Nieuwe voorverwarmingstechnologie

Het merendeel van de laswerkzaamheden aan buizen en pijpen in productiewerkplaatsen wordt al rollend uitgevoerd, en het is niet moeilijk te begrijpen waarom. Het draaien van de pijp tijdens het lassen biedt vele voordelen, waaronder het gemakkelijk maken van kwaliteitslassen door steeds in de juiste positie te lassen, minder vermoeidheid bij de lasser en een hogere productiviteit door hoge draadaanvoersnelheden en neersmeltsnelheden.

Het voorverwarmen van buizen is ook een gangbare praktijk die de kans op een mislukte las helpt verkleinen. Het is ook nodig om te voldoen aan de vele kwaliteitseisen als de pijp een chroomlegering heeft, dikker is dan 2,5 cm of wordt opgeslagen in een omgeving kouder dan 10℃.

Er zijn talloze methoden om voor te verwarmen, elk met zijn voor- en nadelen. Het walsen van buizen tijdens het lassen beperkt echter de mogelijkheden om succesvol voor te verwarmen, de voorverwarmingstemperatuur te handhaven en de interpass temperaturen aan te houden. Dit artikel gaat over een nieuwe technologie - walsinductieverwarming - die beschikbaar is voor het voorverwarmen van gewalste buis in een werkplaatsomgeving. Het maakt de voordelen van het lassen van gewalste buizen mogelijk, terwijl het ook enkele van de problemen aanpakt die gepaard gaan met andere populaire verwarmingsmethoden, zoals open vuur en weerstandsverhitting.

Hoe is inductieverwarming te vergelijken?
Inductieverwarming bestaat al tientallen jaren, maar in het verleden was het niet geschikt voor rollastoepassingen vanwege de verwarmingskabels die rond de pijp moesten worden gewikkeld. Een nieuwe rolinductietechnologie exclusief voor Miller® heeft echter een inductor die op de pijp zit en de rotatie van de pijp niet hindert. De inductor werkt op een standaard pijpstandaard en wordt aangesloten op een ProHeat™ 35 stroombron.

Net als bij standaard inductieverwarming gebruikt de nieuwe technologie voor rollastoepassingen een contactloze methode om geleidende metalen snel te verwarmen door stroom in het onderdeel te induceren. Inductie maakt geen gebruik van een verwarmingselement of vlam om warmte over te brengen. In plaats daarvan gaat er een wisselstroom door het apparaat, waardoor er een magnetisch veld omheen wordt gecreëerd. Terwijl het magnetische veld door het geleidende werkstuk gaat, creëert het wervelstromen in het onderdeel. De weerstand van het metaal vecht tegen de stroom van de wervelstromen en genereert warmte in het onderdeel. Het onderdeel wordt zijn eigen verwarmingselement en wordt van binnenuit verwarmd. Dit maakt inductie zeer efficiënt omdat er weinig warmte verloren gaat tijdens het proces.

De technologie helpt om veel van de veiligheids-, efficiëntie- en kwaliteitsproblemen op te lossen die gepaard gaan met sommige andere populaire methoden voor het voorverwarmen van pijpen.

Veel productiebedrijven gebruiken een open vlam van een toorts, simpelweg omdat het een gemakkelijke methode is, deels vanwege de snelle en eenvoudige installatie. Ook hebben veel van deze bedrijven al een toorts bij de hand, dus de lasoperators zijn bekend met de apparatuur en de initiële investeringskosten zijn lager.

Voorverwarmen met open vlam kan echter een nogal inefficiënte methode zijn in vergelijking met inductieverwarming, omdat een groot deel van de warmte verloren gaat in de omringende lucht. Het brengt ook veiligheidsrisico's met zich mee en veroorzaakt rook. Er is een verhoogd verbrandingspotentieel bij deze methode, er moeten explosieve gassen worden opgeslagen, meestal propaan of propyleen, en werknemers worden voortdurend blootgesteld aan koolmonoxidedampen. Inconsistente verwarming is een ander probleem, omdat het gebied direct onder de vlam heter wordt dan de rest van het onderdeel.

Weerstandsverwarming, waarbij keramische verwarmingskussens om het onderdeel worden gewikkeld, is een elektrische vorm van voorverwarming waar sommige productiewerkplaatsen op vertrouwen. De keramische pads die bij weerstandsverwarming worden gebruikt, worden vaak warmer dan 1000℃, dus ze moeten eerst afkoelen voordat ze worden verwijderd, om verbranding te voorkomen. Dit vereiste afkoelen, plus het langere instelproces, voegt tijd toe aan de voorverwarmingsfase. Bovendien maken de kabels en draden die nodig zijn voor weerstandsverwarming deze methode minder geschikt voor rolgelaste toepassingen.

Weerstand wordt meestal op contractbasis gedaan, wat betekent dat productiewerkplaatsen verwarmingsaannemers betalen om de apparatuur en de mensen te leveren om het werk uit te voeren. Dit contract betekent geen onderhoudskosten voor de apparatuur in de werkplaats, maar kan op de lange termijn resulteren in extra tijd en kosten om telkens een externe aannemer in te schakelen voor het werk. De instel- en afkoelprocessen die gebruikt worden bij weerstandsverwarming betekenen ook dat de aannemer inactief kan zijn terwijl hij wacht tot het volgende onderdeel klaar is, wat de kosten kan verhogen.

Productiviteit en gebruiksgemak
Rollende inductietechnologie is ontworpen om net zo eenvoudig en tijdbesparend op te stellen als een openvlammethode. Het is ook gemakkelijk te verplaatsen of te herpositioneren. De scharnierende arm en de rollende inductor worden op een standaard pijpstatief gemonteerd, zodat de lasser de inductiekop op de pijp kan richten. De stroombron herkent het hulpstuk, zodat gebruikers alleen het maximale vermogen en de maximale tijd hoeven in te stellen. De insteltijd is aanzienlijk korter in vergelijking met andere elektrische voorverwarmingssystemen.

Inductieverwarming kan het onderdeel snel op temperatuur brengen en de machine op een constant vermogen houden, waardoor het een goede optie is voor het verkrijgen van consistente temperatuurniveaus. Deze snelheid en consistentie maken het een efficiënte verwarmingsmethode voor lasoperators.

Veiligheidsvergelijkingen
Veiligheidsproblemen en verbrandingsgevaar zijn nadelen van zowel open vuur als weerstandsverhitting. Inductie heeft geen element om warmte over te dragen, omdat de warmte binnenin het onderdeel wordt opgewekt. Dat vermindert de kans op brandwonden en creëert een veiligere omgeving voor de lasser. Bij inductieverwarming (en weerstandsverhitting) is het ook niet nodig om explosieve gassen op te slaan, waardoor deze potentiële gevaren worden geëlimineerd.

Vermoeidheid en comfort van de werknemer zijn ook belangrijke overwegingen. Bij open vuur verwarmt de toorts de lucht in de omgeving, maar bij inductieverwarming genereert alleen het stuk hitte. Deze factor draagt bij aan een comfortabelere omgeving en kan vermoeidheid bij de operator helpen verminderen.

De rook, de rook en het lawaai die vrijkomen bij de openvlammethode dragen ook bij aan een minder comfortabele omgeving voor de lassers, met gevolgen voor vermoeidheid en veiligheid. De kans op deze problemen is kleiner bij gebruik van inductieverwarming (en weerstandsverwarming).

Constante verwarming
Het handhaven van consistente temperaturen is bijzonder kritisch, vooral bij het lassen van de hoogsterkte staalsoorten van tegenwoordig. De openvlammethode vereist echter een voortdurende handmatige controle van de temperatuur en de warmte kan binnen het onderdeel variëren. Bij weerstandsverwarming kunnen de gebruikte keramische pads afzonderlijk doorbranden, wat leidt tot inconsistente verwarming.  

Rollende inductietechnologie zorgt voor een gelijkmatige warmteafgifte terwijl de buis rolt om een consistentere verwarming door het hele onderdeel te bieden, waardoor er minder hete en koude plekken zijn. De technologie biedt een maximale voorverwarmingstemperatuur van 315℃ in gerolde toepassingen en kan pijpen met een diameter van 20 cm en meer voorverwarmen. Er kunnen meerdere systemen worden gebruikt om grotere diameters te verwarmen.

Kostenoverwegingen
Omdat weerstandsverhitting vaak op contractbasis wordt gedaan, kan het hogere kosten met zich meebrengen voor productiewerkplaatsen. Verwarming met open vlam heeft lagere aanloopkosten, maar is op de lange termijn duurder vanwege het gebruik van verbruiksartikelen en potentieel hogere kosten vanwege veiligheidskwesties. De open vlam methode vereist ook extra personeel om brandwacht te houden tijdens het verwarmingsproces, wat bijdraagt aan de totale kosten en de productiviteit beïnvloedt.

De initiële investering in inductieverwarming is hoger, maar het rendement op de investering groeit in het voordeel gedurende de levensduur van de apparatuur. Het is een efficiëntere technologie en daarom goedkoper om per uur te gebruiken. Het kan zich ook terugbetalen in een hogere productiviteit en de geboden veiligheidsvoordelen.

Hoewel walsinductie exclusief is voor het voorverwarmingsproces, is de stroombron waarop het wordt aangesloten compatibel met andere accessoires en gereedschappen. Dat betekent dat de apparatuur kan worden gebruikt voor andere functies, zoals waterstof bake out, krimppassen en warmtebehandeling na het lassen, wat de veelzijdigheid en waarde van de investering verhoogt.

Tot slot
Het is belangrijk om rekening te houden met de veiligheids-, kwaliteits- en milieuaspecten van de verschillende voorverwarmingsmethoden. Aangezien steeds meer opdrachten elektrisch voorverwarmen vereisen, kan de mogelijkheid om inductieverwarming te gebruiken tijdens het lassen van gewalste buis de productiviteit, kwaliteit en veiligheid ten goede komen en fabricagewerkplaatsen een haalbaar alternatief bieden.