Краткий экскурс в историю термообработки
Термическая обработка в широком смысле этого слова окружает современного человека повсеместно. Кто любит горячие блины с вкусным консервированным вареньем? Кто любит стейк средней прожарки? А кто берет в магазине пастеризованное молоко с большим сроком хранения? Кто коллекционирует ножи из всяких «дамасков», «тимаскусов» или просто с красивыми разводами на лезвии?
В рамках данной статьи нас, конечно, интересует термообработка сварных швов стальных конструкций.
Наибольший теоретический вклад в металлургию внес Дмитрий Константинович Чернов, живший и творивший во второй половине XIX века. Конечно и до него, еще во времена Гомера и ранее, кузнецы погружали свои изделия то в воду, то в баранью мочу, то в плоть рабов. Однако именно Дмитрий Константинович путем длительных наблюдений выработал основы теории металлургии. Его вклад в науку металлургию сравним со вкладом Д.И. Менделеева в химию.
На первых этапах внедрения электронагревателей сопротивления для термообработки сварных соединений специализированное оборудование отсутствовало. Нагреватели подключали к сварочным источникам. Нагреватели разных размеров всегда рассчитаны на разную силу тока. Поэтому для компенсации «излишней» мощности использовались балластные реостаты.
Главный недостаток балластных реостатов заключается в ступенчатом регулировании. Конечно, лабораторные реостаты обеспечивают плавное регулирование силы тока, однако в промышленных условиях чаще использовались ступенчатые реостаты. Меняя положение рукояток можно получить разную выходную мощность, что ведет к изменению скорости и температуры нагрева при термообработке.
Следующим этапом в производство внедрилась контакторная схема управления работой нагревательных устройств. Рубильником полностью включалась или выключалась вся нагревательная цепь. Чем мощнее «ключ», тем большую мощность можно включать. Для работы в таких схемах применялись нагреватели ГЭН (гибкие электронагреватели) и КЭН (комбинированные электронагреватели). Такие нагреватели выполнялись из одной или нескольких нихромовых проволок диаметром 3,6 мм в зависимости от потребной мощности. Весили такие нагреватели тоже немало. При длине до 9,5 метров вес мог составлять до 25 кг, что не очень удобно при монтаже, особенно в полевых условиях.
Когда термообработка шире и шире стала внедряться в производственный процесс, то возник вопрос автоматизации и повышения точности проведения процесса. И вот тогда начали появляться системы с автоматическим управлением от контроллера. Контроллеры позволили повысить качество, снизить зависимость от квалификации работника и увеличить точность. Кроме того появление автоматизированного управления сделало возможным многозонное управление процессом.
Современные контроллеры установок по термообработке сварных швов могут быть очень небольшого размера. Однако в них может быть заложена достаточно сложная «математика». Наиболее современные контроллеры могут осуществлять управление с использованием ПИД алгоритма. Т.е. при формировании закона управления они учитывают и пропорциональную, и интегральную, и дифференциальную составляющие. Кроме того контроллеры считывают показания термопары в режиме реального времени и могут подстраивать и корректировать свои параметры в зависимости от изменяющихся условий.
Все это делает современные контроллеры очень универсальными приборами и оператору современных термопостов не нужно перенастраивать установку даже когда у него сильно меняются задачи, например, вместо послесварочной термообработки по режиму высокого отпуска на стыке небольшого диаметра приходится переходить к предварительному и сопутствующему подогреву с вращением большого емкостного оборудования.
