CN108950173A - 一种在线感应加热去除直缝焊管残余应力的装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种在线感应加热去除直缝焊管残余应力的装置及工艺，装置包括底板，底板上活动连接板车，底板一侧固定有滑块架支撑柱和第二丝杠，其上活动套设滑块架，滑块架上安装加热机构，底板一侧端部设置有数控操作台；板车上用于放置直缝焊管；本发明工艺步骤主要包括：按下数控操作台启动开关，传送机构将直缝焊管运送至加热机构下方；调节线圈与焊缝的角度为40～60度，线圈与焊缝两侧水平间距为10～15mm，线圈与焊缝垂直距离为5～6mm，给正电极孔和负电极孔通电的，通传送机构往复运动实现直缝焊管在线双边感应加热；将加热完毕的直缝焊管吊走，传送机构回移；提高了直缝焊管批量去除残余应力的工作效率、适宜推广。

Description

一种在线感应加热去除直缝焊管残余应力的装置及工艺

技术领域

本发明涉及管材热处理技术领域，特别是涉及一种在线感应加热去除直缝焊管残余应力的装置及工艺。

背景技术

随着我国工业尤其是石油工业的快速发展，高频直缝焊管的需求越来越大，在该种焊管的生产过程中高频焊接不可避免的会产生残余应力，残余应力是导致裂纹和接头性能降低的重要因素，对结构的静强度、疲劳强度、稳定性、刚度以及应力腐蚀开裂存在关键性的影响。现代直缝焊管生产企业的焊缝去残余应力效果比较差，并且生产速度慢，生产线不能达到一条龙作业，生产效率较低，无法满足我国市场对高质量直缝焊管的大量需求，因此高效快速的大量生产高质量的直缝焊管十分必要。

公告号CN1057482C的中国专利公开了一种消除薄壁焊管焊缝残余应力的方法，采用对管件焊缝区和近焊缝区施以垂直向下的压力，使之产生连续塑性变形，将焊接残余拉应力变为压应力，大大改善了焊缝区域的内在质量。但其不是针对厚壁埋弧焊管焊缝而言的，并且塑性变形程度很难控制，无法有效去除焊缝区域中的残余应力。公告号CN106884086A的中国专利还公开了一种双边火焰加热法去焊缝残余应力的方法，通过火焰喷枪对焊缝不同位置进行加热，从而去除焊缝及热影响区的残余应力。但其采用火焰加热具有一定的危险性，并且直缝焊管固定放置，无法进行循环工作，存在工作效率较低的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种在线感应加热去除直缝焊管残余应力的装置及工艺，以解决上述现有技术存在的问题，通过对批量直缝焊管进行在线双边感应加热去除残余应力，极大提高了直缝焊管热处理的质量要求和生产效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种在线感应加热去除直缝焊管残余应力的装置，主要包括加热机构、传送机构、数控操作台及基座四大部分，基座固定在平整的地面上，传送机构在基座上往复输送直缝焊管，加热机构通过基座上的第二丝杠和滑块架支撑柱保持竖直方向运动，数控操作台固定在基座最右侧；传送机构包括滚轮、长齿条、板车、滚筒、第二电动机、短螺钉。

所述基座包括底板、滚轮轨道槽、第三电动机、齿轮、第二丝杠、第四电动机、第二电动机座、长螺钉、滑块架支撑柱，所述底板两侧分别设置有第三电动机，所述第三电动机通过齿轮齿条啮合连接有板车，所述板车活动设置于所述底板上，所述底板一侧连接有延展板，所述延展板上固定有滑块架支撑柱和第二丝杠，所述滑块架支撑柱和第二丝杠上活动套设有滑块架，所述滑块架上安装有加热机构，所述延展板端部设置有数控操作台；所述板车上用于放置直缝焊管。

可选的，所述板车上对称设置有四个水平安装的第二电动机，四个所述第二电动机的转轴上均分别连接有滚筒，所述直缝焊管放置于四个所述滚筒之间。

可选的，所述板车底部安装有滚轮，所述底板上设置有水平的滚轮轨道槽，所述滚轮能够在所述滚轮轨道槽内水平滚动。

可选的，所述加热机构包括水平设置于所述滑块架上的第一丝杠，第一丝杠通过第一电动机座安装在滑块架中间位置；所述第一丝杠上通过双向螺纹连接有两个滑块，所述滑块上通过调位螺钉连接有感应线圈，所述感应线圈上镶嵌有导磁体，所述感应线圈两侧分别安装正电极孔和负电极孔，正电极孔和负电极孔下方分别安装有进水管和出水管；所述滑块架远离所述滑块架支撑柱一侧的端部安装有机座A，所述机座A上安装有与所述第一丝杠连接的第一电动机。第一丝杠左右两半螺纹旋向相反，两个滑块对称安装在第一丝杠上。

可选的，所述滑块架支撑柱顶端安装有盖板，所述第二丝杠一端与所述盖板底部连接，另一端通过第二电动机座与所述延展板连接，第二丝杠安装在滑块架支撑柱一侧并与之保持平行，所述第二电动机座一侧安装有与所述第二丝杠连接的第四电动机，第四电动机安装固定在底板上。

可选的，所述板车两侧分别安装有长齿条，所述第三电动机的转轴上安装有齿轮，所述齿轮和所述长齿条啮合连接。

可选的，所述第二电动机通过短螺钉水平固定于所述板车上；所述第三电动机通过长螺钉竖直固定于所述底板两侧。

本发明还提供一种在线感应加热去除直缝焊管残余应力的工艺，主要包括如下步骤：

(1)进料：启动数控操作台，直缝焊管运送至滚筒上部，第三电动机以10～15rad/s的速度转动，配合长齿条带动板车向前方运动，直到直缝焊管始端位于感应线圈正下方时停止；

(2)位置调节：控制四个第二电动机缓慢转动，调节焊缝位置为竖直向上；调节调位螺钉使感应线圈与滑块架保证为40～60度角且朝向焊缝位置，然后调节第一电动机使两个滑块对称向第一丝杠中间以0.1～0.2m/s的速度运动，保证感应线圈与焊缝两侧水平间距为10～15mm，最后调节第四电动机使第二丝杠转动，滑块架在竖直方向运动，保证感应线圈与焊缝垂直距离为5～6mm；

(3)在线加热：给正电极孔和负电极孔接通电源开始加热，同时调节第三电动机以5～8rad/s的速度转动，配合长齿条带动板车向前方运动直到直缝焊管终端离开加热区；

(4)出料：调节两个第三电动机以10～15rad/s的速度转动，配合长齿条带动板车向前运动到基座最前端停止，然后由外部吊车将加热完毕的直缝焊管吊走；

(5)复位：第三电动机以10～15rad/s的速度转动，配合长齿条带动板车回移到基座初始位置，再次循环执行(1)、(2)、(3)、(4)步骤。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

(1)本发明加热机构中第一丝杠为两半对称、螺纹旋向相反的丝杠，它与两个滑块的配合可以同步调节感应线圈与焊缝的水平距离，调位螺钉可以灵活调节感应线圈的加热角度，第二丝杠和滑块架的配合可以任意调节感应线圈与焊缝的垂直距离，所以加热机构可以适应不同规格直缝焊管进行在线双边感应加热。

(2)板车上部滚筒可以对焊管进行旋转，下部滚轮和底板轨道的配合可以使焊管前后运动，并且加入数控操作台可以精确控制传送机构的定位输送，使传送机构更加高效准确。

(3)底板上开有滚轮轨道槽，可以保证板车前进时不会发生左右偏移，从而保证焊缝始终位于两个感应线圈的中间，并且采用滚动摩擦可以有效地减小板车运动时的摩擦阻力，减少能量损失。

(4)全部装置的运行用数控操作台控制，通过PLC进行编程控制各个机构运行顺序，使各个机构有序的进行工作，能够在线完成直缝焊管批量双边感应热处理，提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明装置的一个总体结构示意图；

图2是本发明装置的加热机构整体示意图；

图3是本发明装置的加热机构局部示意图；

图4是本发明装置的传送机构示意图；

图5是本发明装置的基座示意图；

图中：1、第一电动机；2、第一电动机座；3、第一丝杠；4、滑块；5、导磁体；6、感应线圈；7、调位螺钉；8、滑块架；9、滑块架支撑柱；10、第二丝杠；11、数控操作台；12、第四电动机；13、第二电动机座；14、滚筒；15、齿轮；16、长螺钉；17、长齿条；18、第二电动机；19、短螺钉；20、直缝焊管；21、板车；22、滚轮；23、底板；24、第三电动机；25、进水管；26、出水管；27、正电极孔；28、负电极孔；29、滚轮轨道槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种在线感应加热去除直缝焊管残余应力的装置及工艺，以解决上述现有技术存在的问题，通过对批量直缝焊管进行在线双边感应加热去除残余应力，极大提高了直缝焊管热处理的质量要求和生产效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种在线感应加热去除直缝焊管残余应力的装置，如图1-图5中所示，第一电动机1通过第一电动机座2与第一丝杠3连接，两个滑块4通过第一丝杠3的双向螺纹在滑块架8上对称移动，感应线圈6通过调位螺钉7调节角度，导磁体5镶嵌在感应线圈6上，感应线圈6两侧分别安装正电极孔27和负电极孔28，正电极孔27和负电极孔28下方分别安装进水管25和出水管26，接通冷却水对感应线圈进行冷却降温，滑块架8通过基座上的滑块架支撑柱9和第二丝杠10保持竖直方向运动，基座中底板23上开有滚轮轨道槽29，底板23上的滚轮轨道槽29与滚轮22配合保证传送机构在在底板23上进行直线运动，板车21上安装滚筒14，滚筒14由第二电动机18带动转动，第二电动机18通过短螺钉19固定于板车21上，用于旋转调节直缝焊管20焊缝位置，板车21两侧固定有长齿条17与齿轮15配合，第三电动机24带动齿轮15转动，驱动传送机构运动，第三电动机24通过长螺钉16固定在底板23上，数控操作台11固定在底板23最右侧。

本发明上述机构工作时，将数控操作台11按下启动开关，此时运送机构全部位于基座初始位置，直缝焊管20由外部吊车运送至传送机构的滚筒14上部，然后第三电动机24转动，配合长齿条17带动传送机构向前方运动，直到直缝焊管20始端位于感应线圈6正下方时停止，控制四个第二电动机24转动直到圆管焊缝竖直向上，进行加热机构调节时，首先调节调位螺钉7使感应线圈6与滑块架8均为40～60度角且朝向焊缝位置，然后调节第一电动机1使两个滑块4对称向第一丝杠3中心运动，使得感应线圈6与焊缝两侧水平间距为10～15mm，最后调节第四电动机12使第二丝杠10转动，使得滑块架向下运动，保证感应线圈6与焊缝垂直距离为5～6mm；给感应线圈6通电并开始在线感应加热，通过调节两个第三电动机24转动，配合长齿条17带动传送机构继续向前运动直到运动到基座最前端停止，然后由吊车将加热完毕的焊管吊走，传送机构回移到基座初始位置。

具体的，本发明还提供一种在线感应加热去除直缝焊管残余应力的工艺，主要包括以下步骤：

(1)进料过程：将数控操作台按下启动开关，此时传送机构全部位于基座初始位置，直缝焊管由外部吊车运送至传送机构的滚筒上部，然后第三电动机以10～15rad/s的速度转动，配合长齿条带动传送机构向前方运动，直到直缝焊管始端位于感应线圈正下方时停止。

(2)位置调节过程：进行焊缝位置调节时，通过控制四个第二电动机缓慢转动，调节焊缝位置为竖直向上；进行感应线圈位置调节时，首先调节调位螺钉使感应线圈与滑块架保证为40～60度角且朝向焊缝位置，然后调节第一电动机使两个滑块对称向第一丝杠中间以0.1～0.2m/s的速度运动，保证感应线圈与焊缝两侧水平间距为10～15mm，最后调节第四电动机使第二丝杠转动，滑块架在竖直方向运动，保证感应线圈与焊缝垂直距离为5～6mm。

(3)在线加热过程：给正电极孔和负电极孔接通电源开始加热，同时调节第三电动机以5～8rad/s的速度转动，配合长齿条带动传送机构向前方运动直到焊管终端离开加热区。

(4)出料过程：继续调节两个第三电动机以10～15rad/s的速度转动，配合长齿条带动传送机构向前运动到基座最前端停止，然后由吊车将加热完毕的焊管吊走。

(5)归位过程：第三电动机以10～15rad/s的速度转动，配合长齿条带动传送机构回移到基座初始位置，再次循环执行(1)、(2)、(3)、(4)步骤。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种在线感应加热去除直缝焊管残余应力的装置，其特征在于：包括底板，所述底板两侧分别设置有第三电动机，所述第三电动机通过齿轮齿条啮合连接有板车，所述板车活动设置于所述底板上，所述底板一侧连接有延展板，所述延展板上固定有滑块架支撑柱和第二丝杠，所述滑块架支撑柱和第二丝杠上活动套设有滑块架，所述滑块架上安装有加热机构，所述延展板端部设置有数控操作台；所述板车上用于放置直缝焊管。

2.根据权利要求1所述的在线感应加热去除直缝焊管残余应力的装置，其特征在于：所述板车上对称设置有四个水平安装的第二电动机，四个所述第二电动机的转轴上均分别连接有滚筒，所述直缝焊管放置于四个所述滚筒之间。

3.根据权利要求1所述的在线感应加热去除直缝焊管残余应力的装置，其特征在于：所述板车底部安装有滚轮，所述底板上设置有水平的滚轮轨道槽，所述滚轮能够在所述滚轮轨道槽内水平滚动。

4.根据权利要求1所述的在线感应加热去除直缝焊管残余应力的装置，其特征在于：所述加热机构包括水平设置于所述滑块架上的第一丝杠，所述第一丝杠上通过双向螺纹连接有两个滑块，所述滑块上通过调位螺钉连接有感应线圈，所述感应线圈上镶嵌有导磁体，所述感应线圈两侧分别安装正电极孔和负电极孔，正电极孔和负电极孔下方分别安装有进水管和出水管；所述滑块架远离所述滑块架支撑柱一侧的端部安装有机座A，所述机座A上安装有与所述第一丝杠连接的第一电动机。

5.根据权利要求1所述的在线感应加热去除直缝焊管残余应力的装置，其特征在于：所述滑块架支撑柱顶端安装有盖板，所述第二丝杠一端与所述盖板底部连接，另一端通过第二电动机座与所述延展板连接，所述第二电动机座一侧安装有与所述第二丝杠连接的第四电动机。

6.根据权利要求1所述的在线感应加热去除直缝焊管残余应力的装置，其特征在于：所述板车两侧分别安装有长齿条，所述第三电动机的转轴上安装有齿轮，所述齿轮和所述长齿条啮合连接。

7.根据权利要求2所述的在线感应加热去除直缝焊管残余应力的装置，其特征在于：所述第二电动机通过短螺钉水平固定于所述板车上；所述第三电动机通过长螺钉竖直固定于所述底板两侧。

8.一种在线感应加热去除直缝焊管残余应力的工艺，其特征在于：包括如下步骤：

(1)进料：启动数控操作台，直缝焊管运送至滚筒上部，第三电动机以10～15rad/s的速度转动，配合长齿条带动板车向前方运动，直到直缝焊管始端位于感应线圈正下方时停止；

(2)位置调节：控制四个第二电动机缓慢转动，调节焊缝位置为竖直向上；调节调位螺钉使感应线圈与滑块架保证为40～60度角且朝向焊缝位置，然后调节第一电动机使两个滑块对称向第一丝杠中间以0.1～0.2m/s的速度运动，保证感应线圈与焊缝两侧水平间距为10～15mm，最后调节第四电动机使第二丝杠转动，滑块架在竖直方向运动，保证感应线圈与焊缝垂直距离为5～6mm；

(3)在线加热：给正电极孔和负电极孔接通电源开始加热，同时调节第三电动机以5～8rad/s的速度转动，配合长齿条带动板车向前方运动直到直缝焊管终端离开加热区；

(4)出料：调节两个第三电动机以10～15rad/s的速度转动，配合长齿条带动板车向前运动到基座最前端停止，然后由外部吊车将加热完毕的直缝焊管吊走；

(5)复位：第三电动机以10～15rad/s的速度转动，配合长齿条带动板车回移到基座初始位置，再次循环执行(1)、(2)、(3)、(4)步骤。