CN105886748A - 一种应用于超厚钢管焊缝埋弧焊在线感应退火装置 - Google Patents

Abstract

一种应用于超厚钢管焊缝埋弧焊在线感应退火装置，主要包括变频电容柜、连接端板、调节步进电机、联轴器、电机安装端板、精密调节螺杆、伸缩钢绳、大壁厚焊管、焊管壁厚、主底座、侧固定杆、液压支撑板、调节液压缸、液压轴固定端、三角板、电机侧固定板、连接支撑管、螺母、弧感应器、冷却管、超导磁体、中间支撑杆、滑移槽板、正极接线端、负极接线端、调节轴、连接轴、绝缘层、滚珠、调节槽板和轴承。本发明感应加热深度的大幅度提高，焊缝感应加热深度超高规范要求，提高大厚壁焊管恶劣环境下应用的可靠性。有效保证焊缝区两侧感应加热效果，保证其内部组织晶粒成型的均匀性。进一步有效提高大厚壁焊管厚度上的感透加热效果。

Description

一种应用于超厚钢管焊缝埋弧焊在线感应退火装置

技术领域

本发明设计属于管材焊接热处理技术领域，具体涉及一种应用于超厚钢管焊缝埋弧焊在线感应退火装置。

背景技术

直缝埋弧焊管在中国油气输送工程的应用相对于其他种类钢管较晚，但起步迅速，成绩显著。大直径直缝埋弧焊管主要承担海洋及陆地油气、煤及矿浆等介质的管道输送，主要适用于3级地区和4级地区。此外，大直径直缝埋弧焊管还用作高强度桩管、压力容器柱体制造和弯管制造等。国内现有大直径直缝埋弧焊管生产线10多条，主要是UOE和JCOE生产线。生产企业主要有宝山钢铁集团、巨龙钢管公司和番禺珠江钢管有限公司等。UOE生产线设备投资大，技术要求高，国内为数不多，只有3条；而JCOE生产线，相对工艺简单，设备投资小，被国内大多直缝埋弧焊管生产企业采用，大约占国内直缝埋弧焊管生产线总数的80％。长期以来，我国油气长输管线的应用一直采取1级地区使用的螺旋焊管，在2级、3级和4级地区使用直缝埋弧焊管的方针。这是因为与螺旋焊管相比，直缝埋弧焊管的成型和焊接是分开进行的，焊接作业不受成型工序的制约，而且在内焊之前增加了预焊，焊接在平面位置进行，焊缝外形轮廓比较理想，后续无损探伤容易实现自动化，焊后全管冷扩径，残余应力的消除效果较好，焊缝的综合质量容易保证。并且，直缝埋弧焊管适应钢管的壁厚范围较宽，X80级钢管的壁厚最大可达到40mm。这种大壁厚的焊管在埋弧焊焊接完成后，需要进一步进行精密的退火处理，即把刚刚焊接并已淬火的焊缝加热至其临界温度以上，进行钢管焊缝退火以防止焊缝潜在裂纹。由此产生的细晶粒组织能保证得到满足全部标准规格要求的强韧钢管。由于焊缝快速的局部加热，使得钢管氧化和变形都最小，精确一致的透热还使得整个焊缝区域内都得到细晶粒组织。但是现在焊管厚度提升到相当层次，一次感应加热时，虽然升级为高频加热但是研究发现，感应区温度超过一定温度会出现“失磁”现象，影响后续加热过程进一步提高，也即是说后续进一步高频加热已经是在做“无用功”。针对这种现象，开创一种钢管管缝在线退火的生产线流程：焊接好钢管→焊缝退火→空冷→焊缝再次深入退火。这种退火设备的发展创新一直是高质量焊管热处理急需要的突破点。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够达到超壁厚焊管进行完埋弧焊焊接后的焊缝感应加热深度超高要求，充分保证大厚壁焊管的在高压等恶劣环境下使用的力学性能的应用于超厚钢管焊缝埋弧焊在线感应退火装置。

本发明主要包括有变频电容柜、连接端板、调节步进电机、联轴器、电机安装端板、精密调节螺杆、伸缩钢绳、大壁厚焊管、焊管壁厚、主底座、侧固定杆、液压支撑板、调节液压缸、液压轴固定端、三角板、电机侧固定板、连接支撑管、螺母、弧感应器、冷却管、超导磁体、中间支撑杆、滑移槽板、正极接线端、负极接线端、调节轴、连接轴、绝缘层、滚珠、调节槽板和轴承。

其中，在主底座的上表面固定连接两根侧固定杆和一根中间支撑杆，中间支撑杆置于两根侧固定杆之间。在两根侧固定杆的上端的外侧分别设有滑移槽板，在滑移槽板的中部设有滑槽，在滑槽内滑动连接三角板。三角板的顶端设有电频电容柜。在中间支撑杆的上端固定连接水平的液压支撑板，液压支撑板的上表面的四个夹角处均设有一个调节液压缸，每个调节液压缸的固定端分别设在液压支撑板的上表面，每个调节液压缸的活塞杆的自由端分别固定在液压轴固定端的中心位置。液压轴固定端的上表面设在变频电容柜的下表面。变频电容柜的左右两侧面上分别固定连接竖直的连接端板，每个连接端板的外侧均设有连接支撑管，连接支撑管的一端与连接端板相连，连接支撑管的另一端向下弯折，另一端与电机侧固定板相连。电机侧固定板的外侧设有调节步进电机，调节步进电机的输出轴通过联轴器与精密调节螺杆连接，精密调节螺杆穿过电机安装端板中部的孔槽，孔槽内内设有轴承。在精密调节螺杆的底部设有螺纹，精密调节螺杆的螺纹处插接在调节槽板的中心槽孔内，精密调节螺杆与螺母相互啮合，螺母置于调节槽板的上部。两个调节槽板的截面呈圆弧状，其弧心位置与底部大壁厚焊管中心相一致。在调节槽板内部的中间弧形槽内均匀设有滚珠，滚珠与调节轴滚动相接。水平的调节轴的两端分别插接在变频电容箱两侧的调节槽板的内部。调节槽板内部的调节轴的端部均与伸缩钢绳的一端相连，两根伸缩钢绳的另一端分别交叉缠绕在精密调节螺杆的螺纹槽内。连接轴的一端插接在调节槽板的内部，且与调节轴的底端面相接。连接轴的固定连接弧感应器，弧感应器的截面呈圆弧形，弧感应器的圆形与大壁厚焊管中心线在同一水平线上，弧感应器与大壁厚焊管表面对应平行且有一定调节的距离。在弧感应器的中部设有超导磁体，超导磁体的中心设有孔槽，孔槽内插接冷却管。在两个调节槽板内，均分别设有正极接线端和负极接线端，正极接线端和负极接线端均穿过对应的调节轴。正极接线端和负极接线端的外部均设有绝缘层。

本发明在使用时，将感应加热整体装置放置于大厚壁焊管退火流水线边侧，大厚壁焊管经过埋弧焊接之后，通过流水线运输到变频电容柜以及弧感应器底端，与其保证一定垂直感应热透的加热距离，这时，打开变频电容柜开关，调节适合焊管厚度的加热频率，对线性焊缝区进行退火感应加热处理，调整变频电容柜两侧安装的弧感应器，使其圆弧中心与大厚壁焊管中心对齐，保证同侧两端的弧感应器对大厚壁焊管的中间焊缝区两边进行同时同等感透加热，另外，对于其变频电容柜感应透热的大厚壁焊管厚度将有一个标准的范围，以供操作者规范焊管型号。

在流水线退火过程中，当大厚壁焊管经过一侧弧感应器时，弧感应器对焊缝区两侧区进行迅速加热到一定温度，即加热产生一次感应加热渗透层，之后焊管继续向前移动，当稍微冷却的相同焊缝区经过另一侧弧感应器时，再次进行深入感透加热，即加热产生二次感应加热渗透层，在此期间，冷却管及时对弧感应器进行降温。

与此同时，液压支撑板四角上的调节液压缸可以支撑整个变频电容柜在垂直方向上，通过两侧滑移槽板进行整体的升降调节，而且，调节步进电机可以通过精密转动，配合调节联轴器带动精密调节螺杆进行转动，这时调节槽板内两侧伸缩钢绳将在精密调节螺杆的螺纹内进行缠绕与释放，带动两侧调节轴在调节槽板内进行弧形同向滚动，最后对称的弧感应器在其带动下，进行与大厚壁焊管同心圆式的高度以及位置的精密调节，在此过程中，滚珠可以使得调节轴的移动更加可靠。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、采用高性能变频电容柜配合其两侧设置的对称弧感应器，进行大厚壁焊管两侧程度性感透加热，第一次感应加热保证在临界焊管失磁温度下，这时如果一直感应加热会使得内部焊管区失磁，加热不会产生太大效果，这时创新式采用冷却一段时间后进行第二次感应加热，有效保证在不失磁情况下，焊管壁厚方向感应加热深度的大幅度提高，保证超壁厚焊管进行完埋弧焊焊接后的焊缝感应加热深度超高规范要求，提高大厚壁焊管恶劣环境下应用的可靠性。

2、利用同向双侧弧形感应器配合内部单独外设的冷却系统对焊缝区两侧进行同时同效加热，有效保证焊缝区两侧感应加热效果，保证其内部组织晶粒成型的均匀性。

3、利用同心圆式弧状调节槽板配合内部精密螺杆调节装置以及滚动调节的调节轴，对弧感应器与大厚壁焊管表面进行高度以及位置的精密调节，进一步有效提高大厚壁焊管厚度上的感透加热效果。

附图说明

图1是本发明的侧视图；

图2是本发明的主视图；

图3是本发明的弧形调节结构剖视图；

图4是本发明的精密退火感应区的原理图；

图5是本发明的局部放大图。

附图标号：1-变频电容柜，2-连接端板，3-调节步进电机，4-联轴器，5-电机安装端板，6-精密调节螺杆，7-伸缩钢绳，8-大壁厚焊管，9-焊管壁厚，10-主底座，11-侧固定杆，12-液压支撑板，13-调节液压缸，14-液压轴固定端，15-三角板，16-电机侧固定板，17-连接支撑管，18-螺母，19-弧感应器，20-冷却管；21-超导磁体；22-中间支撑杆；23-滑移槽板；24-正极接线端；25-负极接线端；26-调节轴；27-连接轴；28-绝缘层；29-滚珠；30-调节槽板；31-焊缝区；32-一次感应加热渗透层；33-二次感应加热渗透层；34-轴承。

具体实施方式

在图1、图2、图3和图5所示的本发明的示意简图中，在主底座10的上表面固定连接两根侧固定杆11和一根中间支撑杆22，中间支撑杆置于两根侧固定杆之间。在两根侧固定杆的上端的外侧分别设有滑移槽板23，在滑移槽板的中部设有滑槽，在滑槽内滑动连接三角板15。三角板的顶端设有电频电容柜1。在中间支撑杆的上端固定连接水平的液压支撑板12，液压支撑板的上表面的四个夹角处均设有一个调节液压缸13，每个调节液压缸的固定端分别设在液压支撑板的上表面，每个调节液压缸的活塞杆的自由端分别固定在液压轴固定端14的中心位置。液压轴固定端的上表面设在变频电容柜的下表面。变频电容柜的左右两侧面上分别固定连接竖直的连接端板2，每个连接端板的外侧均设有连接支撑管17，连接支撑管的一端与连接端板相连，连接支撑管的另一端向下弯折，连接支撑管的另一端与电机侧固定板16相连。电机侧固定板的外侧设有调节步进电机3，调节步进电机的输出轴通过联轴器4与精密调节螺杆6连接，精密调节螺杆穿过电机安装端板5中部的孔槽，孔槽内内设有轴承34。在精密调节螺杆的底部设有螺纹，精密调节螺杆的螺纹处插接在调节槽板的中心槽孔内，精密调节螺杆与螺母18相互啮合，螺母置于调节槽板30的上部。两个调节槽板的截面呈圆弧状，其弧心位置与底部大壁厚焊管8中心相一致。在调节槽板内部的中间弧形槽内均匀设有滚珠29，滚珠与调节轴26滚动相接。水平的调节轴的两端分别插接在变频电容箱两侧的调节槽板的内部。调节槽板内部的调节轴的端部均与伸缩钢绳7的一端相连，两根伸缩钢绳的另一端分别交叉缠绕在精密调节螺杆的螺纹槽内。连接轴27的一端插接在调节槽板的内部，且与调节轴的底端面相接。连接轴的固定连接弧感应器19，弧感应器的截面呈圆弧形，弧感应器的圆形与大壁厚焊管中心线在同一水平线上，弧感应器与大壁厚焊管表面对应平行且有一定调节的距离。在弧感应器的中部设有超导磁体21，超导磁体的中心设有孔槽，孔槽内插接冷却管20。在两个调节槽板内，均分别设有正极接线端24和负极接线端25，正极接线端和负极接线端均穿过对应的调节轴。正极接线端和负极接线端的外部均设有绝缘层28。

在图4所示的本发明的示意简图中，大壁厚焊管顶端面中心位置是水平线性的焊缝区31，与弧感应器相对应进行加热，流水运行的焊缝区经过一侧弧形感应器加热产生一次感应加热渗透层32，经过另一侧弧形感应器加热产生二次感应加热渗透层33，以达到超壁厚焊管进行完埋弧焊焊接后的焊缝感应加热深度超高要求大壁厚焊管设置有一定范围可调节的焊管壁厚，显示其变频电容箱感透加热的标准调节焊管壁厚。

Claims (2)

1.一种应用于超厚钢管焊缝埋弧焊在线感应退火装置，主要包括变频电容柜、连接端板、调节步进电机、联轴器、电机安装端板、精密调节螺杆、伸缩钢绳、大壁厚焊管、焊管壁厚、主底座、侧固定杆、液压支撑板、调节液压缸、液压轴固定端、三角板、电机侧固定板、连接支撑管、螺母、弧感应器、冷却管、超导磁体、中间支撑杆、滑移槽板、正极接线端、负极接线端、调节轴、连接轴、绝缘层、滚珠、调节槽板和轴承，其特征在于：在主底座的上表面固定连接两根侧固定杆和一根中间支撑杆，中间支撑杆置于两根侧固定杆之间，在两根侧固定杆的上端的外侧分别设有滑移槽板，在滑移槽板的中部设有滑槽，在滑槽内滑动连接三角板，三角板的顶端设有电频电容柜，在中间支撑杆的上端固定连接水平的液压支撑板，液压支撑板的上表面的四个夹角处均设有一个调节液压缸，每个调节液压缸的固定端分别设在液压支撑板的上表面，每个调节液压缸的活塞杆的自由端分别固定在液压轴固定端的中心位置，液压轴固定端的上表面设在变频电容柜的下表面，变频电容柜的左右两侧面上分别固定连接竖直的连接端板，每个连接端板的外侧均设有连接支撑管，连接支撑管的一端与连接端板相连，连接支撑管的另一端向下弯折，另一端与电机侧固定板相连，电机侧固定板的外侧设有调节步进电机，调节步进电机的输出轴通过联轴器与精密调节螺杆连接，精密调节螺杆穿过电机安装端板中部的孔槽，孔槽内内设有轴承，在精密调节螺杆的底部设有螺纹，精密调节螺杆的螺纹处插接在调节槽板的中心槽孔内，精密调节螺杆与螺母相互啮合，螺母置于调节槽板的上部，两个调节槽板的截面呈圆弧状，其弧心位置与底部大壁厚焊管中心相一致，在调节槽板内部的中间弧形槽内均匀设有滚珠，滚珠与调节轴滚动相接，水平的调节轴的两端分别插接在变频电容箱两侧的调节槽板的内部，调节槽板内部的调节轴的端部均与伸缩钢绳的一端相连，两根伸缩钢绳的另一端分别交叉缠绕在精密调节螺杆的螺纹槽内，连接轴的一端插接在调节槽板的内部，且与调节轴的底端面相接，连接轴的固定连接弧感应器，弧感应器的截面呈圆弧形，弧感应器的圆形与大壁厚焊管中心线在同一水平线上，弧感应器与大壁厚焊管表面对应平行且有调节的距离，在弧感应器的中部设有超导磁体，超导磁体的中心设有孔槽，孔槽内插接冷却管，在两个调节槽板内，均分别设有正极接线端和负极接线端，正极接线端和负极接线端均穿过对应的调节轴，正极接线端和负极接线端的外部均设有绝缘层。

2.根据权利要求1所述的一种应用于超厚钢管焊缝埋弧焊在线感应退火装置，其特征在于：大壁厚焊管顶端面中心位置是水平线性的焊缝区，与弧感应器相对应进行加热，流水运行的焊缝区经过一侧弧形感应器加热产生一次感应加热渗透层，经过另一侧弧形感应器加热产生二次感应加热渗透层，以达到超壁厚焊管进行完埋弧焊焊接后的焊缝感应加热深度超高要求，大壁厚焊管设置可调节的焊管壁厚，显示其变频电容箱感透加热的标准调节焊管壁厚。