадка
  • Трубопрокатные заводы, металлургические предприятия
  • Полевые условия, строительство магистральных и т ехнологических трубопроводов
  • ТЭК
  • Машиностроительные заводы

Простота подключения питания сети через соединительную панель, без необходимости снятия панелей корпуса.
Наличие нескольких выходов с двумя изолированными разъемами для воздухоохлаждаемых рубашек или кабелей с жидкостным охлаждением.
Удобство перемещения при помощи подъёмной петли или опционной передвижной тележки, предназначенной для использования на стройках и при техническом обслуживании.
Встроенный регулятор температуры обеспечивает ручное или автоматическое программирование в рамках простого интерфейса оператора.
Функция распознавания незагруженного канала предотвращает включение системы, если разъём не закрыт (подключенным кабелем или защитной заглушкой).
Система идентификации кабеля распознаёт тип подключённого кабеля и определяет пределы мощности, чтобы защитить кабели и одеяла от перегрева.
Простота наладки благодаря использованию индукционных одеял для предварительного нагрева или гибких нагревательных кабелей с безопасными теплоизоляционными матами.
Высокая энергоэффективность системы (свыше 90%) позволяет передать обрабатываемой детали больше энергии, сокращая время нагрева и повышая отдачу мощности (потребление тока менее 60 А).
Защита от короткого замыкания обеспечивает автоматическое отключение системы. Сенсорный датчик выходной цепи сигнализирует аппарату об обнаружении неисправности.
Система обучения оператора предоставляет полезную информацию по оптимизации расположения витков кабеля на изделии для максимальной теплоотдачи.
Экономия на расходных материалах. Отсутствие топливных затрат и минимальные затраты на теплоизоляцию. Жаропрочные маты могут использоваться более 50 раз, что снижает затраты на их утилизацию и замену.
Однородное прогревание поддерживается по всей области нагрева благодаря индукции, нагревающей металл "изнутри". Поверхность детали не повреждается локализованной передачей тепла, даже если температура превышает заданные значения.
Скорость нагрева быстрее , чем при традиционных процессах, благодаря методу передачи тепла, который помогает сократить цикл нагрева.
Улучшаются условия труда при сварочных процессах: сварщики избавлены от необходимости работать с открытым пламенем, взрывоопасными газами и горячими элементами, как это обычно бывает при нагреве газовыми горелками и резистивном нагреве.

Читать также:  Как измерить размер штангенциркулем

Термическая обработка сварных соединений

В термическую обработку сварных изделий входит термическая подготовка деталей перед сваркой, термическая обработка в процессе сварки и термическая обработка готового сварного изделия. Термическая подготовка деталей перед сваркой выполняется для улучшения свариваемости металла . Поэтому свариваемую сталь перед сваркой рекомендуется подвергать отжигу или высокому отпуску, режимы, которых зависят от состава стали.

Выбор теплового режима сварки зависит от свойств свариваемых металлов и сплавов, жесткости конструкции и состояния ее при сварке. При сварке черных металлов термический режим состоит в подогреве свариваемых деталей. Причем для стали, чем выше склонность ее к закатке и трещинам, тем выше должна быть температура подогрева.

Термическая обработка после сварки проводится для снятия напряжений, полученных в результате сварки и для улучшения механических свойств. При сварке применяют следующие виды термической обработки.

Отжиг для снятия внутренних напряжений . После сварки на изделие накладываются витки гибкого индуктора, и нагрев осуществляют постепенно. Для низко- и среднеуглеродистых сталей температура нагрева достигает 600—680°С. После нагрева, изделие выдерживают при этой температуре в течение 2,5 мин на 1 мм толщины металла, и охлаждают, не снимая укрывной материал.

Для полного отжига стальное изделие нагревают до температуры 820—930°С, выдерживают при этой температуре и затем медленно охлаждают. Время выдержки изделия при данной температуре такое же, как и при отжиге для снятия напряжений, но не менее 30 мин. Затем изделие охлаждают со скоростью 50-75°С в час, до температуры 300°С, после чего его охлаждают на воздухе. При полном отжиге устраняются внутренние напряжения, и улучшается структура металла. Металл становится мелкозернистым и более пластичным.

Нормализация — это термическая обработка, подобная отжигу, но с более быстрым охлаждением изделий, которое обычно проводят на воздухе. При нормализации сварное изделие нагревают до температуры 850—900°С, выдерживают при этой температуре и затем охлаждают на воздухе. В этом случае металл шва и околошовной зоны приобретает мелкозернистую структуру, повышается его прочность и твердость.

Отпуск применяется для сталей, склонных к закалке, для уменьшения внутренних напряжений и хрупкости. Изделие нагревают до температуры 400-700°С, выдерживают при этой температуре из расчета 2,5 мин на 1 мм толщины металла, медленно охлаждают до нормальной температуры. Поскольку изделия в этом случае нагреваются до температуры, лежащей ниже критической (723°С), структурных изменений в сварном шве и околошовной зоне не происходит.

Для каждой марки стали существуют свои режимы отпуска и скорости охлаждения, которые указываются в технических условиях на термообработку. и устраняются внутренние напряжения, и улучшается структура металла.

Режимы термообработки стыковых сварных соединений элементов труб.

Оцените статью
Добавить комментарий

Adblock detector