[发明专利]多焰燃烧器及用于加热工件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有燃烧头和附随的连接管的多焰燃烧器，所述燃烧头被设置为当提供燃料时产生沿着各自的火焰轴线指向的至少一个燃烧火焰，还涉及一种采用相应的多焰燃烧器预热工件、尤其是预热管道或者大直径管道的方法。

背景技术

在非常广泛的材料处理和制造过程的范围内工件必须被预热。本发明此处首先且最主要地借鉴了焊接操作中的预热。然而，本发明实质上还可用于其他需要通过火焰来引入热量的方法中。

在已知的焊接工艺中，由于各种各样的原因待焊接的工件会被预热。缺少预热的主要危害在于所谓的热影响区的氢脆。另外，可变形钢不进行预热的话遇到冷却速率增加时具有硬度增强的倾向。这会在工件的连接区域产生一种增强的形成冷裂纹的趋势。例如，当焊接管道具有增大的管道直径时这些弊端会更严重。基于此，经由预热为随后的焊接工艺预备大直径管道代表本发明的优选应用。

可达到的硬度和因此产生的冷裂纹的危害在此主要取决于待加工工件的厚度、两维或三维散热、目前的合金元素及其含量、在焊接过程中各自产生的热量和/或部件温度。后者会被预热所影响。预热可以减少接缝区的冷却速率并改善氢渗漏。另外，对焊接接合点的残余焊接应力状态具有有利的影响。

必要的预热温度可被各自确定，并且待产生的热量和/或各自所采用的预热装置可基于此来确定。当确定预热温度时，特别地，材料的基本韧性、其壁厚、接缝形状、采用的焊接工艺和焊接速率都要考虑。

当超过特定的厚度极限时(尤其对于高强钢)，基本上需要在5℃以下的温度来进行预热工艺。例如，预热温度测量值为80至200℃。

一般来说，在焊接之前优选采用多焰燃烧器来对工件进行预热，为了在下面进行更详细地解释，所述多焰燃烧器例如采用含有乙炔和氧气的燃料混合物或者含有乙炔和压缩空气的燃料混合物操作。通过预热在工件(比如，管道或者大直径管道)上生成靠近焊缝的预备区域，用于在此预热区域生成焊缝，因此该区域在焊接工艺开始就已是温热的(温热这里意思是比周围空气的温度高)。

特别是当预热大直径管道时，在焊缝附近区域必须引入集中的热量，而不能熔化工件表面并使得后面残余的水汽远离火焰的排气。然而，取决于燃烧器的结构，产生给定的集中热量的大量热排气给燃烧器本身带来负担。这可结束对使用的燃烧头造成的热损害。这适用于特别是采用了不合适的操作和调整。合适的安全预防措施是昂贵的。

在此，直径在1-12米范围的管道称为大直径管道。

因此，就需要对加热工件、尤其是对加热管道和大直径管道的方式进行改进，其不会出现这些缺点并可被安全地操作。

发明内容

在这种背景下，本发明提出了一种具有燃烧头和附随的连接管的多焰燃烧器，所述燃烧头被设置为当提供燃料时产生沿着各自的火焰轴线指向的至少一个燃烧火焰，还涉及一种采用具有独立权利要求中所述特征的相应的多焰燃烧器预热工件、尤其是预热管道或者大直径管道的方法。因此，设定的目标通过偏置连接管的至少一半来实现，从而各自相邻的燃烧头的火焰轴线相对于彼此被倾斜。

尽管本发明主要描述了关于对管道或者大直径管道进行预热，但是也不限于此，因为发现本发明可被用于预热单个的元件或者元件组甚至通常的大容器结构中都有特殊的优势。

多焰燃烧器优选地被配置为使得所有的连接管设计成偏置的。

尤其优选的是多焰燃烧器被配置为所有连接管具有30°-60°、优选为大约45°的偏置角度。

尤其有利的是多焰燃烧器的特征在于连接管借助于螺纹接头相对于各自的连接嘴枢转，其中连接嘴的各自另一端被固定到共用的送料线上，并且能通过共用的送料线来提供燃料。

在本发明有利的进一步改型中，燃烧头被设成至少两组(A和B)燃烧头，其中的至少第一组燃烧头(A)都被布置为与至少另外一组燃烧头(B)交替设置，并且至少第一组燃烧头的火焰轴线相对于至少另外一组燃烧头的火焰轴线倾斜。

各组内的燃烧头被最好沿着相同的方向或者互相平行设置。

也有利的是，将燃烧头设成至少两组，其中至少两组中的燃烧头都互相交替排列，并且至少一组或者每组燃烧头的每个火焰轴线都与至少一组或另一组燃烧头的火焰轴线偏离。例如，各组内的燃烧头的轴线被平行设置。这会使得系列生产特别简单。

本发明更进一步的有利的改进是，燃烧头都具有火焰轴线，所述火焰轴线相对于送料线的中心线的垂线轴向地和/或径向地倾斜，优选的是，各自临近的燃烧头相对于彼此倾斜5°-45°的角度。