Главная → Статьи

Материалы и оборудование для термической обработки

Для термической обработки сварных соединений используют различные нагревательные устройства. В монтажных условиях применяют несколько типов электронагревателей сопротивления — гибкие, жесткие, с керамической изоляцией, в виде ковриков и муфелей. Широко распространены гибкие пальцевые электронагреватели (ГЭН), состоящие из двойной плоской спирали (нихро-мовая проволока диаметром 3,6 мм), каждый виток (палец) которой защищен керамическими изоляторами из спеченной окиси алюминия, выдерживающей температуру до 1600 °С. Их используют для термической обработки сварных соединений диаметром от 0,1 до 6 м. Большая удельная мощность, возможность пользоваться сварочными источниками питания, простота в эксплуатации, небольшая масса, высокий коэффициент мощности и полезного действия и другие преимущества обеспечили этим нагревателям широкое применение в практике монтажных организаций. Имеются электронагреватели сопротивления с защитным и теплоизоляционным кожухами. Под защитный кожух подают инертный газ, предохраняющий электронагревательный элемент от быстрого сгорания. Иногда электронагревательный элемент вместе со слоем теплоизоляции размещается в металлическом кожухе, что позволяет значительно увеличить срок эксплуатации теплоизоляции. Такие нагреватели называются муфельными.

Индукционный электронагреватель представляет собой соленоид, выполненный обычно из меди. Переменный ток, пропущенный по соленоиду (индуктору), создает переменное электромагнитное поле, наводящее электрический ток в теле изделия, на которое наложен индуктор. Металл изделия нагревается наведенным током. Существуют гибкие, жесткие, с изоляцией и без лее с воздушным и водяным охлаждением индукторы.

В последние годы в нашей стране стали применять водоохлаждаемые индукторы из медной или латунной гофрированной гибкой трубки, на наружной поверхности которой расположен в виде оплетки многожильный медный кабель. Наружная поверхность медной оплетки покрыта гибкой асбестовой оболочкой. Охлаждающая вода циркулирует внутри гибкой трубки. Жесткие разъемные индукторы в настоящее время применяют редко из-за сложности конструкции и недостаточной эксплуатационной надежности.

Для работы в монтажных условиях разработаны 4 вида электронагревателей комбинированного действия типа КЭН, состоящие из параллельно расположенных нихромовых проволок диаметром 3,6 мм, на которые надеты керамические изоляторы. Электронагреватели типа КЭН просты в изготовлении, легко поддаются ремонту, универсальны в изготовлении (4 типоразмера), обеспечивают более высокое качество термической обработки, чем электронагреватели сопротивления, легко обслуживаются.

Газопламенными устройствами служат универсальные ацетилено-кислородные горелки, кольцевые многопламенные горелки, трубчатые газопламенные устройства с факельным нагревом и газопламенные устройства типа форсунок и смесительных камер. В некоторых случаях используют горелки с наконечником, на котором установлены два наружных мундштука, что позволяет создать большую зону нагрева. Для объемной (полной) термической обработки корпусных конструкций применяют мощные факельные газовые горелки, топливом для которых является пропан-бутан, природный газ, дизельное топливо, а также теплогенераторы, где горючий газ смешивается с воздухом, а затем смесь сгорает и полученное тепло подается в термообрабатываемую конструкцию.

Для термохимического нагрева при термической обработке сварных соединений трубопроводов различной конфигурации применяют устройства в виде «пакетов» (муфелей), выполненных в форме сварного соединения; для соединений преимущественно типа «труба с трубой» — в виде «ковриков» (матов), размеры которых подгоняют под конкретное сварное соединение. Экзотермические устройства могут быть изготовлены таким образом, чтобы обеспечить определенный цикл термической обработки.

Для теплоизоляции нагреваемых сварных соединений при термической обработке используют асбестовые материалы. Однако срок их службы составляет 1—3 цикла нагрева. Поэтому для электронагревателей сопротивления и комбинированного действия рекомендуются высокотемпературные маты МВТ из кремнеземных материалов. Для лучшей их сохранности целесообразно электронагреватели покрывать слоем асбестовой или стеклоткани. Это увеличит срок службы матов до 10 циклов нагрева. При выполнении термической обработки с нагревом до 1100—1150°С рекомендуются жесткие теплоизоляционные кожухи, корпус которых выполнен из тонколистовой нержавеющей хромоникелевой стали с набивкой из кремнеземного волокна. Для термической обработки сварных соединений трубопроводов в полевых условиях применяют утеплитель в виде коврика из асбестовой ткани, обернутого снаружи кремнеземной тканью. При объемной термической обработке газопламенным нагревом целесообразно использовать маты из минеральной ваты или асбестовых материалов. Для теплоизоляции внутренней поверхности термообра-батываемых корпусных конструкций с целью снижения перепадов температуры по толщине стенки применяют блоки (короба) из листовой стали, наполненные высокотемпературным кремнеземным волокном.

В комплект оборудования для термической обработки входят нагревательные устройства, источники питания, посты управления и контроля. В монтажных условиях это оборудование используется в виде установок и постов для термической обработки.

Источниками электрического тока являются сварочные трансформаторы, выпрямители, преобразователи, передвижные агрегаты и преобразователи повышенной частоты. Основным видом источников питания при местной термической обработке электронагревателями сопротивления и комбинированными служат однофазные од-нопостовые трансформаторы для ручной сварки. При индукционном нагреве токами промышленной частоты гибкими индукторами из оголенного медного провода применяют в основном однопостовые трансформаторы, предназначенные для автоматической сварки под флюсом. Для улучшения электрических характеристик и повышения срока службы отдельные трансформаторы можно модернизировать. Требуемое значение силы тока для индукционного нагрева можно получить путем параллельного соединения сварочных трансформаторов. Для индукционного нагрева токами повышенной частоты служат преобразователи, состоящие из машинного генератора повышенной частоты, соединенного с асинхронным двигателем муфтой или помещенного на одном с ним валу в общем корпусе. В последние годы для термической обработки в монтажных условиях применяют тиристорные преобразователи, основным узлом которых является тиристорный выпрямитель.

Для термической обработки с использованием электронагрева применяют установки с программным и ручным дистанционным управлением процессом термической обработки, а в отдельных случаях — посты с ручным управлением. Основной установкой для термической обработки сварных соединений трубопроводов с использованием электронагревателей является комплектная установка КУТОСС-М1, предназначенная для программной термической обработки в режиме автоматического регулирования, контроля и регистрации температуры одновременно до 6 сварных соединений по одной программе. Существует передвижной тип этой установки (ПКУТОСС-М1), у которой аппаратура установлена на автомобиле ЕрАЗ-762. В последние годы в монтажных условиях эксплуатируется переносная установка ЭТОП-300-И1 с программным управлением процессом термической обработки одиночных сварных соединений трубопроводов.

Для групповой термической обработки сварных соединений трубопроводов различных диаметров предназначен также специальный пост, обеспечивающий дистанционное регулирование процесса термообработки с помощью 6 рубильников, установленных на пульте управления. В полевых условиях для обработки соединений газопроводов с использованием муфельных нагревателей применяют полустационарную установку ОТС-121 и передвижную установку ОТС-62, которые предназначены для обеспечения электрического питания и программной регулировки процесса термообработки как в стационарных условиях (на трубосварочных базах), так и на трассе. Для термообработки сварных соединений трубопроводов большого диаметра одновременно по двум цепям нагрева служит программная установка АУТ-1 с индукционным нагревом. С использованием токов повышенной частоты 2500 Гц серийно выпускается 4 типа установок, две из которых имеют мощность по 200 кВт, а две других — по 100 кВт. На базе этих установок разработана система многоканальной термической обработки, позволяющая проводить обработку одновременно нескольких сварных соединений трубопроводов, расположенных на расстоянии до 800 м от преобразователя повышенной частоты.

Термическую обработку газопламенным нагревом от однопламенных ацетилено-кислородных горелок и горелок других типов выполняют с помощью постов газопламенного нагрева. Для объемной термической обработки в монтажных условиях создана специальная установка, у которой нагрев осуществляется посредством введения во внутреннюю полость термообрабатываемой конструкции теплоносителя — продуктов сгорания природного газа в смеси с воздухом, подаваемых теплогенераторной установкой.

Ваш отзыв