Pemanasan Awal Induksi Sebelum Pengelasan Untuk Pemanas Penghilang Stres
Mengapa menggunakan Pemanasan Awal Induksi Sebelum Pengelasan?
Pemanasan awal induksi dapat memperlambat laju pendinginan setelah pengelasan. Hal ini bermanfaat untuk melepaskan hidrogen yang tersebar dalam logam las dan menghindari retakan yang disebabkan oleh hidrogen. Pada saat yang sama, ini juga mengurangi segel pengelasan dan tingkat pengerasan zona yang terpengaruh panas, ketahanan retak sambungan las ditingkatkan.
Pemanasan awal induksi dapat mengurangi tekanan pengelasan. Perbedaan suhu (juga dikenal sebagai gradien suhu) antara tukang las di area pengelasan dapat dikurangi dengan pemanasan awal induksi lokal atau keseluruhan secara seragam. Dengan cara ini, di satu sisi, tegangan pengelasan berkurang, di sisi lain, laju regangan pengelasan berkurang, yang bermanfaat untuk menghindari retakan pengelasan.
Pemanasan awal induksi dapat mengurangi tingkat kendala struktur yang dilas, terutama untuk mengurangi kendala sambungan sudut. Dengan meningkatnya suhu pemanasan awal induksi, insiden retak berkurang.
Suhu pemanasan awal induksi dan suhu interlayer (Catatan: bila pengelasan multi-layer dan multi-pass dilakukan pada pengelasan, suhu terendah dari pengelasan depan disebut suhu interlayer saat pengelasan pasca-las. Untuk material yang membutuhkan pengelasan pemanasan awal induksi, ketika pengelasan multilayer diperlukan, suhu interlayer harus sama atau sedikit lebih tinggi dari suhu pemanasan awal induksi. Jika suhu interlayer lebih rendah dari suhu pemanasan awal induksi, maka harus dilakukan pemanasan awal induksi lagi.
Selain itu, keseragaman suhu pemanasan awal induksi ke arah ketebalan pelat baja dan di area pengelasan memiliki efek penting dalam mengurangi tegangan pengelasan. Lebar pemanasan awal induksi lokal harus ditentukan sesuai dengan batasan tukang las, umumnya tiga kali ketebalan dinding di sekitar zona pengelasan, dan tidak kurang dari 150-200 mm. Jika pemanasan awal induksi tidak seragam, tidak hanya tidak akan mengurangi tegangan pengelasan tetapi juga akan meningkatkan tegangan pengelasan.
Bagaimana Menemukan Solusi Pemanasan Awal Induksi yang Sesuai?
Ketika memilih peralatan pemanasan awal induksi yang sesuai, pertimbangkan aspek-aspek berikut ini:
Bentuk dan ukuran benda kerja yang dipanaskan ..: Benda kerja besar, bahan batang, bahan padat, harus dipilih daya relatif, peralatan pemanas induksi frekuensi rendah; Jika benda kerja kecil, pipa, pelat, roda gigi, dll., Peralatan pemanasan awal induksi dengan daya relatif rendah dan frekuensi tinggi harus dipilih.
Kedalaman dan area yang akan dipanaskan: Kedalaman pemanasan yang dalam, area yang luas, pemanasan keseluruhan, harus memilih daya besar, peralatan pemanas induksi frekuensi rendah; Kedalaman pemanasan dangkal, area kecil, pemanasan lokal, pemilihan daya yang relatif kecil, peralatan pemanasan awal induksi frekuensi tinggi.
Kecepatan pemanasan yang dibutuhkan: Jika kecepatan pemanasan cepat, peralatan pemanas induksi dengan daya yang relatif besar dan frekuensi yang relatif tinggi harus dipilih.
Peralatan waktu kerja terus menerus: Waktu kerja terus menerus yang panjang, relatif memilih peralatan pemanasan awal induksi daya yang sedikit lebih besar.
Jarak antara kepala pemanas induksi dan mesin induksi: Sambungan yang panjang, bahkan penggunaan sambungan kabel berpendingin air, harus merupakan mesin pemanas awal induksi daya yang relatif besar.
Pemanasan Induksi: Bagaimana Cara Kerjanya?
Sistem pemanas induksi menggunakan pemanasan tanpa kontak. Mereka menginduksi panas secara elektromagnetik daripada menggunakan elemen pemanas yang bersentuhan dengan bagian untuk menghantarkan panas, seperti halnya pemanasan resistansi. Pemanasan induksi bertindak lebih seperti oven microwave - alat tetap dingin sementara makanan dimasak dari dalam.
Dalam contoh industri pemanasan induksipanas diinduksi pada komponen dengan menempatkannya dalam medan magnet frekuensi tinggi. Medan magnet menciptakan arus pusar di dalam komponen, menggairahkan molekul komponen dan menghasilkan panas. Karena pemanasan terjadi sedikit di bawah permukaan logam, tidak ada panas yang terbuang.
Kesamaan pemanasan induksi dengan pemanasan resistansi adalah konduksi diperlukan untuk memanaskan melalui bagian atau bagian. Satu-satunya perbedaan adalah sumber panas dan suhu alat. Proses induksi memanaskan di dalam bagian, dan proses resistansi memanaskan pada permukaan bagian. Kedalaman pemanasan tergantung pada frekuensi. Frekuensi tinggi (misalnya, 50 kHz) memanaskan dekat dengan permukaan, sedangkan frekuensi rendah (misalnya, 60 Hz) menembus lebih dalam ke dalam komponen, menempatkan sumber pemanas hingga kedalaman 3 mm, yang memungkinkan pemanasan pada komponen yang lebih tebal. Kumparan induksi tidak memanas karena konduktornya besar untuk arus yang dialirkan. Dengan kata lain, koil tidak perlu memanas untuk memanaskan benda kerja.
Komponen Sistem Pemanas Induksi
Sistem pemanas induksi dapat didinginkan dengan udara atau cairan, tergantung pada kebutuhan aplikasi. Komponen utama yang umum pada kedua sistem ini adalah koil induksi yang digunakan untuk menghasilkan panas di dalam komponen.
Sistem Berpendingin Udara. Sistem berpendingin udara yang umum terdiri dari sumber daya, selimut induksi, dan kabel terkait. Selimut induksi terdiri dari kumparan induksi yang dikelilingi oleh insulasi dan dijahit ke dalam selongsong Kevlar bersuhu tinggi yang dapat diganti.
Jenis sistem induksi ini dapat menyertakan pengontrol untuk memantau dan mengontrol suhu secara otomatis. Sistem yang tidak dilengkapi dengan pengontrol memerlukan penggunaan indikator suhu. Sistem ini juga dapat menyertakan sakelar on-off jarak jauh. Sistem berpendingin udara dapat digunakan untuk aplikasi hingga 400 derajat F, yang menetapkannya sebagai sistem pemanasan awal.
Sistem Berpendingin Cairan. Karena cairan mendinginkan lebih efisien daripada udara, sistem pemanas induksi jenis ini cocok untuk aplikasi yang membutuhkan suhu yang lebih tinggi, seperti pemanasan awal suhu tinggi dan penghilang stres. Perbedaan utama dari sistem berpendingin udara adalah penambahan pendingin air dan penggunaan selang fleksibel berpendingin cairan yang menampung koil induksi. Sistem berpendingin cairan juga umumnya menggunakan pengontrol suhu dan perekam suhu internal, khususnya komponen penting dalam aplikasi penghilang stres.
Prosedur penghilang stres yang umum dilakukan memerlukan langkah ke 600 hingga 800 derajat F, diikuti dengan kenaikan suhu yang terkontrol ke suhu rendam sekitar 1.250 derajat. Setelah waktu penahanan, komponen didinginkan secara terkendali hingga antara 600 dan 800 derajat. Perekam suhu mengumpulkan data tentang profil suhu aktual komponen berdasarkan input termokopel, persyaratan jaminan kualitas untuk aplikasi penghilang stres. Jenis pekerjaan dan kode yang berlaku menentukan prosedur yang sebenarnya.
Manfaat Pemanasan Induksi
Pemanasan induksi menawarkan banyak manfaat, termasuk keseragaman dan kualitas panas yang baik, waktu siklus yang lebih singkat, dan bahan habis pakai yang tahan lama. Pemanasan induksi juga aman, andal, mudah digunakan, hemat daya, dan serbaguna.
Keseragaman dan Kualitas. Pemanasan induksi tidak terlalu sensitif terhadap penempatan atau jarak koil. Umumnya, kumparan harus diberi jarak secara merata dan berpusat pada sambungan las. Pada sistem yang dilengkapi demikian, pengontrol suhu dapat menetapkan kebutuhan daya dengan cara analog, menyediakan daya yang cukup untuk mempertahankan profil suhu. Sumber daya menyediakan daya selama seluruh proses.
Waktu Siklus. Metode induksi pemanasan awal dan penghilang stres memberikan waktu yang relatif cepat untuk mencapai suhu. Pada aplikasi yang lebih tebal, seperti saluran uap bertekanan tinggi, pemanasan induksi dapat memangkas dua jam dari waktu siklus. Dimungkinkan untuk mengurangi waktu siklus dari suhu kontrol ke suhu rendam.
Bahan habis pakai. Insulasi yang digunakan dalam pemanasan induksi mudah dipasang pada benda kerja dan dapat digunakan kembali berkali-kali. Selain itu, kumparan induksi kuat dan tidak memerlukan kawat atau bahan keramik yang rapuh. Selain itu, karena kumparan dan konektor induksi tidak beroperasi pada suhu tinggi, mereka tidak mengalami degradasi.
Kemudahan Penggunaan. Manfaat utama dari pemanasan awal induksi dan penghilang stres adalah kesederhanaannya. Isolasi dan kabel mudah dipasang, biasanya membutuhkan waktu kurang dari 15 menit. Dalam beberapa kasus, cara menggunakan peralatan induksi dapat diajarkan dalam satu hari.
Efisiensi Daya. Sumber daya inverter 92 persen efisien, sebuah keuntungan penting di era biaya energi yang meroket. Selain itu, proses pemanasan induksi lebih dari 80 persen efisien. Mengenai input daya, proses induksi hanya membutuhkan saluran 40 amp untuk daya 25 kW.
Keamanan. Pemanasan awal dan penghilang stres melalui metode induksi ramah bagi pekerja. Pemanasan induksi tidak memerlukan elemen dan konektor pemanas panas. Sangat sedikit partikulat di udara yang terkait dengan selimut insulasi, dan insulasi itu sendiri tidak terpapar pada suhu yang lebih tinggi dari 1.800 derajat, yang dapat menyebabkan insulasi terurai menjadi debu yang dapat terhirup oleh pekerja.
Keandalan. Salah satu faktor terpenting yang berdampak pada produktivitas dalam menghilangkan stres adalah siklus yang tidak terganggu. Dalam kebanyakan kasus, gangguan siklus berarti perlakuan panas perlu dijalankan kembali, yang signifikan ketika siklus termal dapat memakan waktu satu hari untuk diselesaikan. Komponen sistem pemanas induksi membuat gangguan siklus tidak mungkin terjadi. Pengkabelan untuk induksi sederhana, sehingga kecil kemungkinannya untuk gagal. Selain itu, tidak ada kontaktor yang digunakan untuk mengontrol input panas ke bagian tersebut.
Keserbagunaan. Selain menggunakan sistem pemanas induksi untuk memanaskan awal dan meredakan tekanan pada pipa, pengguna telah mengadaptasi proses ini untuk weldolet, siku, katup, dan bagian lainnya. Salah satu aspek pemanasan induksi yang membuatnya menarik untuk bentuk yang kompleks adalah kemampuan untuk menyesuaikan kumparan selama proses pemanasan untuk mengakomodasi bagian yang unik dan heat sink. Operator dapat memulai proses, menentukan efek dari proses pemanasan secara real time, dan memodifikasi posisi koil untuk mengubah hasilnya. Kabel induksi dapat dipindahkan tanpa menunggu pendinginan udara di akhir siklus.
Pemanasan Induksi sebelum Aplikasi Pengelasan
Teknologi ini telah terbukti pada sejumlah proyek, termasuk jaringan pipa minyak dan gas, konstruksi alat berat, serta pemeliharaan dan perbaikan peralatan pertambangan.
Pipa Minyak. Operasi pemeliharaan pipa minyak di Amerika Utara perlu memanaskan pipa sebelum mengelas selongsong atau alat kelengkapan perbaikan pengepungan pada lingkar pipa berukuran 48 inci. Meskipun pekerja dapat melakukan banyak perbaikan tanpa harus menghentikan aliran minyak atau mengurasnya dari pipa, keberadaan minyak mentah itu sendiri menghambat efisiensi pengelasan karena minyak yang mengalir menyerap panas. Obor propana membutuhkan gangguan pengelasan yang konstan untuk mempertahankan panas, dan pemanasan resistansi - meskipun memberikan panas terus menerus - sering kali tidak dapat memenuhi suhu pengelasan yang diperlukan.
Para pekerja menggunakan dua sistem 25 kW dengan selimut paralel untuk mendapatkan suhu pemanasan awal 125 derajat pada perbaikan selongsong pengepungan. Hasilnya, mereka mengurangi waktu siklus dari delapan hingga 12 jam menjadi empat jam per pengelasan ketebalan.
Pemanasan awal untuk perbaikan fitting STOPPLE (sambungan T dengan katup) bahkan lebih menantang karena ketebalan dinding fitting yang lebih besar. Namun, dengan pemanasan induksi, perusahaan menggunakan empat sistem 25 kW dengan pengaturan selimut paralel. Mereka menggunakan dua sistem di setiap sisi T. Satu sistem digunakan pada jalur utama untuk memanaskan oli, dan sistem kedua digunakan untuk memanaskan T pada sambungan las melingkar. Suhu pemanasan awal adalah 125 derajat. Hal ini mengurangi waktu pengelasan dari 12 hingga 18 jam menjadi tujuh jam per pengelasan lingkar.
Pipa Gas Alam. Sebuah proyek konstruksi pipa gas alam memerlukan pembangunan pipa berdiameter 36 inci dan tebal 0,633 inci dari Alberta, Kanada, ke Chicago. Pada salah satu bentangan pipa ini, kontraktor pengelasan menggunakan dua sumber daya 25 kW yang dipasang pada traktor dengan selimut induksi yang terpasang pada boom untuk kecepatan dan kenyamanan. Sumber tenaga memanaskan kedua sisi sambungan pipa. Hal yang sangat penting dalam proses ini adalah kecepatan dan kontrol suhu yang dapat diandalkan. Seiring dengan meningkatnya kandungan paduan pada material untuk mengurangi berat dan waktu pengelasan, serta untuk meningkatkan umur komponen, pengendalian suhu pemanasan awal menjadi lebih penting. Aplikasi pemanasan induksi ini membutuhkan waktu kurang dari tiga menit untuk mendapatkan suhu pemanasan awal 250 derajat.
Alat Berat. Sebuah produsen alat berat sering kali mengelas gigi adaptor ke tepi bucket loader-nya. Rakitan yang dilas dengan paku taktik telah dipindahkan bolak-balik ke tungku besar, yang mengharuskan operator pengelasan menunggu sementara bagian tersebut dipanaskan berulang kali. Produsen memilih untuk mencoba pemanasan induksi untuk memanaskan terlebih dahulu rakitan untuk mencegah pergerakan produk.
Bahannya setebal 4 inci dengan suhu pemanasan awal yang tinggi karena kandungan paduannya. Selimut induksi yang disesuaikan dikembangkan untuk memenuhi persyaratan aplikasi. Desain insulasi dan koil memberikan manfaat tambahan untuk melindungi operator dari panas yang memancar dari komponen. Secara keseluruhan, operasi menjadi jauh lebih efisien, mengurangi waktu pengelasan dan mempertahankan suhu selama proses pengelasan.
Peralatan Pertambangan. Sebuah tambang telah mengalami masalah retak dingin dan inefisiensi pemanasan awal dengan menggunakan pemanas propana dalam operasi perbaikan peralatan tambang. Operator pengelasan harus sering melepas selimut isolasi konvensional dari bagian yang tebal untuk memberikan panas dan menjaga bagian tersebut pada suhu yang tepat.
Selimut pemanasan awal induksi mempertahankan suhu tepi bucket selama pemasangan gigi.
Tambang memilih untuk mencoba pemanasan induksi dengan menggunakan selimut datar berpendingin udara untuk memanaskan bagian sebelum pengelasan. Proses induksi memberikan panas ke bagian tersebut dengan cepat. Ini juga dapat digunakan terus menerus selama proses pengelasan. Waktu perbaikan las berkurang hingga 50 persen. Selain itu, sumber daya dilengkapi dengan pengontrol suhu untuk menjaga bagian pada suhu target. Hal ini hampir menghilangkan pengerjaan ulang yang disebabkan oleh keretakan dingin.
Pembangkit Listrik. Seorang pembangun pembangkit listrik sedang membangun fasilitas tenaga gas alam di California. Pembuat ketel dan tukang pipa telah mengalami penundaan konstruksi karena metode pemanasan awal dan penghilang stres yang mereka terapkan pada saluran uap pembangkit listrik. Perusahaan membawa teknologi pemanas induksi dalam upaya untuk meningkatkan efisiensi, terutama untuk pekerjaan pada saluran uap menengah hingga besar, karena bagian ini membutuhkan waktu pemanasan yang paling banyak di lokasi kerja.
Kesederhanaan membungkus selimut induksi di sekitar bentuk yang rumit, seperti di pembangkit listrik tenaga gas alam ini, dapat mengurangi waktu perlakuan panas.
Pada weldolet 16 inci dengan ketebalan dinding 2 inci, pemanasan induksi mampu memangkas waktu dua jam dari waktu menuju suhu (600 derajat) dan satu jam lagi untuk mencapai suhu rendam (600 derajat hingga 1.350 derajat) untuk menghilangkan stres.
