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热电偶点焊头的试验工艺
- 2021-04-08-

  在石油和天然气行业,钢是一种广泛使用的材料。为了达到强度和其他具体要求的性能,该材料经过了淬火和回火处理。当该材料经过焊接以后,热影响区的性能将受到不利影响,为了减小焊接对于4130钢的影响,预热是其焊接过程中的一项基本要求。而采用直接火焰加热是常见的方法,其他常用的方法还包括感应加热和电阻加热。

  本研究的目的是为了从多方面比较感应加热、电阻加热以及直接火焰加热的优劣。这些比较是基于每种方法加热时测量相同部位获得的实际数据,而不是采用销售或预估数据。

  方法论

  由于其质量和状态与用于石油化工行业的阀门类似,所以选择一个阀单体作为研究对象。采用三种应用于工业中的典型方法预热该阀至500℉(1℉=5/9K,1℃=1K)以上。每种测试过程,均通过数据记录器监控和记录阀体内部外部温度。在三种测试中,数据记录器所用的热电偶点焊头保持在相同的位置,记录有关所用电力和温度读数的时间。针对每组试验,一旦温度达到500℉,保温1h,并记录所使用的能量。然后在没有热输入的情况下,记录随后1h的温度。当壁上保险丝断开以后,将福禄克®功率计安装到主输入线上,用于测量和记录感应加热源和电阻加热源的有效能量(单位为kW·h)。对于直接火焰加热方法,所用气体为丙烷。采用流量计测量丙烷的消耗量。

  试验工艺

  (1)感应加热感应加热器采用水冷电缆传导高频电流,并在材料内部产生电磁感应涡流,该材料中产生的电磁电流引起的分子激发而产生热量。因此,感应加热热量产生于材料内部,而另外两种方法的热源来自外部且须经过其他部件传导。这将使通过部件整个厚度的热量更加均匀,预热部件热辐射流失更少。

  首先,采用绝缘陶瓷纤维毯覆盖所有阀门表面。然后将感应加热电缆缠绕在阀门外包的绝缘陶瓷纤维毯上,感应加热线圈、计量和控制热电偶点焊头线的位置如图1所示。电缆线不与阀门上任何一处接触。感应加热时,电缆线由于水冷保持在室温附近。感应加热器采用热电偶监测温度并控制其输出。两个热电偶分别被放置在阀门的内侧和外侧,在靠近热电偶点焊头1⁄4 in(6 mm)区域均使用数据记录器记录数据。