Stres Giderici Isıtıcı İçin Kaynak Öncesi İndüksiyon Ön Isıtma
Kaynak Öncesi İndüksiyon Ön Isıtması Neden Kullanılır?
İndüksiyonla ön ısıtma, kaynak sonrası soğuma hızını yavaşlatabilir. Kaynak metalindeki dağınık hidrojenden kaçmak ve hidrojen kaynaklı çatlakları önlemek için faydalıdır. Aynı zamanda, kaynak contasını ve ısıdan etkilenen bölge sertleşme seviyesini de azaltır, kaynaklı bağlantı çatlak direnci iyileştirilir.
İndüksiyonla ön ısıtma kaynak gerilimini azaltabilir. Kaynak alanındaki kaynakçılar arasındaki sıcaklık farkı (sıcaklık gradyanı olarak da bilinir), eşit şekilde yerel veya tüm indüksiyon ön ısıtması ile azaltılabilir. Bu şekilde, bir yandan kaynak gerilimi azaltılırken, diğer yandan kaynak gerilme oranı azaltılır, bu da kaynak çatlaklarını önlemek için faydalıdır.
İndüksiyon ön ısıtması kaynaklı yapıların kısıtlama derecesini azaltabilir, özellikle Açılı eklemin kısıtlamasını azalttığı açıktır. İndüksiyon ön ısıtma sıcaklığının artması ile çatlak oluşumu azalır.
İndüksiyon ön ısıtma sıcaklığı ve ara katman sıcaklığı (Not: Kaynak parçasında çok katmanlı ve çok pasolu kaynak yapıldığında, kaynak sonrası kaynak yapıldığında ön kaynağın en düşük sıcaklığı ara katman sıcaklığı olarak adlandırılır. İndüksiyon ön ısıtma kaynağı gerektiren malzemeler için, çok katmanlı kaynak gerektiğinde, katmanlar arası sıcaklık indüksiyon ön ısıtma sıcaklığına eşit veya biraz daha yüksek olmalıdır. Ara katman sıcaklığı indüksiyon ön ısıtma sıcaklığından düşükse, tekrar indüksiyon ön ısıtması yapılmalıdır.
Ayrıca, indüksiyon ön ısıtma sıcaklığının çelik levha kalınlığı yönünde ve kaynak alanında homojen olması, kaynak geriliminin azaltılmasında önemli bir etkiye sahiptir. Yerel indüksiyon ön ısıtmasının genişliği, kaynakçının kısıtlamasına göre, genellikle kaynak bölgesi etrafındaki duvar kalınlığının üç katı ve 150-200 mm'den az olmamak üzere belirlenmelidir. İndüksiyon ön ısıtması düzgün değilse, sadece kaynak gerilimini azaltmakla kalmayacak, aynı zamanda kaynak gerilimini de artıracaktır.
Uygun İndüksiyon Ön Isıtma Çözümü Nasıl Bulunur?
Uygun indüksiyon ön ısıtma ekipmanını seçerken temel olarak aşağıdaki hususları göz önünde bulundurun:
Isıtılan iş parçasının şekli ve boyutu: Büyük iş parçası, çubuk malzeme, katı malzeme, bağıl güç, düşük frekanslı indüksiyonlu ısıtma ekipmanı seçilmelidir; İş parçası küçükse, boru, plaka, dişli vb. ise, düşük bağıl güç ve yüksek frekanslı indüksiyonlu ön ısıtma ekipmanı seçilmelidir.
Isıtılacak derinlik ve alan: Derin ısıtma derinliği, geniş alan, genel ısıtma, büyük güç, düşük frekanslı indüksiyonlu ısıtma ekipmanı seçmelidir; Sığ ısıtma derinliği, küçük alan, yerel ısıtma, nispeten küçük güç seçimi, yüksek frekanslı indüksiyonlu ön ısıtma ekipmanı.
Gereken ısıtma hızı: Isıtma hızı hızlı ise, nispeten büyük güce ve nispeten yüksek frekansa sahip indüksiyonlu ısıtma ekipmanı seçilmelidir.
Ekipman sürekli çalışma süresi: Sürekli çalışma süresi uzundur, nispeten biraz daha büyük güç indüksiyonlu ön ısıtma ekipmanı seçin.
İndüksiyon ısıtma kafası ile indüksiyon makinesi arasındaki mesafe: Uzun bağlantı, hatta su soğutmalı kablo bağlantısı kullanımı, nispeten büyük güçlü bir indüksiyonlu ön ısıtma makinesi olmalıdır.
İndüksiyonla Isıtma: Nasıl Çalışır?
İndüksiyon ısıtma sistemleri temassız ısıtma kullanır. Dirençli ısıtmada olduğu gibi ısıyı iletmek için bir parçaya temas eden bir ısıtma elemanı kullanmak yerine elektromanyetik olarak ısıyı indüklerler. İndüksiyonla ısıtma daha çok bir mikrodalga fırın gibi çalışır - yiyecek içeriden pişerken cihaz soğuk kalır.
Endüstriyel bir örnekte indüksiyon ısıtmaparçayı yüksek frekanslı bir manyetik alana yerleştirerek parçada ısı indüklenir. Manyetik alan parçanın içinde girdap akımları oluşturarak parçanın moleküllerini uyarır ve ısı üretir. Isıtma metal yüzeyin biraz altında gerçekleştiğinden, ısı israf edilmez.
İndüksiyonla ısıtmanın rezistansla ısıtmaya benzerliği, kesit veya parçayı ısıtmak için iletimin gerekli olmasıdır. Tek fark ısı kaynağı ve aletin sıcaklıklarıdır. İndüksiyon işlemi parçanın içinde ısıtır ve direnç işlemi parçanın yüzeyinde ısıtır. Isıtmanın derinliği frekansa bağlıdır. Yüksek frekans (örn. 50 kHz) yüzeye yakın ısıtırken, düşük frekans (örn. 60 Hz) parçanın daha derinlerine nüfuz eder ve ısıtma kaynağını 3 mm derinliğe kadar yerleştirerek daha kalın parçaların ısıtılmasını sağlar. İndüksiyon bobini ısınmaz çünkü iletken taşınan akım için büyüktür. Başka bir deyişle, bobinin iş parçasını ısıtmak için ısınmasına gerek yoktur.
İndüksiyonlu Isıtma Sistemi Bileşenleri
İndüksiyonlu ısıtma sistemleri, uygulama gereksinimlerine bağlı olarak hava veya sıvı soğutmalı olabilir. Her iki sistemde de ortak olan önemli bir bileşen, parça içinde ısı üretmek için kullanılan indüksiyon bobinidir.
Hava Soğutmalı Sistem. Tipik bir hava soğutmalı sistem bir güç kaynağı, indüksiyon örtüsü ve ilgili kablolardan oluşur. İndüksiyon battaniyesi, yalıtımla çevrelenmiş ve yüksek sıcaklıkta değiştirilebilir Kevlar manşon içine dikilmiş bir indüksiyon bobininden oluşur.
Bu tip indüksiyon sistemi, sıcaklığı izlemek ve otomatik olarak kontrol etmek için bir kontrolör içerebilir. Kontrol ünitesi bulunmayan bir sistemde sıcaklık göstergesi kullanılması gerekir. Sistem ayrıca bir uzaktan açma-kapama anahtarı da içerebilir. Hava soğutmalı sistemler 400 F dereceye kadar olan uygulamalar için kullanılabilir ve sadece ön ısıtmalı bir sistem olarak tanımlanabilir.
Sıvı Soğutmalı Sistem. Sıvı havadan daha verimli soğuduğundan, bu tip indüksiyonlu ısıtma sistemi yüksek sıcaklıkta ön ısıtma ve gerilim giderme gibi daha yüksek sıcaklıklar gerektiren uygulamalar için uygundur. Hava soğutmalı bir sistemden temel farkları, bir su soğutucusunun eklenmesi ve indüksiyon bobinini barındıran esnek, sıvı soğutmalı bir hortumun kullanılmasıdır. Sıvı soğutmalı sistemlerde ayrıca genellikle bir sıcaklık kontrolörü ve dahili sıcaklık kaydedici kullanılır; bunlar özellikle gerilim giderme uygulamalarında önemli bileşenlerdir.
Tipik gerilim giderme prosedürü, 600 ila 800 F dereceye bir adım atılmasını ve ardından yaklaşık 1.250 derecelik bir ıslatma sıcaklığına bir rampa veya kontrollü sıcaklık artışı gerektirir. Bir bekleme süresinden sonra parça kontrollü olarak 600 ila 800 derece arasında soğutulur. Sıcaklık kaydedici, gerilim giderme uygulamaları için bir kalite güvence gereksinimi olan termokupl girişine dayalı olarak parçanın gerçek sıcaklık profili hakkında veri toplar. İşin türü ve geçerli kod, gerçek prosedürü belirler.
İndüksiyonla Isıtmanın Faydaları
İndüksiyonla ısıtma, iyi ısı homojenliği ve kalitesi, azaltılmış döngü süresi ve uzun ömürlü sarf malzemeleri dahil olmak üzere çok sayıda avantaj sunar. İndüksiyonla ısıtma aynı zamanda güvenli, güvenilir, kullanımı kolay, güç tasarruflu ve çok yönlüdür.
Tekdüzelik ve Kalite. İndüksiyonla ısıtma, bobin yerleşimi veya aralığına özellikle duyarlı değildir. Genel olarak, bobinler eşit aralıklarla yerleştirilmeli ve kaynak bağlantısı üzerinde ortalanmalıdır. Bu şekilde donatılmış sistemlerde, bir sıcaklık kontrolörü güç gereksinimini analog bir şekilde belirleyebilir ve sıcaklık profilini korumak için yeterli gücü sağlayabilir. Güç kaynağı tüm süreç boyunca güç sağlar.
Çevrim Süresi. Ön ısıtma ve gerilim giderme için indüksiyon yöntemi, nispeten hızlı bir sıcaklığa ulaşma süresi sağlar. Yüksek basınçlı buhar hatları gibi daha kalın uygulamalarda, indüksiyonla ısıtma çevrim süresinden iki saat kısaltabilir. Kontrol sıcaklığından ıslatma sıcaklığına kadar çevrim süresini azaltmak mümkündür.
Sarf malzemeleri. İndüksiyonla ısıtmada kullanılan yalıtımın iş parçalarına takılması kolaydır ve birçok kez tekrar kullanılabilir. Buna ek olarak, indüksiyon bobinleri sağlamdır ve kırılgan tel veya seramik malzemeler gerektirmez. Ayrıca, indüksiyon bobinleri ve konektörleri yüksek sıcaklıklarda çalışmadığından, bozulmaya maruz kalmazlar.
Kullanım Kolaylığı. İndüksiyonla ön ısıtmanın ve gerilim gidermenin en önemli avantajlarından biri basitliğidir. İzolasyon ve kabloların kurulumu basittir ve genellikle 15 dakikadan az sürer. Bazı durumlarda, indüksiyon ekipmanının nasıl kullanılacağı bir günde öğretilebilir.
Güç Verimliliği. İnvertör güç kaynağı yüzde 92 verimlidir ve bu da enerji maliyetlerinin hızla arttığı bir çağda kritik bir avantajdır. Ayrıca, indüksiyonla ısıtma prosesi yüzde 80'den fazla verimlidir. Güç girişi ile ilgili olarak, indüksiyon prosesi 25 kW güç için sadece 40 amperlik bir hat gerektirir.
Güvenlik. İndüksiyon yöntemiyle ön ısıtma ve gerilim giderme işçi dostudur. İndüksiyonla ısıtma sıcak ısıtma elemanları ve konektörler gerektirmez. Yalıtım örtüleriyle çok az hava partikülü ilişkilidir ve yalıtımın kendisi 1.800 dereceden daha yüksek sıcaklıklara maruz kalmaz, bu da yalıtımın işçilerin soluyabileceği toza dönüşmesine neden olabilir.
Güvenilirlik. Gerilim giderme işleminde verimliliği etkileyen en önemli faktörlerden biri kesintisiz bir döngüdür. Çoğu durumda çevrimin kesintiye uğraması ısıl işlemin yeniden yapılması gerektiği anlamına gelir ki bu da bir ısıl çevrimin tamamlanmasının bir gün sürebileceği düşünüldüğünde oldukça önemlidir. İndüksiyon ısıtma sistemi bileşenleri çevrim kesintilerini olası kılmaz. İndüksiyon için kablolama basittir, bu da arıza olasılığını azaltır. Ayrıca, parçaya ısı girişini kontrol etmek için kontaktör kullanılmaz.
Çok yönlülük. Kullanmaya ek olarak indüksiyon ısıtma sistemleri Boruyu ön ısıtmak ve gerilimi azaltmak için, kullanıcılar prosesi kaynak delikleri, dirsekler, valfler ve diğer parçalar için uyarlamışlardır. İndüksiyonla ısıtmayı karmaşık şekiller için cazip kılan yönlerinden biri, benzersiz parçalara ve ısı alıcılarına uyum sağlamak için ısıtma işlemi sırasında bobinleri ayarlama yeteneğidir. Operatör işlemi başlatabilir, ısıtma işleminin etkilerini gerçek zamanlı olarak belirleyebilir ve sonucu değiştirmek için bobin konumunu değiştirebilir. İndüksiyon kabloları, döngünün sonunda havanın soğumasını beklemeden hareket ettirilebilir.
Kaynak Uygulamaları Öncesi İndüksiyonla Isıtma
Bu teknoloji, petrol ve gaz boru hatları, ağır ekipman yapımı ve madencilik ekipmanlarının bakım ve onarımı dahil olmak üzere bir dizi projede kendini kanıtlamıştır.
Petrol Boru Hattı. Bir Kuzey Amerika petrol boru hattı bakım operasyonu, boru hattının 48 inçlik çevresine çevreleyen onarım manşonlarını veya bağlantı parçalarını kaynaklamadan önce boruyu ısıtmaya ihtiyaç duyuyordu. Çalışanlar petrol akışını durdurmak veya borudan boşaltmak zorunda kalmadan birçok onarım yapabilse de, ham petrolün varlığı kaynak verimliliğini engelliyordu çünkü akan petrol ısıyı emiyordu. Propan torçları ısıyı korumak için sürekli kaynak kesintisi gerektiriyordu ve dirençli ısıtma - sürekli ısı sağlarken - genellikle gerekli kaynak sıcaklıklarını karşılayamıyordu.
İşçiler, çevreleyen manşon onarımlarında 125 derecelik bir ön ısıtma sıcaklığı elde etmek için paralel örtülere sahip iki adet 25 kW'lık sistem kullandılar. Sonuç olarak, çevrim süresini çevre kaynağı başına sekiz ila 12 saatten dört saate düşürdüler.
Bir STOPPLE fitting (vanalı bir T bağlantısı) onarımı için ön ısıtma, fittingin daha büyük duvar kalınlığı nedeniyle daha da zordu. Ancak indüksiyonlu ısıtma ile şirket, paralel battaniye kurulumuna sahip dört adet 25 kW'lık sistem kullandı. Sistemlerden biri ana hatta yağı ön ısıtmak için, ikincisi ise T'yi çevresel kaynak bağlantısında ön ısıtmak için kullanıldı. Ön ısıtma sıcaklığı 125 dereceydi. Bu da kaynak süresini çevre kaynağı başına 12 ila 18 saatten yedi saate indirdi.
Doğal Gaz Boru Hattı. Bir doğal gaz boru hattı inşaatı projesi, Alberta, Kanada'dan Chicago'ya 36 inç çapında, 0,633 inç kalınlığında bir boru hattı inşa edilmesini gerektiriyordu. Bu boru hattının bir bölümünde kaynak yüklenicisi, hız ve kolaylık için bomlara bağlı indüksiyon örtüleri ile bir traktöre monte edilmiş iki adet 25 kW güç kaynağı kullandı. Güç kaynakları boru bağlantısının her iki tarafını da önceden ısıttı. Bu süreç için kritik olan hız ve güvenilir sıcaklık kontrolü idi. Ağırlığı ve kaynak süresini azaltmak ve parça ömrünü uzatmak için malzemelerde alaşım içeriği arttıkça, ön ısıtma sıcaklıklarının kontrolü daha kritik hale gelmektedir. Bu indüksiyonlu ısıtma uygulamasında 250 derecelik ön ısıtma sıcaklığını elde etmek için üç dakikadan az bir süre gerekmiştir.
Ağır ekipman. Bir ağır ekipman üreticisi, adaptör dişlerini genellikle yükleyici kepçe kenarlarına kaynaklıyordu. Yapıştırma kaynaklı tertibat büyük bir fırına ileri geri taşınıyordu ve bu da kaynak operatörünün parça tekrar tekrar ısıtılırken beklemesini gerektiriyordu. Üretici, ürünün hareket etmesini önlemek amacıyla montajı önceden ısıtmak için indüksiyonla ısıtmayı denemeyi tercih etti.
Malzeme 4 inç kalınlığındaydı ve alaşım içeriği nedeniyle yüksek bir ön ısıtma sıcaklığı gerektiriyordu. Uygulama gereksinimlerini karşılamak için özelleştirilmiş indüksiyon örtüleri geliştirildi. Yalıtım ve bobin tasarımı, operatörü parçanın radyan ısısından korumanın ek faydasını sağladı. Genel olarak, işlemler önemli ölçüde daha verimli hale geldi, kaynak süresi azaldı ve kaynak işlemi boyunca sıcaklık korundu.
Madencilik Ekipmanları. Bir maden, madencilik ekipmanlarının onarım operasyonlarında propan ısıtıcılar kullanarak soğuk çatlama sorunları ve ön ısıtma verimsizliği yaşıyordu. Kaynak operatörleri, ısı uygulamak ve parçayı doğru sıcaklıkta tutmak için kalın parçanın üzerindeki geleneksel yalıtım örtüsünü sık sık kaldırmak zorunda kalıyordu.
İndüksiyon ön ısıtma örtüsü, dişlerin takılması sırasında kepçe kenarının sıcaklığını korur.
Maden, kaynak öncesinde parçaları önceden ısıtmak için düz, hava soğutmalı battaniyeler kullanarak indüksiyonla ısıtmayı denemeyi tercih etti. İndüksiyon işlemi parçaya hızlı bir şekilde ısı uyguladı. Ayrıca kaynak işlemi sırasında sürekli olarak kullanılabiliyordu. Kaynak onarım süresi yüzde 50 oranında azaldı. Buna ek olarak, güç kaynağı parçayı hedef sıcaklıkta tutmak için bir sıcaklık kontrolörü ile donatılmıştı. Bu sayede soğuk çatlamanın neden olduğu yeniden işleme neredeyse ortadan kalktı.
Enerji Santrali. Bir enerji santrali yapımcısı Kaliforniya'da bir doğal gaz enerji tesisi inşa ediyordu. Kazancılar ve boru tesisatçıları, tesisin buhar hatlarında kullandıkları ön ısıtma ve gerilim giderme yöntemleri nedeniyle inşaatta gecikmeler yaşıyordu. Şirket, özellikle orta ve büyük buhar hatları üzerindeki çalışmalarda verimliliği artırmak amacıyla indüksiyonlu ısıtma teknolojisini devreye soktu, çünkü bu parçalar bir şantiyede en fazla ısıl işlem süresi gerektiren parçalardı.
İndüksiyon örtülerinin bu doğal gaz santralinde olduğu gibi karmaşık şekillerin etrafına sarılmasının basitliği, ısıl işlem süresini azaltabilir.
İndüksiyonla ısıtma, 2 inç et kalınlığına sahip tipik bir 16 inçlik kaynakta, gerilme giderme için sıcaklığa ulaşma süresinden (600 derece) iki saat ve ıslatma sıcaklığına (600 derece ila 1.350 derece) ulaşmak için bir saat daha kısaltabildi.
