[发明专利]焊接热处理用中频感应加热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种中频加热设备，具体说是一种焊接热处理用中频感应加热器，属于管道焊接辅助设备技术领域。

背景技术

目前我国电站、化工建设中合金管道焊接热处理主要采用陶瓷电阻加热器外加保温棉进行。缺点是管道焊缝内外壁温差过大，焊缝硬度高，韧性差，热处理质量低，焊缝的残余应力大，许多电站因为这种原因使用不到十年焊缝就产生了裂纹，只能割断重新焊接甚至更换整条管道（设计寿命应为30年）。并且该材料完全依赖从日本、美国等地进口，浪费巨大；开采陶瓷矿和瓷件在窑炉烧制过程中排碳和产生的雾霾对环境破坏严重，且不可恢复。易碎和报废的陶瓷无法再回收利用，几乎不会被分解，继而造成二次污染。

少量进口的串联谐振热处理中频电源频率较高，一般在5000Hz以上，且工作过程中频率变化较大，最高达20000多Hz。负载电感量较小，一款35KW中频电源的负载电感量要求在5μH-50μH之间，我国100万千瓦火电的主蒸汽管的外径560mm，管壁厚度达115mm，规程要求感应加热宽度为壁厚的6倍以上，感应线圈最小宽度为690mm，如果满足宽度必加大感应圈的匝间距，会造成工件温度不均匀，且功率小无法满足工艺要求。负载线分布电感不得超过10μH，过大的电感量会降低工件加热功率。并且作业半径小，较远的特殊位置工件无法进行热处理，且进口产品造价较高。而且串联谐振的槽路电感加热器与谐振电容为串联连接，一旦由于干扰丢失一个触发脉冲信号，槽路立即停止震荡，热处理会被迫中断。

通常电站化工用P91、P92类耐热钢焊后热处理温度为760℃左右，居里点740℃，当760℃恒温时的透热深度为500÷（频率）^1/2(mm); 可见频率越高，透热越浅，管道的内外壁温差越大，热处理效果越差。但是频率越高负载线的集肤效应越大，线会过热，载流量下降。35KW以上的都采用水电缆供电，由于施工先场环境恶劣，常因人为损坏故障停机。水冷的感应加热器也因为突发停电故障得不到循环水冷却，漏液至热处理工件使其淬火损坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种焊接热处理用中频感应加热器，通过准确的设计，工装简单，且不至于使加热圈过热而烧坏绝缘层，可把频率为700Hz-2500Hz，电压0-750V的中频交流电经过中频感应加热器产生的电磁传递给要加热的金属管道工件，电磁经管道工件感应产生电能，随之电能在金属管道内部转变为热能进行热处理，耐压2000V交流一分钟不击穿，提高了加热器感应线圈的热处理效果。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种焊接热处理用中频感应加热器，其由金属导电体绕成弹簧状的线圈，线圈与被加热的金属管道并不直接接触，固定在金属管道保温棉外侧（保温厚度40mm-100mm），把频率为700Hz-2500Hz，电压为0-750V的中频交流电经过中频感应加热器产生的电磁传递给要加热的金属管道工件，电磁经管道工件感应产生电能，随之电能在金属管道内部转变为热能进行热处理；金属导电体的横截面积设定为：金属导电体的横截面积对应的数值大于等于中频感应加热器的最大加热功率对应的数值×0.8，小于等于中频感应加热器的最大加热功率对应的数值×2，其中金属导电体的横截面积的单位为mm²，中频感应加热器的加热功率的单位为KW。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的焊接热处理用中频感应加热器，其中金属导电体的长度为：3.14×D×N，允许的误差为+10%，即3.14×D×N≤金属导电体的长度≤3.14×D×N×110%，金属导电体的长度的单位为cm；其中，N为所述线圈的匝数，单位为匝，N=(L×l+0.45×l×D) ^1/2÷(0.083×D)，上式中， D为所述线圈的横截面的内直径，即线圈所形成圆柱体的横截面的内直径，单位为cm；l为所述线圈的的电感量，单位为μh；L为线圈的长度，即线圈形成的圆柱体的底面至顶面的垂直距离，单位cm。

前述的焊接热处理用中频感应加热器，其中金属导电体可以采用多股铜线搅制达到一定的横截面，对于铜材质，金属导电体的横截面积对应的数值大于等于中频感应加热器的最大加热功率对应的数值×0.8，小于等于中频感应加热器的最大加热功率对应的数值×2。

前述的焊接热处理用中频感应加热器，其中金属导电体可以采用多股铝线搅制达到一定的横截面，对于铝材质，金属导电体的横截面积对应的数值大于等于中频感应加热器的最大加热功率对应的数值×1，小于等于中频感应加热器的最大加热功率对应的数值×2。