[發明專利]一種離散式線圈加熱直縫焊管的裝置及方法

有效

• 申請號: 201910342582.4
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN109971940B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 高新亮;王瑞丹;席仕平
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20;C21D9/50;C21D1/42;C21D11/00
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 劉陽

1.一種離散式線圈加熱直縫焊管的裝置，其特征在于，包括離散式感應加熱裝置、溫度測量反饋裝置和控制臺，所述離散式感應加熱裝置包括線圈支架、線圈固定套、控制滑塊和五個間距可調節的水平放置的感應線圈，所述線圈支架固定懸置于直縫焊管上方，所述線圈支架上裝卡有五個所述線圈固定套和五個所述控制滑塊，每個所述線圈固定套和一個所述控制滑塊固定連接，每個所述線圈固定套下端固定連接有一個所述感應線圈，每個所述控制滑塊分別由所述控制臺進行控制，所述溫度測量反饋裝置與所述控制臺相連接，所述溫度測量反饋裝置包括外壁測溫裝置和內壁測溫裝置，所述外壁測溫裝置采用第一至第五紅外線測溫儀L₁～L₅，所述內壁測溫裝置采用第六至第十紅外線測溫儀L₆～L₁₀。

2.一種離散式線圈加熱直縫焊管的方法，是根據權利要求1所述裝置實現的，其特征在于，包括以下步驟：

將離散式感應加熱裝置置于待處理直縫焊管焊縫上方，溫度測量反饋裝置的紅外線測溫儀置于各個感應線圈的加熱結束位置，測量各個感應線圈加熱后的焊縫內外表面溫度，待處理直縫焊管初始溫度為室溫25℃，目標加熱溫度為T₁～T₂℃，控制感應線圈通電頻率使Δt_n=t_n外-t_n內＜(T₂-T₁)n/5，其中，t_n外為第n感應線圈加熱結束測得焊縫處外表面溫度，t_n內為第n感應線圈加熱結束測得焊縫處內表面溫度，T₁為加熱焊縫的最低要求溫度，T₂為加熱焊縫的最高要求溫度，n為加熱線圈編號；

待處理直縫焊管從放置起始位置a點開始勻速向右運動進行加熱，當n=1時，第一感應線圈對焊縫進行加熱，第一紅外線測溫儀L₁和第六紅外線測溫儀L₆配合測量感應線圈加熱結束位置處的焊縫內外表面溫度，第一紅外線測溫儀L₁測量焊縫外表面同軸向位置的三個臨近點e₁、e₂、e₃點的溫度為t_e1、t_e2、t_e3，計算其平均值t_1外=(t_e1+t_e2+t_e3)/3記為第一感應線圈加熱結束位置的焊縫外表面溫度，第六紅外線測溫儀L₆測量焊縫內表面同軸向位置的三個臨近點f₁、f₂、f₃點的溫度為t_f1、t_f2、t_f3，計算其平均值t_1內=(t_f1+t_f2+t_f3)/3記為第一感應線圈加熱結束位置的焊縫內表面溫度t_1內＜t_1外；先考慮焊縫外表面溫度變化，若t_1外≥(T₂-25)n/5，則減小第一感應線圈與起始點a的間距d₁，若t_1外≤(T₁-25)n/5，則增大第一感應線圈與起始點a的間距d₁，此兩種情況無需考慮焊縫內表面溫度，若(T₁-25)n/5≤t_1外≤(T₂-25)n/5，則焊縫外表面溫度達到第一感應線圈的加熱要求，再考慮焊縫內表面溫度變化，若t_1內≤(T₁-25)n/5，則增大第一感應線圈與起始點a的間距d₁，若(T₁-25)n/5≤t_1內≤(T₂-25)n/5，則焊縫內外表面溫度均達到第一感應線圈的加熱要求，第一感應線圈位置調節完成；

當n=2時，第二感應線圈對焊縫進行加熱，第二紅外測溫儀L₂、第七紅外測溫儀L₇配合測量第二感應線圈加熱結束位置處的焊縫內外表面溫度，第二紅外測溫儀L₂測量焊縫外表面同軸向位置的三個臨近點e₁、e₂、e₃點的溫度為t_e1、t_e2、t_e3，計算其平均值t_2外=(t_e1+t_e2+t_e3)/3記為第二感應線圈加熱結束位置的焊縫外表面溫度，第七紅外測溫儀L₇測量焊縫內表面同軸向位置的三個臨近點f₁、f₂、f₃點的溫度為t_f1、t_f2、t_f3，計算其平均值t_2內=(t_f1+t_f2+t_f3)/3記為第二感應線圈加熱結束位置的焊縫內表面溫度t_2內＜t_2外，先考慮焊縫外表面溫度變化，若t_2外≥(T₂-25)n/5，則減小第二感應線圈與第一感應線圈的間距d₂，若t_2外≤(T₁-25)n/5，則增大第二感應線圈與第一感應線圈的間距d₂，此兩種情況無需考慮焊縫內表面溫度，若(T₁-25)n/5≤t_2外≤(T₂-25)n/5，則焊縫外表面溫度達到第二感應線圈的加熱要求，再考慮焊縫內表面溫度變化，若t_2內≤(T₁-25)n/5，則增大第二感應線圈與第一感應線圈的間距d₂，若(T₁-25)n/5≤t_2內≤(T₂-25)n/5，則焊縫內外表面溫度均達到第二感應線圈的加熱要求，第二感應線圈位置調節完成；

當n=3時，第三感應線圈對工件進行加熱，第三紅外測溫儀L₃、第八紅外測溫儀L₈配合測量第三感應線圈加熱結束位置處的焊縫內外表面溫度，第三紅外測溫儀L₃測量焊縫外表面同軸向位置的三個臨近點e₁、e₂、e₃點的溫度為t_e1、t_e2、t_e3，計算其平均值t_3外=(t_e1+t_e2+t_e3)/3記為第三感應線圈加熱結束位置的焊縫外表面溫度，第八紅外測溫儀L₈測量焊縫內表面同軸向位置的三個臨近點f₁、f₂、f₃點的溫度為t_f1、t_f2、t_f3，計算其平均值t_3內=(t_f1+t_f2+t_f3)/3記為第三感應線圈加熱結束位置的焊縫內表面溫度t_3內＜t_3外，先考慮焊縫外表面溫度變化，若t_3外≥(T₂-25)n/5，則減小第三感應線圈與第二感應線圈的間距d₃，若t_3外≤(T₁-25)n/5，則增大第三感應線圈與第二感應線圈的間距d₃，此兩種情況無需考慮焊縫內表面溫度，若(T₁-25)n/5≤t_3外≤(T₂-25)n/5，則焊縫外表面溫度達到第三感應線圈的加熱要求，再考慮焊縫內表面溫度變化，若t_3內≤(T₁-25)n/5，則增大第三感應線圈與第二感應線圈的間距d₃，若(T₁-25)n/5≤t_3內≤(T₂-25)n/5，則焊縫內外表面溫度均達到第三感應線圈的加熱要求，第三感應線圈位置調節完成；

當n=4時，第四感應線圈對工件進行加熱，第四紅外測溫儀L₄、第九紅外測溫儀L₉配合測量第四感應線圈加熱結束位置處的焊縫內外表面溫度，第四紅外測溫儀L₄測量焊縫外表面同軸向位置的三個臨近點e₁、e₂、e₃點的溫度為t_e1、t_e2、t_e3，計算其平均值t_4外=(t_e1+t_e2+t_e3)/3記為第四感應線圈加熱結束位置的焊縫外表面溫度，第九紅外測溫儀L₉測量焊縫內表面同軸向位置的三個臨近點f₁、f₂、f₃點的溫度為t_f1、t_f2、t_f3，計算其平均值t_4內=(t_f1+t_f2+t_f3)/3記為第四感應線圈加熱結束位置的焊縫內表面溫度t_4內＜t_4外，先考慮焊縫外表面溫度變化，若t_4外≥(T₂-25)n/5，則減小第四感應線圈與第三感應線圈的間距d₄，若t_4外≤(T₁-25)n/5，則增大第四感應線圈與第三感應線圈的間距d₄，此兩種情況無需考慮焊縫內表面溫度，若(T₁-25)n/5≤t_4外≤(T₂-25)n/5，則焊縫外表面溫度達到第四感應線圈的加熱要求，再考慮焊縫內表面溫度變化，若t_4內≤(T₁-25)n/5，則增大第二感應線圈與第一感應線圈的間距d₂，若(T₁-25)n/5≤t_4內≤(T₂-25)n/5，則焊縫內外表面溫度均達到第四感應線圈的加熱要求，第四感應線圈位置調節完成；

當n=5時，第五感應線圈對工件進行加熱，第五紅外測溫儀L₅、第十紅外測溫儀L₁₀配合測量第五感應線圈加熱結束位置處的焊縫內外表面溫度，第五紅外測溫儀L₅測量焊縫外表面同軸向位置的三個臨近點e₁、e₂、e₃點的溫度為t_e1、t_e2、t_e3，計算其平均值t_5外=(t_e1+t_e2+t_e3)/3記為第五感應線圈加熱結束位置的焊縫外表面溫度，第十紅外測溫儀L₁₀測量焊縫內表面同軸向位置的三個臨近點f₁、f₂、f₃點的溫度為t_f1、t_f2、t_f3，計算其平均值t_5內=(t_f1+t_f2+t_f3)/3記為第五感應線圈加熱結束位置的焊縫內表面溫度t_5內＜t_5外，先考慮焊縫外表面溫度變化，若t_5外≥(T₂-25)n/5，則減小第五感應線圈與第四感應線圈的間距d₅，若t_5外≤(T₁-25)n/5，則增大第五感應線圈與第四感應線圈的間距d₅，此兩種情況無需考慮焊縫內表面溫度，若(T₁-25)n/5≤t_5外≤(T₂-25)n/5，則焊縫外表面溫度達到第五感應線圈的加熱要求，再考慮焊縫內表面溫度變化，若t_5內≤(T₁-25)n/5，則增大第五感應線圈與第四感應線圈的間距d₅，若(T₁-25)n/5≤t_5內≤(T₂-25)n/5，則焊縫內外表面溫度均達到第五感應線圈的加熱要求，第五感應線圈位置調節完成；

當n＞5時，一個循環結束，第一感應線圈至第五感應線圈完成一次間距調節；

直縫焊管焊縫處的每一個點經過離散式感應加熱裝置的加熱、溫度測量反饋裝置的測溫，其溫度反饋信號傳輸至控制臺，控制臺對離散式感應加熱裝置感應線圈的間距進行一次調節，溫度測量反饋裝置時時對焊縫的各階段加熱點進行動態溫度測量，控制臺對各個感應線圈的間距進行時時的控制調節，使焊縫的最終加熱溫度滿足熱處理溫度要求。