一种三棱柱体坡口加热器装置及预热方法与流程

本发明涉及一种装置及预热方法，尤其是涉及一种三棱柱体坡口加热器装置及预热方法，它属于厚壁焊口焊前电加热预热技术领域，用以解决厚壁管道焊口现场打底焊接时坡口根部预热温度升温困难的问题，为630℃及以上超超临界机组用高温集箱、四大管道等p91/p92工地焊口焊前预热供一种新的装置及方法。

背景技术：

近年来随着火电机组容量的增加，火电机组上的高温集箱、四大管道的壁厚逐渐增大，而此类管道焊前通过有效的电加热预热，可以降低焊接的残余应力，预防焊接缺陷的产生，改善焊缝的组织与性能。

承压管道焊前预热，一般采用在管道坡口的两侧外表面布置电加热器，但是仅采用这一种加热方式耗能大，对坡口根部的加热器效率低，比如主蒸汽管道(参数为p92/id292×108mm)焊口焊前需要预热，常规方式为采用履带式加热器对焊接坡口的外壁两侧进行电加热预热，若要达到焊接坡口根部工艺温度150℃，需要管道外壁温度达到400℃，方可将根部所需要的热量传导过去，会导致焊接人员无法贴近焊接，影响焊缝的焊接质量。或者采用火焰预热方式对根部进行附加预热，采用该种加热方式，对坡口根部的加热效率低，加热面积不均与，加热时间长，工人劳动强度大，浪费能源。

公开日为2016年09月28日，公开号为cn104923995b的中国专利中，公开了一种名称为“一种直缝埋弧焊管坡口预热装置”的发明专利。该专利包括龙门框架、升降机构、悬挂装置、加热装置和旋转托辊装置，龙门框架的横梁上设有升降机构，升降机构包括多组同步运行的蜗轮升降机，悬挂装置沿龙门框架纵向设有长梁，长梁上部与蜗轮升降机中的升降丝杆连接并可随之升降，加热装置中的陶瓷加热器纵向设置在悬挂装置长梁下方；龙门框架下方的地面上设有多个旋转托辊装置。虽然该专利能够在线对直缝埋弧焊管坡口进行预热，且调整方便，但是还是不能解决厚壁管道焊口现场打底焊接时坡口根部预热温度升温困难的问题，故其还是存在上述缺陷。

公开日为2014年05月14日，公开号为cn102994723b的中国专利中，公开了一种名称为“一种新型扇形加热器”的发明专利。该专利包括由两个扇形炉壳相互连接形成的炉体，炉体的上下两侧具有开口，开口中设有集箱接管，两个扇形炉壳内各设有一个安装板，安装板与陶瓷电加热器连接。虽然该专利能够实现对集箱短管接头与散管对接焊口的针对性热处理，节能，操作灵活，但是加热方式耗能大，对坡口根部的加热器效率低，成本高，故其还是存在上述缺陷。

因此，提供一种能够对焊缝的坡口根部进行电加热预热，减少了预热所需时间，节约了生产和施工成本的三棱柱体坡口加热器装置，显得尤为必要。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计简单合理，安全可靠，能够对焊缝的坡口根部进行电加热预热，减少了预热所需时间，节约了生产和施工成本，通用性强，热利用率高的三棱柱体坡口加热器装置及预热方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该三棱柱体坡口加热器装置，包括加热器和铁丝环网，其特征在于：所述加热器固定在易于变形的铁丝环网上，该加热器包括耐高温陶瓷串、电阻丝、压接接头、导电铜线和快速接头，电阻丝通过压接接头与配有快速接头的导电铜线压接连接，耐高温陶瓷串为加热器的陶瓷件。

作为优选，本发明还包括隔热保温层，所述隔热保温层内部敷设有硅酸铝纤维针刺毯。

作为优选，本发明还包括用于控温和测温的铠装式热电偶，所述铠装式热电偶布置在坡口根部。

作为优选，本发明所述加热器为陶瓷电加热器，该陶瓷电加热器的耐高温陶瓷串为96％的al2o3陶瓷串。

作为优选，本发明所述铁丝环网采用柔性耐高温铁丝环，该柔性铁丝环网采用线径为2mm的铁丝做成直径为10mm的圆环编制而成。

作为优选，本发明所述压接接头采用不锈钢压接接头。

作为优选，本发明所述电阻丝采用cr20ni80电阻丝。

作为优选，本发明所述加热器包括加热器二和加热器一，加热器二是柱体长度为918mm、底面为等腰三角形，腰长为80mm，功率为7.5kw；加热器一是柱体长度为612mm、底面为等腰三角形，腰长为80mm，功率为5kw。

本发明还提供一种三棱柱体坡口加热器装置的预热方法，步骤如下：（1）安装加热器，布置铠装式热电偶，敷设隔热保温层；（2）连接加热器与热处理设备，设置预热参数并启动热处理设备；（3）待预热温度达到工艺参数，拆除三棱柱体坡口加热器，进行焊接。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：（1）整体结构设计简单合理，安全可靠，能够对焊缝的坡口根部进行电加热预热，减少了预热所需时间，避免使用火焰预热，预热温度记录可自动生成，无需人工记录，节约了生产成本；（2）加热装置对焊缝坡口及钢管预热区可以完全契合覆盖，采用三棱柱体坡口加热器，加热速度快、热利用率高、节能显著，使用安全可靠；（3）操作调整方便，通用性强，能够适应不同管径的焊缝预热，大大节省施工成本。

附图说明

图1是本发明实施例三棱柱体坡口加热器的结构示意图。

图2是本发明实施例1焊接坡口加热器布置截面图一。

图3是本发明实施例1焊接坡口加热器布置截面图二。

图4是本发明实施例2焊接坡口加热器布置截面图一。

图5是本发明实施例2焊接坡口加热器布置截面图二。

图中：加热器1，铁丝环网2，隔热保温层3，铠装式热电偶4；耐高温陶瓷串11，电阻丝12，压接接头13，导电铜线14，快速接头15；加热器一1-1，加热器二1-2。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

参见图1至图5，本实施例三棱柱体坡口加热器装置主要包括加热器1、铁丝环网2和隔热保温层3，加热器1固定在易于变形的铁丝环网2上，可以贴紧焊缝坡口内壁。

本实施例加热器1包括耐高温陶瓷串11、电阻丝12、压接接头13、导电铜线14和快速接头15，电阻丝12通过压接接头13与配有快速接头15的导电铜线14压接连接，耐高温陶瓷串11为陶瓷电加热器的陶瓷件。

本实施例隔热保温层3内部敷设有硅酸铝纤维针刺毯；其尺寸可根据坡口尺寸进行调整，且具有优良的隔热保温性能，耐温可达1000℃，纤维自然压紧，十分密封、牢固，其厚度约为40mm，重量轻，热效率高，具有安装简便，使用寿命长等特点。

本实施例加热器1为陶瓷电加热器，陶瓷电加热器的耐高温陶瓷串11为96％的al2o3陶瓷串1；具有耐高温、高强度、高耐磨性、绝缘性能好、不脆裂的特点，陶瓷体内穿性能优良的高电阻电热合金多股cr20ni80电阻丝12成形丝缆，它具有良好的抗氧化性、耐高温、高负载，配以合理的元件结构参数设计，可确保很高的使用寿命，耐温可达1000℃。cr20ni80电阻丝12通过压接接头13与配有快速接头15的导电铜线14压接连接，通过可以匹配热处理导电铜线14的快速接头15与热处理设备连接，该加热器主要用于加热两侧坡口内壁的下半部分。

本实施例铁丝环网2采用柔性耐高温铁丝环，该铁丝环网2采用线径为2mm的铁丝做成直径为10mm的圆环编制而成。

本实施例铠装式热电偶4用于控温和测温，铠装式热电偶4布置在坡口根部。

本实施例压接接头13采用不锈钢压接接头；电阻丝12采用cr20ni80电阻丝。

本实施例加热器1包括加热器二1-2和加热器一1-1，一种是柱体长度为918mm、底面为等腰三角形，腰长为80mm，功率为7.5kw的加热器二1-2；另一种是柱体长度为612mm、底面为等腰三角形，腰长为80mm，功率为5kw的加热器一1-1；可通过单独或组合使用完成对需要进行焊前预热的壁厚大于80mm以上的厚壁管道（如主蒸汽管道参数为p92/id292×108mm、一次再热管道参数为p92/id559×84mm）焊口进行坡口预热。

本实施例三棱柱体坡口加热器装置的预热方法，步骤如下：（1）安装加热器1，布置热电偶，敷设隔热保温层3；（2）连接加热器1与热处理设备，设置预热参数并启动热处理设备；（3）待预热温度达到工艺参数，拆除三棱柱体坡口加热器，进行焊接。

实施例1。

如图2-图3所示，本实施是以主蒸汽管道焊缝(参数为p92/id292×108mm)为例施工的一种焊接坡口加热器布置截面示意图。

在主蒸汽管道焊口(参数为p92/292×108mm)坡口预热时，将该加热器1布置在坡口内壁，由于该焊口内径d1=292mm，计算内径周长l1=3.14×292mm=917mm，故采用柱体长度l1=918mm的7.5kw的加热器二1-2进行坡口加热，由于7.5kw的加热器二1-2柱体长度与该管道坡口处内径基本匹配，故可以只采用一组加热器。

加热器1布置完毕，在坡口根部布置铠装式热电偶4进行控温和测温，在隔热保温层3内部敷设硅酸铝针刺毡进行隔热保温。

随后连接加热器1与热处理设备，设置预热参数并启动热处理设备；待预热温度达到工艺参数t=150℃后，拆除三棱柱体坡口加热器后，进行氩弧焊打底焊接。

实施例2。

如图4—图5所示，本实施是以主蒸汽管道焊缝(参数为p92/id559×84mm)为例施工的一种焊接坡口加热器布置截面示意图。

在一次再热蒸汽管道焊口(参数为p92/id559×84mm)坡口预热时，将该加热器布置在坡口内壁，由于该焊口内径d2=559mm，计算内径周长l2=3.14×559mm=1755mm，故采用柱体长度l1=900mm的7.5kw的加热器二1-2和柱体长度l2=612mm的5kw的加热器一1-1组合进行坡口加热，由于温度具有向上扩散的属性，故将加热器一1-1与加热器二1-2的接峰处设置在上半圈处。

加热器布置完毕，在坡口根部布置铠装式热电偶4进行控温和测温，在隔热保温层3内部敷设硅酸铝针刺毡进行隔热保温。

随后连接加热器与热处理设备，设置预热参数并启动热处理设备；待预热温度达到工艺参数t=150℃后，拆除三棱柱体坡口加热器后，进行氩弧焊打底焊接。

通过上述阐述，本领域的技术人员已能实施。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。