感應(yīng)加熱電源伴隨著法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和渦流理論的提出而被研制出來(lái)。它最早用于表面淬火的例子是前蘇聯(lián)應(yīng)用于曲軸頸的表面淬火。其后，表面加熱淬火廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、鐵路、機(jī)床、軸承制造等各個(gè)行業(yè)。感應(yīng)加熱因具有節(jié)能、加熱效率高、速度快、可控性好及易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，而得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。目前己廣泛應(yīng)用于熔煉、鑄造、彎管、熱鍛、焊接和表面熱處理等行業(yè)。在感應(yīng)熱處理方面，應(yīng)用最多的是感應(yīng)淬火，其次是感應(yīng)回火和感應(yīng)退火或正火。而鋼管焊縫退火（正火）是感應(yīng)退火（正火）典型應(yīng)用。  

   1 基本原理和組成

　　感應(yīng)加熱是根據(jù)電磁感應(yīng)原理，交變的電場(chǎng)產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，再利用交變磁場(chǎng)使被加熱工件產(chǎn)生渦流達(dá)到加熱的效果。具體為當(dāng)逆變橋?qū)�角功率器件以接近電路諧振的頻率交替觸發(fā)，負(fù)載感應(yīng)線(xiàn)圈通過(guò)一定頻率的電流，線(xiàn)圈中產(chǎn)生交變磁通，金屬在交變磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生渦流，使金屬發(fā)熱的過(guò)程。感應(yīng)加熱技術(shù)常用的三個(gè)效應(yīng)：集膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)、圓環(huán)效應(yīng)。

　　感應(yīng)加熱電源的基本組成包括可控或不可控整流電路、逆變器和控制電路。整流電路把50Hz 交流電轉(zhuǎn)換為直流電；逆變器將直流電轉(zhuǎn)化為負(fù)載所需頻率的交流電；控制電路為整流電路提供移相控制觸發(fā)脈沖和為逆變電路提供驅(qū)動(dòng)脈沖。Uf為反饋信號(hào)電壓，提供過(guò)流及頻率跟蹤信號(hào)。目前應(yīng)用最多的逆變電路形式是電流源并聯(lián)諧振式和電壓源串聯(lián)諧振式。并聯(lián)逆變器的負(fù)載對(duì)電源呈現(xiàn)高阻抗，適合于低阻抗感應(yīng)器的應(yīng)用場(chǎng)合；串聯(lián)逆變器的負(fù)載對(duì)電源呈低阻抗，適合于高阻抗感應(yīng)器的場(chǎng)合。

　　2 感應(yīng)加熱的優(yōu)點(diǎn)

　　感應(yīng)加熱電源的頻率范圍很廣，低于10KHz以下的稱(chēng)為中頻感應(yīng)加熱電源；頻率在10kHz～100kHz之間的稱(chēng)為超音頻感應(yīng)加熱電源；頻率高于100KHz的稱(chēng)為高頻感應(yīng)加熱電源。按照功率器件SCR、IGBT和MOSFET的頻率特性和功率容量來(lái)看，SCR主要應(yīng)用在中頻感應(yīng)加熱。感應(yīng)加熱與傳統(tǒng)加熱相比有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　●感應(yīng)加熱屬于內(nèi)熱源直接加熱，熱損失小，因此加熱速度快，時(shí)間短，使工件表面氧化脫碳少，廢品率極低。

　　●可進(jìn)行工件局部加熱，可通過(guò)電氣參數(shù)對(duì)過(guò)程進(jìn)行精確的工藝控制。

　　●用感應(yīng)加熱進(jìn)行表面熱處理，使工件表面硬度高，心部能保持較好的塑性和韌性，沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度和耐磨性等有很大提高，力學(xué)性能提高。

　　●便于機(jī)械化以及自動(dòng)化。

　　●生產(chǎn)過(guò)程清潔，無(wú)周邊高溫，勞動(dòng)條件好。

　　3 感應(yīng)加熱技術(shù)的應(yīng)用

　　我司在各生產(chǎn)區(qū)域大量使用了感應(yīng)加熱技術(shù)。按照感應(yīng)加熱的工件部位可分：整體外表面感應(yīng)加熱；局部外表面感應(yīng)加熱；局部或端部感應(yīng)加熱。

　　(1)整體外表面感應(yīng)加熱

　　為了保證芯棒的使用壽命，需要對(duì)芯棒表面進(jìn)行熱處理，使其具有足夠的強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。根據(jù)熱處理工藝對(duì)芯棒表面溫度的要求來(lái)控制芯棒通過(guò)感應(yīng)加熱線(xiàn)圈的速度，同時(shí)調(diào)節(jié)中頻電源的輸出功率。另配有不同尺寸的感應(yīng)線(xiàn)圈來(lái)用于不同規(guī)格芯棒的熱處理。

　　在對(duì)鋼管表面進(jìn)行外拋丸處理之前，需要將鋼管外表面加熱到拋丸所需要的溫度。使用感應(yīng)加熱，加熱速度快，時(shí)間短，使工件表面氧化脫碳少，減少了廢品率，僅加熱鋼管表面可節(jié)約能源。

　　在對(duì)鋼管表面進(jìn)行外涂覆處理之前，也需將鋼管表面加熱到粉末涂層所需要的溫度。

　　(2)局部外表面：HFW焊管線(xiàn)高頻焊接

　　高頻焊接的原理是用流經(jīng)工件連接面的高頻電流所產(chǎn)生的電阻熱加熱，并在施加（或不施加）頂鍛力的情況下，使工件金屬間實(shí)現(xiàn)相互連接的一類(lèi)焊接方法。高頻焊機(jī)功率和頻率的穩(wěn)定性與焊接速度，擠壓力、V型角、焊接溫度、阻抗器等因素一同匯集成了HFW焊管線(xiàn)帶鋼成型后變?yōu)閳A管的核心技術(shù)。

　　(3)局部感應(yīng)加熱

　　鉆桿多采用管端與工具對(duì)焊連接，焊縫及其熱影響區(qū)是強(qiáng)度的薄弱環(huán)節(jié)。因此，要對(duì)其進(jìn)行熱處理。采用感應(yīng)加熱，可按熱處理工藝要求對(duì)焊縫進(jìn)行局部加熱。焊縫對(duì)整根管子而言，只是一個(gè)局部，特別對(duì)大口徑鋼管，對(duì)焊縫采用局部感應(yīng)加熱比管子整體加熱能節(jié)省很多能量，其能耗與滲碳、氮化和調(diào)質(zhì)相比較有極大的優(yōu)勢(shì)，具有高附加值。

　　HFW焊管線(xiàn)的帶鋼經(jīng)過(guò)成型機(jī)組和高頻焊機(jī)的焊接后，近似變形為圓管，焊縫及其熱影響區(qū)是強(qiáng)度的薄弱環(huán)節(jié)。因此，要對(duì)其進(jìn)行熱處理。寶鋼HFW焊管生產(chǎn)線(xiàn)上配置了7套共2段中頻感應(yīng)加熱裝置，其焊縫熱處理工藝運(yùn)行模式有：N、Q＋T、Q＋N，也可以實(shí)現(xiàn)雙退火工藝，起到提高直焊縫韌度，明顯改善焊縫材料性能的作用。每臺(tái)中頻裝置的線(xiàn)圈后各有一個(gè)溫度計(jì)，進(jìn)行在線(xiàn)鋼管焊縫表面熱處理測(cè)溫，以監(jiān)控并根據(jù)工藝要求進(jìn)行焊縫加熱溫度設(shè)定調(diào)節(jié)。由于直焊縫幾乎處于鋼管正上方，焊管線(xiàn)焊縫加熱線(xiàn)圈設(shè)計(jì)成為回線(xiàn)型，即在線(xiàn)圈底部有60mm的硅鋼片凹槽，可以有效控制線(xiàn)圈凹槽部位的磁力線(xiàn)分布，防止磁力線(xiàn)外逸，保證焊縫熱處理線(xiàn)圈在一定時(shí)間內(nèi)有效地在焊縫區(qū)域內(nèi)加熱和保溫。由于在鋼管輸送過(guò)程中的客觀因素，直焊縫并不能完全保證處于鋼管正上方位置，可能有毫米級(jí)的偏差，為此還配備了一套能進(jìn)行鋼管焊縫跟蹤和根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格進(jìn)行線(xiàn)圈定位調(diào)整的中頻退火裝置線(xiàn)圈定位和焊縫跟蹤系統(tǒng)。

　　(4)  鋼管端部感應(yīng)加熱

　　由于車(chē)絲機(jī)后管壁減薄，螺紋連接部分成為整個(gè)管體強(qiáng)度的薄弱環(huán)節(jié)。為提高螺紋連接部分的強(qiáng)度，采用管端加厚的方法來(lái)增加管端壁厚。鉆桿公頭母頭的焊接連接區(qū)和熱影響區(qū)也是強(qiáng)度的薄弱環(huán)節(jié)，所以也采用管端加厚的方法來(lái)提高鋼管機(jī)械性能。而每次沖鍛加厚之前必須先對(duì)管端進(jìn)行加熱，通過(guò)感應(yīng)加熱器可以對(duì)鋼管管端局部加熱，并且可以精確控制管端加熱長(zhǎng)度和溫度。

　　為了保證鋼管管端加熱溫度達(dá)到生產(chǎn)工藝要求，避免溫度過(guò)低或過(guò)高，溫度測(cè)量由一臺(tái)紅外線(xiàn)高溫計(jì)來(lái)進(jìn)行，它能測(cè)出加熱后的鋼管管端的溫度，并顯示在操作面板上。

　　鋼管管端每次扣徑之前必須先對(duì)其進(jìn)行加熱并收口，使鋼管端部彎曲符合工藝要求。通過(guò)感應(yīng)加熱使鋼管管端改善金屬塑性，獲得一定組織狀態(tài)。

　　配置不同規(guī)格的感應(yīng)加熱爐，用于不同規(guī)格鋼管的端部加熱。