[实用新型]软带式电磁感应加热器

说明书

技术领域

本实用新型是一种管道工程中对口焊接的软带式电磁感应加热器。涉及管道系统技术领域。

背景技术

在石油天然气长输管道施工过程中，焊接是关键环节，焊接质量直接影响到产品的使用寿命和安全性。为降低焊接残余应力，防止焊缝冷裂纹发生，采用高强度低合金材料的钢管道焊接前，对焊口进行预热是保证焊接质量的重要工艺措施。

目前，在野外石油天然气长输管道安装过程中，对钢管焊口预热有以下几种方式：

(1)火焰加热：使用石油液化气，通过环型加热器产生火焰直接对焊口加热，这种方式不仅受外界气候干扰影响大，预热升温效率低、加热温度不均匀，容易在焊口部位产生结炭，影响焊接质量和工效；另外还需配置运输大量可燃液化气瓶，跟随施工移动作业，增加了施工成本；

(2)电阻加热：采用刚性不锈钢软带材料作为纯电阻负载，将刚性不锈钢软带包裹在焊口部位，通电转化为热能，靠热能传导于钢管表面，逐步使焊口部位金属发热；这种电加热方式不仅升温效率低、有部分热量流失，且加热温度内外不均匀；

(3)中频感应加热：通过中频电源将工频50Hz交流电变为500-20000Hz中高频交流电，中高频交流电通入加热线圈产生交变磁场集中作用在被加热管口部位金属感生出交变涡旋电流，利用感应涡流的热效应使管口加热；这种方式，具有速度快、效率高、加热均匀、无环境污染、易于实现自动化的优点。

此前，在国内外石油天然气长输管道安装过程中，虽然有采用中频感应加热替代火焰加热、电阻加热；对钢管焊口预热中频感应加热应用的尝试。对管口电磁感应加热器设计，使用最简单的加热方法是把电缆线缠绕于管口处，作为感应加热圈，两端与中频电源接通，进行加热。方法简单，但线圈外露，与钢管外壁直接接触，容易受损引发漏电，不符合管线施工规范。特别是加热圈在现场缠绕安装、拆卸很不方便。另一种制作环形桥架，将电缆线缠绕在桥架上作为感应加热圈，通过安装在桥架上的触头开关实现开合和电连接。如中国石油天然气管道局第三工程公司于2008年申请的“开合式电磁感应加热器”(申请号200820221109.8)。开合式电磁感应加热器实现了感应加热圈与钢管外壁分离，操作方便，安全可靠。但对于大口径管道，如西气东输二线的直径1219mm钢管，框架重量达40kg，给感应加热器在施工现场的移位，安装，操作，拆卸就带来很多不便。

综上所述，目前，应用在野外长输油气管道施工焊口预热的加热设备技术，都存在一些不足。中频感应加热因在工件整个截面都有感应加热电流，内部温度梯度小，最热区域在工件表面下方，热量在金属内部快速传导，因此，在技术原理上具有明显优势。但在野外长输油气管道施工焊口预热中，因受外界施工条件限制，不同于工厂内，对加热器提出了特殊的要求，目前尚不能完全满足。

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种适应野外施工环境条件、满足长输油气管道焊接预热要求、使用安全、操作方便、减轻劳动强度、加热速度快、效率高的软带式电磁感应加热器。

针对将电缆线缠绕在桥架上作为感应加热圈，通过安装在桥架上的触头开关实现开合和电连接这种环形桥架开合式电磁感应加热器存在的不足，本实用新型采用高频软电缆5外包裹耐高温绝缘纤维7和高温阻燃布8，按钢管直径不同，制成不同规格的加热软带1，在加热软带1两端安装特制的电连接器2，使高频软电缆5形成螺旋线加热圈，中频电源输出电流与螺旋线两端接通对管口加热。

本实用新型的结构如图1所示，由软带1、电连接器2、电连接器开合机构3、快速接头插座4、高频软电缆5、护套6、绝缘隔热纤维7和耐高温阻燃布8等组成。

内有多根高频软电缆5的软带1两端各连接有电连接器开合机构3的电连接器2，多根高频软电缆5通过电连接器2中的快速接头插座4成螺旋状连接为加热圈本体，最后形成向外的两个快速接头插座4接中频电源。电磁感应线圈、耐高温绝缘隔热材料、高温阻燃布制成的软带1及电连接器2一同弯曲套装包裹在钢管9外焊口部位使用。

这里：

软带1的结构见图2，软带1中的高频软电缆5是经平面绕制的弧状螺旋线电磁感应线圈；高频软电缆5有多股细铜丝外加一层云母和外包耐高温硅橡胶护套6制成，线圈外包裹耐高温绝缘隔热纤维7和耐高温阻燃布8；