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Vergahren zum örtlichen Glüben der Schweißnähte an Werkstücken Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum artlichen Glüben der Schweißnähte an Werkstücken,
insbesondere an Behältern mit Materialdicken über 30 mm.
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Es ist bekannt, Werkstücke nach dem Schweißen zum Zwecke der Kornverfeinerung
zu glühen. Zur Durchfübrung des Verfahrens sind Glühöfen bekannt, in denen das gesamte
Werkstück eingebracht und auf die notwendige Glühtemperatur erwärmt wird. Hierzu
ist es notwendig, insbesondere Behälter vor Beginn des Glühprozesses mit feuerfesten
Stützwänden auszumauern, um ein Zusammenfallen des Behälters und Eindrücken der
Auflageflächen infolge des Eigengewichtes und der durch die Temperatureinwirkung
verminderten Festigkeit des Werkstoffes einzuschränken. Des Einfallen des Behälters
gänzlich zu vermeiden ist bei diesem Verfahren nicht möglich, da infolge der verschiedenen
Materialien von Behälter und Stützwänden unterschiedliche Ausdehnungskooffizionten
vorliegen. Ein weiterer Nachteil ist, daß Deformationen durch ungleichmäßiges Erwärmen,
insbesondere an Werkstücken mit unterschiedlichen Materialdicken und hohen Eigenspannungen
auftreten können, wobei das gesamte Werkstück infolge des Glühprozesses verausdert,
so daß ein nachfolgendes Entzundern des gesamten
Werkstückes notwendig
wird. Hinzu kommt, daß die Energiekosten für den Glühprozeß einschließlich Anwärmzeit
für den Ofen sehr hoch sind. Nr die gesamte Zeit der Erwärmung des Glühprozesses
und der nachfolgenden Abdühlung ist die Ofenkapazität für ein Werkstück gebunden.
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Um eine örtliche Glühbehandlung abgegranzter Flächen an Werkstücken,
insbesondere der Schweißnaht vornehmen zu können, sind Verfahren bekannt, bei denen
die Erwärmung des Werkstückes mittels Induktionsglühanlage vorgenommen wird, wobei
Induktoren der verschiedensten Formen und Wirkungsweisen Anwendung finden.
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Der Einsatz von Induktionsglühanlagen weist gegenüber der Ofenglühung
Vorteile auf, so wird es z. B.
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möglich, örtlich begrenzte Erwärmungen zum Zwecke der Glühbehandlung
an Werkstücken vorzunehmen. Zu diesem Zweck werden entsprechend ausgebildete Wicklungen
um das Werkstück geführt. Die Nachteile sind jedoch, daß sich bei Werkstücken mit
unterschiedlichen Materialdicker dieses Verfahren nur begrenzt unter bestimmten
Bedingungen, d.h. wenn die Möglichkeit besteht, die unterschiedlichen Materialdicken
durch zusätzliche Arbeitsverfahren annähernd ansugleichen, anwenden läßt.
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Eine weitere Möglichkeit ist die örtliche Erwärmung, insbesondere
der Schweißnaht mittels speziell ausgebildeter Heisinduktoren in Form einer Leiterschleife.
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Die Leiterschleife ist dem Schweißkopf in einem festzulegenden Abstand
nachgeordnet. Hier tritt der Nachteil in Erscheinung, daß der Glühprozeß von der
Schweißgeschwindigkeit abhängig ist.
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Derüber hinaus ist es unzweckmüßig, ummittelbar nach dem Schweißprozeß
den Glühprozeß durchzuführen, da auftretende Schweißnahtfehler nach der Ausbesserung
einer erneuten Glühbehandlung unterzogen werden müssen und demit erhebliebe Mehrkosten
entstehen. Der wesentlichste Nachteil bei der Anwendung von Induktionsglühanlagen
in jeglicher Form entsteht durch den sehr hohen Geräteaufwand, vor allen durch die
notwendig werdenden Fühlanlagen.
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Hinzu kommt, daß beträchtliche Mengen Elektroenergie erforderlich
sind, was dazu führt, daß eigens Energieanschlüsse bzw. -quellen notwendig werden.
Zur abgegrenzten örtlichen Gluhbehandlung von Werkstücken ist weiterhin die Verwendung
von Nachlaufbrennern bekannt. Der Glühprezeß wird hierbei in der Weise vorgenommen,
daß dem Schweißkopf eine Heizflamme nachgeordnet wird. Schweißkopf und Heizflamme
müssen einen solchen Abstand zueinander aufweisen, daß die Temperatur an der zu
glühenden Stelle unter A3 bzw. A1 bis zum Zeitpunkt der erneuten Erwärmung durch
die Heizflamme abgosunken ist, so daß nunmehr die Erwärmung auf die notwendige Glühtemperatur
erfolgen kann. Diedes Verfahren baz ebenfalls wie biem Schweißen mit
nachfolgender
Leiterschleife den Nachteil, daß der Glühprozeß von der Schweißgeschwindigkeit abhängig
ist und demzufolge bei notwendig werdenden Ausbesserungsarbeiten an der Schweißnaht
eine erneute Glühbehandlung notwendig wird. Bei größeren Materialdicken sind zur
vollständigen Durchwärmung des Materials größere Brenner erforderlich. Damit wird
es aber infolge der hohen Wärmsentwicklung notwendig, die Heizflamme in einem größeren
Abstand zum Schweißkopf anzuordnen. Dabei treten Schwierigkeiten in der weiteren
Führung des gesamten Gerätes nach Beendigung des Schweißprozesses zur Fortführung
des Glühprozesses auf, Infolge der Abhängigkeit des Glühprozesses von der Schweißgeschwindigkeit
ist eine exakte Beeinflussung auf die Gefügeveränderung nicht möglich. Jedes Schweißvofahren
hat andere Vorschubgeschwindigkeiten, so daß eine genaue Festlegung der Glühgeschwindigkeit
nicht möglich ist. Durchgeführte Versuche ergaben, daß insbesondere bei Materialdicken
von 20 - 25 mm teilweise wieder eine Grobkornbildung in Gefüge erfolgt. Somit dürfte
dieses Verfahren für größere Materialdicken ungeeignet sein.
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Zweck der Erfindung ist es, die geschilderten Mängel ohne wesentlichen
Aufwand an Geräten, Energie und Kosten unter Erreichlung hohor mechanischer Gütewerte
zu beseitigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum örtlichen
Glüben der Schweißnähte an Werkstücken, insbesondere an Behältern mit Materialdicken
über 30 mm zu schaffen, wobei die durch vorhergehende Bearbeitungsverfahren erreichte
Form, insbesondere die durch das Walzen erreichte Rundheit bei Behältern erhalten
bleiben soll.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß senkrecht zur
Schweißnaht wurzel- und decklagenseitig versetzt oder gegenüber Hochleistungsbrenner
mit hoher Wärmeleistung auf die Schweißnaht einwirken und die Gefügeveränderung
bzw. der spannungsfreie Zustand in Material dadurch bewirkt wird, daß die Schweißnaht
durch die Normalflamme bzw. die Normalflamme über die Schweißnaht vorzugsweise mit
einer Vorschbgeschwindigkeit 25 - 30 mm/min beim Normalglühen und 50 - 60 mm/min
beim Spannungsfreiglühen geführt wird, wobei die Vorschubgeschwindigkeit der Materialdicke
angepaßt wird.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin,
daß die zur Durchführung des Verfahrens notwendigen Geräte und ihr Aufbau einfach
sind, und eine rationelle Auslastung gestatten. Hinzu kommt, daß die mechanischen
Gütewerte, insbesondere das Verhältnis Zugfestigkeit zur Kerbschlagzähigkeit wesentlich
günstiger liegen, als dies mit herkömmlichen Verfahren erreichbar ist, und daß die
durch vorhergehende Bearbeitungsverfahren erreichte Form,
insbesondere
die durch das Walzen erreichte Rundheit bei Behältern durch die nur örtliche Glühbehandlung
erhalten bleibt.
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Anhand eines Ausführungsbeispiels zur Normalglühung einer Rundnaht
eines Behälters mit einer Materialdicke von 60 mm und der Materialgüte 13 CrMo 4.4
soll das Verfahren er erläutert werden. An dem auf einem regelbare Rollwerk lagernden
Behälter sind in geeigneter Weise wurzel- und decklagenseitig der Schweißnaht beispielsweise
je ein Hochleistungsbrenner mit vorzugsweise sieben zu einem Bündel vereinigten
Brennerspitzen mit je einer mittleren Durchlaufmenge von 1150 l/h Azethylen und
Sauerstoff angeordnet. Die Brennerspitzen sind mit einem Kupfermantel umgeben, und
durch zusätzliche Zuführung von Preßluft oder Sauerstoff eine günstigere Verbrennung
und gleichzeitig eine Kühling der Brennerspitzen zu erzielen. Die Hochleistungsbrenner
sind so angeordnet, daß sie senkrecht zur Schweißnaht stehen und in Vorschubrichtung
vorteilhafter Weise um 50 mm versetzt sind. Der Glühbereich beträgt Schweißnahtbreite
+50 mm. Die notwendige Glühtemperatur wird vorzugsweise mit einem fotoelektrischen
Pyrometer ermittelt. Die Temperatur wird vorzugsweise 3 sec. nach Abschalten bzw.
Wegdrehen der Flamme von der Schweißnaht gemessen. Die Schweißnaht wird z.B.
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mit der Vorschubgeschwindigkeit 25 mm/min durch die
Normalflamme
der Hochleistungsbrenner hindurchgeführt, wobei nach dem Glühen der gesamten Rundnaht
und Erreichen des Anfangspunktes der Glühung 200 mm über den Anfangspunkt hinausgefahren
wird.