Каталог товаров

Индукционные системы нагрева при сварочных работах

Индукционная система нагрева предназначена для термической обработки деталей в сварном производстве трубопроводов и других видов продукции. Ее использование дает возможность повысить прочность изготавливаемых узлов, увеличить срок эксплуатации оборудования и конструкций.

Значение нагрева при сварочных работах

Швы, полученные в результате сварки, имеют неоднородную структуру и свойства, а также сохраняют остаточные напряжения, что связано с неравномерностью нагрева в процессе обработки. В месте соединения температура металла достигает 1500 °С, в результате чего он плавится. Соседние же участки не подвержены сильному нагреву и находятся в твердом состоянии. В связи с этим механическая прочность металла в месте шва в 1,2–1,6 раза выше, чем аналогичные характеристики прилегающих зон и основного материала трубы.


Использование индукционных систем нагрева при сварке
Использование индукционных систем нагрева при сварке

Наиболее неблагоприятными для эксплуатации свойствами обладают следующие участки:

  • перегрева. Участок характеризуется крупнозернистой структурой, определяющей низкую пластичность металла. Он образуется при нагреве низкоуглеродистых сталей на 300–400 °С выше верхней критической точки (Ас3);
  • закалки. Возникает при обработке низколегированных сталей. Образуется в зоне, которая нагревается при сварке до 900–1300 °С, то есть выше точки Aс3. В участке присутствуют структуры высокой твердости, имеющие низкую пластичность и ударную вязкость;
  • разупрочнения. При сварке температура данного участка находится в интервале между нижней (Ас1) и верхней (Ас3) критическими точками, то есть в пределах 760–850 °С. Зона разупрочнения отличается высокой пластичностью при пониженной прочности.

Кроме этого, после усадки шва при охлаждении возникают остаточные напряжения, которые могут приводить к нежелательным деформациям и ухудшению других характеристик. В конечном счете это приводит к снижению надежности трубопроводов и других систем, работающих под давлением.

Одним из наиболее радикальных методов повышения качества сварных соединений является индукционная термическая обработка. Она позволяет улучшить структуру металла, снизить остаточные напряжения в сложных зонах.

Индукционный способ термической обработки

Он основан на принципе возникновения в металле вихревых токов под воздействием переменного электромагнитного поля. Генератором последнего служит индукционная система нагрева.

К преимуществам данного типа оборудования относятся:

  • высокая производительность. Нагрев осуществляется очень быстро, что позволяет в сжатые сроки обработать сварное соединение;
  • энергетическая эффективность. КПД индукционной системы нагрева составляет до 90 %, а потери теплоты в режиме ожидания невелики;
  • высокое качество обработки. Обрабатываемый шов не контактирует с пламенем или иным нагревателем, следовательно, не окисляется;
  • точность параметров. После настройки индукционной системы нагрева температура и время обработки поддерживаются автоматически;
  • безвредность для окружающих. В процессе обработки не выделяются продукты горения. Нагрев производится вихревыми токами внутри металла.

Режимы термической обработки

Система индукционного нагрева ProHeat 35
Система индукционного нагрева ProHeat 35

Данный процесс состоит из трех этапов:

  • индукционного нагрева сварного шва до необходимой температуры;
  • выдержки в таком состоянии в течение некоторого времени;
  • охлаждения с определенной скоростью.

При монтаже трубопроводных систем используются следующие режимы индукционных систем нагрева:

  • термический отдых. Как правило, используется для сварных соединений в системах толстостенных труб, для которых применение других режимов нагрева затруднено;
  • высокий отпуск. Такой обработке подвергаются сварные швы из сталей перлитного класса. Высокий отпуск позволяет снизить на 70–90 % остаточные напряжения, повысить пластичность и вязкость металла;
  • нормализация. Нагрев снижает уровень остаточных напряжений, приводит к образованию однородной мелкозернистой структуры. Нормализации чаще всего подвергаются соединения в системах тонкостенных труб малого диаметра из стали перлитного класса, особенно если они выполнены методом газовой сварки;
  • аустенизация и стабилизирующий отжиг. Оба этих вида термической обработки применяются для улучшения качества сварных соединений труб из высоколегированных марок аустенитного класса, например 08Х18Н10Е или 12Х18Н10Т.

Особенности систем индукционного нагрева

Стандартное оборудование представляет собой источник питания в защитном корпусе с разъемами для подключения удлинительных кабелей. Индукционная система нагрева оснащается воздушным или жидкостным охлаждением, встроенным регулятором температуры. Опционально она может комплектоваться тележкой на колесах, а также электронным записывающим устройством. Программирование имеет два режима: ручной, когда оператор сам выставляет время обработки, и автоматический. В последнем случае выходная мощность зависит от текущей температуры детали.

Все индукционные системы нагрева имеют высокую степень защиты, исключающую поражение электрическим током при работе. Если разъем не закрыт заглушкой или к нему не подключен кабель, питание на него не подается. Некоторые модели оснащаются дистанционными выключателями.

Индукционные системы нагрева с воздушным охлаждением комплектуются специальным одеялом с кевларовым чехлом. Такое оборудование применяется при работе с надземными и подводными трубопроводами, в судостроении (для обработки кромок значительной длины), горной промышленности. Большинство моделей данного типа оснащены несколькими разъемами для удлинительных кабелей, что позволяет обрабатывать одновременно более чем одну деталь.

Индукционные системы нагрева с жидкостным охлаждением имеют дополнительный кабель, который подсоединяется к обрабатываемой детали. Он размещен в армированном силиконовом шланге. Это обеспечивает прочность последнего, создает необходимые условия для подачи жидкости, охлаждающей проводник тепла.

Индукционная система нагрева с жидкостным охлаждением используется для горячей посадки фланцев и других компонентов на вал, а также для их последующего снятия. Ее применяют при строительстве технологических трубопроводов в полевых условиях и сварочных цехах. В горной и судостроительной промышленности такое оборудование используют для быстрого нагрева кромок значительной протяженности, например для швов деталей корпуса.