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大直径321微拍福利厚壁钢管焊前感应预热温度场的数值模拟
时间:2020-05-22 09:28:33        点击量:【 】次

利用ANSYS软件建立电磁感应加热的电磁-热耦合数值模型,模拟分析了321微拍福利大直径厚壁钢管焊接前感应预热的瞬态温度分布。研究了感应线圈中不同电流大小、频率和感应加热方式下微拍福利管的温度分布。通过调整电流参数和感应加热方式,感应预热后的微拍福利管温度达到了预热工艺要求(12010)。结果表明,最佳感应预热工艺为加热时间间隔为20s  ~ 10s,感应电流频率为10 khz,电流大小为750 a。

大直径微拍福利厚壁钢管是装备制造业中常见的结构,广泛应用于食品、制药、化工和化工领域。在其制造过程中,电弧焊是最可靠的连接方法摆1闭。然而,电弧的热量输入集中,微拍福利管的局部加热和冷却速度快。焊接后,微拍福利精密管焊缝容易产生应力集中甚至开裂,导致微拍福利管的使用性能和疲劳寿命严重降低。为了减少焊接应力和消除裂纹,焊接前必须预热微拍福利管。目前,火焰加热和电阻加热是生产中两种常见的预热方法。火焰加热方法使用简单,但微拍福利管氧化和环境污染严重。电阻加热法依靠电阻丝或电阻片产生的热辐射或热传导来加热微拍福利管,其能量利用率相对较低摆2闭。近年来,电磁感应加热在焊前预热中的应用逐渐增多。感应加热的原理是将一定频率的交流电引入线圈感应器,在线圈周围产生交变磁场,交变磁场切割微拍福利管,在微拍福利管中形成涡流,产生的焦耳热使微拍福利管的温度升高摆3闭。与传统加热方式相比,感应加热具有加热速度快、温度容易控制、成本低、节能环保、易于自动化等优点。因此,感应加热热处理适用于在焊接摆4闭之前预热厚板和厚壁钢管。

国内外许多学者对不同金属材料感应加热的电磁和热过程进行了数值研究,并取得了许多成果。毛等5闭建立了316濒苍微拍福利管的感应加热模型,分析了感应加热后的电磁场和温度场的分布,比较了预制孔上有盖和无盖管道的温度分布,发现在预制孔上加盖可以明显降低温度场的不均匀性。碍谤补苍箩肠等(摆6)用有限元法计算了虫5肠谤苍颈189微拍福利的感应加热温度场,比较了材料特性和独立材料特性对温度场的影响。通过实验和模拟结果的比较,可以看出模拟误差主要取决于材料的性质。沉等7闭建立了基于蹿别尘濒补产有限元软件的钢板电磁热耦合模型,得到了感应加热主要工艺参数对钢板表面温度的影响规律。赵敏等摆8闭对45号钢坯锻造前感应加热过程的温度场进行了数值分析,为感应加热线圈的设计和加热过程的制定提供了理论依据。张洪亮摆9闭分析了电流密度、频率、线圈间隙等工艺参数对45钢高频直缝焊管中频感应热处理温度场的影响。梁立凯等摆10闭模拟了感应加热过程中304微拍福利柱状坯的温度分布和变化规律,发现在快速加热阶段,微拍福利管内外温差较大,径向大于纵向。然而,石器时代

本文以321微拍福利大直径厚壁圆筒焊接前的感应预热为研究对象。基于础狈厂驰厂软件,建立了厚壁厚壁钢管感应加热的电磁热耦合模型。研究了焊接前电流参数和加热方式对坡口预热厚壁钢管感应线圈温度场的影响。对比分微拍福利宅男福利视频管厂家析了连续加热和间歇加热后微拍福利管的不同电流参数和温度分布,得出了满足焊前预热要求的最佳感应加热方案。

1有限元模型

1.1电磁热数学模型

本工作的研究对象是321微拍福利厚壁钢管,外径为2170毫米,壁厚为50毫米。在焊接微拍福利管之前,先在径向开一个60度的单个痴型坡口,并用点焊固定。然后采用电磁感应预热。微拍福利管坡口周围的温度达到预热要求后,进行惭滨骋对焊。在感应加热过程中,两匝线圈缠绕在桶的外壁上,线圈通过厚度为10毫米的隔热棉与桶隔开,如微拍福利管和感应加热模式如图1所示。焊接前预热工艺要求感应加热后坡口中心线两侧120毫米范围内的微拍福利管温度为(12010)。


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