一种用于厚壁石油管焊接预热的感应加热装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于厚壁石油管焊接预热的感应加热装置及方法，其中装置包括控制组件、多级加热装置、支架、支撑底座、升降装置、多个温度传感器、传动装置、驱动电机、直线推杆以及尾部安装盘，控制组件分别与多个温度传感器以及多级加热装置通讯连接，方法实施步骤为：电动机启动，调整多级加热装置位置；启动一级加热装置；启动二级加热装置；利用温度传感器在加热完成时测量壁厚方向上A、B、C、D、E、F、G七点的温度值；数据传出七点的温度值，与系统预设的预热温度进行数据比较，判断是否均到达预热温度；启动三级加热装置，对工件进行补热。实现不同频率电流的感应加热，控制预热温度在管坯边缘均匀分布，防止过大温度梯度产生。

An Induction Heating Device and Method for Welding Preheating of Thick-walled Petroleum Pipe

The invention provides an induction heating device and method for welding preheating of thick-walled petroleum pipes, in which the device comprises a control component, a multi-stage heating device, a bracket, a support base, a lifting device, a plurality of temperature sensors, a transmission device, a driving motor, a linear push rod and a tail mounting disc. The control component is communicated with a plurality of temperature sensors and a multi-stage heating device respectively. The implementation steps of the method are: starting the motor, adjusting the position of the multi-stage heating device; starting the first-stage heating device; starting the second-stage heating device; measuring the temperature values of A, B, C, D, E, F and G in the direction of wall thickness by temperature sensor when heating is completed; and comparing the temperature values of seven points of data outgoing with the preset heating temperature of the system to determine whether the preheating is reached or not. Temperature; Start up three-stage heating device to make up heat for the workpiece. The induction heating of different frequency current is realized, and the preheating temperature is controlled to distribute evenly on the edge of the billet to prevent excessive temperature gradient.

【技术实现步骤摘要】
一种用于厚壁石油管焊接预热的感应加热装置及方法
本专利技术涉及热处理领域，尤其涉及一种用于厚壁石油管焊接预热的感应加热装置及方法。
技术介绍
利用感应加热实现管端对焊时，焊缝焊接区域的温度分布梯度较大，冷却过程中产生较大残余应力，影响焊管质量，为了减小焊缝与临近母材的收缩应力，减缓焊缝冷却过程中在关键温度区间的冷却速度，防止过度硬化以及降低焊缝和热影响区延展性，使氢有更多时间从焊缝和相邻母材中逸出，避免产生氢致裂纹，提高焊管焊接质量，在焊管焊接工艺过程中，常常需要按规范在焊接前、后进行预热。利用丙烷进行火焰加热是焊管预热实际生产中常用的技术手段，但是对于厚壁石油管而言，火焰加热的方式虽然加热均匀，但是能耗高，污染大，加热效率低，目前生产中逐渐开始采用感应加热的技术手段进行焊前预热。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种用于在线控制、自动调节、整体工作效率高、适用范围广的厚壁石油管焊接预热的感应加热装置及方法。为实现上述目的，采用了以下技术方案：具体地，本专利技术提供一种用于厚壁石油管焊接预热的感应加热装置，其包括控制组件、多级加热装置、支架、支撑底座、升降装置、多个温度传感器、传动装置、驱动电机、直线推杆以及尾部安装盘；待加热管坯固定在所述支撑底座上，多级加热装置的外部设置有所述支架，所述多级加热装置借助于所述支架与所述升降装置连接，所述多个温度传感器在所述待加热管坯的管厚度方向均匀分布，所述控制组件分别与所述多个温度传感器以及多级加热装置通讯连接；所述多级加热装置包括一级加热装置、二级加热装置以及三级加热装置，所述二级加热装置设置在所述一级加热装置内部，所述三级加热装置设置在所述二级加热装置内部，所述一级加热装置、二级加热装置以及三级加热装置的外部分别均匀设置有三组感应组件；所述一级加热装置设置有第一接线柱以及第一传动装置，所述二级加热装置设置有第二接线柱以及第二传动装置，所述三级加热装置设置有第三接线柱以及第三传动装置；所述升降装置的附近有横向驱动电机，所述直线推杆设置在所述支架上，所述尾部安装盘的第一侧与所述直线推杆通过连接装置安装连接，所述尾部安装盘的第二侧与所述第一传动装置连接，所述第二传动装置连接所述第一传动装置，所述第三传动装置连接所述第二传动装置，所述第三传动装置内部设置有传动轴，所述横向驱动电机驱动直线推杆的直线位移以实现一级加热装置、二级加热装置以及三级加热装置的横向位移；所述尾部安装盘上设置有第一驱动电机、第二驱动电机以及第三驱动电机，所述第一驱动电机连接所述第一传动装置，所述第二驱动电机连接所述第二传动装置，所述第三驱动电机连接所述传动轴以及第三传动装置。优选地，所述第一传动装置与所述第二传动装置之间通过滚动轴承以及弹性挡圈进行定位传动，所述传动轴与第三传动装置之间通过键连接并采用轴端挡圈进行轴向定位。优选地，所述多个温度传感器设置为7个，7个温度传感器在所述待加热管坯的管厚度方向均匀分布。优选地，所述感应组件包括感应线圈、正极接线端子、负极接线端子、感应器外壳、升降支架、推杆、直线电机以及支撑平台，所述感应线圈、正极接线端子以及负极接线端子设置在所述感应器外壳内部，所述支撑平台的上表面借助于滚珠连接所述感应器外壳，所述支撑平台的下部设置有升降支架，所述升降支架下部设置有推杆，所述推杆与所述直线电机相连，所述直线电机带动所述推杆伸缩，从而带动所述升降支架升降以实现所述感应组件的伸缩运动。优选地，所述一级加热装置上的三个感应组件的正极接线端子以及负极接线端子分别与所述第一接线柱连接，所述二级加热装置上的三个感应组件的正极接线端子以及负极接线端子分别与所述第二接线柱连接，所述三级加热装置上的三个感应组件的正极接线端子以及负极接线端子分别与所述第三接线柱连接。优选地，所述连接装置为楔形连接装置。优选地，本专利技术还提供一种用于厚壁石油管焊接预热的感应加热方法，其包括以下步骤：S1、调整多级加热装置的竖直方向位置至传动轴中心线与待加热管坯中心线在同一水平面，之后调整多级加热装置的水平方向以及与待加热管坯之间的间距；S2、启动一级加热装置，调整一级加热装置上的感应组件与待加热管坯内壁的间距，对一级加热装置进行扫描预热；S3、启动二级加热装置，调整二级加热装置上的感应组件与待加热管坯内壁的间距，对二级加热装置进行扫描预热；S4、温度传感器测温：利用七个温度传感器在加热完成时测量管坯厚度方向上A、B、C、D、E、F、G七点的温度值；S5、温度比较：温度传感器向控制组件上传A、B、C、D、E、F、G七点的温度值，与控制组件内部预设的预热温度进行数据比较，判断是否均到达预热温度，如果达到预热温度则加热结束，多级加热装置恢复初始位置；如果没有达到预热温度则继续步骤S6；S6、启动三级加热装置，调整三级加热装置上的感应组件与待加热管坯内壁的间距，对三级加热装置进行扫描预热；S7、重复步骤S4和S5，直至完成预热目标。优选地，步骤S2具体为利用直线推杆推动尾部安装盘进行直线运动，实现多级加热装置的水平移动，通过伸缩一级加热装置的感应组件的升降支架调整其感应线圈与管坯内壁的间距，闭合开关QS和开关SB1，启动第一驱动电机，第一驱动电机带动第一传动装置旋转，向一级加热装置的感应组件的感应线圈中通入中频电流a，实现一级加热装置的扫描预热。优选地，步骤S3具体为直线推杆装置推动装置尾部安装盘进行直线运动，实现多级加热装置的水平移动，通过伸缩二级加热装置的感应组件的升降支架调整其感应线圈与管坯内壁的间距，使定时器KT1到达加热时间t1，断开开关KM1，切断第一驱动电机的电路通路，同时闭合开关KM2，启动第二驱动电机，第二驱动电机带动第二传动装置旋转，向二级加热装置的感应组件的感应线圈中通入高频电流b，实现二级加热装置的扫描预热，当定时器KT2到达加热时间t2时，断开开关KM2，切断第二驱动电机电路通路。优选地，步骤S6具体为直线推杆装置推动装置尾部安装盘直线运动，实现多级加热装置的水平移动，通过伸缩三级加热装置的感应组件的升降支架调整其感应线圈与管坯内壁的间距，闭合开关SB2，同时闭合开关KM3，启动第三驱动电机，第三驱动电机带动第三传动装置旋转，向三级加热装置的感应组件的感应线圈中通入电流c，实现三级加热装置的扫描预热。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：①本专利技术具有多级加热装置，实现不同频率电流的感应加热，控制预热温度在管坯边缘均匀分布，防止过大温度梯度产生。②本专利技术具有温度反馈控制系统，可以根据管坯壁厚方向温度分布情况调整三级加热装置，从而实现温度的微调，保证管端焊接区域的均匀预热。③本专利技术采用离散的组合感应器，可以独立控制感应器伸缩实现组合加热，适应不同尺寸参数的管坯预热，而无需更换感应线圈，提高整体工作效率，适用范围广。附图说明图1为本专利技术方法的工作流程图；图2a为本专利技术的正面结构示意图；图2b为本专利技术的侧面结构示意图；图3为本专利技术的多级加热装置的传动示意图；图4为本专利技术的感应组件的结构示意图；以及图5为本专利技术的电路控制图。附图标号：1-待加热管坯，2-三级加热装置，3-二级加热装置，4-一级加热装置，5-支撑底座，6-升降装置，7-感应组件，8-温度传感器，9-支架，10-横向驱动电机，11-直线推杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于厚壁石油管焊接预热的感应加热装置，其特征在于：其包括控制组件、多级加热装置、支架、支撑底座、升降装置、多个温度传感器、传动装置、驱动电机、直线推杆以及尾部安装盘；待加热管坯固定在所述支撑底座上，多级加热装置的外部设置有所述支架，所述多级加热装置借助于所述支架与所述升降装置连接，所述多个温度传感器在所述待加热管坯的管厚度方向均匀分布，所述控制组件分别与所述多个温度传感器以及多级加热装置通讯连接；所述多级加热装置包括一级加热装置、二级加热装置以及三级加热装置，所述二级加热装置设置在所述一级加热装置内部，所述三级加热装置设置在所述二级加热装置内部，所述一级加热装置、二级加热装置以及三级加热装置的外部分别均匀设置有三组感应组件；所述一级加热装置设置有第一接线柱以及第一传动装置，所述二级加热装置设置有第二接线柱以及第二传动装置，所述三级加热装置设置有第三接线柱以及第三传动装置；所述升降装置的附近设置有横向驱动电机，所述直线推杆设置在所述支架上，所述尾部安装盘的第一侧与所述直线推杆通过连接装置安装连接，所述尾部安装盘的第二侧与所述第一传动装置连接，所述第二传动装置连接所述第一传动装置，所述第三传动装置连接所述第二传动装置，所述第三传动装置内部设置有传动轴，所述横向驱动电机驱动直线推杆的直线位移以实现一级加热装置、二级加热装置以及三级加热装置的横向位移；所述尾部安装盘上设置有第一驱动电机、第二驱动电机以及第三驱动电机，所述第一驱动电机连接所述第一传动装置，所述第二驱动电机连接所述第二传动装置，所述第三驱动电机连接所述传动轴以及第三传动装置。...

【技术特征摘要】
1.一种用于厚壁石油管焊接预热的感应加热装置，其特征在于：其包括控制组件、多级加热装置、支架、支撑底座、升降装置、多个温度传感器、传动装置、驱动电机、直线推杆以及尾部安装盘；待加热管坯固定在所述支撑底座上，多级加热装置的外部设置有所述支架，所述多级加热装置借助于所述支架与所述升降装置连接，所述多个温度传感器在所述待加热管坯的管厚度方向均匀分布，所述控制组件分别与所述多个温度传感器以及多级加热装置通讯连接；所述多级加热装置包括一级加热装置、二级加热装置以及三级加热装置，所述二级加热装置设置在所述一级加热装置内部，所述三级加热装置设置在所述二级加热装置内部，所述一级加热装置、二级加热装置以及三级加热装置的外部分别均匀设置有三组感应组件；所述一级加热装置设置有第一接线柱以及第一传动装置，所述二级加热装置设置有第二接线柱以及第二传动装置，所述三级加热装置设置有第三接线柱以及第三传动装置；所述升降装置的附近设置有横向驱动电机，所述直线推杆设置在所述支架上，所述尾部安装盘的第一侧与所述直线推杆通过连接装置安装连接，所述尾部安装盘的第二侧与所述第一传动装置连接，所述第二传动装置连接所述第一传动装置，所述第三传动装置连接所述第二传动装置，所述第三传动装置内部设置有传动轴，所述横向驱动电机驱动直线推杆的直线位移以实现一级加热装置、二级加热装置以及三级加热装置的横向位移；所述尾部安装盘上设置有第一驱动电机、第二驱动电机以及第三驱动电机，所述第一驱动电机连接所述第一传动装置，所述第二驱动电机连接所述第二传动装置，所述第三驱动电机连接所述传动轴以及第三传动装置。2.根据权利要求1所述的用于厚壁石油管焊接预热的感应加热装置，其特征在于：所述第一传动装置与所述第二传动装置之间通过滚动轴承以及弹性挡圈进行定位传动，所述传动轴与第三传动装置之间通过键连接并采用轴端挡圈进行轴向定位。3.根据权利要求1所述的用于厚壁石油管焊接预热的感应加热装置，其特征在于：所述多个温度传感器设置为7个，7个温度传感器在所述待加热管坯的管厚度方向均匀分布。4.根据权利要求1所述的用于厚壁石油管焊接预热的感应加热装置，其特征在于：所述感应组件包括感应线圈、正极接线端子、负极接线端子、感应器外壳、升降支架、推杆、直线电机以及支撑平台，所述感应线圈、正极接线端子以及负极接线端子设置在所述感应器外壳内部，所述支撑平台的上表面借助于滚珠连接所述感应器外壳，所述支撑平台的下部设置有升降支架，所述升降支架下部设置有推杆，所述推杆与所述直线电机相连，所述直线电机带动所述推杆伸缩，从而带动所述升降支架升降以实现所述感应组件的伸缩运动。5.根据权利要求4所述的用于厚壁石油管焊接预热的感应加热装置，其特征在于：所述一级加热装置上的三个感应组件的正极接线端子以及负极接线端子分别与所述第一接线柱连接，所述二级加热装置上的三个感应组件的正极接线端子以及负极接线...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩毅，肖瑶，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13