Индукционное оборудование для термообработки сварных швов и соединений трубопроводов, труб, металлов (стали, чугуна)

Содержание

Оборудование для термической обработки

Оборудование для термической обработки может иметь различные возможности, которые способствуют выполнению определенных процессов. Это касается максимальной температуры, создаваемой в ней, количества одновременно обрабатываемого материала, типа выполняемой обработки.

Оборудование для термической обработки на различных предприятиях представлено:

  • шахтными печами;
  • камерными печами;
  • печами с выдвижным подом;
  • вакуумными печами;
  • плавильными прессами;

Шахтные печи имеют высокую производительность и могут обрабатывать материалы, имеющие большие габариты. С их помощью можно производить термическую обработку для операции закалки, отжига, отпуска, нормализации цветных металлов. Применение оптимально для предприятий, которые не делают упор на точность проведения операций.

На сегодняшний день различными предприятиями выпускаются шахтные печи, которые имеют электрический и газовый нагрева. Установки данного типа могут применяться в эндогазовой, азотной, воздушной, вакуумной и водородной среде. Основным их применением является термообработка стальных элементов, которые имеют большие размеры. К ним относятся стальные детали и узлы, крупногабаритные отливки и поковки. Кроме этого производится их нормализация и прокат.

оборудование для термической обработки

Камерные печи термообработки имеют меньшие габариты, поэтому используются для изменения свойств объектов небольших размеров. Установки данного типа имеют популярность на различных типах производств. Они могут использоваться как отдельно, так и вкупе с автоматизированными комплексами.

В состав комплекса оборудования для термической обработки могут входить:

  • нагревательные печи;
  • закалочный бак;
  • моечные камеры;
  • камеры отпуска;

Камеры отпуска в некоторых установках совмещаются емкостью для охлаждения, чтобы избегать отпускной хрупкости. Нередко используют камеры, в которых элементы обрабатываются холодом, это позволяет уменьшить остаточный аустенит. В состав автоматизированного комплекса может входить рельсовая транспортная система для погрузки и разгрузки.

Печи, имеющие выдвижной подол являются оптимальным инструментом бля термической обработки деталей или узлов, которые имеют крупные габариты. Для осуществления загрузки и выгрузки используют краны и кран-балки. Из недостатков можно отменить большую теплопотерю. Это происходит ввиду их габаритов. С их помощью производят аустенизацию, отжиг. Нередко используют для нагрева металла перед процедурой ковки. Для загрузки элементов могут использоваться небольшие манипуляторы и роботы. Рабочее пространство может нагреваться газовым и электрическим способом.

Обработка сварных швов — обзор методов

Оборудование для термической обработки сварных соединений

Сварные швы отвечают за целостность металлической конструкции. В частности, соединение должно быть достаточно прочным, устойчивым к ржавлению, влажности. Обработка сварных швов призвана обеспечить выполнение этих задач.

Методы обработки

Существует три методики, с помощью которых защищаются сварные соединения:

  1. Термическая обработка. Благодаря этому способу можно убрать остаточные напряжения в материале, возникающие вследствие сварочных работ. Термообработка проводится по одной из двух технологий: местной, когда прогревается или охлаждается только само соединение, или общей — температурной обработке подлежит вся деталь.
  2. Механическая обработка. В данном случае задача состоит в удалении остатков шлака и проверке надежности соединения. Типичный пример механической обработки — простукивание шва молотком или выполнение его зачистки. Если шлак не удалить, возможно развитие коррозии.
  3. Химическая обработка. Нанесение защитных покрытий на соединение — один из способов борьбы с коррозийными процессами. Наиболее доступный вариант химической защиты — обработка шва грунтовочным лакокрасочным материалом.

Термическая обработка

Помимо уменьшения остаточных напряжений металла, термообработка позволяет добиться следующих целей:

  • сделать структуру шва и околошовных зон более приспособленной к воздействию внешних факторов;
  • оптимизировать физические и эксплуатационные свойства материала, в частности, повысить стойкость к ржавлению, жаропрочность и т.д.

Термическая обработка сварных соединений предполагает нагрев на определенное время сварного соединения или всего металла до заданной температуры. Далее происходит искусственное охлаждение, которое также производится по определенному сценарию.

Оборудование для термообработки

Для термической обработки стыков может использоваться четыре вида технологического оборудования:

  1. Индукционные устройства. Индукционный нагрев часто применяется во время прокладки трубопроводов. Суть этого метода состоит в использовании медных индукторов, включающих в себя многожильный медный кабель с воздушным охлаждением. Во время монтажа индуктора на трубопровод нужно принимать во внимание расстояние между трубой и индуктором. Общее правило: чем больше зазор между объектами, тем хуже используется мощность оборудования.
  2. Гибкие нагреватели сопротивления. Данный способ считается одним из самых удобных и доступных способов обработки сварных швов.
  3. Муфельные печи. При работе с этим видом оборудования нужно особое внимание уделять равномерности нагрева соединения, что достигается нецентрированной установкой детали в печь.
  4. Нагрев с помощью газопламенного оборудования. При газопламенном нагреве применяются сварочные и особые многопламенные газовые горелки. Газовые нагреватели выделяют тепловую энергию, возникающую в результате сгорания смеси горючего газа с кислородом.

Оборудование для нагрева подбирается исходя из монтажных условий, доступности того или иного вида устройств и прочих обстоятельств. Нагревательное оборудование должно отвечать определенным требованиям: четко стыковаться со сварными швами, иметь не слишком большую массу и обеспечивать равномерный нагрев соединения как в ширину, так и в длину.

Чтобы сократить теплопотери, при термообработке сварных соединений используются всевозможные теплоизоляторы.

Теплоизоляция должна быть теплоустойчивой при небольшой теплопроводности, прочной, но в то же время гибкой, устойчивой к износу и безопасной в эксплуатации.

Способы термообработки

Известно несколько методов термической обработки сварных соединений:

  1. Предварительный нагрев. Используется как до проведения сварочных работ, так и в момент сваривания деталей. Данная разновидность термической обработки применяется при сварке конструкций из низкоуглеродистой стали. Металл прогревается до 150-200 градусов по Цельсию.
  2. Высокий отпуск. Методика состоит в нагреве материала до 650-750 градусов по Цельсию (конкретный показатель температуры зависит от сорта стали). Температура поддерживается в течение 5 часов. Технология позволяет уменьшить напряжения на 80%, а также повысить устойчивость материала к механическим воздействиям и увеличить его эластичность.
  3. Нормализация. Применяется по отношению к углеродистым и низколегированным маркам стали. Подобная термическая обработка соединения осуществляется при температурах от 950 градусов по Цельсию. По окончании нагрева производится выдержка и охлаждение в условиях окружающей среды. Нормализация дает возможность уменьшить зернистость металла, сократить напряжение, а также увеличивает прочность шва.
  4. Аустенизация. Представляет собой закалку сварного соединения путем его нагрева до температуры 1070 градусов и выше. Деталь греется в течение 60 минут, а затем производится быстрое искусственное охлаждение. Методика широко распространена для закалки аустенитных сталей. Результат аустенизации — возросшая эластичность сварного соединения.
  5. Стабилизация. От аустенизации стабилизирующий отжиг отличается более низкой температурой и менее продолжительным периодом выдержки металла.
  6. Термический отдых. Технология заключается в нагреве сварного шва до 250-300 градусов по Цельсию. Затем осуществляется выдержка металла в разогретом состоянии. В результате процедуры в сварном соединении снижается уровень диффузного водорода, и уменьшаются внутренние напряжения.

Выбор способа, которым будет осуществляться термическая обработка сварных соединений, зависит от физико-химических характеристик стали (определяется ее маркой). Особое значение имеет выполнение технологических требований, в противном случае происходит ухудшение качества сварного соединения.

Ключевые параметры, которые нужно учитывать при проведении местной термообработки:

  • ширина нагреваемого участка;
  • равномерность нагревания по толщине стенки и ширине нагреваемого участка;
  • период выдержки;
  • интенсивность охлаждения.

Механическая обработка

Механическое устранение недостатков сварочных работ осуществляется при помощи проволочной щетки. Можно значительно упростить задачу и сделать зачистку качественнее, если использовать портативное шлифовальное устройство или болгарку с лепестковой насадкой. Вместо насадки также можно применить абразивный круг.

Механическая очистка позволяет убрать следующие дефекты сварного соединения:

  • окалины;
  • заусенцы;
  • окислы;
  • последствия побежалостей.

Несмотря на простоту и дешевизну технологии, существует ряд нюансов, касающихся выбора насадки, знание которых позволит выполнить работу качественнее:

  1. Прежде всего, нужно выбрать шлифовальный круг из подходящего материала. Лучше всего для механической очистки подойдет круг из цирконата алюминия. Преимущество этого материала в том, что он, во-первых, провоцирует коррозийные процессы, а во-вторых, цирконат алюминия прочнее оксида алюминия, из которого также изготавливаются некоторые виды насадок.
  2. Лепестки шлифовального круга должны быть на тканевой составляющей. Ткань надежнее и устойчивее к большим нагрузкам в сравнении с бумагой, которая иногда применяется на лепестках в качестве основы. Однако стоят такие насадки намного больше аналогов на бумажной основе. Более высокая стоимость тканевых насадок вполне оправдана и окупится при такой агрессивной по отношению к материалу работе, как шлифование швов.
  3. Размер абразивного зерна зависит от типа выполняемой работы. Очень часто в ходе очистки соединений могут понадобиться насадки с разным размером зерна. Поэтому рекомендуется приобретать сразу несколько видов насадок.
  4. Если нужно качественно зачистить шов, то разные размеры зерен просто необходимы, так как шлифовка осуществляется с постепенной сменой насадок на зерна меньшего размера. К примеру, крупные окалины убираются крупнозернистыми насадками, а вот тонкая шлифовка производится мелкозернистыми насадками. Финишная проходка осуществляется наиболее мелким зерном. Насадки следует менять последовательно — допускается пропуск не более одного размера. Однако если речь идет о создании зеркального блеска сварного соединения, нельзя пропускать ни одного размера.
  5. Для обработки швов, расположенных в труднодоступных местах (полостях, кромках, отверстиях), используются особые устройства — борфрезы, устанавливаемые в шлифовальную машину. Существуют борфрезы самых разнообразных размеров и форм, поэтому подобрать нужную конфигурацию несложно.
Читайте также:  Сварочные агрегаты АДД и сварочные генераторы дизельные

Химическая обработка

Лучшие результаты при обработке сварных соединений достигаются при сочетании механических и химических средств. Применяется два метода работы со швами: травление и пассивация.

Травление выполняется до механической шлифовки. Для проведения этой операции используются химические составы, обеспечивающие однородное покрытие, препятствующее коррозийным процессам. Кроме того, травление позволяет ликвидировать места, тронутые побежалостью. Дело в том, что в таких местах наблюдается скопление окислов никеля и хрома, в результате чего сталь подвергается ржавлению.

На незначительных по площади участках сварных соединений рекомендуется производить травление непосредственным нанесением состава на обрабатываемую поверхность. Если деталь достаточно большая или имеет сложную конфигурацию, ее следует помещать в емкость с раствором для травления. Время нахождения металла в травильном расходе рассчитывается в каждой ситуации индивидуально.

Когда травление закончено, наступает черед пассивации. Процесс представляет собой нанесение на металл особого состава, в результате чего образуется пленка. Данное защитное покрытие препятствует возникновению коррозии.

С химической точки зрения, пассивацию можно объяснить следующим образом: оксиданты, взаимодействуя со сталью, удаляют с поверхности свободный металл, при этом активируя возникновение защитной пленки.

Завершается химическая обработка очисткой сварных соединений от реагентов. Смываемая вода содержит множество токсичных веществ, тяжелых металлов и кислот. Кислоты нейтрализуются при помощи щелочей, а затем оставшаяся жидкость фильтруется. Утилизировать отработку нужно только в специально отведенных для этого местах в соответствии с законодательством об охране окружающей среды.

Оборудование для термообработки сварных швов и соединений трубопроводов, труб, металлов

Индукционная термообработка сварных соединений и швов стали, чаще труб или трубопроводов — это инновационная послесварочная процедура. Данная технология широко применяется в самых различных сферах: нефтеперерабатывающей, энергетической, химической.

Индукционная термообработка труб и трубопроводов может быть как местной, когда касается непосредственно сварного шва или соединения, так и полной, когда нагревается вся конструкция, включая стыки. Независимо от масштаба операции выделяется три основных этапа термообработки шва: вначале идёт нагрев до нужной температуры с определённой скоростью, затем сварное соединение выдерживается некоторое время, и, наконец, охлаждение, которое также проходит с заранее заданной скоростью.

Индукционное оборудование для термообработки металла и сварных швов от компании ПРОМИНДУКТОР имеет полностью воздушное охлаждение, легкий интерфейс управления, встроенный промышленный контроллер с возможностью программирования режимов термообработки:

1. Предварительный нагрев

– простой метод нагрева материала до определенной температуры и поддержания этой температуры в течении какого-либо времени;

2. Отжиг

Читайте также:  Что такое сверление металла? учебно-методический материал

– 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.

Пользователь имеет возможность задать собственную или несимметричную, сегментальную процедуру термообработки металла. Оборудование также имеет функции по работе на постоянной мощности или мощности, зависящей от времени, то есть система понижает или повышает ее на определенном отрезке времени.

В отличие от конкурентов, наше оборудование для термообработки металла и сварных швов и соединений труб и трубопроводов имеет более низкий эксплуатационный вес, изготовлено с применением последних мировых разработок. Установки компактны, так как все расположено в одном корпусе, не требуют водяного охлаждения, подходят для решения универсальных технических задач по термообработке сварных швов, соединений труб и трубопроводов.

Преимущества:

  • быстрота нагрева;
  • высокая концентрация и точная локализация энергии при нагреве обеспечивают короткий цикл, высокую производительность, улучшают показатели использования оборудования и материалов и снижают риск деформации трубы при нагреве;
  • высокое и однородное качество;
  • индукционный нагрев позволяет с легкостью осуществить точное автоматическое управление процессом. Он идеально согласуется с автоматизированным производством и не требует специальной подготовки персонала;
  • нагрев только внутри материала;
  • непрерывный нагрев металла производится непосредственно в детали;
  • индукционный нагрев позволяет избегать сложного технического обслуживания, измерения, нагрева футеровки печей и их охлаждения. В процессе нагрева не выделяется дым или другие вредные эмиссии, загрязняющие материалы и оборудование. Все это снижает опасность процесса и улучшает рабочие условия;
  • пониженные затраты энергии.
  • В силу самого принципа индукционного нагрева, формирование тепла происходит внутри детали и, вследствие этого, процесс более эффективен по затратам энергии, чем другие методы, количество рассеиваемой энергии исключительно низко.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Модель TIS 45/AC-PH TIS 60/AC-PH TIS 80/AC-PH TIS 160/AC-PH TIS 250/AC-PH
Параметры питающей сети 380/220В, 50Гц
Максимальная мощность 45 кВт 60 кВт 80 кВт 160 кВт 250 кВт
Параметры термообработки
Максимальный диаметр трубы 630 ммПри толщине стенки 14 мм 1020 ммПри толщине стенки 22 мм 1220 ммПри толщине стенки 22 мм 1420 ммПри толщине стенки 40 мм 1420 ммПри толщине стенки 70 мм
Максимальная толщина стенки 40 ммПри диаметре 325 мм 50 ммПри диаметре 630 мм 50 ммПри диаметре 820 мм 60 ммПри диаметре 1020 мм 70 ммПри диаметре 1420 мм
Максимальная температура нагрева 620-830 °С
Скорость нагрева (регулируемая) 1-50 ºС/мин
Максимальная длительность процесса термообработки до 24 часов
Параметры предварительного и сопутствующего (межслойного) подогрева
Максимальный диаметр трубы до 1420 мм
Максимальная толщина стенки 70 мм
Максимальная температура нагрева 300 °С

Вакуумные печи

Вакуумные печи являются оптимальным средством, чтобы получить качественные инструменты, быстрорежущие стали, титановые сплавы, медь, тугоплавкие металлы и конструкционные стали. Вакуумные печи производят все процессы с высокой технологичной точностью параметров. Температура в них не может откланяться больше чем на 5 градусов. Они используются как составные элементы линий термической обработки.

В вакуумных печах может использоваться азотистая, гелиевая, воздушная среда. При этом для их эксплуатации не требуется использование водяных закалочных баков. Это приводит к тому, что в них сложно производить закаливание низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Для изготовления внутренней поверхности вакуумной печи используют листовой молибден, нагревательных элементов – графит, керамика, порошковые материалы.

Установки, которые имеют высокую мощность, способны создавать давление в вакуумной печи, которое составит 0,00005 мбар. Уровень максимального давления окружающей среды составит 20 мбар, а термпературы 1350 градусов. В качестве охлаждающей жидкости применяется вода.

Вакуумные камеры комплектуются различными вакуумными насосами, ресиверами, имеющие газовую среду охлаждения и установками, которые обеспечивают обратное водоохлаждение. Показатель степени автоматизации данного оборудования для термообработки может варьироваться в пределах 0,7-0,9.

Вакуумные печи имеют высокую стоимость, поскольку для их разработки и изготовления затрачивается намного больше средств. При этом они имеют один недостаток, который связан с тем, что поверхность сплавов обезлегируется, если в них используется высокая температура.

Базовый комплект УИНТ-50-2,4

Наименование Количество
1 Установка индукционного нагрева универсального исполнения мощностью — 50 кВт, частотой — 2,4 кГц. 1 шт.
2 Входной кабель (подключен к установке) 12 м.
3 Выходной кабель (подключен к установке) 20 м.
4 Провод для индуктора 22 м.
5 Компенсирующий конденсатор (укреплен на тележке) 1 шт.
6 Самопишущий одноканальный прибор для измерения и регистрации температуры нагреваемой части трубопровода (встроен в установку) 1 шт.
7 Регулятор скорости подъема и снижения температуры (встроен в установку) 1 шт.
8 Термопара 1 шт.
9 Компенсационный провод (подключен в установку) 20 м.
10 Руководство по эксплуатации 1 шт.

Опросный лист можно скачать здесь

Промышленные печи

Многочисленные варианты конструкций промышленных печей можно классифицировать по принципу их работы или способу выделения тепловой энергии. По этому признаку можно разделить все промышленные печи на установки топливного и электрического типа.

Читайте также:  Длина шлангов для газовой резки и сварки – рукав кислородный

Топливные печи, для произведения термической обработки используют химическую энергию, которая выделяется во время сжигания топлива. Это происходит за счет топливосжигающих элементов установок. Они имеют практически одинаковые конструкции в печах различного типа. В машиностроительной промышленности чаще всего используют печи-теплообменники. В них тепло, которое выделяется во время сжигания топлива, переносится к нагреваемому материалу. Как правило, на машиностроительных предприятиях используют радиационные и конверсионные данного типа.

Электрические печи создают тепло благодаря электроэнергии. Существует ряд установок, в которых способ передачи значительно отличается. Это индукционные, электродуговые и печи сопротивления. Оборудование, в котором тепло производится за счет электричества, имеет соответствующий тип.

Электронно-лучевые печи превращают свою энергию в тепловую. При столкновении электронного потока, которое ускоряется в вакуумном пространстве, с телом, происходит быстрое внутреннее нагревание и процесс плавления. Чаще всего установки данного типа используются для того, чтобы плавить чистые тугоплавкие металлы.

Электродуговые печи для термической обработки используются для плавления тугоплавких металлов. Основным их элементом является дуга, которая имеет высокую температуру благодаря подаче на нее электрической энергии. Нередко установки данного типа используются при выплавке и расплавлении сталей и чугуна. Они отлично подходят для работы с цветными металлами.

Индукционные печи превращают электроэнергию в электромагнитную энергию. При этом в установке нагревается только сам объект. Наличие большого количества вихревых токов заставляет предметы быстро расплавляться в камере. Установки, которые имеют высокий показатель частоты, используются для плавления сталей различных марок, чугуна и других металлов.

Применяемое оборудование

Для термической обработки сварных швов применяют следующие виды оборудования:

  1. Индукционное. Принцип работы основан на нагреве металла вихревыми токами, создаваемыми индукционной катушкой (индуктором), подключенной к высокочастотному генератору. Нагреваемый участок предварительно накрывают асбестом. Поверх него гибким проводом наматывают витки катушки с шагом 2,5 см на расстоянии 25 см по обе стороны от стыка. В качестве индуктора также используют накладки с расположенными внутри проводами. Технология обеспечивает быстрый, равномерный нагрев участка соединения независимо от положения деталей.
  2. Радиационное. Нагрев осуществляется теплом от проводов из нихрома, по которым проходит электроток. Гибкие нагревательные элементы удобны для обработки соединений сложной формы. Радиационное оборудование эффективней индукционного при работе с металлами с низкими электромагнитными характеристиками.
  3. Газовое выгодно для применения, так как не нуждается в электроэнергии. Однако на нагрев уходит много времени. Поэтому оборудование используют на небольших конструкциях. Для обеспечения равномерного прогрева соединения работу выполняют двумя многопламенными ацетиленовыми горелками одновременно с обеих сторон.
  4. Для работы с деталями небольшого размера применяют муфельные печи. Их также используют на трубопроводах малого диаметра.

Обработка сварного шва после сварки

Оборудование для термической обработки сварных соединений

Сварка — самый надежный, быстрый и экономичный способ создания неразъемных соединений металлов и их сплавов. В ходе сварочного процесса металл нагревается до температуры плавления. Это вызывает в нем внутренние напряжения. Кроме того, на поверхности сварочного шва остается шлак. Для удаления шлака и снятия внутренних напряжений в металле применяются различные способы обработки сварного шва.

Основные способы обработки сварных соединений

Наиболее распространенными стали следующие методы обработки сварного шва:

  • Термическая. Применяется для ликвидации внутренних остаточных напряжений. Проводится путем локального или общего прогрева.
  • Механическая. Зачистка сварных швов после сварки удаляет шлаки и окалину с поверхности соединения.
  • Химическая. Состоит из обезжиривания и покрытия защитным слоем. Препятствует возникновению коррозионных очагов. Метод используют для обработки материалов, подверженных коррозии, которым предстоит работать в активных средах.

Способ воздействия выбирают, применяясь к  техническим требованиям к конструкции и условиям ее эксплуатации. Часто применяют последовательно все три метода.

Термообработка

Термическая обработка сварных соединений обязательно проводится после сварки тонкостенных изделий, особо подверженных деформациям под воздействием внутренних напряжений. К таким конструкциям относятся трубопроводы, различные емкости, сосуды давления.

Термическая обработка сварного шва

Проводится термообработка и для большинства ответственных конструкций, таких, как корпуса атомных и химических реакторов.

Заключается термообработка в нагреве детали и ее последующем охлаждении по строго заданному температурному графику.

Зачем нужна

В ходе сварки нагревается небольшая область детали в районе шва. Неравномерный прогрев и приводит к возникновению внутренних напряжений, способных деформировать или даже разрушить деталь. Кроме того, в зоне неравномерного нагрева изменяется структура кристаллической решетки металла, что приводит к ухудшению его физико-механических и химических свойств.

Рядом со сварным швом зона закалки, в которой прочность повышена, а упругость, наоборот, понижена. Ее окружает зона разупрочнения, в которой пластичность сохраняется, а прочность становится ниже, чем была до сваривания.

Термическая обработка сварных соединений призвана восстановить внутреннее строение металла и его свойства, вернуть характеристики прочности, пластичности и коррозионной устойчивости к проектным значениям.

Обработка осуществляется при высоких температурных значениях, в диапазоне 600- 1000 °С. Это позволяет преодолеть негативные последствия неравномерного нагрева и приблизить структуру шва и околошовной зоны к структуре самой детали.

Обработка проходит в три стадии:

  • Нагревается область рядом со швом.
  • Конструкция выдерживается некоторое время в нагретом состоянии.
  • Изделие охлаждается в соответствии с графиком обработки.

Существует несколько видов обработки сварного шва. Выбор зависит от конфигурации конструкции, толщины детали и цели, которую собираются достигнуть.

Для каждого вида обработки применяется свой специфический график нагрева, выдержки и охлаждения.

Достоинства и недостатки

К достоинствам обработки нагревом относят:

  • Восстановление целевых характеристик прочности и пластичности;
  • Снятие внутренних напряжений, обеспечение долговечности шва и всей конструкции;
  • Улучшение, при необходимости, этих показателей.

Отрицательные моменты при проведении обработки нагревом следующие:

  • Высокие требования к квалификации работников.
  • Необратимость процессов. В случае несоблюдения графика термообработки сварных швов исправить брак практически невозможно.
  • Требуется дорогостоящее и громоздкое оборудование
  • Высокое энергопотребление, низкая экологичность.

В большинстве случаев преимущества перевешивают недостатки.

Что подвергают обработке

Термообработке подвергают сварные швы в ответственных конструкциях. Сюда входят

  • магистральные трубопроводы
  • сварные конструкции различных механизмов и станков, испытывающих высокие нагрузки
  • изделия, которым предстоит работать в сложных условиях эксплуатации.

При термообработке сравнительно небольших изделий используют муфельные печи.

Для обработки нагревом габаритных конструкций применяют нагрев пламенем газовых горелок или индукционный способ. В отдельных случаях применяют радиационный метод.

Термообработку для повышения коррозионной стойкости следует проводить по возможности скорее по окончании сварки.

Параметры проведения процесса

Продолжительность процесса во многом определяется маркой сплава и толщиной заготовки. Для хром-молибденовых сплавов применяют индукционный или радиационный способы нагрева. С увеличением толщины типовая продолжительность нагрева (в минутах) растет:

Толщина детали, см Радиационный Индукционный
2,0 40 25
2,0-2,5 70 40
2,5-3,0 100 40
3,0-3,5 120 60
3,5-4,5 140 70
4,5-6,0 150 90
6,0-8,0 160 110

Индукционный способ требует меньшего времени на обработку, но отличается большими энергозатратами. Перед обработкой следует обязательно выполнить зачистку сварочного шва.

Используемое оборудование

Термообработка сварных швов выполняется с использованием нескольких основных способов, каждый требует своего набора оборудования:

  • Индукционный. Требует генератора высокочастотного переменного тока большой мощности. Нагревательным элементом является катушка индуктивности, намотанная поверх участка детали, подлежащего нагреву.
  • Радиационный. Используется инфракрасное излучение от нагретой нихромовой проволоки, через которую пропускается сильный электрический ток. Требует мощных источников тока. Может применяться для прогрева материалов со слабыми электромагнитными свойствами.
  • Газовый. Наиболее экономичный по энергозатратам способ. Используется специальная горелка. Факел пламени формируется так, чтобы равномерно прогневать зону термообработки.

Выбор метода нагрева проводят, сопоставляя цель обработки, толщину конструкций, характеристики материала и экономические соображения.

Виды термической обработки

Виды термообработки сварных швов различаются по своей цели. Специалисты отличают следующие процессы:

  • Отдых. Конструкцию доводят до 300 °С и выдерживают полтора — два часа. Снижает механические напряжения и снижает содержание водорода в материале шва.
  • Отпуск. Состоит в нагреве до 700 °С и трехчасовой выдержке. Практически полностью снимает напряжения, дает возможность повысить пластичность.
  • Нормализация. Всю конструкцию, включая шов, нагревают до 800 °С и выдерживают 30-40 минут. Позволяет достичь однородности и мелкозернистости структуры металла. Используется на изделиях малой толщины.
  • Аустенизация. Изделие нагревают до 1100 °С и выдерживают 120 минут. Охлаждение проводят при комнатной температуре. Повышает пластичность высоколегированных сплавов за счет преобразования их кристаллической структуры.
  • Отжиг. Нагрев до 960 °С, трехчасовая выдержка и остывание при комнатной температуре. Используется для высоколегированных сплавов для повышения коррозионной стойкости.

Индукционный отпуск сварного шваПодготовка труб к нормализации сварного шва

Читайте также:  Сварочный аппарат для дома и дачи: инвертор какой фирмы выбрать, на какие технические характеристики обратить внимание

Как правило, перед термообработкой проводится зачистка сварного соединения.

Контроль температуры

При проведении термообработки ключевое значение имеет температура нагрева конструкции. Для контроля температуры применяют:

  • Термокарандаш и термокраска. Представляют собой химическое соединение, меняющее цвет по мере изменения температуры. Наносятся на поверхность изделия.
  • Тепловизоры и пирометры. Электронные устройства, дистанционно измеряющие температуру.

Термокарандаши и термокраска – традиционные средства, достаточно трудоемкие в применения и требующие постоянного визуального контроля со стороны оператора и его оперативного вмешательства в случае выхода параметров за пределы допустимых значений.

Тепловизоры и пирометры обладают большей точностью и могут быть встроены в автоматическую систему поддержания постоянной температуры.

Другие виды обработки

Кроме термообработки, широко используются также  механические и химические виды очистки сварных швов.

Механическая

Проводится с использование проволочных щеток или абразивных дисков. В промышленных условиях щетка, диск или лепестковая абразивная насадка закрепляет в угловой шлифовальной машинке (в быту называемой «болгарка»)

Способом механической зачистки с поверхности соединения удаляют шлаки, окалину, брызги застывшего металла и оксидную пленку.

Механическая обработка сварного шва

Зачистка сварного шва после сварки применяется перед термообработкой или покраской.

НАЗНАЧЕНИЕ

Установка предназначена для осуществления:

  • Предварительного и сопутствующего (межслойного) подогрева кромок металлических труб перед сваркой и в процессе сварки;
  • Термообработки зоны сварного шва;
  • Подогрева зоны сварного стыка перед нанесением защитной изоляции.

Установка может использоваться при ремонте промысловых и магистральных трубопроводов, газопроводов (конденсатопроводов) и их отводов из трубных сталей.

Установка предназначена для эксплуатации в полевых условиях и в условиях производственного цеха.

Продолжительность процесса

Длительность термической обработки сварных соединений зависит от вида и толщины металла. Хромомолибденовые марки стали и ее сплавы с включением ванадия нагревают радиационным или индукционным способом. Длительность процесса определяют по таблице:

Толщина,
смРадиационный,
минутыИндукционный,
минуты
До 2.0 40 25
2.1 — 2.5 70 40
2.6 — 3.0 100 40
3.1 — 3.5 120 60
3.6 — 4.5 140 70
4.6 — 6.0 160 90
6.1 — 8.0 160 110
8.1 — 10 1600 140

Перед нагревом сварной шов очищают от шлака. Индукционным способом процедура выполняется быстрее, но расход электроэнергии больше.

Процесс нагрева при темрической обработке
Процесс нагрева при темрической обработке

Важно!

Длительность термической обработки сварных соединений зависит от вида и толщины металла.

Особенности системы

Обрабатываемый материал располагается на поддонах и поддается обогреву с 5-ти сторон. Использование модернизированной системы работы с температурой обеспечивает точный контроль и возможность менять ее в зависимости от состояния обрабатываемого материала.

Увеличенный грузовой отсек позволяет ускорить процесс обжига и обработки металла, керамики и других материалов. Контроль температуры и улучшенная система безопасности – это одна из причин, почему крупные предприятия закупают такие агрегаты.

Водородные печи

В вакуумных водородных печах при термической обработке в системе используется водород. Некоторые печи данного типа работают с диссоциированным аммиаком и осуществляют непрерывную работу. Они отлично подходят для предприятий, в котором налаживается массовое производство. Плавка металлов с помощь водородной печи для спекания является лучшим вариантом. Кроме этого в вакуумных печах можно проводить эффективный обжиг керамических материалов.

Водородные печи оснащаются автоматическими и полуавтоматическими системами, которые осуществляют загрузку в печь материала, а так же автоматических систем, выполняющих проталкивание внутрь печи и выгрузку после завершения операции. Водородные печи могут иметь камерный и колпаковый тип.

Водородные печи, как правило состоят из:

  • цилиндрической камеры или колпака;
  • противовзрывного устройства;
  • передвижного подиума или подставки;
  • газовой системы, которая имеет увлажнитель и устройство, обеспечивающее дожиг водорода;
  • системы охлаждения;
  • системы электропитания;
  • системы управления.

Способы прогрева сварных соединений

сварка

Существует несколько способов термообработки сварных соединений. Выбор их зависит от доступности детали, ее размеров, возможности монтажа нагревательных устройств и др.

Чаще всего используются печи, нагреватели газопламенные и индукционные, специальные гибкие нагреватели.

Главные условия, которые надо учитывать при выборе способа нагрева — простота монтажа, равномерность нагрева соединения, отсутствие перепадов температур, небольшой вес устройства.

Самый несложный и недорогой метод обработки соединения – локальный, с использованием гибких нагревателей. Обычно применяется при монтаже трубопроводов.

Модернизация термического оборудования

Современные производители постоянно совершенствуют линейки установок, с помощью которых можно выполнять термообработку изделий и материалов. Модернизация термического оборудования необходима для того, чтобы определенные виды установок стали универсальными.

Так, например, с помощью камерных, шахтных, туннельных, колпаковых и других печей можно выполнять различные технологические процессы. Их конструкции предназначены для плавления, отпуска, отжига, закалки и других видов термической обработки.

Доменные печи и вагранки – классическое оборудование, которое используют на протяжении столетия. Оно не может быть модернизировано, так как утратит свои функциональные возможности. В таких установках можно проводить только плавку шихты или другого сырья.

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

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.

иаблица термообработка

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.

Термическое промышленное оборудование

Термическое промышленно оборудование представлено установками с различными функциями. Одним из таковых является плавильный пресс. Его используют для того, чтобы проводить правку проката, труб, профилей и сварных конструкций. Они оборудуются элементами, которые контролируют геометрию правки.

Термическое промышленное оборудование для произведения плавильного процесса могут работать в динамическом или ударном режиме. Как правило, цикл имеет короткую протяженность.

Термическое оборудование для автоматизированного процесса используется для серийного производства крупногабаритных элементов. Это, как правило, автомобильное, тракторное и агрегатное производство. В производственную линию могут включаться печи различного типа и осуществлять замкнутый или линейный цикл.

термическое промышленное оборудование

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.

термообработка шва таблица

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.

Источники

  • https://co-vally.ru/obrabotka/oborudovanie-dlya-termicheskoj-obrabotki-metallov.html
  • https://varimtutru.com/oborudovanie-dlya-termicheskoy-obrabotki-svarnyh-soedineniy/
  • https://separett.su/delaj-sam/ustanovka-dlya-termoobrabotki-svarnyh-shvov.html
  • https://svarkaprosto.ru/tehnologii/termoobrabotka-svarnyh-shvov
  • https://svarkaed.ru/svarka/shvy-i-soedineniya/kak-vypolnit-termoobrabotku-svarnyh-soedinenij.html

[свернуть]
Ссылка на основную публикацию