Способ локального индукционного нагрева изделий

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М, Кл. С 21 0 1/10 Гесуаарстащвай квинтет СССР вв аелэаязевретвкий и аткрытии(53) УДК 621 785545(088.8) Дата опубликования описания 23.02.83 К.П. Филиппов, Г.Х. Буртман, А.П. Демин, В.Н. Иванов и Г,В. Будкин(72) Авторы изобретения к2 2.Всесоюзный научно-исследовательский проектноконструкторский и, технологический институттоков высокой частоты им. В.П. Вологдина(54) СПОСОБ ЛОКАЛЬНОГО ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВАИЗДЕЛИЙ 1Изобретение относится к индукционному нагреву и может быть использовано при локальном нагреве швов полых ,изделий,например труб конечной дли- ны или пластин. Известен способ локального нагрева швов полых иэделий или пластин, заключающийся в том, что над швом спиральношовной трубы ф 520-1220 мм, длиной 10-12 м располагают плоский индуктор или ряд следующих один за другим индукторов и, перемещая трубу под индукторами, производят нагрев шва и околошовной зоны. Индуктирующие витки индуктора ориентируют в направлении шва. Ток индуктора наводит в зоне шва ток, который замыкается по телу трубы двумя параллельными путями, расположенными симметрично по обе стороны от шва 1 1.Недостатком указанного способа является неравномерный нагрев зоны шва у торца трубы. 2Известен способ локального нагре"ва трубы, заключающийся в индуцирова"нии токов в теле трубы индуктором,индуктирующие витки которого расположены над нагреваемым швом и ориентированы вдоль него а обратные витки. расположены симметрично по обе стороны от индуктирующих над поверхностьютрубы. Индуктирующие витки народят взоне шва ток, который замыкается двумя параллельными путями по телу трубы под обратными проводниками. Индуктор выполняют длиной, равной длиненагреваемого участка, или, если нагреваемый участок достаточно протяженный, то перемещают индуктор и нагреваемое изделие друг относительнодруга 12 1.При нагреве зоны шва в области о торца описанным индуктором, когда торец индуктора располагают в непосредственной близости от торца трубы илипоследний находится под индуктором,ток, индуктированный в зоне шва ин 998537дуктирующими витками индуктора, дойдя до области торца, разветвляетсяна две ветви. Точка разветвления находится на некотором расстоянии отторца трубы, которое в зависимости от частоты тока и конкретного исполнения индуктора составляет обычно 30150 мм, В области торца на шве трубы наблюдается зона недогрева, связанная с тем, что ток в этой зоне не проте кает, форма которой близка к равно" стороннему треуГольнику с высотой, равной расстоянию от точки разветвления тока до торца трубы. На торцо" вых частях трубы, расположенных меж ду индуктирующими и обратными проводниками, происходит резкая концентрация тока, что приводит к перегреву этих участков. Разность температур между участками недогрева и перегре ва составляет 250-800 С, и концы у проходящих термическую обработку труб приходится обрезать. Длина обрезаемых участков составляет 30- 150 мм, что вызывает знацительные отходы ме талла.Известен способ индукционного нагрева изделий., включающий создание общего контура тока на обеих сторонах изделия, для чего на противопо зо ложной основному току стороне иэделия дополнительно индуктируют ток встрецного направления дополнительными индуктирующими проводниками. Данный способ обеспечивает равномерный объемный нагрев изделия 3 1.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ локального индукционного нагрева иэделий, преимущественно сварных швов,10 включающий двухсторонний нагрев шва с помощью наружного и внутреннего индуктирующих проводников, индуцирующих ток во взаимно противоположных направлениях 4 1Недостатком известного способа является невозможность обеспечения равномерного нагрева торца изделия при обработке сварного шва.Целью изобретения является исклю- о чение перегрева торца изделия за счет замыкания через торец общего контура токаЦель достигается тем, цто согласно способу локального индукционного на грева изделий, преимущественно сварных швов, включающему двусторонний нагрев шва с помощью наружного и внутреннего индуктирующих проводников,индуцирующих ток во взаимно противоположных направлениях, внутренние индуктирующие проводники располагаютотносительно.шва с зазором, зависящим от зазора наружного индуктирующего проводника и определяемым из соотношения Оф 10 К,где д -. зазор между наружными индуктирующими проводниками и поверхностью изделия;О- зазор между внутренними индуктирующими проводниками иповерхностью иэделия.На фиг, 1 показано устройство дляосуществления способа при обработкетрубы, общий вид; на фиг. 2 - то же,поперечный разрез; на фиг. 3 - то же,вид сверху,Индуктор, состоящий иэ индуктирующих 1 и обратных 2 и 3 проводников,размещают над обрабатываемой трубой 4 таким образом, цто индуктирующие витки располагаются над нагреваемым швом 5 с зазором (Г и ориентированы вдоль шва 5. Индуктирующие проводники 1 наводят в зоне шва 5 ток б, который протекает вдоль шва 5 и замыкается по поверхности трубы 4 двумя параллельными ветвями 7 и 8. С противоположной стороны шва 5, внутри трубы 4, 1расположены дополнительные внутренниеиндуктирующие проводники 9, которые параллельны индуктирующим проводникам 1 наружного индуктора и вклюцены встречно, т.е. ток в них противоположен току в индуктирующих проводниках 1, Поэтому ток 10, индуктированный в теле трубы 4 внутренними индуктирующими проводниками 9, противоположен току б, индуктированному в теле трубы 2 индуктирующими проводниками 1, При, размещении торца 11 трубы 1 между наружными дополнительными внутренними индуктирующими проводниками, в теле трубы 4 устанавливается общий ток, протекающий по наружной и внутренней поверхностям трубы 4, Ток б, индуктированный на наружной поверхности трубы 4 проводниками 1, огибает торец 11 трубы и замыкается с током 10, индуктированным проводниками 9 на внутренней поверхности трубы Обратные ветви 12 и 13 тока на внутренней поверхности трубы замыкаются через торец 11 трубы с обратными ветвями 7 и 8 на наружной поверхности. Такое протекание тока обеспечиваетравномерное выделение мощности как вторцовых; так и в удаленных от негоучастках. Индукторы располагают таким образом, что их индуктирующие проводники 1 и 9 ориентированы вдоль шва и 5параллельны нагреваемым ими поверхностям трубы 4. Зазор Д. между дополнительными индуктирующими проводниками9 индуктора и поверхностью трубы 4 ,выбирают в пределах Ьт одного до де Осяти зазоров.о между индуктирующимипроводниками 1 и обращенной к ним поверхностью трубы Это позволяет достичь необходимой степени нагрева торца в зависимости от технологических требований, толщины стенки трубы ичастоты тока. При выборе низкой частоты, когда глубина проникновения тока соизмерима с толщиной стенки, соотношение между Д и Д выбирается 20ближе к верхнему пределу, при высокойчастоте - ближе к нижнему.Устройство может быть выполнено ив риде двух индукторов: наружного ивнутреннего. При этом наружный индуктор может быть выполнен в виде любогоплоского индуктора с магнитопроводомили.без него. В качестве внутреннегоможно испольэовать также любой индуктор. Важно лишь расположение витковвдоль нагреваемой зоны и их параллельность, а также противоположное направление токов в индуктирующих витках наружного и внутреннего индукторов. 35Предлагаемым способом можно нагревать и пластины. При этом индукторрасполагают по одну и по другую стороны пластины.П р и м е р. Производился нагрев 4 о стальной трубы ф 820 мм с толщинойстенки 11 мм индуктором с 8-ю индуктирующими витками, расположенными над. швом и с расположенными симметрично по обе стороны от них двумя 45 группами 4-х витковых секций обрат- . ных проводников. Зазор между индуктирующими проводниками и трубой состав. лял 10- 12 мм. Внутри трубы напротив наружного индуктора располагался внутренний, состоящий из 4-х индуктирую щих проводников, расположенных в пазу магнитопровода. Зазор между его индуктирующими проводниками и трубойизменяли от 50 до 90 мм. Индукторы бц.55 ли включены со встречным направлением тока в индуктирующих проводниках и питались от преобразователя часто" той 1000 Гц. При величине зазора 50 мм наблюдался слабый недогрев .,торцовой зоны шва, уменьшавшийся по мере уда" ления внутреннего индуктора. При зазоре 90 мм нагрев по всей длине шва былравномерным. При дальнейшем удалении индуктора наблюдался перегрев торцовой эоны.Изобретение предполагается использовать при локальной термомеханической обработке сварных швов на концах труб820-1220 мм. Это позволит сократить отходы металла на 1-3 веса каждой трубы, или при годовом производстве труб / 820-1220 мм 1,2 млн, до36 тцс. т металла в год, что при стоимости одной тонны труб 160 руб. со". ставит экономию 4,76 млн. руб.Формула изобретенияСпособ локального индукционного нагрева иэделий, преимущественно сварных швов, включающий двусторонний на"грев шва с помощью наружного и внутреннего индуктирующих проводников, индуцирующих ток во взаимно противоположных направлениях, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью йсключе"ния перегрева в области торца изделияза счет замыкания через торец общегоконтура тока, внутренние индуктирующие проводники располагают относительно шва с зазором, зависящим от зазора наружного индуктирующего проводника и определяемым из соотношенияДд;10 О,где О - зазор между наружными индуктирующими проводниками и поверхностью изделия;зазор между внутренНими индуктирующими проводниками иповерхностью изделия;Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе 1. Промышленное применение токов высокой частоты. Труды ВНИИТВЧ, Вып. 14.Л., "Машиностроение", с. 149- 185.2Авторское свидетельство СССРй 697574, кл, С 21 О 1/42, 1979,3. Авторское свидетельство СССРН 544686, кл. С 21 О 1/42, 1977, Слухоцкий А.Е., Рыскин С.Е. Индукторы для индукционного нагрева,Л., "Энергия", 1974, с. 160- 162.998537 Составитель Техред К.Иыц ктор О Поло акаэ 107 У/4 1130 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн Тираж 566 НИИПИ Государстве по делам изобре Москва, Ж, енисова Корректор А. Ферен Подписноеного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д. 4