Нагреватели из сплавов сопротивления (изготовление, монтаж, техническое обслуживание)

Нагреватели из сплавов сопротивления

(изготовление, монтаж, техническое обслуживание)

Область применения

Настоящее положение распространяется на нагреватели из сплавов сопротивления для промышленных электропечей сопротивления общего назначения. Положение определяет технологию изготовления и ремонта нагревателей в зависимости от их типов и материалов, методы контроля и единые технические требования к качеству изготовления, упаковке и транспортировке, а также правила их монтажа, эксплуатации и технического обслуживания.

Нормативные ссылки

В настоящем положении использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 12.2.008-75 ССБТ. Оборудование и аппаратура для газоплазменной обработки металлов и термического напыления покрытий. Требования безопасности;
ГОСТ 12.3.003-86 ССБТ. Работы электросварочные. Требования безопасности;
ГОСТ 12.3.004-75 ССТБ. Термическая обработка металлов. Общие требования безопасности;
ГОСТ 3242-86. Соединения сварные. Методы контроля качества;
ГОСТ 9466-75. Электроды покрытые металлические для ручной сварки и наплавки. Классификация и общие технические условия;
ГОСТ 12766.1-90. Проволока из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия;
ГОСТ 12766.2-90. Лента из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия;
ГОСТ 12766.3-90. Сплавы калиброванные прецизионные с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия;
ГОСТ 12766.4-90. Прокат сортовой из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия;
ГОСТ 12766.5-90. Лента плющенная из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия;
ОСТ 16.0.801.374-86. Электропечи и агрегаты электропечей сопротивления периодичного и непрерывного действия (кроме вакуумных). Общие технические условия.

Требования к изготовлению нагревателей

Нагреватели являются наиболее ответственной частью электропечей сопротивления, и поэтому их надежная работа определяет, в первую очередь, надежность работы электропечей. Изготовление нагревателей должно производиться тщательно, в точном соответствии с настоящим положением. Качество нагревателей зависит от качества исходного материала, правильного его выбора для работы в заданных условиях, правильного выбора конструктивного решения соединяемых частей, методов сварки, выбора марки электродов (в некоторых случаях присадочного материала для сварки), а также действенных методов контроля качества изготовления (правка, гибка, сборка и сварка нагревателей)

Контроль качества исходного материала.

3.1.1. Перед использованием материала (проволоки, ленты) в производстве необходимо проверить наличие маркировки и сертификата. Материал без сертификата должен быть подвергнут химическому анализу на содержание следующих элементов:

- для железохромоалюминиевых сплавов: хром, железо, алюминий, титан;

- для никельхромовых сплавов: никель, хром, железо, титан, алюминий, кремний.

3.1.2. Произвести внешний осмотр материала. Качество поверхности должно соответствовать ГОСТ 12766.1-90, ГОСТ 12766.2-90, ГОСТ 12766.3-90, ГОСТ 12766.4-90, ГОСТ 12766.5-90. При обнаружении на поверхности материалов грубых дефектов, превышающих допустимые, участок с дефектом вырезается

Не допускается наличие ржавчины на железохромоалюминиевых сплавах.

Для разбраковки проволоки применять лупу с увеличением 5-10^х.
Трещины, глубокие закаты и вмятины не допускаются.
3.1.3. Подготовка проволоки и ленты к производству нагревателей:
- правку проволоки производить вытягиванием без нагрева в правильном приспособлении;
- правку производить рихтовкой с применением медных и алюминиевых прокладок киянкой или молотком вручную;
- правку в формообразующих роликах.
3.1.4. Замерить удельное электросопротивление (ρ, Ом•м) материала мостом постоянного тока и подобрать для секций нагревателя материал в пределах допуска согласно ГОСТ 12766.1-90, ГОСТ 12766.2-90, ГОСТ 12766.3-90, ГОСТ 12766.4-90, ГОСТ 12766.5-90.
3.1.5. Провести пробные гибы или навивки для опробования оснастки, условия грева, проверки геометрических размеров нагревателей согласно чертежей.
Проверить качество гиба или навивки на отсутствие трещин, надрывов и прочих дефектов посредством лупы 10^х. Трещины и надрывы не допускаются.
-Навивка спиральных нагревателей.

Навивку спиралей из сплавов сопротивления всех марок производить в приспособлении на токарном или специальном станке. Спирали из проволоки никельхромовых сплавов навиваются без подогрева, а из железохромоалюминиевых сплавов подогреваются до температуры 200-250 °С с электрическим током при напряжении не более 10 В.

-Гибка зигзагообразных нагревателей.

3.3.1. Гибку зигзагов производить в приспособлении на вращающемся столе или на специальном станке равномерно без резких рывков во избежание образования трещин.

При гибке допускается использование для подогрева кислородно-ацетиленовое пламя или заменитель ацетилена, а также электрический печной нагрев или другие способы нагревания, обеспечивающие гибку без образования трещин и других дефектов.

3.3.2. Для сплавов марок Х15Н60-н и Х20Н80-н из проволоки диаметром от 8 мм и выше – нагрев до температуры 600-800 °С.

ПРИМЕЧАНИЕ: Допускается не производить нагрев диаметром до 9 мм включительно при гарантии качества гибов.

3.3.3. Для сплавов марок ХН70Ю и ХН60Ю3, Х23Ю5, Х13Ю5А из проволоки диаметром 6 мм и выше – нагрев до температуры 850-980 °С.

ПРИМЕЧАНИЕ: Допускается не производить нагрев сплава ХН70Ю диаметром до 7 мм включительно, но при гарантии качества гибов.

3.3.4. Для железохромоалюминиевых сплавов из проволоки всех диаметров и ленты любой толщины в начале гиба нагрев до 850 °С.

Окончание гиба не должно производиться при температуре ниже 600 °С.

3.3.5. Интервал времени между выходами нагретой до соответствующей температуры заготовки и окончанием гибки каждого зига должен быть не более 2-3 минут.

3.3.6. Разрешается производить гибку нагревателей из никельхромовых сплавов без подогрева при условии, если отношение радиуса гиба к диаметру проволоки составит менее 2^х.

3.3.7. При гибке зигзагов необходимо обеспечить равномерный нагрев в местах изгибов и не допускать местных подогревов.

3.3.8. При рихтовке нагревателей из железохромоалюминиевых сплавов, особенно для диаметров от 10 мм и выше, рекомендуется также местный подогрев до температуры 600-800 °С с целью избежать изломов и трещин.

3.3.9. При визуальном определении степени нагрева рекомендуется пользоваться шкалой цвета нагретого металла:

температура 580-650 °С – коричнево-красный;

650-730 °С – темно-красный;

730-770 °С – темно-вишнево-красный;

770-800 °С – вишнево-красный;

800-830 °С – светло-вишнево-красный;

830-900 °С – светло-красный.

3.4. Контроль качества навивки.

3.4.1. Качество гибки и навивки проверяется внешним осмотром с помощью лупы 10^х на отсутствие трещин, надрывов и других дефектов. Трещины и надрывы не допускаются.

3.4.2. Проверить размеры нагревателя, которые должны соответствовать указанным в чертеже.

3.4.3. Замерить омическое сопротивление нагревателя мостом постоянного тока, которое должно соответствовать данным рабочего чертежа.

3.4.4. Проверка размеров нагревателей и замер омического сопротивления проводится для каждого нагревателя, качества гибки и навивки – выборочно для каждой партии электропечей.

3.5. Сборка и сварка нагревателей.

3.5.1. Качество нагревательных элементов в значительной мере зависит от правильности и последовательности технологических операций при сборке и сварке. Сборку и прихватку нагревательных элементов необходимо производить на приспособлениях, обеспечивающих точность сборки.

3.5.2. Металл в зоне сварки должен быть очищен от окалины и других загрязнений дробеструйной обработкой или механическим способом шлифовальными машинками, металлическими щетками до металлического блеска на длине не менее 90 мм от торцов соединяемых элементов и обезжирен бензином или уайт-спиритом.

3.5.3. При изготовлении нагревателя из отдельных секций, соединение в нахлестку производится сваркой, причем, при соединении проволоки должен быть зазор между ними равный 1±0,5 мм для диаметров от 3,2 до 8 мм и 2±0,5 мм для диаметров от 8 до 14 мм для полного провара корня шва, а в ленточных нагревателях ленты должны быть плотно поджаты друг к другу. Секция может состоять из нескольких частей. Допустимое число сваренных стыков в секции при изготовлении – не более 2-х на развернутой длине нагревателя до 40 мм, не более 3-х – до 60 м, более 4-х – на развернутой длине нагревателя более 60 м. При ремонтных работах допускается на один стык больше, чем при изготовлении.

3.5.4. В случае освоения технологии допускается односторонняя аргонно-дуговая сварка при гарантии качества соединения.

3.5.5. Соединение в нахлестку зигзагообразных нагревателей производить на прямых участках.

3.5.6. Прихватку в процессе сборки нагревателя осуществлять в двух местах соединения согласно рисунку 1 (для всех видов сварки).

3.5.7. Изготовление и сборку зигзагообразных нагревателей из отдельных частей рекомендуется производить в приспособлении, обеспечивающем точность геометрических размеров нагревателя по рисунку 2

3.5.8. Для железохромоалюминиевых и никельхромовых сплавов из проволоки и ленты применять аргонно-дуговую сварку неплавящимся вольфрамовым электродом на постоянном токе с применением присадочного материала той же марки сплава, из которого изготовлены нагреватели.

3.5.9. Для никельхромовых сплавов с диаметром проволоки свыше 3 мм и толщиной от 1,5 мм допускается применение электродуговой сварки на постоянном токе обратной полярности (плюс на электроде, минус на изделии) качественными электродами марок ИМЕТ-4, ИМЕТ-4П, НИАТ-8 по ГОСТ 9466-75.

3.5.10. При аргонно-дуговой сварке соединение нагревателя из прутков диаметром 10 мм и выше производить в 2-3 прохода с каждой стороны, причем 1-й проход выполняется без присадочного металла. Приварка должна быть по всей длине нахлестки, а также торцов сварного соединения.

3.6. Контроль качества сварного соединения.

3.6.1. Контроль сварного соединения необходимо выполнить в соответствии с ГОСТ 3242-79.

3.6.2. Трещины, наплывы, непровары, шлаковые или другие инородные включения, цепочка пор или выход кратера на основной металл, начало шва на основном металле – не допускаются. Допускаются отдельные подрезы глубиной до 10% диаметра протяженностью не свыше 20% от длины шва, одиночные поры и шлаковые включения размером до 15% от диаметра проволоки или прутка нагревателя, непровар или межваликовые несплавления длиной 15% длины шва.

3.6.3. Внешние дефекты выявляют внешним осмотром с применением оптических приборов с увеличением не более 10^х.

4. Порядок проведения и требования к монтажу нагревателей

4.1. Железохромоалюминиевые сплавы сопротивления характеризуются повышенной хрупкостью, поэтому при монтаже нагревателей из этих сплавов гибка, подгибка, правка и другие аналогичные операции должны выполняться с подогревом мест, в которых происходит деформация сплава, в интервале температур от 600 до 850 °С.

4.2. Сплавы сопротивления: никельхромовые, железохромоникелевые и никельхромовые легированные алюминием, достаточно пластичны и поэтому их монтаж во многих случаях производится без предварительного подогрева мест изгиба (если не требуется гибка с малым радиусом изгиба).

4.3. При монтаже нагревателей особое внимание должно уделяться выдерживанию расстояний между соседними витками и зигзагами нагревательных элементов, установленных в чертежах.

5. Требования к эксплуатации нагревателей.

Ремонт нагревателей

5.1. Эксплуатация железохромоалюминиевых нагревателей с местными перегревами не допускается.

Никельхромовые нагреватели, в которых имеют место местные перегревы, должны быть демонтированы и после устранения в них дефектов вновь установлены на свои места.

5.2. Ремонт нагревателей из сплавов сопротивления должен производиться строго в соответствии с настоящим стандартом.

5.3. При ремонте нагревателей из железохромоалюминиевых сплавов, ввиду их повышенной хрупкости, необходимо учитывать следующее:

- ремонт таких нагревателей рекомендуется проводить без выемки их из электропечи;

- при невозможности проведения ремонта нагревателя в электропечи, вынутый из нее для ремонта нагреватель нельзя растягивать или выгибать в холодном состоянии;

- при исправлении формы, развивке витка спирального нагревателя и исправлении зигзага зигзагообразного нагревателя, место изгиба необходимо нагреть до температуры не ниже 850 °С с помощью кислородно-ацетиленового пламени или заменителем ацетилена.

5.4. Рекомендуемые соединения при ремонте проволочных нагревателей приведены на рисунке 3.

5.5. Рекомендуемые соединения при ремонте ленточных нагревателей приведен на рисунке 4.

5.6. Длина «L» определяется размером «С», который зависит от характера разрыва нагревателя в этом месте, величина «L» должна равняться L=c+8d+10 или L=c+2b+10, где d – диаметр проволоки нагревателя в мм; b – ширина ленты в мм.

6. Требования техники безопасности

6.1. Гибку немеханизированным способом с подогревом кислородно-ацетиленовым пламенем или с заменителем ацетилена, а также электросварочные работы запрещается производить в непосредственной близости от легковоспламеняющихся материалов (лак, бензин, уайт-спирит и прочее).

6.2. При выполнении газосварочных работ и нагрева деталей перед гибкой руководствоваться ГОСТ 12.3.003-86, ГОСТ 12.2.008-75, ГОСТ 12.3.004-75, а также «Правилами техники безопасности и производственной санитарии при производстве ацетилена, кислорода и газоплазменной обработке металлов».

6.3. В качестве заменителей ацетилена рекомендуется применять горючие и сжиженные газы с низкой теплотворной способностью – не менее 4000ккал/м³, содержащие не более 20% балласта (т.е. негорючих составляющих – азота, углекислоты); редукторы должны быть окрашены в красный цвет.

6.4. При выполнении гибочных, сборочных и электросварочных работ рабочие должны иметь индивидуальные средства защиты от тепловых излучений, брызг металла, окалины.

6.5. При производстве механизированной гибки «вхолодную» или с нагревом вращающиеся части станка должны иметь ограждения.

6.6. Перед пуском станка необходимо убедиться в его исправности.

6.7. Во время работы на станке следить за тем, чтобы изгибаемый пруток или вращающийся стол не зацепили одежду работающего.

6.8. При работах с захватом и перекантовкой нагретого прутка использовать кузнечные клещи.

6.9. Рабочие, обслуживающие станок для гибки нагревателей с применением предварительного подогрева, должны быть одеты в спецодежду из невоспламеняемой ткани.

7. Требования к упаковке и транспортировке нагревателей

7.1. Нагреватели в собранном виде должны быть упакованы в деревянные ящики обшитые внутри пергамином.

7.2. Нагреватели до упаковки в ящики должны быть проверены контролером ОТК и замаркированы. При маркировке нагревателей необходимо указывать тип электропечи, номер чертежа нагревателя, его омическое сопротивление согласно чертежа.

7.3. Нагреватели, изготовленные из железохромоалюминиевых сплавов, вследствие их значительной хрупкости должны быть упакованы в ящики, раскреплены деревянными распорками и пересыпаны деревянной стружкой в несколько слоев. Сгибать нагреватели при упаковке в тару запрещено.

7.4. При упаковке, транспортировке и разгрузке нагревателей, изготовленных из железохромоалюминиевых сплавов, необходимо предохранить их от ударов, резких перегибов и т.п.

7.5. Спирали никельхромовых сплавов сгибать разрешается, при этом угол закручивания проволоки каждого витка должен быть не более 15-20°.

7.6. Транспортирование, хранение и консервация нагревателей должны соответствовать ОСТ 16.0.801.374-86.