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Kessel- und Apparatebau bieten ein weites Feld für die Anwendung
der nach dem WIC-Verfahren (Wolfram-Inert-Gas-Verfahren) arbeitenden Schutzgasschweißtechnik.
In diesen Fällen scheitert die Anwendung dieses Verfahrens häufig an der schwierigen
Zugänglichkeit der Schweißstellen, so daß dann eine weniger vorteilhafte Konstruktion
vorgesehen werden muß oder auf weniger geeignete Schweißverfahren ausgewichen wird.
Beispielsweise sind bei Kesselanlagen in großen Kraftwerken die Rohre zur Dampferzeugung
dicht nebeneinander angeordnet, wobei der Spalt zwischen den zu verbindenden Rohren
nur 3 mm groß ist und der Abstand zwischen den Rohrwänden 15 mm beträgt, um die
Wirtschaftlichkeit der Anlage zu wahren.
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Je dichter-die Rohre vorgesehen sind, desto größer wird der Wirkungsgrad
der Anlage, der auch von der Bemessung des Rohrdurchmessers abhängt.
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Demnach hat man derartige Rohre porenfrei autogen geschweißt, was
naturgemaß wegen der großen Wärmeeinbringung nicht ohne erhebliche Verziehon der
Rohre möglich war. Wegen des hochgespannten Dampfes bei hoher Temperatur ist es
aber erforderlich, Rohre aus warmfesten und somit hochlegierten Werkstoffen zu verwenden.
Diese werden aus metallurgischen
Gründen sehr viel besser nach dem
erwähnten WIG-Verfahren geschweißt.
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Der dabei üblicherweise ve-rwendete Brenner, z.B. ein solcher nach
dem österreichischen Patent Nr. 207 212, besitzt eine nicht abschmelzende Elektrode,
die konzentris-h von der das Schutzgas zuführenden ß.a3düse umschlossen ist. Eine
solche Düse kann jedoch schlecht in den geringen Zwischenraum zwischen den Rohren
bzw, Rohrwänden eingeführt werden.
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Wegen des an der Mündung der Düse austretenden Gasstromes kommt es
ferner an der verengten Schweißstelle zum Auftreten von Unterdrücken mit der Folge,
daß Luft aus der Umgebung angesaugt wird und in den Schtjtzgas mantel eindringt.
Dies führt wegen ungenügenden Gasschutzes dann zur Porenbildung im Schweißgut. Nach
Röntgenprüfung der Schweißstelle zwecks Auffindung mangelhafter Verbindungen, insbesondere
poröser Stellen, sind diese Stellen zu entfernen (abmeißeln) und in geforderter
Qualität neu auszuführen, was einen erheblichen Kosten- und Zeitaufwand verursacht.
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Die angeführten Nachteile treten aber auch dann auf, wenn z.B.
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an einem Behälter mit einem großen Flansch neben diesen ein kurzer
Flanschstutzen mittals einer Kehinaht anzuschließen ist. Auch hier kommt es zu der
erwähnten nachteiligen Injektorwirkung, mit der Folge, daß sich in der Schweißnaht
Poren bilden.
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Die Erfindung hat ferner zum Ziel, einen Ausbau der Elektrode ohne
Ausbau der Düse bei einem Schweißbrenner mit durch Schutzgas abgeschirmter, nichtabschmelzender
Elektrode zu ermöglichen, wobei die Elektrode von einer das Schutzgas zuführenden,
rohrförmigen, auswechselbaren Düse umschlossen ist, die im Bereich der abgebogenen
Elektrodenspitze mit einer seitlich mündenden Austrittsöffnung für das Schutzgas
versehen ist. Hierbei zu i soll ein normaler, typisierter Schweißbrenner zur Verwendung
gelangen, der sowohl für normales Handschweißen als auch für das Automatenschweißen
verwendbar ist; Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, aaß die Düse an ihrem
vorderen Ende mit einer Stirnwand abgeschlossen ist, welche eine Durchtritsöffnung,
z.B. einen Durchtrittsschlitz, zum Einführen der Elektrode aufweist.
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Gemäß einer besonderen Ausgestaltung dieses Brenners ist die Durchtrittsöffnung
der Düse von der abgebogenen Spitze der Elektrode durchsetzt, was besonders dann
von Bedeutung ist, wenn innerhalb von Rohren Kehlnaht unter engen räumlicren Verhältnissen
geschweißt werden sollen. tgesentlich ist ferner, daß beim erfindungsgemäßen Schweißbrenner
die Düse um ihre Längsachse verstell- und feststellbar ist, so daß die Durchtrittsöffnung
in einem beliebig wählbaren Winkel zu jener Ebenemundet, in der die achsen von Brennergriff
und Brennerkopf liegen Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schweißbrenners
wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei handelt es sich um
einen luftgekühlten Brenner; sinngemäß kann die Erfindung beispielsweise auch bei
wassergekühlten Brennern angewendet werden, indem man eine erfindungsgemäß ausgebildete
Düse an dessen Brennerkopf anschließt. In der Figur 1 ist der vordere Teil des Schweißbrenners
mit der Schutzgasdüse und einer nichtaubschmelzenden Elektrode gezeigt. Die Figur
2 veranschaulicht den vorderen Teil der Schutzgasdüse in groberem Maßstab. Figur
3 zeigt das Halten des erfindungsgemäßen Schweißbrenners be1 Schweißen von vertikal
angeordneten Rohren.
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In den Figuren ist mit 1 die übliche Spannzange für eine nichtabschmelzende
Wolfram-Elektrode 2 bezeichnet. Üter das Rohrstück 3 gelangt des Schutzgas und der
Schweißstrom von Zuleitungen in den Brennerkopf 4, der von einer Isolation 6t umkleidet
ist. Von hier dringt das Gas uber Schlitze 5 in ein die Elektrode ; festklemmendes
Geuindestück u ein, welches ein Teil der Spannzange ist, um in eine rohrförmige
Düse 7 zu strömen, die mittels einer Mutter 8 unter Zwischenschaltung eines Dichtungsrinqes
9 unc einer keramischen Gewindebuchse 10 am Brennerkopf angeschraubt ist. Zum Festklemmen
der Elektrode 2 wird der geschlitzte Kopf 11 des Gewindestückes 6 mit einer konischen
Fläche 12 an die Gegenflåche 13 am Brennerkopf 4 mittels einer Brennerkappe 14 gezogen1
die am hinteren Gewindeansatz 6' des Gewindestückes 6 angreift.
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Die beispielsweise aus einem Kupferrohr hergestellte Düse 7 besitzt
an ihrem vorderen Ende eine seitliche Austrittsöffnung 15, welche cinen gebördelten
Rand 157 besitzt. In der Stirnwand 16 der Düse ist eine Öffnung 17 belassen, die
gerade so groß ist, daß durch sie die Elektrode 2 in die Spann Zange 1 eingeführt
werden kann. Diese Befestigungsart uer Düse 7 ermöglicht deren Feststellen in jedem
beliebigen Winkel zu jener Ebene, in der die Achsen vom Brennergriff und Brennerkopf
liegen.
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Es genügt häufi , am vorderen Ende der Düse 7 einen schrägen Anschnitt
vorzusehen, curch den das Schutzgas zumindest zum Teil eitlich auf die Schreißstelle
ustreten und diese umhüllen kann. Zweckmäßig wird man ab r eine Elektrode 2 wählen,
welche ein vorne abgebogener Ende 2' besitzt, das durch eine Düsenöffnung ragt,
deren Gasablenkwirkung ausgeprägt als die einer lediglich schräg angeschnittener
Düse ist.
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m zwischen den eng nebeneinander angeordneten Hohren (Figur 3) schweißen
und genügenden Gasschutz erzielen zu können, wird die Düse im vorderen Bereich,
also bereits vor der Austrittsöffnung, im Querschnitt oval ausgeführt.
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Figur 3 zeit die Vorbereitung für eine Schweißverbindung, wie sie
im Steilrohr- Kesselbau (Benson oder Laron) in allen nur erdenklichen Lagen beherrscht
werden muß. Der Spalt a zwischen den zu verb in denden Bohren ist 3 mm breit, der
Durchmesser d des Zusatzdrahtes 18 ebenf-lis 3 mm und der Abstand zwischen den Rohrwänden
beträgt etwa 15 mm. Bereits unter diesen Verhältnissen, die noch als einfache anzusprechen
sind, kann mit cen bisher bekannten Düsen ein porenfreies Schweißen nicht mehr gewährleistet
werden.
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Die Uurzelschweißung wird zwischen den Rohren begonnen und ein Teilstück
bis etwa zum Punkt c geführt; sodann wird die Schweißung auf der anderen- Seite
bis zum Punkt c ausgeführt und schließlich auf der
Gegenseite sinngemäß
verfahren. Zum Abschluß wird die Schweißnaht mittels normaler Elektrodenschweißung
aufgefüllt. Durch diese Technik wird die gut Beherrschung der Wurzelschweißung nach
dem WIS-Verfahren, gepaart mit der Erfüllung der metallurgischen Erfordernisse des
Rohrwerkstoffes bei geringer Wärmeeinbringung und daher geringer Wärmeschrumpfung,
ermöglicht.