Способ нагрева труб и устройство для его осуществления

 

1. Способ нагрева труб, включающий электроконтактный нагрев с одновременной подачей газа в рабочую камеру, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности нагрева, в качестве газа используют пр.одукты сгорания с температурой , равной температуре трубы. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что отработанный газ вновь подают в рабочую камеру. 3. Устройство для нагрева труб, содержащее камеру печи, токоподводящие контакты, расположенные радиально по периметру трубы, о т л и ч аю щ е е с я тем, что поверхности контактов выполнены с покрытием из цинкового или серебряного припоя с -. температурой твердения его 200-600 С. | W С Z г С5 со rsO СО W,7

- СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(50 С 21 0 1/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М llATEHTY

-(21)3350199/22-02

22)29.10. 81

31) Р 3126307» 0 (32) 30.0б. 81 (33) ФРГ (46)23.12.83. Вюл. Ф.47 (72)Хельмут Ландграф и Эвальд Хассенрюк (ФРГ 1 (71)Маннесманн АГ (ФРГ) (5 3) 821. 783 . 22 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 755861, кл. С- 21 L 1/40, 1978. (54) СПОСОБ НАГРЕВА ТРУБ И УСТРОЙСТВ0 ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ нагрева труб, включающий электроконтактный нагрев с

„„SU„„1063292 A одновременной подачей газа в рабо= чую камеру, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности нагрева, в качестве газа используют продукты сгорания с температурой, равной температуре трубы.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что отработанный газ вновь подают в рабочую камеру.

3. Устройство для нагрева труб, содержащее камеру печи, токоподводящие контакты, расположенные радиально по периметру трубы, о т л и ч а-. ю щ е е с я тем, что поверхности контактов выполнены с покрытием из . цинкового илн серебряного припоя с: температурой твердения его 200-600 С. Я

1063292

Изобретение относится к способу нагрева металлических труб или пле° тей труб, состоящих иэ нескольких отрезков, имеющих многослойное строение, полученных, например, с помощью спиральной намотки, в печах с циркуляцией газа, и может быть использовано в металлургической и других отраслях промышленности.

Известен способ нагрева полых ддинномерных изделий, включающий нагрев и охлаждение в среде защитного газа 1 g.

Однако с помощью известного способа трудно обеспечить заданное качество обрабатываемых изделий 15 (труб ) ..При этом оказывается, что особенно трудно осуществить равномерный нагрев многослойных труб, у которых между отдельными слоями имеются воздушные зазоры различной толщины, обусловленные технологией изготовления. При одинаковой в основном общей толщине слоев, образующих стенку трубы, прогрев ее весьма сильно замедляется и происходит неравномерно, если имеются даже незначительные колебания в размерах воздушных зазоров между отдельными слоями. Кроме того, при нагреве с. обычными скоростямиимеется опасность, что наружный слой, имеющий относительно более высокую температуру по срав-, нению с внутренним .слоем, при превращении определенного предела подверга" ется изгибу в продольном направлении и по периметру трубы образуются утол-35 щения, ориентированные по радиусу трубы.

Целью изобретения является повышение эффективности нагрева многослойных труб. 40

Поставленная цель достигается тем,. что согласно способу нагрева труб, включающему электроконтактный нагрев с одновременной подачей газа в рабочую камеру, в качестве газа используют продукты сгорания с температурой, равной температуре трубы.

При этом отработанный газ вновь подают в рабочую камеру.

Поставленная цель достигается 50 тем, что в устройстве для нагрева труб, содержащем камеру печи, токо- . подводящие контакты, расположенные радиально по периметру трубы, поверхности контактов выполнены с покрытием из цинкового или серебряного припоя с температурой твердения 200600îC

При кондукционном нагреве имеется общий недостаток, заключающийся в том, что в зонах подвода тока пе- 60 реносимые плотности тока ограничены таким образом, что в них возможно реализовать только соответственно уменьшенную скорость нагрева. Однако скорость нагрева все равно выше тех 6Я величин, которые с учетом проблемы устойчивости должны реализоватвоя на поверхности при нагреве подобных многослойных труб. Относительно медленный кондукционный нагрев с по- . мощью постоянного или переменного тока низкой частоты, который еще не ведет к недопустимому местному свариванию,между трубой и материалом коНтакта и позволяет избежать местный перегрев, который требует применения местного охлаждения с помощью подаваемой снаружи охлаждающей, воды, приво дит, однако, при трубообразных телах с их большой поверхностью к огромным потерям тепла и к нежелаемой разности температур между внутренним и внешним слоем стенки трубы или массивным оголовьем и слоистой частью (частями t трубы. Поэтому предусмотре-но осуществлять кондукционный нагрев в камере, в которой циркулирует газ, причем температура газа в основном соответствует средней температуре стенки трубы во время процесса кондукционного нагрева или совсем немно" го выше ее.

После достижения желаемой температуры трубы могут находиться в этой камере до тех пор, пока ие будет достигнута желаемая величина постоянства температуры. Подвод горячего газа для нагрева, температура которого должна примерно соответствовать температуре трубы, осуществляется в зонах, в которых массивное предварительно приваренное оголовье примыкает к зоне нахлестки спиральной трубы. С помощью такого подвода газа-достигается дополнительная непрерывная адаптация к средней температуре.

Устройство для осуществления способа работает следующим образом.

Контакты устройства-прижимаются с предварительно определенной силой с помощью известных средств,,гидравлическим или пневматическим способом.

Расстояние между контактами, располагаемыми по внешнему периметру трубы, составляет 50-100 мм, расстояние от конца трубы предпочтительно должно быть менее 50 мь, сила прижима примерно 50-100 кг при эффективной.:поверхности контактов около 5 мм.

Контакты, выполненные выпуклыми, снабжены тонким слоем припоя, обладающего высокой проводимостью и имеющего низкую температуру эатвердевания.Это покрытие способствует тому, что даже при неровной поверхности обеспечивается очень хороший поверхностный контакт. Первоначально только в немногих точках контакта, имеющих очень малую поверхность, возникает местный перегрев, который влечет за собой местное расплавление слоя при106 3292

65 поя. Он формируется под действием силы прижима и позволяет осуществить гораздо лучшую токопередачу..

Благодаря связанному с этим уменьшению контактного сопротивления происходит снижение температуры на поверхности контакта в такой степе ни, что припой эатвердевает. Таким образом, уменьшается местный, вызванный контактным сопротивлением перегрев, и благодаря этому избегают изменения .структуры в черезмерно нагретой трубе, огромная долговечность контакта достигается и при плотности тока вплоть до

20000 А/см2. Температура затвердевания припоя может быть при этом . ниже, чем достигаемая конечная температура трубы.

На фиг. "1 изображена труба, составленная из нескольких отрезков разрез; на фиг.2 — печь с циркуляцией газа с находяцейся в ней трубой и: . с необходимыми дополнительными устройствами; на фиг. 3 — подвод тока для кондукционного нагрева.

Труба 1 -(диаметр 48 дюймов J состоит иэ десяти сваренных между собой отрезков. Концевые отрезки длиной по 0,5 м каждый состоят из мас-. сивной трубы 2, например из отрезка обычной изготовленной с помоцью продольного сварного шва трубы. Остальные отрезки 3 изготовлены с помощью спиральной намотки 4 в четыре слоя шириной 1,5 м и толщиной 4 мм, причем концы лент зафиксированы с помощью углового шва. Обусловленные изготовлением между слоями спирально намотанных отрезков возникают воз- душные зазоры различной толщины. С торцов трубы сняты фаски.

Труба с помоцью обычных транспорт ных средств доставляется поперек в открытую с продольных сторон и снабженную закрывающимися дверями камеру. печи 5. На обеих торцовых сторонах камеры печи находятся соответствующие диаметру трубы контактные кольца б, которые с помощью гидравлических устройств 7 поджимаются к торцовым сторонам трубы. Подвод газовой смеси осуцествляется на торцовой стороне камеры печи 8 через дюзы 9, с торцовой стороны 10 осуществляется отвод газовой смеси, участвующей в кругообороте 11, газовая смесь состоит иэ воздуха и теплых продуктов сгорания природного газа, сжигаемого s камере 12 с помощью газовой горелки

13. Вместо непосредственного подвода .продуктов сгорания природного газа можно при применении теплообменника использовать только тепло, получае-: мое в результате сгорания, которое отдается воздуху, из которого будет состоять циркулируюций теплоноситель .Труба с помоцью соответствующего расположения дюэ обдувается снаружи и внутри. Если работа ведется с переменным током низкой частоты или на постоянный ток накладывается небольшая компонента переменного тока, целесообразно для компенсации скинэффекта поддерживать температуру газа несколько выше средней температуры трубы и благодаря соответствующему расположению подвода горяче l0 ro газа скорость потока внутри трубы устанавливается выше, чем на наружной ее поверхности. Поверхности контактных колец подсоединены к одному или. нескольким (не показано ), 5 регулируемым преимущественно с первичной стороны трансформаторам, в .. данном случае с последовательно включенными выпрямителями, которые позволяют получить требуемый отбор мощности. Они составлены иэ большого количества отдельных контактных элементов 16, предрессоренных с помощью пружин 15 по отношению к опорному кольцу 14. Контактные элементы настроены в соответствие с углом фаски торца трубы 17. Эти отдельные элементы образуют радиальные элементы, которые снабжены охлаждением (не показано, предпочтительно внутренним масляным охлаждением.

30 При толщине стенки трубы около

16 мм, длине трубы 12 м, плотности тела около 3 A/ìì, начальной температуре 20 С и конечной температуре

240 С продолхсительность нагрева соо

35 ставляет около восьми мин. В начале восьмиминутного нагрева температура циркулирующего газа составляет 50 С.

Она повышается со скоростью около

25 ОС/мин, заданная температура до40 стигается через 7,6 мин. Эта температура поддерживается вплоть до конца нагрева. Температурные данные относятся к средней температуре. трубы.

Подвод тока осуществляется через большое количество выпуклых медных контактов, охлаждаемых внутри с помощью коаксиального подвода воды, которые по отдельности поджимаются к поверхности трубы, и на их контактную поверхность наносится слой при50 поя толщиной 1,5 мм. Для нагрева трубы до конечной температуры около

250 может применяться цинковый припой, имеющий температуру затвердевания около 200 С> для более высоких о

55 конечных температур рекомендуется серебряный припой с диапазоном температуры эатвердевания около 500600 С. Расстояние контактов от конца трубы составляет примерно 3-5 см.

Поскольку этого требуют конструктивные идеи, контакты могут быть расположены также по двум, следующим друг за другом, периметрам трубы.

Поверхность трубы неровная. Под, воздействием прижимного усилия снача10б3292

Йи.2

Составитель В. Бербенев

Техред И.Лсталош Корректор С.Иекмар, Редактор Н. Данкулич

Заказ 10275/б1 Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

\ ла возникают очень маленькие точечные контакты между поверхностью трубы и контактом, в которых возникает перегрев. Под влиянием этого очень ограниченного по площади перегрева происходит расплавление припоя, кото- э рый растекается по поверхности трубы и застывает, не прилипая к этой по1 верхности, а так как для передачи тока образуется достаточная контактная поверхность, местный перегрев прекращается. Каждый контакт при исполнении его с небольшой выпуклостью имеет контактную поверхность около 5 мм в диаметре, которая без местных изменений в структуре может передать 3000-4000 А, 1