焊前管端電預(yù)熱系統(tǒng)研發(fā)與設(shè)計(jì)

魯欣萌

(哈爾濱空調(diào)股份有限公司，哈爾濱 150078)

0 引 言

根據(jù)焊接工藝的要求，翅片管與管板焊接前需要進(jìn)行預(yù)熱，根據(jù)材質(zhì)的不同，預(yù)熱溫度要求也有所不同，但最低也需要加熱到90度以上，公司歷來是采用火焰加熱的方法進(jìn)行焊前預(yù)熱，但在公司執(zhí)行國外項(xiàng)目時(shí)，由于火焰加熱有加熱不均勻、在低溫環(huán)境下出現(xiàn)液化水等缺點(diǎn)，項(xiàng)目規(guī)范明確要求預(yù)熱不得采用火焰加熱的方法，必須采用電加熱的方式，因此設(shè)計(jì)開發(fā)了次焊前管端電預(yù)熱系統(tǒng)。

1 加熱方式選擇

目前局部加熱可以使用的電加熱措施并不多，主要有以下幾種:

(1)感應(yīng)加熱器，如圖1所示。

圖1 感應(yīng)加熱器

(2)履帶式電加熱器，如圖2所示。

圖2 履帶式電加熱器

(3)繩狀加熱器，如圖3所示。

圖3 繩狀加熱器

(4)管狀加熱器，如圖4所示。

圖4 管狀加熱器

其中履帶式電加熱器和感應(yīng)加熱器的結(jié)構(gòu)基本相同，都可以對平面進(jìn)行加熱，被廣泛用于局部焊后熱處理，但如果用于管端預(yù)熱，一是如果沒有管端焊后熱處理要求時(shí)，由于兩側(cè)堵板已經(jīng)焊接，無法使用履帶式電加熱器；二是當(dāng)有管端熱處理要求時(shí)，雖然管箱兩側(cè)敞開可以放入履帶式加熱器，但由于管端焊接是交錯進(jìn)行的，預(yù)熱位置不斷變化，用履帶加熱器在改變加熱區(qū)域時(shí)加熱器自身以及電源線會對焊接產(chǎn)生干涉，而且由于自身溫度高，在移動過程存在人身安全問題。

而管狀加熱器雖然不能對平面進(jìn)行加熱，但由于其可以從絲堵孔插入內(nèi)腔，不受管箱結(jié)構(gòu)的限制，最終被選擇作為本次項(xiàng)目的主要加熱形式。

2 加熱效果試驗(yàn)

為驗(yàn)證加熱管是否可以滿足加熱溫度要求，我們首先籌到了幾根加熱管樣品，利用管端焊接評定小樣進(jìn)行了加熱試驗(yàn)，如圖5所示。試驗(yàn)采用不銹鋼電加熱管，規(guī)格：直徑∮17.5，加熱區(qū)長度80 mm，單根功率270 W，通電運(yùn)行后，用表面接觸式測溫儀進(jìn)行監(jiān)控，加熱效果如下。

運(yùn)行時(shí)間內(nèi)表面/℃截面/℃外表面/℃5分鐘77/5810分鐘118779715分鐘154138140

圖5 驗(yàn)證加熱效果

根據(jù)試驗(yàn)效果判斷，加熱管加熱可以用于管端焊前預(yù)熱。

3 工裝設(shè)計(jì)

工裝設(shè)計(jì)主要考慮以下幾點(diǎn)：操作簡便，連接方便；能夠適用大部分產(chǎn)品規(guī)格；保證工作效率。綜上考慮，最后決定采用模塊化設(shè)計(jì)，采用單排多管形式以適應(yīng)不同的行間距，每個(gè)組塊安裝8根加熱管，加熱寬度480，同原來火焰加熱器的加熱寬度基本一致，如圖6所示。

圖6 焊前管端預(yù)熱系統(tǒng)3D建模

在結(jié)構(gòu)上采用夾塊設(shè)計(jì)，雙頭定位，確保加熱管在裝配過程中不會串動，接線端子、溫控、保險(xiǎn)均內(nèi)設(shè)在槽內(nèi)，外表面干凈整潔。操作時(shí)，只需接通電源，打開開關(guān)即可工作。

4 工裝驗(yàn)證

完成圖紙?jiān)O(shè)計(jì)后，我們加工了一套加熱器進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)。加熱器采用8根不銹鋼加熱管，額定電壓220 V，額定功率3 kW，如圖7所示。

圖7 加熱器實(shí)驗(yàn)

送電15～20分鐘后，管板及隔板表面溫度達(dá)到如下效果，如圖8、圖9所示。

圖8 測量管板表面溫度

圖9 測量加熱區(qū)域之上隔板背面溫度

5 結(jié)束語

考慮到采用電加熱設(shè)備投入大，而目前并未就電加熱器的運(yùn)行壽命進(jìn)行驗(yàn)證，運(yùn)行成本無法進(jìn)行對比，而本項(xiàng)目是為了滿足特殊國外項(xiàng)目要求采用電加熱方式進(jìn)行預(yù)熱的要求而展開的，從工裝試驗(yàn)的效果來看，該設(shè)計(jì)完全可以滿足要求。

火焰加熱電加熱管加熱設(shè)備成本一個(gè)火焰預(yù)熱器可以加熱多排管每排均需一個(gè)加熱器,成本高加熱速度10到15分鐘可以加熱到100度以上現(xiàn)場試驗(yàn)由于只加熱單排,速度略低,如果多排同時(shí)加熱,加熱速度基本一致加熱效果由于火焰充滿整個(gè)腔體,外焰接觸的位置和其它位置,底部和頂部會有較大的溫差溫差比較小其它由于火焰沿絲堵孔竄出,破壞管箱表面油漆由于火焰沿絲堵孔竄出,導(dǎo)致絲堵孔機(jī)加表面氧化由于燃燒反應(yīng)生成物以及溫差導(dǎo)致的冷凝,表面有積水現(xiàn)象,需要更長的加熱時(shí)間無