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CN109475970A - 用于焊接水墙板的设备和方法 - Google Patents

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CN109475970A
CN109475970A CN201780033676.2A CN201780033676A CN109475970A CN 109475970 A CN109475970 A CN 109475970A CN 201780033676 A CN201780033676 A CN 201780033676A CN 109475970 A CN109475970 A CN 109475970A
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welding
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Abstract

提供一种水墙板焊接设备(10)。所述设备包括入口组件(12)、焊接组件(14)、出口组件(16)和加热系统(18，20)。所述入口组件(12)用于接收多个管。所述焊接组件(14)用于从所述入口组件(12)接收所述管并且允许将所述管焊接在一起以形成水墙板(24)。所述出口组件(16)用于从所述焊接组件(14)接收所述水墙板(24)。所述加热系统(18，20)对所述管加热并且通过磁感应操作。

Description

用于焊接水墙板的设备和方法
背景
技术领域
本发明的实施例大体上涉及发电，并且更确切地说，涉及用于焊接水墙板(waterwall panel)的设备和方法。
技术讨论
许多发电装置使用蒸汽发生器为产生电力的涡轮机提供动力。所述装置通常使用锅炉来经由水墙产生蒸汽，所述水墙捕获在燃烧室中燃烧燃料所产生的热能。碰巧的是，许多水墙由金属管形成，所述金属管在本说明书中也称为“水墙管”并且/或者简称为“管”，这些管焊接在一起形成板，在下文中也称为“水墙板”并且/或者简称为“板”，所述板以衬里形式装配到燃烧室的内壁。在蒸汽发生操作期间，所述板中的管填充水，因此能够捕获/吸收燃烧燃料所发出的热量并且将所捕获的热量传递到水，从而用作换热器。
许多水墙板由金属合金例如T-91和T-92制成，所述金属合金在焊接过程期间和/或之后非常易于破裂，因此使得所述板极难以制造/生产。确切地说，焊接过程期间通常必须严格控制由所述合金制成的管的温度。因此，许多水墙管在焊接之前被预热，然后以通常称为焊后热处理(“PWHT”)的过程在焊接之后进行热处理，以便对将这些管固持在一起的焊缝进行回火。
目前，许多水墙制造工艺通过接触式加热器例如电阻式加热器和/或基于火焰的加热器，例如气焊焊炬来对水墙管进行预热；并且经由烘箱进行焊后热处理。但是，接触式加热器从表面向内对金属管加热。因此，所述加热器通常不均匀地加热水墙管和/或花费很长时间将管的内部温度升高到所需的焊接温度。此外，在大多数水墙制造工艺中，必须将新焊接的水墙板传送到烘箱中以完成焊后热处理。但是，将板转移到烘箱本身需要在焊后热处理之前对所述板进行处理，例如，许多水墙制造工艺需要在回火之前将新焊接的水墙板运送/运输到烘箱，这通常以小心仔细的方式执行，以避免非回火焊缝开裂。因此，在许多水墙制造过程中，将所述板传送到烘箱的动作通常缓慢且耗时。此外，许多水墙板制造工艺要求批量地将板在烘箱内烘烤，因此延迟平均制造/周期生产时间，即制造/生产单个板所花费的平均时间。
因此，需要提供一种能够减少在进行焊后热处理之前对水墙板执行的处理量以及/或者水墙板的周期生产时间的用于焊接水冷壁板的改进设备和方法。
简要描述
在实施例中，提供一种水墙板焊接设备(waterwall panel welding apparatus)。所述设备包括入口组件、焊接组件、出口组件和加热系统。所述入口组件用于接收多个管。所述焊接组件用于从所述入口组件接收所述管并且允许将所述管焊接在一起以形成水墙板。所述出口组件用于从所述焊接组件接收所述水墙板。所述加热系统对所述管加热并且通过磁感应操作。
在另一个实施例中，提供一种将多个管焊接在一起以形成水墙板的方法。所述方法包括：纵向对准所述管；将所述管彼此焊接以形成所述水墙板；以及通过磁感应对所述一个或多个管加热。
在又一个实施例中，提供一种对用于形成水墙板的多个管的一个或多个翅片加热的成形感应加热器(shaped inductive heater)。所述成形感应加热器包括分别与所述管的一个或多个谷部和一个或多个峰部配对地对准的一个或多个凸起部分以及一个或多个井孔(wells)。所述谷部由所述翅片(fins)限定，并且所述峰部由所述管的一个或多个外径限定。所述管通过所述翅片焊接在一起以形成所述水墙板，并且所述成形感应加热器通过磁感应对所述翅片加热。
附图说明
参照附图阅读以下非限制性实施例的描述将更好地理解本发明，其中：
图1是包括根据本发明实施例的加热系统的水墙板焊接设备的透视图；
图2是图1所示水墙板焊接设备和加热系统的顶视图；
图3是根据本发明实施例的图1所示加热系统和水墙板的图示；
图4是根据本发明实施例的图1所示加热系统的成形感应加热器的图示；
图5是图4所示成形感应加热器的另一图示；
图6是根据本发明实施例的通过图4所示成形感应加热器在水墙板内感生的磁通量的图示；
图7示出根据本发明实施例的通过使用图4所示成形感应加热器加热而产生的水墙板管和翅片的温度相对于时间曲线图；并且
图8是示出根据本发明实施例的用于使用图1所示加热系统将多个管焊接在一起以形成水墙板的方法的流程图。
具体实施方式
下文详细参照本发明的示例性实施例，这些示例性实施例的示例将参照附图来说明。在任何可能的情况下，附图中所用的相同参考字符是指相同或类似的部分，而不重复描述。
本说明书中所用的术语“基本上”、“大体上”和“大约”是指相对于适用于实现部件或组件的功能性目的的理想预期条件，在可合理实现的制造和组装公差内的条件。本说明书中所用的“电耦合(electrically coupled)”、“电连接(electrically connected)”和“电通信(electrically communication)”意味着所引用的元件直接或间接连接，使得电流可以从一个元件流动到另一个元件。所述连接可以包括直接导电连接，即，没有中间电容、电感或有源元件(any intervening capacitive,inductive or active element)；电感连接；电容连接和/或任何其他适当电连接。可能存在中间部件(intervening components)。本说明书中所使用的术语“上游”和“下游”描述装配线/输送机系统上的元件、和/或装配线/输送机系统上的各级相对于一个方向的位置和/或顺序，该方向限定行进通过装配线/输送机系统的对象遇到所述元件和/或各级的顺序。
此外，本说明书中所用的术语“填充”包括用填充对象(filling object)完全和部分填充封闭对象(containing object)。本说明书中另外使用的术语“加热-接触”意指所引用的对象彼此接近，使得热/热能能够在它们之间传递。此外，术语“实时”意指用户足够即时地感觉到或者使处理器能够跟上外部过程的处理响应性级别。
此外，尽管本说明书中所公开的实施例相对于蒸汽发生器和锅炉描述，但是应理解，本发明的实施例同样适用于由于焊接在一起而必须对金属管和/或其他对象进行预热和/或执行焊后热处理过程，例如回火的任何装置和/或过程。
因此，参照图1和图2，根据本发明实施例的水墙板焊接设备10包括入口组件12、焊接组件14、出口组件16和加热系统18、20，所述加热系统可以包括预热级18和焊后热处理(PWHT)级20。所述入口组件12配置成接收多个管22。所述焊接组件14配置成从所述入口组件12接收所述管22，并且进一步配置成允许将所述管22焊接在一起以形成水墙板24。所述水墙板24可以是高合金板、低合金板和/或由焊接部件制成的其他适当板/结构。所述出口组件16配置成从所述焊接组件14接收所述水墙板24。应理解，所述加热系统18、20通过磁感应操作/加热。
另外如图1和图2所示，所述水墙板焊接设备10可以实施由入口组件12、焊接组件14和出口组件16形成的输送机/装配线系统，所述输送机/装配线系统具有沿从入口组件12向出口组件16的方向延伸的流动通路(通常用箭头26表示)。换言之，在实施例中，所述入口组件12位于焊接组件14的上游，而出口组件16位于焊接组件14的下游。
所述水墙焊接设备10可以是十二个焊炬、四个焊炬或龙门架(gantry)设计。本说明书中所用的术语“十二个焊炬设计(twelve torch design)”是指水墙板焊接设备设计，其中所述焊接组件14使得能够同时焊接多个部位以将独立的管22，即未形成现有板24或子板(subpanel)的一部分的管22组合成单个板24制造，例如，能够通过十二(12)个焊接部位(welding sites)将十三(13)个管焊接在一起以形成单个板24和/或子板的焊接设备；术语“四个焊炬设计”是指使得能够将多个子板焊接到更大的板24中的水墙板焊接设备设计；并且术语“龙门架设计”是指水墙板焊接设备设计，其中管22在焊接期间保持静止而不是沿输送机/装配线26移动，同时龙门架在管22上方移动。应理解，在加热设备10属于龙门架设计的实施例中，加热系统18、20可以设置在龙门架上，使其与龙门架一起相对于静止的管22移动。此外，焊接设备10的实施例可以组合十二个焊炬、十二个焊炬、龙门架和/或其他常规水墙板焊接设备设计的各种特征。
所述入口组件12可以形成流动通路/装配线26的起端/起点。因此，所述入口组件12可以包括由一个或多个支撑结构30支撑的一个或多个辊子28，以便在管22在焊接组件14中焊接之前，能够将所述管纵向对准成板24的形状。在实施例中，加热系统18的部件可以设置在入口组件12之上/之中，以便在所述管22在焊接组件14中焊接之前对其进行预热。
焊接组件14提供对管22进行焊接以形成板24所必要的支撑、环境和/或其他设备。所述焊接组件14还可以包括支架和辊子(未示出)，以便管22从入口组件12进入焊接组件14中。
与入口组件12类似，出口组件16可以包括支架28和辊子30，以便新焊接的板24离开焊接组件14。在实施例中，加热系统20的部件可以设置在出口组件16之上/之中，以便对所述管执行焊后热处理。
尽管入口组件12、焊接组件14和出口组件16的实施例在本说明书中描述成使用支架28和辊子30，但应理解，入口组件12、焊接组件14和/或出口组件16可以使用能够促进管22沿流动通路/装配线26移动的其他结构。
现在转到图3，其中相对于多个管22示出表示图1和图2所示预热级18和/或焊后热处理级20的加热系统32。在实施例中，所述加热系统32可以包括加热感应器34、电源36、控制器38、一个或多个传感器39，并且可以配置成通过磁感应来对所述管22加热。
所述电源36可以与加热感应器34电子通信，以便提供通过加热感应器34以产生磁场的电流，所述电流在实施例中可以是交流电(“AC”)。
所述控制器38可以包括至少一个处理器40以及可以存储焊接应用程序的存储装置42。所述控制器38可以与电源36和一个或多个电力调节装置(未示出)电子通信，使得控制器38可以通过控制/操纵通过加热感应器34的电流来操纵/控制由加热感应器34产生的磁场。在实施例中，所述控制器38可以以模拟方式调节提供给加热感应器34的电力(电流)。因此，应理解，控制器38的一些实施例向加热感应器34提供恰好足够维持管22内的特定温度分布的电力。
所述一个或多个温度传感器39可以与控制器38电子通信，并且配置成感测/检测管22的温度，以便形成实时和/或近实时控制/反馈回路。应理解，温度传感器39可以使用光学传感器的形式，例如红外(“IR”)相机、激光器、热电偶和/或其他类型温度传感装置。
如图3中进一步图示，管22中的每一者可以包括纵向中心轴线44、外径46和内径48。一个或多个翅片50可以在外部接头52和内部接头54处附接到外径46。应理解，在实施例中，所述管22可以经由翅片50焊接在一起，以便形成板24。尽管管22图示成圆形，但是应理解，管22可以采用其他形式，例如正方形、三角形和/或能够焊接在一起以形成更大对象例如板24的其他形状。
在焊接在一起之前，所述管22可以纵向对准，即，纵向中心轴线44对准，使得管22在实际焊接之前形成板24的形状。因此，当管22纵向对准时，翅片50和外径46分别限定/形成位于预焊接板24的第一侧60和第二侧62这两者上的峰部56和谷部58。应理解，尽管管22/板24的第一侧60和第二侧62在图3中图示成对称的，但在其他实施例中，第一侧60和第二侧62可以是不对称的。
加热感应器34配置成向管22施加磁场，以在管22内感生电流。在实施例中，加热感应器34可以是图3所示的直杆式感应器(traightbar inductor)，或者围绕图1所示的入口组件12和/或出口组件16的线圈式感应器(coil inductor)。因此，加热感应器34可以与管22的外径46/峰部56以及翅片50/谷部58间隔开，以便限定一个或多个间隙64和66。本说明书中所用的加热感应器34与峰部56之间的间隙64在本说明书中称为“管间隙”，并且加热感应器34与谷部58之间的间隙66在本说明书中称为“空气间隙”。在实施例中，所述管间隙64和空气间隙66可以分别为0.25英寸到1.5英寸以及0.25英寸到1英寸。
应理解，磁感应通过所施加的磁场使顺磁性材料(paramagnetic material)内产生/感生电流，从而提供顺磁性材料的非接触加热。因此，由加热感应器34产生的磁场在管22内感生电涡流，进而引起管22的表面下加热。应理解，表面下加热的效率高于接触表面加热例如气焊焊炬，因为从管22逸出的热量较少。
由加热感应器34所施加磁场引起的管22内的受热部位的深度和/或强度可以通过改变通过加热感应器34的电流的频率而改变。例如，各实施例可以使用高频，例如50kHz，来加热管22内位于表面/外径46附近的区域，并且/或者使用低频，例如60kHz，加热管22内的深层区域，例如，距表面/外径46最大达3mm(1/8英寸)的区域。此外，加热感应器34可以在长时间段例如五(5)秒内施加静态磁场，并且/或者向管22施加一系列磁性脉冲，例如在十(10)秒时间段内施加一系列磁性脉冲，每个脉冲的持续时间为一(1)秒，并且后续脉冲以一(1)秒以下的持续时间间隔开。但是应理解，实施例中可以改变每个脉冲的周期、持续时间以及后续脉冲之间的持续时间以实现预期温度分布。因此，在实施例中，加热感应器34可以当用在预热级18中时将管22加热到在302°F(150℃)到400°F(200℃)之间的温度，并且/或者当用在焊后热处理级20中时将所述管加热到1,292℉(700℃)到1,445℉(785℃)之间，包括端点温度。
由加热感应器34所施加磁场引起的管22内的加热部位的深度和/或强度也可以通过改变管间隙64和/或空气间隙66而改变。例如，在实施例中，间隙64、66越大或越小，管22与加热感应器34之间的磁耦合就分别越小或越大，并且管22内产生的热量就分别越少或越多。
因此，如图4和图5所示，为了通过磁感应提高管22内所产生热量的均匀性、效率、控制和/或精度，在实施例中，加热感应器(图3中的34)可以是成形感应加热器(图4和图5中的70)。在所述实施例中，所述成形感应加热器70与管22的形状一致，使得与直杆式感应器相比，管间隙64和/或空气间隙66减小。例如，所述成形感应加热器70可以包括一个或多个凸起部分72和一个或多个井孔74。如图4中最清楚地图示，在实施例中，井孔74可以具有正方形、圆形或其他形状的轮廓，并且可以进一步具有最大弦长76和/或半径78，即，所述最大弦长是跨井孔74从凸起部分72延伸到凸起部分72的轮廓的最长弦长。
如图4和5中进一步图示，在实施例中，凸起部分72和/或井孔74可以布置成使得它们分别与谷部58和/或峰部56配对对准。本说明书中所用的术语“配对地对准”、“配对对齐”和“配对对准”意味着凸起部分72和井孔74分别大体上布置在谷部58和/或峰部56上方，并且如图图4中的虚线79所示，使得由成形感应加热器70形成的轮廓装配在管22上方/周围，如图5所示。应理解，在实施例中，凸起部分72可以配置成穿透/延伸到谷部58中，例如，凸起部分72的尖端位于峰部56的尖端下方。为了增加管22与成形磁感应器70之间的磁耦合，凸起部分可以包括合金磁性陶瓷材料和/或由其形成。
还应理解，在实施例中，可以机械地操纵凸起部分72和/或井孔74，使得可以调节凸起部分72和/或井孔74的间距，即后续峰部56与谷部58之间的间距以适配各种尺寸和/或各种间距的管道22。例如，在实施例中，可以机械地操纵/调节凸起部分72和/或井孔74，使得最大弦长76和/或半径78改变。
现在参照图6和图7，其中示出管22/水墙板24内由成形感应加热器70感生的磁通量，以及在管22内，包括翅片50所产生的温度。确切地说，图6示出由成形感应加热器70产生的磁通量所引起的管22和翅片50的温度梯度，表示为温度百分比。应理解，直杆式感应器，例如非成形感应加热器，通常产生均匀/平坦的磁场，因而可能导致管22的不均匀加热，即，管22的峰部56的被加热强度大于谷部58/翅片50。但是如图6和图7所示，成形感应加热器70产生成形磁场(图6)，进而致使对管22更均匀地加热(如图7所示，通过密切跟踪“翅片温度”例如谷部58的温度到“管温度”,例如，管22中位于内径48与外径46之间的区域的温度)。因此，从图7中可以看出，在实施例中，与直杆式感应器相比，成形感应加热器70减小峰部56和谷部58之间的加热强度差异。换言之，成形感应加热器70的实施例将电磁通量聚集到对象例如具有由管22和翅片50限定的形状的板24上，使得感应磁通量/磁场的形状更好地匹配被加热对象的形状。
转到图8，其中示出一种使用设备10将多个管22焊接在一起以形成水墙板24的方法80。应理解，在实施例中，存储在存储装置42中的焊接应用程序可以加载到至少一个处理器/CPU 40中，使得控制器38进一步由加热应用程序适配/配置以执行方法80的全部或一部分。如图8中所示，所述方法80包括：纵向对准82所述管22；将所述管22彼此焊接84以形成所述水墙板24；以及通过磁感应对所述管22加热86和/或88。在实施例中，所述管的焊接84可以与装配线/输送机26的速度同步。
应理解，在实施例中，通过磁感应对所述管22加热86/88可以在将各个管22焊接在一起以形成水墙板24之前对管22进行预热86，并且/或者对管22进行焊后热处理88。在实施例中，对所述管进行加热86/88可以包括将凸起部分72和/或井孔74分别与对应的谷部58和/或峰部56对准90。
在实施例中，所述方法86可以进一步包括在焊后热处理88之前将管22冷却92。例如，焊接设备10可以包括配置成在执行焊后热处理88之前将管22冷却到马氏体转变终点温度的一个或多个冷却装置，例如风机、鼓风机和/或其他适当冷却装置。
如图8中进一步图示，通过磁感应对管22加热86/88可以包括在长时间段内将静态磁场施加94到管22；以及/或者向管22施加96一系列磁性脉冲。
应进一步理解，所述设备10可以包括必要的电子器件、软件、内存、存储器、数据库、固件、逻辑/状态机、微处理器、通信链路、显示器或其他视觉或音频用户界面、打印装置以及用于执行本说明书中所述的功能和/或实现本说明书中所描述的结果的任何其他输入/输出接口。例如，如上所述，所述设备10可以包括至少一个处理器40和系统存储器42，所述系统存储器可以包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。设备10可以进一步包括输入/输出控制器，以及一个或多个数据存储结构。所有这些后者元件可以与至少一个处理器40通信，以便促进上述设备10的操作。可以提供适当计算机程序代码以用于执行众多功能，包括上文相对于本说明书中所公开的设备10和方法80所讨论的功能。所述计算机程序代码还可以包括允许设备10与计算机外围装置例如传感器、视频显示器、键盘、计算机鼠标等相互作用的程序元件，例如操作系统、数据库管理系统和“装置驱动器”。
所述设备10的至少一个处理器40可以包括一个或多个常规微处理器以及一个或多个辅助协同处理器，例如数学协同处理器等。彼此通信的元件不需要不断地相互发送信号或发送数据。相反，这些元件可以根据需要彼此发送数据，可以避免在某些时间交换数据，并且可以致使执行若干步骤以在它们之间建立通信链路。
本说明书中所讨论的数据存储结构例如存储器可以包括磁性存储器、光学存储器和/或半导体存储器的适当组合，并且可以包括例如RAM、ROM、闪存驱动器，光盘例如压缩盘和/或硬盘或驱动器。所述数据存储结构可以存储例如设备10和/或一个或多个程序例如计算机程序代码所需的信息，例如存储在存储装置42中的焊接应用程序和/或适配成为设备10提供指示的其他计算机程序产品。所述程序可以例如以压缩、未编译和/或加密格式存储，并且可以包括计算机程序代码。可以从计算机可读介质将计算机程序代码的指令读入处理器的主存储器中。尽管执行程序中的指令序列使得所述处理器执行本说明书中所描述的过程步骤，但是可以使用硬连线电路来代替软件指令或与软件指令相组合来实施本发明的过程。因此，本发明的实施例不限于硬件和软件的任何特定组合。
所述程序还可以在可编程硬件装置，例如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑装置等中实施。程序也可以在软件中实施，以便被各种类型的计算机处理器执行。可执行代码的程序可以例如包括一个或多个计算机指令的物理块或逻辑块，所述物理或逻辑块可以例如被构造成对象、程序、过程或功能。尽管如此，所识别程序的可执行态不需要在物理上定位在一起，而是可以包括存储在不同位置的单独指令，所述指令当在逻辑上连接在一起时形成程序并且实现所述程序的指定目的，例如通过执行多个随机操作来保护隐私。在实施例中，可执行代码的应用程序可以是许多指令的汇编，并且甚至可以分布在若干个不同代码分区或区段上、不同程序中以及若干个装置上。
本说明书中所使用的术语“计算机可读介质”是指提供或参与向设备10的至少一个处理器40(或本说明书中所述装置的任何其他处理器)提供指令以被执行的任何介质。所述介质可以采用许多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。非易失性介质包括例如光盘、磁盘或光磁盘，例如存储器。易失性介质包括通常构成主存储器的动态随机存取存储器(DRAM)。常规形式的计算机可读介质包括例如软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其他光学介质、RAM、PROM、EPROM或EEPROM(电子可擦除可编程只读存储器)、FLASH-EEPROM、任何其他存储器芯片或盒式磁带，或者计算机可以读取的任何其他介质。
各种形式的计算机可读介质可以涉及将一个或多个指令的一个或多个序列传送到至少一个处理器以被执行。例如，所述指令最初可以承载在远程计算机(未示出)的磁盘上。所述远程计算机可以将指令加载到其动态存储器中，并且使用调制解调器通过以太网连接、电缆线路或电话线路发送指令。计算装置例如服务器本地的通信装置可以在相应的通信线路上接收数据，并且将数据设置在用于至少一个处理器的系统总线上。所述系统总线将数据传送到主存储器，至少一个处理器从所述主存储器检索并且执行指令。由主存储器接收的指令可以视情况在被至少一个处理器执行之前或之后存储在存储器中。此外，可以经由通信端口接收电信号、电磁信号或光信号形式的指令，所述指令是传送各种类型信息的无线通信或数据流的示例性形式。
应进一步理解，上述描述旨在说明而非限定。例如，上述实施例(和/或其方面)可以彼此结合使用。另外，在不背离本发明范围情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适用于本发明的教示。
例如，在实施例中，提供一种水墙板焊接设备。所述设备包括入口组件、焊接组件、出口组件和加热系统。所述入口组件用于接收多个管。所述焊接组件用于从所述入口组件接收所述管并且允许将所述管焊接在一起以形成水墙板。所述出口组件用于从所述焊接组件接收所述水墙板。所述加热系统对所述管加热并且通过磁感应操作。在某些实施例中，所述加热系统包括与所述管的形状一致的至少一个成形感应加热器。在某些实施例中，所述管包括一个或多个翅片，所述一个或多个翅片当所述管彼此纵向对准时限定一个或多个谷部，所述形状由所述谷部限定；并且所述成形感应加热器包括与所述谷部配对地对准的一个或多个凸起部分。在某些实施例中，所述一个或多个凸起部分包括合金磁性陶瓷材料。在某些实施例中，所述加热系统设置在入口组件中并且在所述管被焊接在一起以形成水墙板之前对所述管进行预热。在某些实施例中，所述加热系统设置在所述出口组件中，并且对所述管进行焊后热处理。在某些实施例中，所述水墙板焊接设备属于十二个焊炬、四个焊炬或龙门架设计。
其他实施例提供一种将多个管焊接在一起以形成水墙板的方法。所述方法包括：纵向对准所述管；将所述管彼此焊接以形成所述水墙板；以及通过磁感应对所述一个或多个管加热。在某些实施例中，通过磁感应对一个或多个管加热包括对准成形感应加热器的一个或多个凸起部分，使得每个凸起部分与所述管的一个或多个翅片所限定的对应谷部相匹配。在某些实施例中，通过磁感应对所述一个或多个管加热将在所述管被焊接在一起以形成水墙板之前对所述管进行预热。在某些实施例中，通过磁感应对所述一个或多个管加热将对所述管进行焊后热处理。在某些实施例中，通过磁感应对所述一个或多个管加热以对所述管进行焊后热处理在焊接设备上执行。在某些实施方案中，所述方法进一步包括将所述管冷却。在某些实施例中，通过磁感应对所述一个或多个管加热包括在长时间段内向所述管施加静态磁场。在某些实施例中，通过磁感应对所述一个或多个管加热包括向所述管施加一系列磁性脉冲。在某些实施例中，通过磁感应对一个或多个管加热包括使用交流电，所述交流电具有对所述管的一个或多个近表面区域进行加热的高频以及对所述管的一个或多个深层区域进行加热的低频中的至少一者。
又一些其他实施例提供一种对用于形成水墙板的多个管的一个或多个翅片进行加热的成形感应加热器。所述成形感应加热器包括分别与所述管的一个或多个谷部和一个或多个峰部配对地对准的一个或多个凸起部分以及一个或多个井孔(well)。所述谷部由所述翅片限定，并且所述峰部由所述管的一个或多个外径限定。所述管通过所述翅片焊接在一起以形成所述水墙板，并且所述成形感应加热器通过磁感应对所述翅片加热。在某些实施例中，所述凸起部分包括合金磁性陶瓷材料。在某些实施例中，当所述一个或多个凸起部分和所述一个或多个井孔分别与所述管的一个或多个谷部和一个或多个峰部配对地对准时，所述凸起部分延伸到所述谷部中。在某些实施例中，所述成形感应加热器执行以下项中的至少一者：在将翅片焊接在一起以从所述管形成水墙板之前对所述翅片进行预热；以及对所述翅片进行焊后热处理。
因此，应理解，通过使用磁感应来加热，本发明的一些实施例在内部即从内向外对水墙板的管加热，而不接触表面加热器，例如电阻式加热器和/或气焊焊炬，所述表面加热器从外部进行加热，即从外向内加热。因此，本发明的一些实施例提供对管和/或其他类似形状部件的更均匀加热。此外，通过从内向外加热，一些实施例使得能够在出口组件上对新焊接的水墙板进行焊后热处理，从而免去将所述板传送到烘箱的需要。因此，这些实施例不仅减少处理量因此降低水墙板开裂的风险，同时还缩短单个水墙板的生产周期时间。此外，为一些实施例的感应加热器供电所需的布线可能远远小于其他类型加热器例如气焊焊炬所需的管道和导管。
此外，在一些实施例中，电源效率可以达到92％，并且加热感应器效率可以达到80％或更高值。因此，一些实施例可能仅需要40安培的线路来产生25kW的电力。
更进一步地，一些实施例使得加热感应器本身不会变得过热。因此，这些实施例可以提供比常规接触式加热器更高的操作安全性、避免由于所述接触式加热器的原子附着到焊接材料而导致污染焊接部件，并且/或者减少由于隔热衬垫和/或其他材料蒸发而产生的灰尘量。
此外，一些实施例的感应加热器可以对管加热的速度可以比常规接触式加热器快四倍，从而进一步缩短各个板的周期生产时间。
应了解，尽管本说明书中所述材料的尺寸和类型意图限定本发明的参数，但是它们不以任何方式限定，并且仅为示例性实施例。在查阅上述描述后，许多其他实施例将对所属领域的技术人员而言显而易见。因此，本发明的范围应参照随附权利要求书，以及所述权利要求书的完全范围等效物确定。在随附权利要求书中，术语“包括(including)”和“其中(in which)”用作相应术语“包括(comprising)”和“其中(wherein)”的简明英语等效物。此外，在随附权利要求书中，术语例如“第一”、“第二”、“第三”、“上”、“下”、“底部”、“顶部”等仅用作标签，并不用于对相应对象做出数值或位置要求。此外，随附权利要求书中的限制并非以装置加功能的方式撰写，并且并不旨在基于《美国法典》第35编第112(f)条来解释，除非且直到所述权利要求限制明确使用词语“装置用于”，后跟不含进一步结构的功能说明。
本说明书使用示例来公开本发明的若干实施例，包括最佳模式，同时也让所属领域中的普通技术人员能够实践本发明的实施例，包括制造和使用任何装置或系统，以及实施所涵盖的任何方法。本发明的专利保护范围由权利要求书限定，并且可以包括所属领域中的普通技术人员得出的其他示例。如果其他示例的结构构件与权利要求书的字面意义相同，或如果所述示例包括的等效结构构件与权利要求书的字面意义无实质差别，则所述示例也应在权利要求书的范围内。
如本说明书中所使用，除非明确排除，否则以单数形式表示并前跟字词“一个”或“一种”的元件或步骤应理解为不排除多个所述元件或步骤。此外，对本发明的“一个实施例”的引用并不旨在解释为排除存在同样包括所引用特征的额外实施例。此外，除非明确指出相反情况，否则“包含”、“包括”或“具有”具备特定性质的某个元件或多个元件的实施例可以包括不具备所述性质的其他此类元件。
由于可以对上文所述的本发明做出特定更改，而不脱离本说明书中所涉及的本发明的精神和范围，因此附图中所示的以上说明的所有主题可以仅解释为示出本说明书中的发明概念的示例，并且不得视作限定本发明。

Claims (20)

1.一种水墙板焊接设备，包括：
入口组件，所述入口组件用于接收多个管；
焊接组件，所述焊接组件用于从所述入口组件接收所述管并且允许将所述管焊接在一起以形成水墙板；
出口组件，所述出口组件用于从所述焊接组件接收所述水墙板；
加热系统，所述加热系统对所述管加热；并且
其中所述加热系统通过磁感应操作。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述加热系统包括与所述管的形状一致的至少一个成形感应加热器。
3.根据权利要求2所述的设备，其中：
所述管包括一个或多个翅片，所述一个或多个翅片当所述管彼此相邻地纵向对准时限定一个或多个谷部；
所述形状由所述谷部限定；并且
所述成形感应加热器包括用于与所述谷部配对地对准的一个或多个凸起部分。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述一个或多个凸起部分包括合金磁性陶瓷材料。
5.根据权利要求1到权利要求4中的任一权利要求所述的设备，其中所述加热系统设置在所述入口组件中，并且在所述管被焊接在一起以形成所述水墙板之前对所述管进行预热。
6.根据权利要求1到权利要求4中的任一权利要求所述的设备，其中所述加热系统设置在所述出口组件中，并且对所述管进行焊后热处理。
7.根据权利要求1到权利要求6中的任一权利要求所述的设备，其中所述水墙板焊接设备属于十二个焊炬、四个焊炬或龙门架设计。
8.一种将多个管焊接在一起以形成水墙板的方法，所述方法包括：
纵向对准所述管；
将所述管彼此焊接以形成所述水墙板；以及
通过磁感应对所述一个或多个管加热。
9.根据权利要求8所述的方法，其中通过磁感应对所述一个或多个管加热包括：
对准成形感应加热器的一个或多个凸起部分，使得每个凸起部分与所述管的一个或多个翅片所限定的相应谷部相匹配。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的方法，其中通过磁感应对所述一个或多个管加热将在所述管被焊接在一起以形成所述水墙板之前对所述管进行预热。
11.根据权利要求8或权利要求9所述的方法，其中通过磁感应对所述一个或多个管加热将对所述管进行焊后热处理。
12.根据权利要求11所述的方法，其中通过磁感应对所述一个或多个管加热以对所述管进行焊后热处理在焊接设备上执行。
13.根据权利要求8到权利要求12中的任一权利要求所述的方法，其中所述方法进一步包括：
对所述管进行冷却。
14.根据权利要求8到权利要求13中的任一权利要求所述的方法，其中通过磁感应对所述一个或多个管加热包括：
在长时间段内对所述管施加静态磁场。
15.根据权利要求8到权利要求14中的任一权利要求所述的方法，其中通过磁感应对所述一个或多个管加热包括：
对所述管施加一系列磁性脉冲。
16.根据权利要求8到权利要求15中的任一权利要求所述的方法，其中通过磁感应对所述一个或多个管加热包括使用交流电，所述交流电具有对所述管的一个或多个近表面区域进行加热的高频以及对所述管的一个或多个深层区域进行加热的低频中的至少一者。
17.一种对用于形成水墙板的多个管的一个或多个翅片加热的成形感应加热器，所述成形感应加热器包括：
分别与所述管的一个或多个谷部和一个或多个峰部配对地对准的一个或多个凸起部分以及一个或多个井孔，所述谷部由所述翅片限定并且所述峰部由所述管的一个或多个外径限定；并且
其中所述管通过所述翅片焊接在一起以形成所述水墙板，并且
所述成形感应加热器通过磁感应对所述翅片加热。
18.根据权利要求17所述的成形感应加热器，其中所述凸起部分包括合金磁性陶瓷材料。
19.根据权利要求17或权利要求18所述的成形感应加热器，其中当所述一个或多个凸起部分和所述一个或多个井孔分别与所述管的所述一个或多个谷部和所述一个或多个峰部配对地对准时，所述凸起部分延伸到所述谷部中。
20.根据权利要求17到权利要求19中的任一权利要求所述的成形感应加热器，其中所述成形感应加热器执行以下项中的至少一者：在将所述翅片焊接在一起以从所述管形成所述水墙板之前对所述翅片进行预热；以及对所述翅片进行焊后热处理。
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