Способ нагрева труб и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСГ 1 УБЛИН 5 Р С 21 О 1/40 ОПИСА НИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Е ИЗОБРЕ(5 б ) 1. Авторское свидетель ст во СССР 9 755861, кл. С 21 Е 1/40, 1978.(54) СПОСОБ НАГРЕВА ТРУБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ,(57) 1. Способ нагрева труб, включающий электроконтактный нагрев с ЕИ 1 О 63 одновременной подачей газа в рабо= чую камеру, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности нагрева, в качестве газа используют продукты сгорания с температурой, равной температуре трубы,2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и и с я. тем, что отработанный газ вновь подают в рабочую камеру.3. Устройство для нагрева труб, содержащее камеру печи, токоподводящие контакты, расположенные радиально по периметру трубы, о т л и ч а-. ю щ е е с я тем, что поверхности контактов выполнены о покрытием из . цинкового илн серебряного припоя с: температурой твердения его 200-600 С, ЯИзобретение относится к способунагрева металлических труб или пле тей труб, состоящих иэ нескольких отрезков, имеющих многослойное строение, полученных, например, с помощьюспиральной намотки, в печах с циркуляцией газа, и может быть использовано в металлургической и другихотраслях промышленности.Известен способ нагрева полыхддинномерных изделий, включающий нагров и охлаждение в среде защитногогаза Г 1 3.Однако с помощью известного способа трудно обеспечить заданноекачество обрабатываемых изделий 15труб )При этом оказывается,.чтоособенно трудно осуществить равномерный нагрев многослойных труб,у которых между отдельными слоямиимеются воздушные зазоры различнойтолщины, обусловленные технологиейизготовления. При одинаковой в основном общей толщине слоев, образующихстенку трубы, прогрев ее весьмасильно замедляется и происходит неравномерно, если имеются даже незначительные колебания в размерахвоздушных зазоров между отдельнымислоями. Кроме того, при нагреве с.обычными скоростямиимеется опасность,что наружный слой, имеющий относительно более высокую температуру по срав-,нению с внутренним .слоем, при превращении определенного предела подверга"ется изгибу в продольном направлениии по периметру трубы образуются утол щения, ориентированные по радиусутрубы,ЦелЬю изобретения является повышение эффективности нагрева многослойных труб. 40Поставленная цель достигается тем,.что согласно способу нагрева труб,включающему электроконтактный нагревс одновременной подачей газа в рабочую камеру, в качестве газа используют продукты сгорания с температурой, равной температуре трубы.При этом отработанный газ вновьподают в рабочую камеру,Поставленная цель достигается 50тем, что в устройстве для нагреватруб, содержащем камеру печи, токоподводящие контакты, расположенныерадиально по периметру трубы, поверхности контактов выполнены с покрытием иэ цинкового или серебряногоприпоя с температурой твердения 200600 С;При кондукционном нагреве имеетсяобщий недостаток, заключающийсяв том, что в зонах подвода тока переносимые плотности тока ограниченытаким образом, что в них возможнореализовать только соответственноуменьшенную скорость нагрева. Однакоскорость нагрева все равно выше тех величин, которые с учетом проблемы устойчивости должны реализоватвоя на поверхности при нагреве подобных многослойных труб. Относительно медленный кондукционный нагрев с по-. мощью постоянного или переменного тока низкой частоты, который еще не ведет к недопустимому местному свариванию,между трубой и материалом коитакта и позволяет избежать местный перегрев, который требует применения местного охлаждения с помощью подаваемой снаружи охлаждающей, воды, приво- дит, однако, при трубообразнйх телах с их большой поверхностью к огромным потерям тепла и к нежелаемой разности температур между внутренним и внешним слоем стенки трубы или массивным оголовьем и слоистой частью частямитрубы. Поэтому предусмотрено осуществлять кондукционный нагрев в камере, в которой циркулирует газ, причем температура газа в основном соответствует средней температуре стенки трубы во время процесса кондукционного нагрева или совсем немно". го выше ее.После достижения желаемой температуры трубы могут находиться в этой камере до тех пор, пока ие будет до" стигнута желаемая величина постоянства температуры. Подвод горячего газа для нагрева, температура которого должна примерно соответствовать температуре трубы, осуществляется в зонах, в которых массивное предварительно приваренное оголовье примыкает к зоне нахлестки спиральной трубы. С помощью такого подвода газа-достигается дополнительная непрерывная адаптация к средней температуре.Устройство для осуществления способа работает следующим образом.Контакты устройства прижимаются с предварительно определенной силой с помощью известных средств, гидравлическим или пневматическим способом. Расстояние между контактами, располагаемыми по внешнему периметру трубы, составляет 50-100 мм, расстояние от конца трубы предпочтительно должно быть менее 50 мь, сила прижима примерно 50-100 кг при эффективной поверхности контактов около 5 мм.Контакты, выполненные выпуклыми, снабжены тонким слоем припоя, обладающего высокой проводимостью и имеющего низкую температуру эатвердевания.Это покрытие способствует тому, что даже при неровной поверхности обеспечивается очень хороший поверхностный контакт. Первоначально только в немногих точках контакта, имеющих очень малую поверхность, возникает местный перегрев, который влечет за собой местное расплавление слоя при65 поя. Он формируется под действиемсилы прижима и позволяет осуществить гораздо лучшую токопередачу.,Благодаря связанному с этим уменьшению контактного сопротивления происходит снижение температуры наповерхности контакта в такой степе-.ни, что припой эатвердевает. Такимобразом, уменьшается местный, вызванный контактным сопротивлениемперегрев, и благодаря этому избегают изменения структуры в чрезмерно нагретой трубе, огромная долговечность контакта достигается ипри плотности тока вплоть до.20000 А/см 2. Температура затвердевания припоя может быть при этом .ниже, чем достигаемая конечная температура трубы.На Фиг. 1 изображена труба, составленная из нескольких отрезковразрез; на Фиг.2 - печь с циркуляциейгаза с находяцейся в ней трубой и .с необходимыми дополнительнымиустройствами; на фиг. 3 - подводтока для кондукционного нагрева.Труба 1 .диаметр 48 дюймов состоит иэ десяти сваренных между собой отрезков. Концевые отрезки дли ной по 0,5 м каждый состоят из мас 4сивной трубы 2, например из отрезка обычной изготовленной с помоцьюпродольного сварного шва трубы. Остальные отрезки 3 изготовлены с помощью спиральной намотки 4 в четыреслоя шириной 1,5 м и толщиной 4 мм,причем концы лент зафиксированы спомощью углового шва. Обусловленныеизготовлением между слоями спиральнонамотанных отрезков возникают воз-душные зазоры различной толщины. Сторцов трубы сняты фаски.Труба с помоцью обычных транспортных средств доставляется поперек в открытую с продольных сторон и снабженную закрывающимися дверями камеру печи 5. На обеих торцовых сторонах камеры печи находятся соответствующие диаметру трубы контактные кольца б, которые с помощью гидравлических устройств 7 поджимаются к торцовым сторонам трубы. Подвод газовой смеси осуцествляется на торцовой стороне камеры печи 8 через дюзы 9, с торцовой стороны 10 осуществляется отвод газовой смеси,участвующей в кругообороте 11, газовая смесь состоит иэ воздуха и теплых продуктов сгорания природного газа, сжигаемого в камере 12 с помощью газовой горелки 13. Вместо непосредственного подвода .продуктов сгорания природного газа можно при применении теплообменника использовать только тепло, получае-: мое в результате сгорания, которое отдается воздуху, из которого будет состоять циркулируюций теплоноситель ,Труба с помоцью соответствующего расположения дюэ обдувается снаружи ивнутри. Если работа ведется с переменным током низкой частоты или напостоянный ток накладывается небольшая компонента переменного тока,целесообразно для компенсации скинэффекта поддерживать температуругаза несколько выше .средней темпе- .ратуры трубы и благодаря соответствующему расположению подвода горяче го газа скорость потока внутри трубы устанавливается выше, чем на наружной ее поверхности. Поверхностиконтактных колец подсоединены к одному или. нескольким (не показано(, 35 регулируемым преимущественно с первичной стороны трансформаторам, в,.данном случае с последовательновключенными выпрямителями, которыепозволяют получить требуемый отбормощности. Они составлены иэ большогоколичества отдельных контактных элементов 16, предрессоренных с помощью пружин 15 по отношению к опорному кольцу 14. Контактные элементынастроены в соответствие с угломфаски торца трубы 17. Эти отдельныеэлементы образуют радиальные элементы, которые снабжены охлаждением (непоказано , предпочтительно внутренним масляным охлаждением.30 При толщине стенки трубы около16 мм, длине трубы 12 м, плотноститела около 3 А/мм , начальной температуре 20 ОС и конечной температуре240 С продолжительность нагрева соо35 ставляет около восьми мин, В началевосьмиминутного нагрева температурациркулирующего газа составляет 50 С.Она повышается со скоростью около25 ОС/мин, заданная температура до стигается через 7,6 мин. Эта температура подцерживается вплоть доконца нагрева. Температурные данныеотносятся к средней температуре. трубы.Подвод тока осуществляется черезбольшое количество выпуклых медныхконтактов, охлаждаемых внутри с помощью коаксиального подвода воды,которые по отдельности поджимаю сяк поверхности трубы, и на их контактную поверхность наносится слой при поя толщиной 1,9 мм. Для нагрева трубы до конечной температуры около250 может применяться цинковый припой, имеющий температуру затвердевания около 200 С для более высокихо55 конечных температур рекомендуетсясеребряный припой с диапазоном температуры эатвердевания около 500600 С. Расстояние контактов от концатрубы составляет примерно 3-5 см.Поскольку этого требуют конструктивные идеи, контакты могут быть расположены также по двум, следующим другза другом, периметрам трубы.Поверхность трубы неровная. Под,.воздействием прижимного усилия снача10 б 3292 2 итель В. БербеневИ.Лсталош Корректор ост ехр Иекмар,едактор Н нкули 568венного комитет етений и открыт35, Раушская на ПодписноСССР каэ 10275/б Тираж ВНИИПИ Государс по делам иэоб 13035, Москва, Жд. 45 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,3ла возникают очень маленькие точечные контакты между поверхностью трубы и контактом, в которых возникает перегрев. Под влиянием этого очень ограниченного по площади перегрева происходит расплавление припоя, кото рый растекается по поверхности трубы и застывает, не прилипая к этой поверхности, а так как для передачитока образуется достаточная контактная поверхность, местный перегревпрекращается. Каждый контакт при исполнении его с небольшой выпуклостью имеетконтактную поверхность около 5 мм в диаметре, которая без местных изменений вструктуре может передать 3000-4000 А.1