CS235693B1

CS235693B1 - A method for producing longitudinal welds on coiled metal filters

Info

Publication number: CS235693B1
Application number: CS835676A
Authority: CS
Inventors: Viktor Orszagh; Stefan Kumor; Andrej Vittek; Frantisek Bednarik; Jan Dosek
Original assignee: Viktor Orszagh; Stefan Kumor; Andrej Vittek; Frantisek Bednarik; Jan Dosek
Priority date: 1983-07-29
Filing date: 1983-07-29
Publication date: 1985-05-15
Also published as: CS567683A1

Abstract

Vynález sa týká sposobu výroby pozdížnych zverov na vinutých kovových filtrooh pre odběr plynu z podzemných zásobníkov. Podstata vynálezu spočívá v tom, že zvarové spoje sa vyhotovia oblúkovým , zváraním v ochrannej atmosféře argonu a 0,5 až 2 % kyslíka krátkým máěavým prenobom po upnutí telesa filtra v dělených čeíustiach upínaoieho přípravku určenými zvířecími parametrami, taviacou sa elektrodou odz0,6 do 1,0 mm z chrómniklovej alebo chromnikelmolybdénovej ocele dávajúoej zvarový kov austenitického typu s obsahom 2 až 10 % hmotnostných delta feritu, alebo s odstavujúcou sa a neodtavujúoou sa elektrodou, pričom specifický tepelný příkon oblúka s neodtavujúoou sa elektrodou je o 10 až 20 % nižší ako oblúka s odtavujúcou sa elektrodou, pričom sa zabezpečí poměr medzi hodnotami intenzity zváracieho prúdu a zváracej rýchlosti v rozsahu 1 t 4 až 1 : 6, naco po vyhotovení svarového spoja vykoná sa doplňková úprava povrchu zvaru jeho přetavením.The invention relates to a method of manufacturing longitudinal clamps on wound metal filters for gas extraction from underground reservoirs. The essence of the invention lies in the fact that the welded joints are made by arc welding in a protective atmosphere of argon and 0.5 to 2% oxygen with a short, slow transition after clamping the filter body in the divided jaws of the clamping fixture with specified mechanical parameters, with a consumable electrode from 0.6 to 1.0 mm made of chromium-nickel or chromium-nickel-molybdenum steel giving a weld metal of the austenitic type with a content of 2 to 10% by weight of delta ferrite, or with a consumable and non-consumable electrode, while the specific heat input of the arc with a non-consumable electrode is 10 to 20% lower than that of the arc with a consumable electrode, while ensuring a ratio between the values of the welding current intensity and the welding speed in the range of 1:4 to 1:6, after which an additional treatment of the weld surface is performed. by remelting.

Description

.. 1 - 235 693.. 1 - 235 693

Vynalez sa týká sposobu výroby pozdížnych zvarov na vinu-tých kovových filtroch pre odběr plynu z podzeraných zásobníkov.The present invention relates to a method for producing longitudinal welds on wound metal filters for extracting gas from undersized containers.

Kovové vinuté filtre sú základnou súčiastkou sond podzera-ných zásobníkov plynu. Ich funkciou je zabránit pri odbere ply-nu z podzeraných zásobníkov prenikaniu ložiskových hornin a na-plaveného obsypového piesku do vnútra filtra a ďalej do tech-nologického zariadenia zásobníká a tak zabránit ich zvýaenejerozii.The metal coil filters are the essential component of the gas storage probes. Their function is to prevent the penetration of bearing rocks and float sand into the interior of the filter and, furthermore, to dispose of the reservoirs and thus prevent their increased erosion from the gas being pumped from the storage tanks.

Kovový vinutý filter je rúra z uhlíkatéj ocele so závitomna oboch stranách. V rúre sú vyfrézované pozdížne drážky, cezktoré prúdi plyn pri vťlačovaní do zásobníká v jednom smere av opačnom smere pri odbere. Na rúre je navinutý profilový li-choběžníkový drot z vysokolegovanej chróraniklovej alebo chrdra-nikelmolybdénovej nehrdzavejúcej ocele, najčastejšie austeni-tického typu.The metal coil filter is a carbon steel pipe with threaded sides. Longitudinal grooves are milled in the oven through which the gas flows in one direction and in the opposite direction when drawn into the reservoir. On the pipe, a profiled trapezoidal wire is made of high-alloyed chromium-nickel or nickel-molybdenum stainless steel, most often of the austenitic type.

Piltračná medzera medzi jednotlivými závitmi profilovéhodrotu sa mění podlá rozmerov obsypového piesku. Medzera medzizávitmi profilového drotu sa zabezpečuje výstupkarai defilova-ných rozmerov na okraji profilového drotu v určitej rozteči.Poloha jednotlivých závitov, ako aj filtračných medzier medzizávitmi sa fixuje dvorná alebo viacerými pozdížnymi zvarrai poža-dovanej šířky. Vyrobené spoje majú na kovových filtroch zvláatnufunkciu predovšetkým pri vyberaní filtrov zo sondy napříkladpri výměnách. I'Ta prvých sondách v GSSR budovaných podzeraných zásobníkovplynu sa instalovali kovové filtre dovázané zo zahraniČia. Výrobou kovových filtrov sa doteraz u nás nik nezaoberal,pričom ich potřeba bola krytá výlučné dovozom. Pri výrobě filt-rov je úspěšnost závislá najma na vyriešení spojov stabilizujú- - 2 - 238 883 cich polohu závitov navinutého drótu a filtračnej medzery. Ko-vový filter ako spirála závitov profilového drótu natočenéhona nosnej rúre relativné vysokej tuhosti je vo zvaroch vysokonáchylný na praskanie za tepla. Z tohoto hTadiska je ho možnédobré zrovnávať s niekolkými typmi skúšok praskavosti. Kritic-kým miestom pre výskyt najma priečnych trhlin vo zvare je ob-last filtračných medzier. Na nosnú rúru je navinutý profilovýdrót relativné malého prierezu. Už pri malom zvýšení tepelnéhopříkonu elektrického oblúka v porovnaní k optimálnyra podmienkam,móže dójsť k prepáleniu niektorého závitu a tak k porušeniu na-vinutej spirály. Vyhotovenie zvarových spojov na spirále navi-nutého profilového drótu vyžaduje preto dodržanie presne defi-novaných podmienok zváracieho režimu v celom priebehu zváracie-ho procesu. Operatívnu zvaritelnosť sťažuje naviac skutočnosť,že z hladiska funkcie kovového filtra je potřebné vyhotovitzvarové spoje definovaného prierezu. Štruktúrna analýza profilového drótu ukázala, že materiálje sice austenitického typu, ale má vel’a nízkotavitelných, naj-ma sírnikových vtrúsenín. Z toho možno preto předpokládat zvý-šená náchylnost tohoto materiálu na vznik kryštalizačných alikvačných trhlin.The filter gap between the individual threads of the profile varies according to the size of the sand. The gap between the intersections of the profiled wire is provided by the outlet of the deflated dimensions at the edge of the profiled wire at a certain pitch. The position of the individual threads as well as the filter gaps are fixed by the yoke or by several longitudinal welds of the desired width. The joints produced have a special function on the metal filters, especially when removing the filters from the probe, for example, for replacement. I'd and the first probes in the GSSR built underfloor gas tank installed metal filters imported from abroad. Until now, nobody has dealt with the production of metal filters, and their need has been covered by exclusive imports. In the manufacture of the filters, the success depends, in particular, on the solution of the joints to stabilize the position of the threads of the wound wire and the filter gap. The metal filter as a coil of threads of the profile wire rotated to the support tube of relatively high stiffness is highly susceptible to hot cracking in welds. From this point of view it is possible to compare it with several types of cracking tests. A critical point for the occurrence of particularly transverse cracks in the weld is the area of the filter gaps. A profiled wire of relatively small cross-section is wound on the support tube. Even with a small increase in the thermal power of the arc compared to the optimum conditions, some of the thread can be burned and thus the na-helix can be broken. The design of welded joints on a spirally wound profile wire therefore requires the precisely defined welding mode conditions to be maintained throughout the welding process. Moreover, the operative weldability is complicated by the fact that, in view of the function of the metal filter, it is necessary to make welded joints of a defined cross-section. Structural analysis of the profile wire has shown that the material is of austenitic type, but has a very low melting point, the most sulfuric inclusions. Therefore, the increased susceptibility of this material to the formation of crystallization aliquot cracks can be assumed.

Uvedené nevýhody sa do značnéj miery odstránia spósobomvýroby pozdížnych zvarov na vinutých kovových filtroch preodběr plynu z podzemných zásobníkov podl’a vynálezu, podstataktorého spočívá v tom, že zvarové spoje sa vyhotovia oblúkovýmzváraním v ochrannej atmosféře argonu 0,5 až 2 % hmotnostnýchkyslíka krátkým oblúkom máčavým prenosom po upnutí filtra vdělených čelustiach upínacieho přípravku, pri vzdialenostiupínacích čelustí 6 až 25 mm, pri vyvodení upínacej sily vrozsahu 500 až 5000 N na každých 100 mm dížky filtra pri zvára-cích parametroch 55 až 100 A zváracieho prúdu, 16 až 19 V na-patia na oblúku, 300 až 600 mm/min zváracia rýchlosť, 10 až15 1/min ochranného plynu, taviacou sa elektrodou od 0,6 až1,0 mm z chrómniklovej alebo chróranikelmolybdénovej ocele, dá-vajúcej zvarový kov austenitického typu s obsahom 2 až 10 %hmotnostných delta feritu, pričom sa zabezpečí poměr medzihodnotou intenzity zváracieho prúdu a zváracej rýchlosti v roz-sahu 1 : 4 až 1 : 6, podlá požiadaviek na rozměry zvaru. Po vy- - 3 - 235 893 hotovení zvarového spoja je výhodné vykonat doplňková úpravupovrchu zvaru jeho přetavením. Výhodné je, keď doplňková úpra-va povrchu zvaru sa vykoná jeho přetavením spojitým alebo im-pulzným zváraním neodtavujúcou sa elektrodou bez přídavnéhomateriálu parametrami : zvárací prúd 50 až 120 A, napátie naoblúku 10 až 15 V, zváracia rychlost 200 až 600 mm/min, pričomspecifický tepelný příkon je nižší ako pri výrobě spoj a oblú-kovým zváraním v ochraně plynov odtavujúcou sa elektrodou a žeinterpass teplota nie je vyššia ako 100°C. Sálej je výhodné ak oblúkové zváranie sa vykoriáva akotandemové zváranie odtavujúcou sa elektrodou pri osovej vzdia-lenosti horákov 50 až 250 mm, pričom specifický tepelný příkonoblúka s neodtavujúcou sa elektrodou bude o 10 až 20 % nižšíako oblúka s odtavujúcou sa elektrodou. Výhodou spósobu výroby pozdížnych zvarov na vinutých ko-vových filtroch pre odběr plynu podl’a vynálezu je, že je možnévyrobit tieto filtre z profilového drótu domácej výroby, pričomsa dosiahnu celistvé zvary požadovaných rozmerov. Před zváranímsa zabezpečí zvýšená tuhost závitov navinutého profilového drótua vylúČi sa výraznejšia deformácia závitov počas zvárania, spó-sobená tepelnou dilatáciou.The above-mentioned disadvantages are largely eliminated by the method of producing longitudinal welds on the coil metal filters to remove gas from the underground reservoirs according to the invention, in which the weld seams are made by arc welding in an argon protective atmosphere of 0.5 to 2% by weight of the short dip-transfer arc. after clamping the filter of the clamping jaws inserted, at clamping jaws of 6 to 25 mm, at clamping force of 500 to 5000 N per 100 mm filter length at welding parameters of 55 to 100 A welding current, 16 to 19 V per-patio on arc, 300 to 600 mm / min welding speed, 10 to 15 1 / min of shielding gas, melting electrode from 0.6 to 1.0 mm of chromium-nickel or chromic-nickel-molybdenum steel, giving austenitic weld metal content of 2 to 10% delta ferrite by weight, providing an intermediate intensity ratio of z the welding current and the welding speed in the range of 1: 4 to 1: 6, according to the requirements for the weld dimensions. After the weld seam is finished, it is advantageous to carry out an additional seam treatment by melting it. It is preferred that the complementary treatment of the weld surface be carried out by refolding it with continuous or im-pulsed, non-consumable electrode welding without any additional material parameters: welding current 50 to 120 A, 10 to 15 V rounding, welding speed 200 to 600 mm / min, wherein the specific heat input is lower than in the production of the joints and the arc welding in the shielding electrode gas shielding and the interpass temperature is not more than 100 ° C. It is advantageous if the arc welding is exploited by the torch electrode welding at an axial distance of the burners of 50 to 250 mm, whereby the specific heat input with the non-consumable electrode will be 10 to 20% lower than the arc with the melting electrode. An advantage of the method of producing longitudinal welds on coiled gas filters for gas extraction according to the invention is that it is possible to produce these filters from a profile wire of domestic production, whereby solid welds of desired dimensions are achieved. Before welding, the threads of the wound profile wire are increased and the threads deformed during the welding due to thermal expansion are avoided.

Ba priloženom výkrese je znázorněný příklad spósobu výrobypozdížnych zvarov na vinutých kovových filtroch pre odběr plynu^z podzemných zásobníkov.The accompanying drawing illustrates an example of a method for producing weld seams on coiled metal filters for extracting gas from underground reservoirs.

Kovový filter pozostáva z rúry 1, ktorá jez uhlíkatejocele so závitom 2 na oboch stranách. V rúre 1 sú vyfrázovanépozdížne drážky 3, cez ktoré prúdi plyn pri vtláčaní do zásobní-ka v jednom smere a v opačnom smere zasa pri odbere. Ba rúru 1je navinutý profilový lichoběžníkový drót 4 z vysokolegovanejchrómniklovej alebo chrómnikelmolybdénovej nehrdzavejúcej ocele,najčastejšie austenitického typu. Filtračná medz&ra 5 medzijednotlivými závitmi profilového drotu sa mění podlá rozmerovobsypového piesku, najčastejšie v rozsahu 0,2 až 0,3 mm. Filt-račná medzera 5 medzi závitmi profilového drotu sa zabezpečujevýstupkami definovaných rozmerov na okraji profilového drotuv určitej rozteči. Poloha jednotlivých závitov profilového drotu 4, - 4 - 235 193 ako aj filtračných medzier £ sa fixuje dvorní alebo viacerýmipozdížnymi zvaimi 6 požadovanej šířky. Vyrobené zvary 6 majúna kovových filtroch zvláštnu funkciu predovšetkým pri vybe-raní filtrov zo sondy, například pri výměně.The metal filter consists of a pipe 1 which carries carbonaceous steel with a thread 2 on both sides. In the pipe 1, the grooves 3 are deflected, through which the gas flows in one direction in the cartridge and in the opposite direction in the case of withdrawal. The tube 1 is a wound profile trapezoid wire 4 of high-alloyed chromium-nickel or chromium-nickel-molybdenum stainless steel, most often of the austenitic type. The filter intermediate 5 of the individual threads of the profile wire vary according to the size of the sand, most often in the range of 0.2 to 0.3 mm. The filter gap 5 between the threads of the profile wire is provided by spaced-apart dimensions at the edge of the profile drot in a certain pitch. The position of the individual threads of the profile wire 4, 4 - 235, 193 as well as the filter gaps 6 is fixed by the yard or multiple lengths of the desired width. The welds 6 produced have a particular function of the metal filters, in particular when the filters are removed from the probe, for example when changing.

Zvýšená tuhosť závitov profilového drotu 4 sa doaiahne tým,že navinutý filter sa před zváraním upne do dělených upínacíchčelustí přípravku, pričom vzdialenosť upínacích čelustí sa udržujev rozsahu 6 až 25 mm. Měrná sila pósobiaca na závity profilo-vého drotu sa pohybuje v rozsahu 500 až 5000 1Ί na každých 100mm dížky filtra.The increased rigidity of the threads of the profile wire 4 is achieved by clamping the wound filter in the split jaws of the jig before welding, the distance of the jaws being maintained within the range of 6 to 25 mm. The specific force acting on the threads of the profiled wire ranges from 500 to 5000 1 5000 for every 100mm filter length.

Celková deformáciu závitov pri zváraní možno podstatnéznížiť použitím vhodnej metody zvárania a vhodného zváraciehorežimu.The total deformation of the threads during welding can be substantially reduced by using a suitable welding method and a suitable welding mode.

Pri výrobě filtrov sa použili tieto konkrétné podmienkypřípravy a parametre zvárania : oblúkové zváranie v ochrannej atmosféře taviacou sa elektrodoukrátkým oblúkom máčavým prenosom, systém upnutia s piatiraipármi čelustí šířky 200 mm, upínacia sila na každý pár čelustí5000 N, vzdialenosť medzi čelusťami 15 mm, přídavný materiáltaviaca sa elektroda priemeru 0,8 mm z austenitickej chrómniklo-vej ocele, zvárací prúd 55 A, napatie na oblúku 17 V, rýchlosťzvárania 300 ram/min, ochranná atmosféra argon a 1 % kyslíka12 l/min. V druhom případe sa použili tieto konkrétné podmienky pří-pravy a parametre zvárania : oblúkové zváranie v ochrannej atraoáfére taviacou sa elektrodoukrátkým oblúkom máčavým prenosom, systém upnutia s piatimipármi čelustí šířky 200 mm, upínacia sila na každý pár čelustí5000 H, vzdialenosť medzi čelusťami 25 mm, přídavný materiáltaviaca sa elektroda priemeru 0,8 mm z chrómnikelmolybdénovejocele, zvárací prúd 70 A, napátie na oblúku 19 V, rýchlosťzvárania 400 mm/min, ochranná atmosféra argon a 0,5 % kyslíka15 l/min.The following specific conditions for the preparation and parameters of welding were used in the production of the filters: arc welding in a protective atmosphere by melting electrode-short arc dipping, clamping system with piston jaws with a width of 200 mm, clamping force for each pair of jaws 5000 N, distance between jaws 15 mm, additional material melting 0.8 mm diameter electrode of austenitic chromium-nickel steel, 55 A welding current, 17 V arc voltage, 300 ram / min welding speed, argon protective atmosphere and 1% oxygen 12 l / min. In the second case, the following specific conditions for the preparation and welding parameters were used: arc welding in a protective beam with a melting electrode short dipped transmission, a clamping system with five jaws of a jaw width of 200 mm, a clamping force for each pair of jaws 5000 H, distance between jaws 25 mm, additional material melting electrode 0.8 mm in diameter from chromium-nickel-molybdenum, welding current 70 A, arc voltage 19 V, welding speed 400 mm / min, argon protective atmosphere and 0.5% oxygen 15 l / min.

Takto vyrobené filtre boli kontrolované povrchovou pre-hliadkou pri zváčšení 10 krát a nevykazovali žiadne raakronece-listvosti. Po celej šírke filtra bola zabezpečená požadovaná -5 - 235 693 filtrační medzera 0,25 mm. Filtre vyrobené podlá vynálezupracujúspolahlivo v sondách zásobníkov plynu v prevádzkovýchpodmienkach a prekracujú predpísanú životnost. Dodatočne uro-bené skúšky ukázali, že povrch zvaru vyrobeného metodou odta-vujúcou sa elektrodou v ochraně plynov krátkým oblúkom na ko-vových Vinutých filtroch možno ďalej vylepšit najma v oblastipřechodu zvaru do základného materiálu pri jeho doplnkovompřetavení spojitým alebo impulzným zváraním neodtavujúcou saelektrodou, pri použití efektívnej hodnoty zváracieho prúdu50 až 120 A, napatia na oblúku 10 až 15 V, zváracej rýchlosti200 až 600 ram/min, pri respektovaní podmienky, že šepcifickýtepelný příkon oblúka s neodtavujúcou sa elektrodou nebudevyšší ako příkon oblúka s odtavujúcou sa elektrodou, použitéhopri zhotovení zvaru a že interpass teplota nebude vyššia ako100°0.The filters thus produced were inspected by surface inspection at 10 times for magnification and showed no raacronesis. The required -5 - 235 693 filter gap of 0.25 mm was provided over the entire width of the filter. Filters manufactured according to the invention work reliably in gas storage probes in service conditions and exceed the specified service life. Additional tests have shown that the surface of the weld produced by the short-arc shielding electrode method can be further improved, especially in the area of weld seam to the base material by complementing it with continuous or impulse welding with a non-consumable electrode. effective welding current value 50 to 120 A, arc voltage 10 to 15 V, welding speed 200 to 600 ram / min, taking into account the fact that the whispered heat input of the arc with non-consumable electrode will not be higher than that of the arc with the consumable electrode, the used weld design and that the interpass temperature will not exceed 100 ° 0.

Postup doplňkového pretavenia zvarov vyhotovených odtavu-júcou sa elektrodou sa ukázal ako zvlášt výhodný pri miestnychopravách chýb zvarov sposobených například náhodnou nestabilitou zváracieho procesu.The process of complementary remelting of welds made by the melting electrode has proven to be particularly advantageous in the local repair of weld defects caused, for example, by the random instability of the welding process.

Pretavenie vyrobených zvarov spojitým alebo impulznýmzváraním sa ověřilo na pokusnej sérii vzoriek filtrov. Doplnková úprava spojov sa vykonala za týchto podmienok zváraciehorežimu oblúkového zvárania s neodtavujúcoiusa elektrodou : zvárací prúd 70 A, rýchlosť zvárania 300 mm/min, napátie naoblúku 12 V, ochranná atmosféra argon 10 1/min, interpassteplota 100°0.Rebuilding the welds produced by continuous or pulsed welding was verified on an experimental series of filter samples. The additional joint treatment was carried out under the following conditions of welding of the arc welding mode with non-consumable electrode: welding current 70 A, welding speed 300 mm / min, rounding voltage 12 V, protective atmosphere argon 10 1 / min, interpasstep temperature 100 ° 0.

Spósob výroby spojov na kovových vinutých filtroch sdoplňkovým přetavením zvarov vyhotovených s odtavujúcou saelektrodou, spojitým alebo impulzným zváraním s neodtavujú-cou sa elektrodou sa odskúšal aj vo formě tandemového zváraniapri osovej vzdialenosti horákov 100 mm a pri aplikácii para-metrov zvárania použitých u predchádzajúcich príkladoch preve-denia.The method of producing joints on metal coil filters by complementary remelting of welds made with the depleting electrode, continuous or pulsed welding with non-consumable electrode has also been tried in the form of tandem welding at 100 mm torch distance and in the application of the welding parameters used in the previous examples, denia.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

235 593

1. A method for producing longitudinal welds on coil metal filters for the withdrawal of gas from underground reservoirs, characterized in that the weld joints are produced by arc welding in an argon shielded atmosphere + 0.5 to 2.0% oxygen by short arc soaking after clamping filter in the split jaws of the clamping jig at a clamping jaw distance of 6 to 25 mm, when the clamping force is

500 to 5000 N for every 100 mm · filter lengths, with vomiting parameters 55 to 100 A welding current, 16 to 19 V voltage per arc, 300 to 600 mm / min welding speed, 10 to 15 1 / min shielding gas, melting an electrode of 0.6 to 1.0 mm in chromium-nickel or chromium-nickel-molybdenum steel giving a welding metal of the austenitic type containing 2 to 10% by weight of delta ferrite, ensuring a ratio between the welding current intensity value and the welding speed in the range 1: 4 to 1: 6, after which the surface of the weld is supplemented by remelting it after the weld joint has been made.

2. The method according to claim 1, characterized in that the additional treatment of the weld surface is carried out by remelting it by continuous or pulsed welding with a non-consumable electrode with the following parameters: welding current 50 to 120 A, arc voltage 10 to 15 V, welding speed? 200 to 600 mm / min, wherein the specific heat input during remelting does not exceed the specific heat input used in the manufacture of arc welding joints in the gas shielding of the consumable electrode and that the interpass temperature is up to 100 ° C.