输送管道焊接往往需要对焊缝区进行预热,以确保接头达到所需的强度和硬度。适当的预热还有助于将延迟氢致开裂的风险降至最低,这是影响传输管道焊接质量和完整性的一个重要问题。
在管道焊接中需要对零件进行预热和消除应力时,有几种加热方法可用。
明火是一种常用的方法。然而,它带来了一些挑战,会对焊接质量和完整性产生负面影响。
另一个需要考虑的选择是感应加热,这种方法为焊接质量、效率和安全性提供了其他加热方法所没有的众多好处。
感应提供了更大的加热一致性,并消除了作为明火加热副产品的潜在氢源。这些优势使感应加热成为帮助输电管道承包商满足规范和质量要求的良好解决方案——无论是新管道建设还是现有在役输电线路的维修和维护。
感应加热已成功用于高强度钢的传输管道应用多年。
感应加热系统通过在零件中感应电流来快速加热导电金属。感应不依靠加热元件或火焰来传递热量。相反,交流电通过加热装置,在其周围产生磁场。当磁场穿过导电工件时,它会在零件内产生局部涡流。金属的电阻抵抗涡流的流动,从而在零件中产生热量。该部件成为自己的加热元件,从内部加热,这使得感应非常有效,因为在此过程中几乎没有热量损失。
通过利用感应加热以及不同的液冷和风冷选项,通常需要数小时才能加热的应用可以在几分钟内完成。感应加热系统可以搭配各种线圈配置来感应热量,具体取决于零件尺寸和几何形状。
使用明火加热时,通常使用温度蜡笔手动监测温度,这不能提供感应的准确性。相比之下,感应加热系统使用来自热电偶探头的反馈进行自动和均匀的温度控制。
消除氢气风险
在现场使用明火预热管道时,主要的质量挑战之一是该过程的副产品会带来氢气风险。
在火焰加热中燃烧任何燃料的副产品是水蒸气。水蒸气中的水分可能是焊缝中氢的来源,可能导致氢致开裂。降低在焊缝中截留氢的风险对于在管道应用中实现高质量焊缝至关重要。
使用感应加热代替明火加热可通过将水分排除在过程之外来消除氢气风险,因此有助于提高焊接质量和完整性以满足必要的规范要求。
传输管道应用通常对预热的最低和最高温度要求由特定管道合金的焊接程序确定。保持在温度窗口内对于焊接质量和在成品焊缝中实现所需的性能很重要。
管道焊接中典型的最低预热温度为250华氏度。保持最低温度有助于消除任何可能产生的水分,因为管道通常存放在管道工地外面,那里可能又冷又湿。
明火通常会导致整个零件的加热不一致,而且操作员也更难保持特定温度或确保温度保持在指定窗口内。低于或超过所需的温度窗口会对焊接质量产生不利影响。
相比之下,感应加热可在整个零件中提供一致且均匀的加热。感应系统还可以更轻松地将温度保持在特定水平并持续监控热量 - 以确保管道在整个焊接过程中保持在适当的温度范围内。
感应加热还提供了更快的升温时间,这在构建新的传输管道时很重要。在这些应用中,速度至关重要,因为操作员每天可能会尝试焊接尽可能多的接头。这些工作通常涉及沿路的多个焊接站。目的是沿路权加热管道,然后快速移动以加热焊接站前的下一个焊接接头。
在役管道预热
虽然速度在服务中传输管道的维修或维护项目中并不重要,但感应加热系统也为这些应用提供了许多好处。
在这些应用中,很难用明火正确加热钢,因为流经管道的任何东西都会产生散热器效应,从而从钢中吸收热量。一旦操作员加热该区域并将割炬拉开,钢材就会在几秒钟内冷却下来。
在这些应用中,在维修或维护工作完成时关闭管道通常是不切实际或不可行的。
感应加热允许操作员保持必要的预热水平,以减慢焊缝的冷却速度并最大限度地降低焊缝冷裂的风险。这可以在不停止通过管道的石油或天然气流动的情况下完成。
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