DE1292471B

DE1292471B - Verfahren zum Herstellen nahtgeschweisster Rohre

Info

Publication number: DE1292471B
Application number: DE1966M0068082
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dieter; Renkes
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1966-01-20
Filing date: 1966-01-20
Publication date: 1969-04-10

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nahtschweißen von Rohren, bei dem hochfrequenter Wechselstrom konduktiv oder induktiv in die zu verschweißenden Bandkanten geführt wird und bei. dem die zu verschweißenden Bandkanten über den teigigen Zustand hinaus erhitzt und ohne aufeinander einen Preßdruck auszuüben unter möglichst schlankem Winkel zusammengeführt werden.
Bei derartigen Verfahren kommt es darauf an, die Stromzufuhr und die Stromführung so zu gestalten, daß die für eine gute Schweißung erforderlichen Bedingungen gegeben sind, wenn sich die Bandkanten. im Schweißpunkt treffen. So wird in der französischen Patentschrift 862672-vorgeschlagen, die Bandkanten in einem relativ großen Abstand vor dem Schweißpunkt zu überhitzen, damit die Bandkanten, wenn sie in das Form- und Seliweißstück, das ein Schweißen unter Druck bewirkt, einlaufen noch eine für eine Druckschweißung erforderliche Temperatur aufweisen.
Bei einem durch die deutsche Patentschrift 1007 900 bekannten konduktiven Schweißverfahren wird die Schweißstrombahn auf die Bandkanten konzentriert, so daß die Temperatur der Kantenflächen ,ihren Höchstwert gerade in dem Zeitpunkt erreicht, in dem die Kanten an der Schweißstelle ankommen. Diese liegt jedoch in der Praxis nicht exakt fest, sondern kann auf Grund von Unregelmäßigkeiten in den Bandkanten wandern.
Um die aus dem Wandern des Schweißpunktes sich ergebenden Unregelmäßigkeiten in der Festigkeit der Schweißnaht auszuschalten, wird nach der deutschen Auslegeschrift - 1.206105, die ein Verfahren zum induktiven Nahtschweißen behandelt; vorgeschlagen, kurz vor dem Fugenende, d. h. kurz vor dem Schweißpunkt einen unabhängigen Lichtbogen zu erzeugen. Durch diese Maßnahme soll erreicht werden, daß die Stelle der größten Erwärmung im Schweißpunkt verbleibt.
Trotz dieser Maßnahme verbleibt noch ein Nachteil der Schweißverfahren, bei denen erwärmte Bandkanten im Schweißpunkt stumpfgestoßen und zusäxn- . mengepreßt werden, der darin zu sehen ist, daß durch das Zusammenpressen ein Aufbiegen der Werkstoffzeilen eintritt, wodurch die Festigkeit. der Naht beeinträchtigt wird.
Auch bei dem nach der französischen Patentschrift 1062 468 bekannten Verfahren muß noch ein gewisser Preßdruck vorhanden sein, da die zu verbindenden Bandkanten wohl auf den teigigen Zustand,-, keinesfalls jedoch bis zum schmelzflüssigen Zustand erhitzt werden.
Die größte Erwärmung im Schweißpunkt liegt auch beim Lichtbogenschweißen von Rohren vor; die Erwärmung'beschränkt sich dabei sogar auf den ; Schweißpunkt. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der deutschen Auslegeschrift 1008 431 beschrieben. Dabei wird auf einen Nachteil des Lichtbogenschweißens von Rohren hingewiesen, der darin besteht, daß das durch den Lichtbogen verflüssigte i Metall der Schwerkraft folgend absackt, so daß sich ein Versatz der Schweißnaht zu den Bandkanten ergibt. Um das Absacken der Schweißnaht zu verhindern, ist z. B. bei dem nachfolgend aufgeführten Verfahren eine Bandunterstützung vorgesehen. Es handelt sich hierbei um einen früheren Vorschlag des Erfinders (deutsche Auslegeschrift 1237 241) ein Widerstandsschweißverfahren betreffend, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Bandkanten über den teigigen Zustand hinaus-bis-zum Schmelzfluß erhitzt und, ohne einen Preßdruck aufeinander auszuüben, im Schweißpunkt zusammengeführt werden.
Der Vorteil dieses gleichsam drucklosen Schweißens unter Verflüssigung der Bandkanten im Schweißpunkt ist darin zu sehen, daß keine Aufstauchung bzw. Aufbiegung der Werkstoffzeilen eintritt. Es wird allerdings als Nachteil empfunden, daß eine beispielsweise keramische Badunterstützung notwendig ist. Die Badunterstützung deutet auch darauf hin, daß die Verflüssigung im unmittelbaren Bereich des Schweißpunktes erfolgen soll. Das Schmelzbad soll auch so lange erhalten sein, bis der Badspiegel durch Annähern der Bandkanten bis zur Oberkante der Bandkanten aufgestiegen ist und den Spalt zwischen den teigigen Zonen voll ausfüllt. Diese Bedingungen sind erfüllbar, wenn im Schweißpunkt eine starke Erwärmung erfolgt. Diese äußerst sich optisch wahrnehmbar in der Bildung eines Brennfleckes. Die starke Energiekonzentration im Bereich des Schweißpunktes bringt allerdings die Gefahr mit sich, daß es zu einem überschlagen des Stromes schon vor dem Schweißpunkt und zu einem Springen des Brcnnflekkes kommt. Dadurch können sich wiederum Unregelmäßigkeiten in der Qualität der Schweißnaht ergeben.
Diese Nachteile zu beseitigen ist unter anderem Aufgabe der Erfindung; sie- soll das Verfahren zum elektrischen Nahtschweißen von Rohren durch Verflüssigen der Bandkanten vereinfachen und verbessern.
Erfindungsgemäß wird daher ein -Verfahren vorgeschlagen, welches sich dadurch auszeichnet, daß die Energiezufuhr und die Schweißgeschwindigkeit bei gegebenem Einlaufwinkel derart aufeinander und auf die unveränderlichen Gegebenheiten, wie z. B. Dicke und Materialbeschaffenheit des Bandes, abgestimmt sind, daß der schmelzflüssige Zustand der Bandkanten mit Abstand vor dem Schweißpunkt einsetzt und sich die Bandkanten erst nach Erreichen des schmelzflüssigen Zustandes über die ganze Höhe der Bandkante berühren, ohne daß dabei ein Brennfleck entsteht.
Es braucht also im Schweißpunkt keine höhere Temperatur vorzuliegen, als in den beiden aufgeschmolzenen Bandkanten vor dem Schweißpunkt, die übliche Temperaturspitze soll erfindungsgemäß sogar vermieden werden. Praktisch läßt sich der erfindungsgemäße Zustand durch eine geeignete Schweißgeschwindigkeit erreichen, wenn mit einem "möglichst schlanken Einlaufwinkel gefahren wird. Die Bandkanten sind dann schon weit vor dem Schweißpunkt so nahe zusammen, daß sich der Strom in den Bandkanten konzentriert und damit- schon vor dem Schweißpunkt ein wesentlicher Spannungsabbau erfolgt. Im- Schweißpunkt selbst bzw. kurz davor ver. bleibt nur noch eine kleine Spannungsdifferenz, die gerade ausreicht, um den vor dem Schweißpunkt erreichten schmelzflüssigen Zustand bis zum Schweißpunkt aufrechtzuerhalten. Im Schweißpunkt treffen sich also zwei mit einem flüssigen Metallfilm überzogene Bandkanten. Da die verbliebene Energie nicht ausreicht, um einen Funken überspringen zu lassen oder durch den übergangswiderstand eine sichtbare Temperatursteigerung zu bewirken, kann eine gleichmäßige Schweißnahtqualität erzielt werden. Es kann also ohne Gefahr mit einem sehr kleinen Winkel gefahren werden, wodurch gleichzeitig eine Steigerung des Wirkungsgrades und damit bei einer bestimmten installierten Leistung eine Steigerung der Schweißgeschwindigkeit erreicht wird.
Es kann vorteilhaft sein, wenn der schmelzflüssige Zustand der Bandkanten in einem Abstand vor dem Schweißpunkt einsetzt, der etwa 10 % des Rohrdurchmessers entspricht. Der schmelzflüssige Zustand setzt in der Regel zunächst in den Kanten der Bandkanten ein und greift schließlich auf die gesamte Höhe der Bandkante über, wobei es als vorteilhaft erachtet wird, wenn dieser Zustand, d. h. die Verflüssigung der gesamten Bandkantenfläche in einem Abstand vor dem Schweißpunkt erreicht ist, der mindestens der Banddicke, d. h. der Höhe der Bandkanten, vorzugsweise der 3 bis 4fachen Banddicke entspricht.
Dieses Verfahren findet bevorzugt beim Längsnahtschweißen von Rohren Anwendung und führt zu einer qualitativ hervorragenden Schweißung auch bei hochwertigen Stählen.
Da sich bereits flüssige Bandkanten im Schweißpunkt treffen, kann die Abkühlung unter dem Schmelzpunkt im unmittelbaren Bereich des Schweißpunktes beginnen, so daß außerdem auf eine Badunterstützung verzichtet werden kann.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, der zu der hervorragenden Qualität der Schweißnaht beiträgt, ist darin zu sehen, daß mit einem sehr kleinen Winkel gefahren werden kann. Die beiden Bandkanten bilden bekanntlich mit der Schweißnaht die Form eines Y. 7e spitzer nun der Winkel ist, um so kleiner ist die Formänderung der Bandkanten im Schweißpunkt, desto leichter ist es, im Schweißpunkt und danach die Bandkanten in relativer Ruhe zueinander zu halten.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Nahtschweißen von Rohren, bei dem hochfrequenter Wechselstrom konduktiv oder induktiv in die zu verschweißenden Bandkanten geführt wird und bei dem die zu verschweißenden Bandkanten über den teigigen Zustand hinaus mindestens bis zum Schmelzfluß erhitzt und ohne aufeinander einen Preßdruck auszuüben im Schweißpunkt unter möglichst schlankem Winkel zusammengeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiezufuhr und die Schweißgeschwindigkeit bei gegebenem Einlaufwinkel derart aufeinander und auf die unveränderlichen Gegebenheiten, wie z. B. Dicke und Materialbeschaffenheit des Bandes, abgestimmt sind, daß der schmelzflüssige Zustand der Bandkanten mit Abstand vor dem Schweißpunkt einsetzt und sich die Bandkanten erst nach Erreichen des schmelzflüssigen Zustandes über die ganze Höhe der Bandkante berühren, ohne daß dabei ein Brennfleck entsteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schmelzflüssige Zustand der Bandkanten in einem Abstand vor dem Schweißpunkt einsetzt, der etwa 10 °/o des Rohrdurchmessers entspricht.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der schmelzflüssige Zustand über die ganze Höhe der Bandkanten in einem Abstand vor dem Schweißpunkt erreicht ist, der mindestens der Banddicke, vorzugsweise der 3 bis 4fachen Banddicke, entspricht.