УСТРОЙСТВО ВНЕПЕЧНОЙ ТЕРМООБРАБОТКИ СВАРНЫХ ИЗДЕЛИЙ
DEVICE OF OUT-OF-FURNACE HEAT TREATMENT OF WELDED PRODUCTS

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в разных отраслях промышленности, например металлургии, машиностроении, для термообработки крупногабаритных сварных изделий в области сварочных швов без использования печного оборудования, а также для предварительного нагрева торцов изделий перед сваркой.
Известно устройство для внепечной обработки кольцевых сварных швов полых изделий (RU 2270874 С, опублик. 27.02.2006), в котором осуществлен равномерный подвод теплоносителя и поддержание постоянной заданной температуры в зоне нагрева за счет регулирования параметров подводимого теплоносителя и регулирования отвода отработанного теплоносителя из зоны нагрева. В известном устройстве нагрев внутренней поверхности изделия в области сварного шва производят потоком горячего газа при одновременном нагреве наружной поверхности шва путем электронагрева.
К недостаткам этого устройства относится применение для нагрева поверхности шва электронагревателя, а также невозможность использования устройства для местного нагрева изделий.
Прототипом предложенного изобретения является устройство для факельного воздушно-струйного нагрева изделий (RU 2251579, опублик. 10.05.2005), в котором предусмотрен воздушно-факельный нагрев изделий цилиндрической формы. В специально оборудованных камерах параллельно поверхностям нагреваемых изделий направляются факелы газовоздушной смеси, а перпендикулярно поверхности направляются воздушные струи.
К недостаткам этого устройства относятся невозможность его использования для местного нагрева изделий, а также сложность конструкции, связанная с необходимостью подготовки газовоздушной смеси для организации горения.
В предложенном изобретении достигается технический результат, заключающийся в обеспечении эффективного внепечного местного нагрева изделий перед сваркой, а также проведения высокоточной местной внепечной термообработки (отпуск, термоотдых) после сварки.
Указанный технический результат в предложенном изобретении достигается следующим образом.
Устройство внепечной термообработки сварных изделий, содержащее корпус, выполненный в виде цилиндрического сегмента, повторяющего форму поверхности нагреваемой части изделия, коаксиально установленный внутри корпуса сегмент перфорированного цилиндра с возможностью образования с нагреваемой поверхностью изделия камеры горения, при этом корпус снабжен патрубком подвода воздуха с клапаном, в одной из торцовых частей корпуса установлен распределительный газовый коллектор с патрубком подвода газа, к которому присоединен клапан подачи газа, а в противоположной торцовой части корпуса установлен сборный коллектор отработанного теплоносителя с патрубком, к которому присоединены дымосос и клапан сброса.
Изобретение иллюстрируется чертежом, где изображен общий вид устройства внепечной термообработки сварных изделий.
Устройство содержит корпус 3 в виде цилиндрического сегмента, повторяющий форму поверхности нагреваемой части изделия, с патрубком подвода воздуха на горение 6 и клапаном 9.
Внутри корпуса 3 установлен коаксиально перфорированный цилиндр 4, образующий с фрагментом нагреваемой поверхности камеру горения 5.
В торцовой части корпуса 3 установлен распределительный газовый коллектор с патрубком подвода газа 2, с присоединенным к нему клапаном подачи газа 1.
С противоположной стороны камеры горения 5 в торцовой части установлен сборный коллектор отработанного теплоносителя с патрубком 8 с присоединенными дымососом 7, клапаном 10 циркуляции отработанного теплоносителя и клапаном 11 сброса.
Устройство работает следующим образом.
В устройстве внепечной термообработки сварных изделий камера нагрева 5 организована в форме сегмента, повторяющего форму поверхности нагреваемой части изделия, и ограничена корпусом 3, перфорированным цилиндром 4 и нагреваемой поверхностью изделия.
Нагрев фрагмента поверхности изделия в камере нагрева 5 проводят за счет поверхностного горения, организуемого диффузионными газовыми факелами, движущимися вдоль поверхности нагрева, и системой перпендикулярно натекающих воздушных струй.
Система мелких воздушных струй, взаимодействуя с диффузионными факелами, образует на нагреваемой поверхности систему веерных факелов, равномерно распределяющую тепловой поток к нагреваемой поверхности.
Воздух вентилятором (не показан) подается в воздушную камеру, образованную корпусом 3 и перфорированным цилиндром 4, откуда через систему отверстий перфорированного цилиндра 4 направляется струями, перпендикулярно фрагменту поверхности нагрева.
Через распределительный газовый коллектор с патрубком подвода газа 2 газ поступает в камеру горения 5, где происходит его взаимодействие с системой воздушных струй с образованием устойчивого диффузионного факела и производится его воспламенение с помощью электрозапальника (не показан).
Нагрев фрагмента поверхности изделия в камере нагрева 5 происходит за счет поверхностного горения, организуемого диффузионными газовыми факелами, движущимися вдоль поверхности нагрева, и системой перпендикулярно натекающих воздушных струй.
Система мелких воздушных струй, взаимодействуя с диффузионными факелами, образует на нагреваемой поверхности систему веерных факелов, равномерно распределяющую тепловой поток к нагреваемой поверхности.
При нагреве фрагмента изделия перед сваркой клапаны газа 1 и воздуха 9 открыты, в камере горения 5 производится сжигание газа на поверхности нагрева с образованием веерных факелов с интенсивной теплоотдачей к нагреваемой поверхности, отработанный теплоноситель из сборного коллектора 8 с помощью дымососа 7 отводится из рабочей зоны через клапан 11, при этом клапан 10 закрыт. Устройство можно передвигать синхронно со сварочным аппаратом, нагревая очередной фрагмент свариваемых поверхностей.
При термообработке целостного сварного шва организуется замкнутая камера нагрева, составленная из сегментов для конкретного участка целостного сварочного шва. Устройства внепечной термообработки сварных изделий собирают в единый комплекс, закрывающий весь шов. Термообработку сварочного шва с прилегающими поверхностями ведут по сигналам термометров (не показаны), устанавливаемых в зоне сварочного шва каждого устройства внепечной термообработки сварных изделий, при этом периодически отключают подачу газа клапаном 1 и воздуха клапаном 9 в камеру нагрева, а движение отработанного теплоносителя осуществляют через камеру горения 5 по замкнутому контуру с помощью дымососа 7, при этом клапан сброса отработанного теплоносителя 11 закрыт, а циркуляционный клапан 10 открыт.
Предложенное устройство внепечной термообработки сварных изделий позволяет проводить термообработку сварных изделий вне печного пространства, что значительно снижает удельное энергопотребление и существенно уменьшает вредное воздействие на экологию за счет многократного уменьшения тепловых и вредных выбросов.