[发明专利]一种用于焊管中频感应加热热源优化方法

说明书

本发明涉及一种用于焊管中频感应加热热源优化方法。所述加热方法包括：获取内置线圈与外置线圈之间的轴向间距以及管坯的运动速度；根据轴向间距以及运动速度确定加热总时间；获取外置轴向路径以及内置轴向路径；提取外置轴向路径的外置数组以及内置轴向路径的内置数组；根据内置温度以及外置温度确定热源重合线宽度；获取焊缝融合线宽度；根据焊缝融合线宽度以及热源重合线宽度确定加热温度过热时，在移动过程中的最小加热面积；根据最小加热面积所对应工艺参数对所述管坯进行加热，制备焊管。采用本发明的加热装置及方法能够减小焊管焊缝区域的焊接残余应力，并减小焊管热处理过程的过烧面积，以及提高加热效率。

技术领域

本发明涉及感应加热领域，特别是涉及一种用于焊管中频感应加热热源优化方法。

背景技术

我国现有7000万吨的焊管产能，是名副其实的焊管大国，其中高频焊管由于具有高效节能和低成本的生产特点得到了快速发展，在我国焊管领域中占据重要地位，但是由于起步较晚，和发达国家先进的生产技术和研发能力相比仍有较大差距，其中高端高频焊管的生产仍然受到制约。焊管质量控制的关键在于焊缝处理，热源与参数的匹配问题是行业关注重点之一，高频感应焊接后，为消除高频焊接在焊缝热影响区域的残余应力并提高焊缝区域的力学性能，需进一步对焊管进行中频感应加热，以消除焊缝区与母材的性能差异，实现焊管的“无缝化”。

实际生产中常采用管坯外部焊缝正上方放置线圈的方式进行中频感应加热，申请号为201610060595.9的专利文献1对直缝焊管中频热处理过程进行了动态仿真，以线圈移动代替管坯移动，提高了焊管中频感应加热数值计算精度，解决了ANSYS软件无法进行移动加热的问题；而该中频感应加热技术仅采用在焊管外部焊缝正上方设置感应线圈进行加热，但是感应加热的集肤效应和临近效应会使肝肾涡流集中在焊管外表面，产生的热源为倒三角形的加热热源，常常会导致焊管焊缝外表面已经过热但是内表面还未加热透的问题，焊管内表面焊缝和热影响区的温度差值很大，冷却过程中温度变化剧烈(造成过大热应力和组织应力)，因此，在该种加热方法下，焊管内壁加热主要依靠外表面热传导，无法解决焊管外表面过烧但是内表面未加热透的问题，且会造成焊缝内表面区域产生过大残余应力。

文献2《直缝焊管中频感应加热过程有限元模拟》针对实际工况中存在的焊缝未加热透的问题，提出了延长感应加热时间和在焊管内再加一个感应线圈的解决方法，但是却忽略了运动、线圈间距等参数对传热的作用机制；同时，仅凭控制电流密度及电流频率等电参数难以获得管坯径向上温度梯度小的热处理热源，且难以避免内外表面出现过烧现象。运动、内外线圈间距等参数对管坯中频感应加热传热过程的综合作用机制尚不明确，而获取精确的感应加热热源对于提高焊管质量、实现推动精品钢发展至关重要；文献2并没有解决复杂多场耦合计算中的参数与热源匹配问题，也没有量化解决焊管中频加热外壁的过烧问题，无法获得高质量的精品焊管。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于焊管中频感应加热热源优化方法，自动匹配内外线圈轴向间距，优化中频加热热源，以解决现有的中频加热技术所存在焊管中频加热外壁的过烧、内壁加热不透的问题，导致焊管制备质量低。

为实现上述目的，本发明基于以下装置：

本发明提供一种用于焊管中频感应加热热源优化方法，包括：

获取内置线圈与外置线圈之间的轴向间距以及管坯的运动速度；

根据所述轴向间距以及所述运动速度确定加热总时间；

在移动过程中，以线圈移动代替管坯移动，并获取所述管坯外表面焊缝中心轴向的外置轴向路径以及所述管坯内表面焊缝中心轴向的内置轴向路径；所述移动过程为所述内置线圈与所述外置线圈同时沿着所述管坯的轴向方向移动，直至加热时间为所述加热总时间的过程；

提取所述外置轴向路径的外置数组以及所述内置轴向路径的内置数组；所述外置数组包括所述外置轴向路径上的多个外置节点以及所述外置节点对应的外置温度；所述内置数组包括所述内置轴向路径上的多个内置节点以及所述内置节点对应的内置温度；