AT259986B - Schweißunterlage und Verfahren zum Herstellen von Schweißverbindungen - Google Patents

Description

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  Schweissunterlage und Verfahren zum Herstellen von Schweissverbindungen 
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 da der Keramikbelag eine hochwirksame Wärmeisolation bildet, die das Verschmelzen des Trägers mit der Metallschmelze verhindert. 



   Die Schweissverbindung wird erfindungsgemäss dadurch hergestellt, dass man die Kanten oder Flächen der zu verschweissenden Teile unter Bildung einer Schweisskehle aneinanderfügt, dass man an die Kehle eine auf mindestens einem Teil ihrer Oberfläche mit einem Belag aus Keramikmaterial überzogene Schweissunterlage anlegt derart, dass der Belag als Unterlage für die Wurzel der Schweisskehle dient und dass man in der Kehle eine Schweissung vornimmt. 



   In den Zeichnungen, die lediglich beispielsweise verschiedene Ausführungsformen der Erfindung veranschaulichen, zeigen : Fig. 1 verschiedene Stufen bei der Herstellung einer Stumpfstossschweissung zwischen zwei Rohren gemäss einer Ausführungsform der   Erfindung ; Fig. 2-4   Beispiele verschiedener Nahtzurichtungen für das Verschweissen von nur einer Seite ; Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel für die Verschweissung von beiden   Seiten ; Fig. 6   ein Beispiel für das Verschweissen eines Zweigstückes mit einem Hauptrohr ; Fig. 7 ein Beispiel für das Verschweissen zweier Platten im rechten Winkel zueinander ; Fig. 8 in schematischer Form ein anderes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen   Verfahrens ;

   Fig. 9   in 
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 weils eine Schweissunterlage 10 in Form eines Trägers, dessen Berührungsfläche mit einer glatten Schicht 11 aus einem keramischen Material, beispielsweise Aluminiumoxyd oder geschmolzenem Zirkonoxyd überzogen ist, gezeigt. 



     Bei den in den Fig. 1-4 gezeigten Ausführungsformen hat der Träger   10   die Form eines Flusseisenrin-   ges, auf dessen Aussenumfang die Schicht oder der Belag 11 aufgebracht ist. 



   Der Ring 10 wird in das eine Ende eines Rohres 12, das mit einem andern Rohr 13 durch   einen Stumpfstoss verschweisst werden soll.   eingeschoben, u. zw. wird der Ring 10 in das Rohr 12 so eingesetzt, dass er seitlich vorsteht und auf diese Weise als Zentrierlager für das Aneinanderlegen und Zusammenpassen der Rohre 13 und 12 dient. Die Rohre 12 und   13   werden sodann so aneinandergelegt, dass der vorstehende Teil des Ringes 10 sich in das Rohr 13 einschiebt, wobei zwischen den benachbarten Rohrenden eine Schweisskerbe oder Schweisskehle 14 gebildet wird. 



   Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform hat die Kehle 14 eine einfache   V-Form   mit einer Wurzelfläche und einem Wurzelspalt oder einer Wurzelkerbe. 



   Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform hat die Kehle 14 eine einfache   V-Form   ohne Wurzel oder Wurzelkerbe. 



   Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform hat die Kehle 14 eine anders ausgebildete Einfach-   V-Form   mit Wurzel und Wurzelkerbe, ähnlich wie in   Fig. l,   wobei jedoch die Wanddicke der Rohre 12 und 13 grösser ist als bei den Rohren in   Fig. 1.   



   Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist die Wanddicke der Rohre 12 und 13 ungefähr die gleiche wie bei den Rohren in Fig. 3, wobei jedoch die Kehle 14 eine Einfach-U-Form mit Wurzelfläche, aber ohne Wurzelkerbe hat. 



   Nachdem die Rohre 12,13 gemäss Fig. 1-4 richtig aneinandergelegt sind, wird die Wurzelschwei- ssung 15   (Fig. l) durchgeführt.   Da die Keramikschicht 11 eine hochwirksame Wärmeisolation gegen das Verschmelzen des Ringes 10 mit der Schweissstelle bildet, kann man nunmehr den Ring von den beiden Rohren entfernen und die Schweissung 16   (Fig. l)   vollenden. 



   Da der Keramikbelag 11 glatt ist und das geschmolzene Metall nicht aus der Schweissnaht austreten lässt, bleibt die Schweisswurzel sauber und glatt, so dass praktisch keine Spannungserhöher oder Spannungswülste auftreten und die Bohrung oder lichte Weite der Rohre hindernisfrei bleibt und folglich Flüssigkeiten, luft- oder gasförmige Substanzen oder Feststoffe frei hindurchströmen können. Durch die glatte Innenbohrungsfläche wird ausserdem die Überwachung und Prüfung der Schweissstelle erleichtert. 



   Verwendet man für den Ring 10 einen geteilten Ring, so kann man im Inneren des Ringes Spanner oder Spreizer 17   (Fig. l)   anordnen, um sicherzustellen, dass der Ring fest gegen die Schweisswurzel anliegt. 



   Die Erfindung ist nicht auf Rohre beschränkt, sondern lässt sich auf das Verschweissen von Metallen beliebigen Querschnitts, beispielsweise Platten oder Profilteile, anwenden, wobei in diesem Falle der Träger oder die Unterlage 10 die Form eines Streifens hat. 



   In Fig. 5 sind zwei Metallteile 18,19 gezeigt, deren Enden so profiliert sind, dass sie beim Aneinanderlegen der beiden Teile, wie in Fig. 5 gezeigt, eine X-Stossnaht 20 mit Wurzelflächen und Wurzelkerbe bilden. Der Träger 10 hat einen kegelstumpfförmigen Querschnitt und der Keramik- 

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 belag 11 ist so angebracht, dass er die Stumpffläche und mindestens einen Teil der angrenzenden Wandflächen des Trägers überdeckt. Die Unterlage 10 wird in den einen   V-Teil   der X-Kehle 20 eingesetzt und die Wurzelschweissung wird im andern V-Teil der Kehle vorgenommen.

   Da der Keramikbelag 11 eine hochwirksame Wärmeisolation gegen das Verschmelzen des Trägers 10 mit der Schweissnaht bildet, kann man die Unterlage nunmehr entfernen und die Schweissung auf beiden Seiten in beliebiger Reihenfolge ohne vorheriges Abspannen oder Zurückstemmen (back-chipping) an der Wurzelschweissung vollenden. 



   Fig. 6 veranschaulicht das Verschweissen eines Zweigrohres 22 mit einem Rohr 23. Das an das Rohr 23 anzuschweissende Zweigrohr oder Zweigstück 22 ist in der gezeigten Weise abgeschrägt und wird so auf das Rohr 23 aufgesetzt, dass die Bohrung des Zweigstückes 22 bündig mit der Öffnung im Rohr 23 abschliesst und eine Schweisskehle 24 gebildet wird. Die Unterlage 10 hat die Form eines Flusseisenringes, auf dessen Aussenumfang der Keramikbelag 11 angebracht ist. Der Ring wird in die Abzweigung 22 so eingesetzt, dass er gegen deren Bohrung und die angrenzende Randfläche der Öffnung im Rohr 23 anliegt.

   In der Kehle 24 wird eine Wurzelschweissung vorgenommen, und da die Keramikschicht 11 eine wirksame Wärmeisolation gegen die Verschmelzung des Ringes 10 mit der Schweissnaht bildet, kann man anschliessend den Ring entfernen und die Schweissung vollenden, wobei die Bohrung des Zweigstückes 22 hindemisfrei bleibt. 
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 ge 10   hat einen keilförmigen Querschnitt, und der Keramikbelag   11 ist auf dem Scheitel des Trägers angebracht. Die Unterlage wird so angeordnet, dass sie gegen die Platten 26,27 anliegt, wobei der Belag 11 sich an der Wurzel der Kehle 28 befindet. Sodann wird in der Kehle 28 eine Wurzelschweissung vorgenommen, und da der Keramikbelag eine wirksame Wärmeisolation gegen die Verschmelzung des Trägers 10 mit der Schweissnaht bildet, kann man anschliessend die Unterlage entfernen und die Schweissung vollenden. 



   Die Erfindung lässt sich auch auf die Verschweissung spiralförmiger Streifen anwenden, wie in Fig. 8 bis 10 gezeigt. 



   Fig. 8 zeigt eine Schweissunterlage in Form eines geeignet abgestützten endlosen Bandes 30.
Fig. 9 zeigt eine Schweissunterlage in Form einer geeignet abgestützten Metallspirale 32. Die Aussenfläche des Bandes 30 oder der Spirale 32 ist wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungformen mit einer glatten Schicht aus Keramikmaterial überzogen. 



   Die mit der Keramikschicht belegte Fläche des Bandes 30 (Fig. 8) oder der Spirale 32 (Fig. 9) wird durch Andrückrollen 35 in ständiger Berührung mit der Wurzel an der Schweissstelle eines Streifens 34 gehalten, wobei die Rollen 35 zugleich das Band 30 oder die Spirale 32 während des von aussen durchgeführten Schweissvorganges gemeinsam mit dem Streifen 34 voranbewegen. 



     Fig. 10 zeigt eine Schweissunterlage in Form einer geeignet gelagerten Zylindertrommel 36..   Der Trommelumfang ist wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen mit einem glatten Belag aus Keramikmaterial beschichtet, und der Belag wird durch Drehung der Trommel 36 während des von aussen vorgenommenen Schweissens in ständiger Berührung mit der Wurzel an der Schweissstelle eines Streifens 37 gehalten. 



   Die Vorteile, die sich aus der erfindungsgemässen Anwendung der keramiküberzogenen abnehmbaren Schweissunterlage ergeben, sind wie folgt :
1. es werden im geringeren Masse die Dienste hochspezialisierter Facharbeiter für das Herstellen der Wurzelschweissung benötigt ;
2. es werden kleinere oder gar keine Wurzelkerben zwischen den hergerichteten Schweissflächen benötigt, so dass die für die Vervollständigung der Schweissnaht oder des Schweissstosses erforderliche Menge an Schweissmetall sich verringert) 
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4. in Fällen, wo die Schweissung von beiden Seiten vorgenommen wird, z.

   B. bei der in Fig. 5 gezeigten X-Zurichtung, wird die entsprechend profilierte Unterlage von einer Seite   eingepasst ;   nach dem Anbringen   derWurzelschweissung oderWurzelschweissungen   auf der andern Seite wird die Unterlage entfernt und die Schweissung kann anschliessend in beliebiger Reihenfolge ohne vorheriges Wegspanen oder Zurückstemmen vollendet werden ;
5. die Güte des Metalls der Schweissnaht wird verbessert, da die   Wärme   der Wurzelschweissung durch die Unterlage konserviert und dadurch die Kornstruktur der Schweissnaht verfeinert wird ;

  
6.   Längsschweissungen   oder Umfangsschweissungen können bei Mantelprofilen oder Hohlkörpern 

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 grossen Durchmessers lediglich von der Innenseite aus vorgenommen werden, so dass nach Entfernung der Unterlage, die die Form eines Streifens haben kann, die Schweisswurzel ohne weiteres visuell oder auf sonstige Weise untersucht und geprüft werden kann. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Schweissunterlage bestehend aus einem Träger mit einer während des Schweissvorganges die Wurzel der Schweissverbindung berührenden und mit einem Belag aus feuerfestem Oxyd überzogenen 
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 fläche aufgebrachten Oxyd besteht.

Claims (1)

1. 2. Schweissunterlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Belag einen Schmelzpunkt oberhalb 18000 C hat.

   3. Schweissunterlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das feuerfeste Oxyd Aluminiumoxyd ist.

   4. Schweissunterlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das feuerfeste Oxyd Zirkonoxyd ist.

   5. Schweissunterlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger aus Metall hergestellt ist.

   6. Schweissunterlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger flexibel ist.

   7. Schweissunterlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger die Form eines Streifens hat.

   8. Schweissunterlage nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger die Form eines endlosen Bandes hat, auf dessen Aussenfläche der Belag aufgebracht ist. EMI4.2 Träger die Form einer Spirale aus einem flexiblen Streifen hat, auf deren Aussenfläche der Belag aufgebracht ist.

   10. Schweissunterlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger die Form eines Ringes hat.

   11. Schweissunterlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger die Form einer zylindrischen Trommel hat, auf deren Umfang der Belag aufgebracht ist.

   12. Verfahren zum Herstellen vonschweissverbindungen zwischen aneinanderstossenden Kanten oder Flächen eines oder mehrerer Metallteile unter Verwendung der Schweissunterlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Kanten oder Flächen der zu verschweissenden Teile unter Bildung einer Schweisskehle aneinanderfügt, dass man an die Kehle eine auf mindestens einem Teil ihrer Oberfläche mit einem Belag ausKeramikmaterial überzogene Schweissunterlage anlegt derart, dass der Belag als Unterlage für die Wurzel der Schweisskehle dient, und dass man in der Kehle eine Schwei- ssung vornimmt.

   13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass man in der Schweisskehle eine anfängliche Wurzelschweissung vornimmt, dann die Schweissunterlage entfernt und anschliessend die Schweissung vollendet.

   14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweissunterlage nach Vollendung der Schweissung entfernt wird.