DE1515092A1 - Verfahren und Vorrichtungen zum automatischen Schweissen von Behaeltern - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtungen zum automatischen Schweißen von Behältern Die Erfindung bezieht sieh auf ein Verfahren und auf Vorrichtungen zum automatischen Schweißen von aus gewölbten Blechen zusammengesetzten Behältern, insbesondere Hochdruck-Kugel.-Gasbehältern. Große Kugel-Gasbehälter, die einen Durchmesser von 30 m und mehr haben und aus etwa 7m x 3,5 m großen, 34 mm dicken Blechen zusammengesetzt werden, wurden bisher durchweg von Hand geschweißt. Aufgabe der Erfindung ist es, das automatische Schweißen mindestens eines großen Teiles der Schweißnähte derartiger Behälter zu ermöglichen. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß bei Sahweißung der waagerechten Rundnähte nach Schließen der Sahweißnaht.fuga durch eine Wurzellage entlang dem Blechrand unmittelbar unterhalb der zu schweißenden Naht eine Stützrinne für Sehwe3BDulmer angebracht und die Schweißnaht durch mehrere automatisch mit einem Unterpulver-Schweißautomaten geschweißte Lagen fertig- gestellt, wobei zuerst Sohweißpnlver in die Stützrinne gefüllt und anschließend der Schweißautomat auf in Abstand unterhalb der zu schweißenden Naht angeordneten Schienen entlanggeführt wird. Auf diese Weise werden einwandfreie sohweißgähte erzielt, die den zu stel»nden hohen Anforderungen entsprechen. Die Vorteile der automatischen Unterpulverßehweißung, wie größere Schweißgeschwindigkeit und Verbesserung der Güte der Schweißnaht können durch das erfindungsgemäße Verfahren nunmehr auch bei der Sohweißung von großen Kugelbehältern erreicht werden. Die werden, die sowohl für Unterpulverschweißung als auch -nach Auswechseln des Schweißkopfes usw. - für Argonarc- Schweißung geeignet sind. Gemäß der.Erfindung werden ferner Abschnitte der Meridian- nähte der Kugelschale vorgefertigt, indem jeweils zwei Kugel- bleche am Boden in einer Vorrichtung aneinandergeschweißt werden, wobei zuerst die Sehweljnahtfuge durch eine nicht unter Pulver geschweißte Wurzellage geschlossen wird und an- schließend mit einem auf parallel neben der Fuge auf einem der Bleche verlegten Schienen geführten Unterpulver-Schweißautomaten die Schweißnaht fertiggestellt wird. Hierdurch er- geben sich große Blechstücke, die zwar auf der Baustelle noch bewegt werden können, die aber in dieser Größe nicht in einem Stück hergestellt oder zur Baustelle transportiert werden könn- ten. Unterpulver-Schweißautomaten fertiggeschweißt wird. Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie Vorrichtungen für die Durchführung des Verfahrens erläutert sind, Es zeigen: Fig. 1 einen Unterpulver-Schweißautomaten beim Schweißen einer waagerechten Rundnaht, Figo 2 bis 4 Schnitte durch die Schweißnahtfuge einer waagerechten Rundnaht vor, während und nach der Schweißung, Fig. 5 eine Schweißnahtfuge im Schnitt mit Winkelbezeichnungen usw,, Fig. 6 eine Gegenüberstellung von Handschweißung und Unterpulver-Schweißung der waagerechten Rundnähte, Fig. 7 einen Unterpulver-Schweißautomaten, Fig. 8 bis g ein Befestigungselement der Stützrinne für das Schweißpulver, Fig. 1o bis 12 eine Vorrichtung zum automatischen Zusammenschweißen von zwei Kugelblechen. In Fig. 1 sind zwei Kugelbleche 1, 1t durch eine waagerechte Rundnaht zu verbinden. Die Schweißnahtfuge 2 ist im Schnitt `zu sehen. An dem unteren Kugelblech 1 sind Konsolbleche 3 angeschweißt ' an denen Träger ¢ befestigt sind,auf denen Schienen 5 f-@r einen Unterpulver-Schweißautomaten 6 verlegt sind. Die Konsolbleche 3 sind so nah unterhalb der Schweißnahtfuge 2 angeordnet, daß der Schweißkopf 7 des Schweißautomaten 6 sich wandfreies Einstellen und Führen des Schweißdrahtes 8 ermöglicht. Entlang dem Rand des unteren Kugelbleches 1 ist eine Stützrinne 9 zur Aufnahme von Schweißpulver angebracht. Die Figuren 2 bis ¢ zeigen den Aufbau der Schweißnaht. Zuerst wird die Schweißnahtfuge durch eine Wurzellage 10 (Fig. 2) geschlossen, die von Hand oder aber auch mittels Inertgas-Schweißung geschweißt wird. .Anschließend wird die Schweißnahtfuge durch automatisch mit dem Unterpulver-Schweißautomaten geschweißte Zagen 11 ausgefüllt (Fig. 3 und 4)e Das Schweißgut der Wurzellage 10 ist sowohl auf den zu verschweißenden Grundwerkstoff der Kugelbleche 1, lt, als auch auf die nachfolgenden Zagen 11 abgestimmt. Das für die Unterpulverschweißung erforderliche Schweißpulver kann vor Beginn der automatischen Schweißung in die Stützrinne eingefüllt werden und es ist,möglich, ganz ohne eine Pulverzuführungsvorrichtung, wie sie an sich bei Unterpulverschweißautomaten vorhanden ist, zu arbeiten. Es kann jedoch auch die übliche Pulverzuführungsvorrichtung benutzt werden - gegebenenfalls nur zur Zuführung eines Teiles der gesamten Pulvermenge - und es kann weiter eine Absaugevorrichtung vorgesehen sein, die überschüssiges Schweißpulver absaugt und in den Vorratsbehälter der Pulverzuführungsvorrichtung zurückführt.
• Yorg.ussetzung für eine einwandfreie automatische Schweißung der waagerechten Rundnähte ist, daß die zusammenzuschweißenden Blechkanten - jeweils unter Berücksichtigung der Zage der Naht im Kugelmantel - derart abgeschrägt werden, daß in der Schweißnahtfuge die Schrägfläche des unteren Bleches mindestens waagerecht, vorzugsweise etwas zur ',lurzel der Schweißnaht hin geneigt, liegt, während die Schrägfläche des darüber anzuschweißenden Bleches im üblichen Öffnungswinkel einer Schweißnahtfuge von etwa 60o dazu geneigt ist. Es lassen sich einfache Regeln für die Ausbildung der Se hweißnahtfugen angeben, die im folgenden an Hand der Figuren 5 und 6 näher erläutert werden. Figur 5 zeigt in selbsterklärender 'leise die verwendeten Bezeichnungen. In Fig. 6 ist ein Kugelbehälter mit den waagerechten Schweißnähten 12 dargestellt. Bei der bisher üblichen Handschweißung wurden sämtliche waagerechten Rundnähte von der Innenseite der Kugel aus geschweißt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dagegen werden die Rundnähte bis zur Höhe des Äquators der Kugel auf der Innenseite der Ku4gelwand und die Rundnähte über dem Äquator auf der Außenseite der Kugelwand geschweißt. In Schweiß- zwischen der Tangente an die Kugel in senkrechter Schnittebene und der Horizontalen, kleiner als 50o ist, werden die zusammenzuschweißenden Blechkanten in der bei ebenen Schweißnähten üblichen Weise unter gleichen Flankenwinkeln von etwa 300 abgeschrägt. Wie die vergrößerten Darstellungen der Schweißnahtfugen an der untersten Rundnaht in Fig. 6 erkennen lassen, besteht hier kein Unterschied in der Ausbildung der Schweißnahtfugen zwischen Handschweißung und dem neuen Schweißverfahren. Bei der obersten Rundnaht sind die Flankenwinkel der aneinanderzuschweißenden Bleche bei Unterpulverschweißung zwar die gleichen wie bei Handschweißung, die Schweißnahtfuge ist jedoch erfindungsgemäß entgegengesetzt, nämlich zur Außenseite der Kugelwand hinrgeöffnet. In Schweißnahtf--u"gen, deren Neigungswinkel «n zwischen 50o und 90o liegt, werden die unteren Bleche 1 unter einem Flankenwinkel ß u = 80o - OC n und ,die darüber anzuschweißenden Bleche 1' jeweils unter einem solchen Flankenwinkel P o abgeschrägt, daß der Öffnungswinkel A der Schweißnahtfuge mindestens 50o ist ( A u + po = ß Gk 50' ). Bei den Rundnähten oberhalb und unterhalb des Kugel-Äquators sind in Fig. 6 Beispiele für diese Ausbildung der Flankenwinkel im Vergleich mit einer Schweißnahtfuge für Handschweißung gezeigt. Beim Ausfüllen des unteren Sektors ( I in Fig. 5) der Schweißnahtfuge, ist es vorteilhaft, wenn der Anstellwinkel des Schweißdrahtes 8 gleich A ist, d.h. der Schweißdraht zur Flanke des oberen Bleches parallel eingestellt wird. Beim Ausfüllen des oberen Drittels ( Sektor II in Fig. 5) der Schweißnahtfuge wird der Anstellwinkel 1 des Sohweißdrahtes auf 2/3 A eingestellt. Fig. 7 zeigt einen Unterpulver-Schweißautomaten, der so ausgebildet ist, daß er in einfacher Weise das Einstellendes Schweißdrahtes 8 ermöglicht. Der Schweißautomat hat einen Automatenträger 13, der an seinem einen Ende eine Schweißdrahtspule 14 und an seinem anderen Ende einen um eine horizontale Achse 15 schwenkbaren Schweißkopf 16 sowie für das Schweißpulver einen Behälter 17 mit einer Pulverzuführungsevorrichtung trägt. Der Automatenträger 13 ist bei der üblichen Ausführung der Schweißautomaten lediglich um eine senkrechte Achse 18 verdrehbar. Erfindungsgemäß ist der Automatenträger 13 darüberhinaus noch in der Höhe verstellbar. Zu diesem Zweck ist die senkrechte Achse 18 verlängert und ein Handrad 19 mit Verstellspindel 20 und an sich bekannten, im einzelnen nicht dargestellten. Übertragungselementen zur Höheneinstellung des Automatenträgers 13 eingebaut. Die Lagerung des Schweißkopfes 16 ist mit einem Verstellgestänge 21 verbunden, das über eine Stellschraube 22 ein kontinuierliches Einstellen des Anstellwinkels des Schweißkopfes 16 und damit des Schweißdrahtes 8 ermöglicht. Eine bei der handelsüblichen Ausführung des Schweißautomaten vorhandene Verstellschraube 23 für die Höheneinstellung des Schweißkopfes 16 sowie eine Einstellvorrichtung 24 für den Radius der Lenkachse des Schweißautomaten und eine Verstellvorrichtung 25 zur Querverschiebung der Automatenträgerachse 18 auf dem Fahrwerk 26 des Schweißautomaten vervollständigen die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Einstellmöglichkeiten.
• In den, Figuren 8 und 9. ist ein Beispiel für die Befestigung der Stützrinne für das Schweißpulver gezeigt. Das Schweißpulver Asbestband 27 gehalten, das schräg zu dem Kugelblech steht, an dessen oberem Rand es gespannt wird, und das so eine Rinne mit dem Kugelblech bildet, in die das Pulver eingefüllt werden kann Das Asbestband 27 ist in Abständen durch Klammern 28 gehalten, die mit einem Haftmagneten 29 an der Kugelwand befestigt werden, Die Klammern 28 bestehen aus einem Blechstreifen, dessen eines Ende an einem Ansatz 30 auf dem Haftmagneten 29 festgeschraubt ist und der von der Befestigung über den Magneten 29 hinweg nach oben bis etwas über die Haftfläche 31 des Magneten hinausgebogen ist, von dort in einem der Neigung der Stützrinne entsprechenden Winkel und in einer der Stützrinnenbreite entsprechenden Länge schräg nach oben verläuft und dessen freies Ende 32 in kleinem Abstand parallel zur Schräge zurückgebogen ist. Auf dem Schrägabschnitt des Blechstreifens 28 ruht das Asbestband 27. Dabei ist der obere Rand des Asbestbandes von dem zurückgebogenen Ende 32 des Blechstreifens festgeklemmt und der untere Rand des Asbestbandes wird von der unteren Kante 33 des Schrägabschnittes gegen, die Kugelwand gepreßta Die Figuren 10 bis 12 zeigen die Verbindung zweier Kugelbleche durch automatische Unterpulver-Schweißung in einer Vorrichtung am Boden, vor dem Zusammenfügen der Bleche zur Kugel, Eine Kipp vorrichtung, bestehend aus einem Gestell 34 mit einem um eine waagerechte Achse 35 drehbaren Auflagetisch 36, ist in einem Abstand von etwa 3%4 Blechlänge von einem Ständer 37 aufgestellt. An dem Ständer ist. ein Seilzug 38 angebracht, der von einem Hubmotor 39 angetrieben ist. In den Fig. 1o bis 12 sind die beiden zusammenzuschweißenden Kugelbleche 40 mit der konkaven Seite nach oben seitlich von ihrer zur Schweißnaht rechtwinkligen Mittellinie auf den Auflagetisch 36, dessen Oberfläche der Blechwölbung entsprechend geformt ist, aufgelegt. Die Blechenden auf der anderen Seite der Mittellinie sind an den Seilzug 38 gehängt, der von dem Hubmotor 39 so hochgezogen ist, daß an den entgegengesetzten freien Enden der Bleche 40 die Schweißnahtfuge annähernd waagerecht verläuft. Parallel zur Schweißnahtfuge sind auf einem der Bleche 40 Schienen 41 verlegt, auf denen ein Unterpulver-Schweißautomat 42 läuft. Die Schienen 41 ragen etwas über das freie Blechende hinaus. so daß der Schweißautomat bei Beginn der Naht etwas außerhalb der Bleche angesetzt werden kann und eine einwandfreie Schweißnaht von einem Blechende zum anderen erzielt wird. Nach Schließen der Schweißnahtfuge durch eine handgeschweißte oder Inertgas-geschweißte Wurzellage wird der Unterpulver-Schweißautomat angesetzt zur Fertigstellung der Schweißnaht. Der Schweißautomat kann hierbei in der üblichen Weise - wie bei einer ebenen Schweißnaht - arbeiten, denn der Hubmotor 39 wird synchron mit der Fahrgeschwindigkeit des Schweißautomaten 42 angetrieben und senkt die am Seilzug 38 befestigten' Blechenden jeweils soweit, daß sich der Schweißpunkt-jeweils an der tiefsten Stelle der Schweißnahtfuge befindet, so daß bei dem großen Kugelradius im Arbeitsbereich des Schweißkopfes 43 die Schweißnahtfuge annähernd waagerecht liegt ( Vgl. Figuren 11 und 12). Genauso gut wie die in den Figuren 10-bis 12 gezeigte Schweißung der Naht auf der konkaven Seite der gewölkten . Kugelbleche ist nach dem gleichen Prinzip die Schweißung auf der konvexen Seite durchzuführen.

Claims (14)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zum automatischen Schweißen von aus gewölbten Blechen zusammengesetzten Behältern, insbesondere Hochdruck-Kugel-Gasbehältern, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß bei Schweißung der waagerechten Rundnähte (12) nach Schließen der Schweißnahtfuge (2) durch eine Wurzel-Zage entlang dem Blechrand unmittelbar unterhalb der zu schweißenden Naht eine Stützrinne (9) für Schweißpulver angebracht wird und die Schweißnaht durch mehrere automatisch mit einem Unterpulver-Schweißautomaten geschweißte Zagen fertiggestellt wird, wobei zuerst Schweißpulver in die Stützrinne (9) gefüllt und anschließend der Schweißautomat auf im Abstand unterhalb der zu schweißenden Naht angeordneten Schienen (5) an der Schweißnaht entlanggeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c 'h n e t, daß die waagerechten Rundnähte bis zur Höhe des Äquators der Kugel auf der Innenseite der Kugelwand und die Rundnähte über dem Äquator auf der Außenseite der Kugelwand geschweißt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß während des Schweißens der Rundnähte Schweißpulver mit einer bei Unterpulver-Schweißautomaten üblichen automatischen Pulverzuführungsvorrichtung zugeführt und überschüssiges Pulver durch eine Absaugevorrichtung abgesaugt und in den Pulverbehälter zurückgeführt wird.
4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die in Rundnähten :r2zusammenzuschweißenden Blechkanten-jeweils unter Berücksichtigung der Zage der Naht im Kugelmantel - derart abgeschrägt werden, daß in der Schweißnahtfuge die Schrägfläche des unteren Bleches (1) mindestens waagerecht, vorzugsweise etwas zur 'Jurzel der Schweißnaht hin geneigt, liegt, während die Schrägfläche des darüber anzuschweißenden Bleches (lt) im üblichen Öffnungswinkel einer Schweißnahtfuge von etwa 60o dazu geneigt ist.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß in Schweißnahtfugen, bei denen der Neigungswinkel Gl n, d.h. der Winkel zwischen der Tangente an die Kugel in senkrechter Schnittebene und der Horizontalen,, kleiner als 50° ist, die zusammenzuschweißenden Blechkanten in der bei ebenen Schweißnähten üblichen Weise unter gleichen Flankenwinkeln ( je r., 3p°) abgeschrägt werden.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch g e k e n n@z e i chn e t , daß in Schweißnahtfugen, deren Neigungswinkel CC n zwischen 500 und 90° liegt, die unteren Bleche (1) unter einem Flankenwinkel P u von 80° - OLn abgeschrägt werden und die darüber anzuschweißenden Bleche (1) jeweils unter einem solchen Flankenwinkel ß o abgeschrägt werden, daß der Öffnungswinkel /3 der Schweißnahtfuge mindestens 50 ° ist ( u + A ° 50°). 7.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n et, daß beim Ausfüllen des unteren Sektors(I) - etwa 2/3 - der Schwe,ißnahtfuge der Anstellwinkel lt des Schweißdrahtes (J) gleich 'ist, d.h. der Schweißdraht (8) tur Flanke des oberen Bleches (lt) parallel eingestellt wird, und beim Ausfüllen des oberen Sektors (II) ein Anstellwinkel @ = 2/3 p eingestellt wird (Fig.5). B.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß Abschnitte der Meridiannähte der Kugelschale vorgefertigt werden, indem jeweils zwei Kugelbleche (40) am Boden in einer Vorrichtung aneinandergeschweißt werden, wobei zuerst die Sehweißnahtfuge durch eine nicht unter Pulver geschweißte Wurzellage geschlossen wird und anschließend mit einem auf parallel neben der Fuge auf einem der Bleche verlegten Schienen (41) geführten Unterpulver-Schweißautomaten (42) die Schweißnaht fertiggestellt wird.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß die beiden Kugelbleche (40) seitlich von ihrer zur Schweißnaht rechtwinkligen Mittellinie auf eine Kippvorrichtung (34, 35, 36) aufgelegt werden, während die Blechenden auf der anderen Seite der Mittellinie an einer Aufhängung (38) befestigt sind und von einem Hubmotor (39) vor Beginn der Schweißung so bereich des Schweißkopfes (43) des auf an einem Ende der Bleche auf über den Blechrand hinausragenden Schienen (41) angesetzten Schweißautomaten (42) annähernd waagerecht liegt und daß während des Schweißens durch den Hubmotor (39) synchron mit der Fahrgeschwin. digkeit des Schweißautomaten (¢0) die Aufhängung. in ihrer Höhe derart verändert wird, daß der Schweißpunkt. jeweils in einem@an-
10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch g e k e nnz e i c h n 'e t, daß die Kugelschale in der Höhe der Bleche entsprechenden waagerechten Abschnitten hergestellt wird, indem die am Boden paarweise aneinandergesehweißten Kugelbleche hochgezogen und entlang dem Rand des bereits fertiggestellten Kugelschalen-Abschnittes aneinandergesetzt werden, worauf zunächst die Schweißfuge der Rundnaht durch eine von Hand geschweißte Wurzellage geschlossen wird und anschließend mit den dabei eingesetzten Schweißgeräten die verbindenden MQridiannähte zwischen jeweils zwei vorgefertigten Blechpaaren von Hand geschweißt werden, während inzwischen die Rundnaht mit Unterpulver-Schweißautomaten fertiggeschweißt wird.
11. 11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß als Stützrinne (9) für das $ahweißpulver unterhalb der Schweißfuge (2) ein Asbestband (27) gespannt istg das von in Abständen mittels Haftmagneten (29) an der Kugelwand befestigten Klammern (28) gehalten ist, wobei der untere Rand des Bandes durch die Klammern (28) gegen die Kugelwand gedrückt wird.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n z e i c h-" n e t, daß die Klammern (28) aus einem Blechstreifen bestehen, dessen eines Ende am Haftmagneten (29) festgeschraubt ist und der von der Befestigung über den Magneten (29) nach oben bis etwas über dessen Haftfläche (31) hinaus, von dort in der Neigung der Stützrinne entspreehendemWinkel und einer der Stützrinnenbreite entsprechenden Länge schräg nach oben verläuft und dessen freies Ende (32) innkleinem Abstand parallel zur Schräge zurückgebogen ist, derart, daß das Asbestband (27) auf dem schrägen Abschnitt des Blechstreifens ruht, wobei der obere Rand des Asbest.-bandbs von dem parallel zurückgebogenen Ende (32) des Blechstreifens festgeklemmt ist und der untere Rand von der unteren Kante (33) des Schrägabschnittes gegen die Kugelwand-gepreßt ist.
13. 13. Unterpulver-Schweißautomat zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch g-! k e n n z e i c hn e t, daß der um eine vertikale Achse (18) verdrehbare Automatenträger (13), der die Schweißdrahtapule (14), den Schweißkopf (16) und die Schweißpulver-Zuführungsvorrichtung (17) trägt, auf seiner Achse (18) gegenüber dem Fahrwerk (26) in der Höhe verstellbar ist und daß der um eine horizontale Achse (15) schwenkbare Schweißkopf (16) mit einem den Anstellwinkel im Bereich von etwa .0 bis 50o stufenlos einstellenden Verstellgestänge (21) verbunden ist.
14. 14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 8 und 9, g !,k e n n z e i c h n e t durch eine iippvorriehtung bestehend aus einem auf seiner Oberseite entepreohend der Wölbung der aneinanderzusehweißenden Bleche (40) geformten Auflagetisch (36), der in einem Gestell ( 34) um eine waagerechte Achse (35) kippbar gelagert ist, sowie einen im Abstand von etwa 3/4 Blechlänge davon aufgestellten Ständer (37) mit einem Seilzug (38), der von einem synchron mit der Fahrgeschwindigkeit des -Schweißautomaten (42) gesteuerten Hubmotor (39) angetrieben ist.