التسخين المسبق قبل اللحام لتخفيف الضغط

التسخين المسبق التعريفي قبل اللحام لسخان تخفيف الضغط

لماذا استخدام التسخين التعريفي قبل اللحام؟يمكن أن يؤدي التسخين المسبق للحث إلى إبطاء معدل التبريد بعد اللحام. من المفيد الهروب من الهيدروجين المنتشر في معدن اللحام وتجنب التشققات التي يسببها الهيدروجين. في الوقت نفسه ، فإنه يقلل أيضًا من ختم اللحام ومستوى تصلب المنطقة المتأثرة بالحرارة ، وقد تم تحسين مقاومة الشقوق في الوصلة الملحومة.
يمكن أن يقلل التسخين المسبق من إجهاد اللحام. يمكن تقليل فرق درجة الحرارة (المعروف أيضًا باسم تدرج درجة الحرارة) بين عمال اللحام في منطقة اللحام عن طريق التسخين المسبق المحلي أو الكامل للحث. بهذه الطريقة ، من ناحية ، يتم تقليل إجهاد اللحام ، ومن ناحية أخرى ، يتم تقليل معدل إجهاد اللحام ، وهو أمر مفيد لتجنب حدوث شقوق في اللحام.

يمكن أن يقلل التسخين المسبق للحث من درجة تقييد الهياكل الملحومة ، ومن الواضح بشكل خاص تقليل قيود مفصل الزاوية. مع زيادة درجة حرارة التسخين المسبق للحث ، ينخفض ​​معدل حدوث الكراك.
درجة حرارة التسخين المسبق للحث ودرجة حرارة الطبقة البينية (ملاحظة: عند إجراء لحام متعدد الطبقات ومتعدد الممرات على اللحام ، فإن أدنى درجة حرارة للحام الأمامي تسمى درجة حرارة الطبقة البينية عندما يتم لحام اللحام اللاحق. للمواد التي تتطلب لحام التسخين المسبق ، عندما يكون اللحام متعدد الطبقات مطلوبًا ، يجب أن تكون درجة حرارة الطبقة البينية مساوية أو أعلى قليلاً من درجة حرارة التسخين المسبق للتحريض.إذا كانت درجة حرارة الطبقة البينية أقل من درجة حرارة التسخين المسبق للحث ، فيجب تسخينها مسبقًا مرة أخرى.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن توحيد درجة حرارة التسخين المسبق للحث في اتجاه سماكة الصفيحة الفولاذية وفي منطقة اللحام له تأثير مهم على تقليل إجهاد اللحام. يجب تحديد عرض التسخين المسبق للحث المحلي وفقًا لقيود عامل اللحام ، وعمومًا ثلاثة أضعاف سمك الجدار حول منطقة اللحام ، ولا يقل عن 150-200 مم. إذا لم يكن التسخين المسبق للحث موحدًا ، فلن يقلل إجهاد اللحام فحسب ، بل سيزيد من إجهاد اللحام.

كيف تجد حل التسخين التحريض المناسب؟

عند اختيار معدات التسخين المسبق المناسبة ، يجب مراعاة الجوانب التالية بشكل أساسي:

شكل وحجم قطعة العمل المسخنة: يجب اختيار قطعة العمل الكبيرة ، مادة الشريط ، المادة الصلبة ، الطاقة النسبية ، معدات التسخين بالحث منخفض التردد ؛ إذا كانت قطعة العمل صغيرة ، وأنبوب ، ولوح ، وترس ، وما إلى ذلك ، فيجب اختيار معدات التسخين المسبق للحث ذات الطاقة النسبية المنخفضة والتردد العالي.
العمق والمساحة المراد تسخينها: عمق التسخين العميق ، المساحة الكبيرة ، التسخين الكلي ، يجب أن تختار معدات التسخين بالحث ذات التردد المنخفض ، الطاقة الكبيرة ؛ عمق التسخين الضحل ، مساحة صغيرة ، تدفئة محلية ، اختيار طاقة صغيرة نسبيًا ، معدات التسخين المسبق بالحث عالي التردد.
سرعة التسخين المطلوبة: إذا كانت سرعة التسخين سريعة ، فيجب اختيار معدات التسخين الحثية ذات الطاقة الكبيرة نسبيًا والتردد العالي نسبيًا.
وقت العمل المستمر للمعدات: وقت العمل المستمر طويل ، حدد نسبيًا معدات التسخين المسبق لتحريض الطاقة الأكبر قليلاً.
المسافة بين رأس التسخين التعريفي وآلة الحث: يجب أن يكون الاتصال الطويل ، حتى استخدام اتصال كبل مبرد بالماء ، عبارة عن آلة تسخين مسبقة لتحريض الطاقة كبيرة نسبيًا.

التسخين التعريفي: كيف يعمل؟

أنظمة التدفئة التعريفي استخدم تدفئة غير ملامسة. إنها تحفز الحرارة كهرومغناطيسيًا بدلاً من استخدام عنصر تسخين ملامس لجزء لتوصيل الحرارة ، كما تفعل مقاومة التسخين. يعمل التسخين التعريفي مثل فرن الميكروويف - يظل الجهاز باردًا أثناء طهي الطعام من الداخل.

في مثال صناعي الحث التدفئة، يتم إحداث الحرارة في الجزء عن طريق وضعه في مجال مغناطيسي عالي التردد. يخلق المجال المغناطيسي تيارات دوامة داخل الجزء ، مما يثير جزيئات الجزء ويولد الحرارة. نظرًا لأن التسخين يحدث قليلاً تحت سطح المعدن ، فلا يتم إهدار أي حرارة.

تشابه التسخين التعريفي مع مقاومة التسخين هو أن التوصيل مطلوب للتسخين عبر القسم أو الجزء. الاختلاف الوحيد هو مصدر الحرارة ودرجات حرارة الأداة. تسخن عملية الحث داخل الجزء ، وتسخن عملية المقاومة على سطح الجزء. يعتمد عمق التسخين على التردد. يسخن التردد العالي (على سبيل المثال ، 50 كيلو هرتز) بالقرب من السطح ، بينما يتغلغل التردد المنخفض (على سبيل المثال ، 60 هرتز) في الجزء أعمق ، مما يضع مصدر التسخين حتى عمق 3 مم ، مما يسمح بتسخين الأجزاء السميكة. لا يتم تسخين ملف الحث لأن الموصل كبير بالنسبة للتيار الجاري. بمعنى آخر ، لا يحتاج الملف إلى تسخين لتسخين قطعة العمل.

مكونات نظام التدفئة التعريفي

يمكن أن تكون أنظمة التسخين بالحث مبردة بالهواء أو بالسائل ، حسب متطلبات التطبيق. أحد المكونات الرئيسية المشتركة لكلا النظامين هو ملف الحث المستخدم لتوليد الحرارة داخل الجزء.

نظام تبريد الهواء. يتكون نظام تبريد الهواء النموذجي من مصدر طاقة وبطانية حثية وكابلات مرتبطة. تتكون بطانية الحث من ملف تحريض محاط بالعزل ومخيط في غلاف كيفلر عالي الحرارة وقابل للاستبدال.

 

يمكن أن يشتمل هذا النوع من نظام الحث على جهاز تحكم لمراقبة درجة الحرارة والتحكم فيها تلقائيًا. يتطلب النظام غير المزود بوحدة تحكم استخدام مؤشر درجة الحرارة. يمكن أن يشتمل النظام أيضًا على مفتاح تشغيل وإيقاف عن بُعد. يمكن استخدام أنظمة التبريد بالهواء للتطبيقات حتى 400 درجة فهرنهايت ، مما يجعله نظامًا للتسخين المسبق فقط.

نظام التبريد السائل. نظرًا لأن السائل يبرد بشكل أكثر كفاءة من الهواء ، فإن هذا النوع من نظام التسخين التعريفي مناسب للتطبيقات التي تتطلب درجات حرارة أعلى ، مثل التسخين المسبق لدرجات الحرارة المرتفعة وتخفيف الضغط. تتمثل الاختلافات الرئيسية عن نظام التبريد بالهواء في إضافة مبرد مياه واستخدام خرطوم مرن مبرد بالسائل يضم ملف الحث. تستخدم أنظمة التبريد بالسائل بشكل عام جهاز التحكم في درجة الحرارة ومسجل درجة الحرارة المدمج ، وخاصة المكونات المهمة في تطبيقات تخفيف الإجهاد.

يتطلب الإجراء النموذجي لتخفيف التوتر خطوة من 600 إلى 800 درجة فهرنهايت ، يليها منحدر أو ارتفاع درجة الحرارة المتحكم فيه إلى درجة حرارة نقع تبلغ حوالي 1,250 درجة. بعد فترة الانتظار ، يتم تبريد الجزء بالتحكم إلى ما بين 600 و 800 درجة. يجمع مسجل درجة الحرارة البيانات عن ملف تعريف درجة الحرارة الفعلية للجزء بناءً على إدخال مزدوج حراري ، وهو مطلب ضمان الجودة لتطبيقات تخفيف الإجهاد. يحدد نوع العمل والكود المطبق الإجراء الفعلي.

فوائد التسخين التعريفي

يوفر التسخين التعريفي العديد من الفوائد ، بما في ذلك التوحيد الجيد للحرارة والجودة ، وتقليل وقت الدورة ، والمواد الاستهلاكية طويلة الأمد. التسخين التعريفي آمن أيضًا وموثوق به وسهل الاستخدام وموفر للطاقة ومتعدد الاستخدامات.

التوحيد والجودة. التسخين التعريفي ليس حساسًا بشكل خاص لوضع الملف أو التباعد. بشكل عام ، يجب أن تكون المباعدة بين الملفات متساوية وأن تتمحور حول مفصل اللحام. في الأنظمة المجهزة بهذه الطريقة ، يمكن لجهاز التحكم في درجة الحرارة تحديد متطلبات الطاقة بطريقة تمثيلية ، مما يوفر طاقة كافية فقط للحفاظ على ملف تعريف درجة الحرارة. يوفر مصدر الطاقة الطاقة أثناء العملية برمتها.

دورة الزمن. توفر طريقة التحريض للتسخين المسبق وتخفيف الضغط وقتًا سريعًا نسبيًا لدرجة الحرارة. في التطبيقات الأكثر سمكًا ، مثل خطوط البخار عالية الضغط ، يمكن أن يقطع التسخين التعريفي ساعتين من وقت الدورة. من الممكن تقليل وقت الدورة من درجة حرارة التحكم إلى نقع درجة الحرارة.

مستهلكات. من السهل ربط العزل المستخدم في التسخين بالحث على قطع العمل ويمكن إعادة استخدامه عدة مرات. بالإضافة إلى ذلك ، فإن ملفات الحث قوية ولا تتطلب أسلاكًا هشة أو مواد خزفية. أيضًا ، نظرًا لأن ملفات وموصلات الحث لا تعمل في درجات حرارة عالية ، فهي لا تخضع للتدهور.

سهولة الاستعمال. من الفوائد الرئيسية للتسخين التحريضي وتخفيف التوتر بساطته. العزل والكابلات سهلة التركيب ، وعادة ما تستغرق أقل من 15 دقيقة. في بعض الحالات ، يمكن تدريس كيفية استخدام معدات الحث في يوم واحد.

كفاءة الطاقة. مصدر طاقة العاكس فعال بنسبة 92 في المائة ، وهي ميزة مهمة في عصر ارتفاع تكاليف الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن عملية التسخين بالحث هي أكثر من 80 في المائة من الكفاءة. فيما يتعلق بإدخال الطاقة ، تتطلب عملية الحث فقط خط 40 أمبير ل 25 كيلو واط من الطاقة.

سلامة. التسخين المسبق وتخفيف التوتر من خلال طريقة الحث هي صديقة للعمال. لا يتطلب التسخين بالحث عناصر تسخين ساخنة وموصلات. يرتبط القليل جدًا من الجسيمات المحمولة في الهواء ببطانيات العزل ، ولا يتعرض العزل نفسه لدرجات حرارة أعلى من 1,800 درجة ، مما قد يتسبب في تكسير العزل إلى غبار قد يستنشقه العمال.

الموثوقية. من أهم العوامل التي تؤثر على الإنتاجية في تخفيف التوتر هي الدورة المستمرة. في معظم الحالات ، يعني انقطاع الدورة أن المعالجة الحرارية ستحتاج إلى إعادة التشغيل ، وهو أمر مهم عندما تستغرق الدورة الحرارية يومًا حتى تكتمل. تجعل مكونات نظام التسخين التعريفي انقطاع الدورة أمرًا غير محتمل. الكابلات الخاصة بالحث بسيطة ، مما يجعلها أقل عرضة للفشل. أيضًا ، لا يتم استخدام أي موصلات للتحكم في إدخال الحرارة للجزء.

براعه. بالإضافة إلى استخدام أنظمة التدفئة التعريفي من أجل التسخين المسبق للأنابيب وتخفيف الضغط ، قام المستخدمون بتكييف العملية مع اللحامات والأكواع والصمامات والأجزاء الأخرى. أحد جوانب التسخين التعريفي الذي يجعله جذابًا للأشكال المعقدة هو القدرة على ضبط الملفات أثناء عملية التسخين لاستيعاب الأجزاء الفريدة والمشتتات الحرارية. يمكن للمشغل بدء العملية وتحديد تأثيرات عملية التسخين في الوقت الفعلي وتعديل موضع الملف لتغيير النتيجة. يمكن تحريك الكابلات الحثية دون انتظار تبريد الهواء في نهاية الدورة.

التسخين التعريفي قبل تطبيقات اللحام

لقد أثبتت هذه التقنية نفسها في عدد من المشاريع ، بما في ذلك خطوط أنابيب النفط والغاز ، وبناء المعدات الثقيلة ، وصيانة معدات التعدين وإصلاحها.

خط أنابيب النفط. يلزم إجراء عملية صيانة لأنابيب النفط في أمريكا الشمالية لتسخين الأنابيب قبل لحام الأكمام أو التركيبات المطوقة لخط الأنابيب 48 بوصة. مقاس. بينما يمكن للعمال إجراء العديد من الإصلاحات دون الحاجة إلى إيقاف تدفق الزيت أو تصريفه من الأنبوب ، فإن وجود الخام نفسه أعاق كفاءة اللحام لأن الزيت المتدفق يمتص الحرارة. تتطلب مشاعل البروبان انقطاعًا مستمرًا في اللحام للحفاظ على الحرارة ومقاومة التسخين - مع توفير حرارة مستمرة - في كثير من الأحيان لا يمكنها تلبية درجات حرارة اللحام المطلوبة.

استخدم العمال نظامين بقدرة 25 كيلو وات مع بطانيات متوازية للحصول على درجة حرارة مسخنة مسبقًا تبلغ 125 درجة عند إصلاح غلاف التطويق. نتيجة لذلك ، قاموا بتقليل وقت الدورة من ثماني إلى 12 ساعة إلى أربع ساعات لكل لحام مقاس.

كان التسخين المسبق لتركيب STOPPLE (تقاطع T مع صمام) أكثر صعوبة بسبب سماكة جدار التركيب الأكبر. مع التسخين بالحث ، استخدمت الشركة أربعة أنظمة بقدرة 25 كيلو وات مع إعداد بطانية متوازية. استخدموا نظامين على كل جانب من نظام T. تم استخدام نظام واحد على الخط الرئيسي لتسخين الزيت مسبقًا ، والثاني تم استخدامه للتسخين المسبق لـ T عند مفصل اللحام المحيطي. كانت درجة حرارة التسخين 125 درجة. أدى هذا إلى تقليل وقت اللحام من 12 إلى 18 ساعة إلى سبع ساعات لكل لحام مقاس.

خط أنابيب الغاز الطبيعي. استلزم مشروع إنشاء خط أنابيب الغاز الطبيعي بناء خط أنابيب بقطر 36 بوصة وسمك 0.633 بوصة من ألبرتا ، كندا ، إلى شيكاغو. على امتداد واحد من خط الأنابيب هذا ، استخدم مقاول اللحام مصدرين للطاقة بقدرة 25 كيلوواط مركبين على جرار مع بطانيات الحث المتصلة بذراع الرافعة من أجل السرعة والراحة. قامت مصادر الطاقة بالتسخين المسبق لكلا جانبي وصلة الأنبوب. كانت السرعة والتحكم الموثوق في درجة الحرارة أمرًا بالغ الأهمية في هذه العملية. مع زيادة محتوى السبائك في المواد لتقليل الوزن ووقت اللحام ، وزيادة العمر الافتراضي للجزء ، يصبح التحكم في درجات حرارة التسخين المسبق أكثر أهمية. يتطلب تطبيق التسخين التعريفي هذا أقل من ثلاث دقائق للحصول على درجة حرارة التسخين المسبق البالغة 250 درجة.

معدات ثقيلة. غالبًا ما يلحم مصنع المعدات الثقيلة أسنان المحول على حواف جرافة اللودر. تم نقل مجموعة اللحام اللولبي للخلف وللأمام إلى فرن كبير ، مما يتطلب من مشغل اللحام الانتظار ريثما يتم إعادة تسخين الجزء بشكل متكرر. اختارت الشركة المصنعة تجربة التسخين التعريفي لتسخين التجميع لمنع حركة المنتج.

كانت المادة بسماكة 4 بوصات مع درجة حرارة عالية مطلوبة من التسخين المسبق بسبب محتوى السبيكة. تم تطوير البطانيات التعريفي المخصصة لتلبية متطلبات التطبيق. قدم تصميم العزل والملف فائدة إضافية تتمثل في حماية المشغل من الحرارة المشعة للجزء. بشكل عام ، كانت العمليات أكثر كفاءة إلى حد كبير ، مما أدى إلى تقليل وقت اللحام والحفاظ على درجة الحرارة طوال عملية اللحام.

ادوات المنجم. كان منجم يعاني من مشاكل التكسير البارد وعدم كفاءة التسخين المسبق باستخدام سخانات البروبان في عملياته لإصلاح معدات التعدين. كان على مشغلي اللحام إزالة بطانية عازلة تقليدية من الجزء السميك بشكل متكرر لتطبيق الحرارة والحفاظ على الجزء في درجة الحرارة الصحيحة.

تحافظ بطانية التسخين المسبق على درجة حرارة حافة الجرافة أثناء تثبيت الأسنان.
اختار المنجم تجربة التسخين التعريفي باستخدام بطانيات مسطحة مبردة بالهواء لتسخين الأجزاء قبل اللحام. طبقت عملية الحث الحرارة على الجزء بسرعة. كما يمكن استخدامه بشكل مستمر أثناء عملية اللحام. تم تقليل وقت إصلاح اللحام بنسبة 50 بالمائة. بالإضافة إلى ذلك ، تم تجهيز مصدر الطاقة بجهاز تحكم في درجة الحرارة للحفاظ على الجزء عند درجة الحرارة المستهدفة. أدى هذا إلى القضاء على إعادة العمل تقريبًا بسبب التكسير البارد.

محطة توليد الكهرباء. كان منشئ محطة توليد الكهرباء يقوم ببناء منشأة لتوليد الطاقة بالغاز الطبيعي في كاليفورنيا. كانت شركات تصنيع الغلايات والأنابيب تعاني من تأخيرات في البناء بسبب طرق التسخين المسبق وتخفيف التوتر التي كانوا يستخدمونها في خطوط البخار بالمحطة. جلبت الشركة تقنية التسخين التعريفي في محاولة لزيادة الكفاءة ، خاصة للعمل على خطوط البخار المتوسطة إلى الكبيرة ، حيث تستغرق هذه القطع معظم وقت المعالجة الحرارية المطلوبة في موقع العمل.

إن بساطة لف بطانيات الحث حول الأشكال المعقدة ، كما هو الحال في محطة توليد الطاقة بالغاز الطبيعي هذه ، يمكن أن تقلل من وقت المعالجة الحرارية.
على نموذجي 16 بوصة. weldolet مع 2 في. سمك الجدار ، كان التسخين التعريفي قادراً على تقليص ساعتين من الوقت إلى درجة الحرارة (600 درجة) وساعة أخرى للوصول إلى درجة حرارة النقع (600 درجة إلى 1,350 درجة) لتخفيف الضغط.