DE1926866A1 - Verfahren zum Anschweissen von Stutzen od.dgl. und zur Durchfuehrung des Verfahrens geeignete Vorrichtung - Google Patents

Description

Verfahren zum Anschweißen von Stutzen oder dergl. und zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anschweißen von Stutzen oder dergl., bei dem mehrere Schweißbrenner längs einer geraden oder gekrümmten Schweißlinie angesetzt und angeordnet werden, um damit gleichzeitig das Schweißen eines vorbestimmten Bereichs durch gleichzeitige Bogenentladungen der Schweißbrenner zu erzielen.

Jedes Rohr eines eine Öfenwandung eines Kessels bildenden Eohrfelds ist an seinen beiden Enden an eine Kopfplatte angeschlossen.

Gemäß den üblichen Schweißverfahren zum Anschweißen dieser Rohrstutzen verwendet man manuelle oder halbautomatische Methoden, durch welch· Schweißnähte aufeinander abgelegt werden, bzw. vollautomatische Methoden, bei denen ein Schweiß-

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brenner auf einer drehbaren Vorrichtung sitzt, die sich um die Achse des anzuschweißenden Stutzens dreht, so daß die Schweißraupen abgelegt werden, während sich der Brenner um den Stutzen dreht.

Mit den früheren Schweißverfahren ist die Schweißzeit langer und bei allen manuellen, halbautomatischen und vollautomatischen Schweißverfahren verwendet man nur eine Schweißelektrode in einer Schweißzone, so daß Verbesserungen hinsichtlich des Schweißvorgangs nicht zu erwarten sind.

Ψ Sarüberhinaus verwendet man im Falle der durchgehenden Kessel der oben beschriebenen Sauart in weitestem umfang die beschriebenen Anschlüsse, so daß eine Verbesserung hinsichtlich des Nutzeffekts beim Herstellen dieser Schweißverbindungen außerordentlich wünschenswert ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es im Hinblick auf die Nachteile der bekannten Verfahren, den Schweißvorgang rascher und wirkungsvoller durchzuführen. Erreicht wird dieses Ziel durch ein verbessertes Verfahren zum Schweißen von Stutzen oder dergl. und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, gekennzeichnet im allgemeinen dadurch, daß mehrere Schweißbrenner längs einer geraden oder gekrümmten Schweißlinie angesetzt und angeordnet werden, wodurch gleichzeitig ein Sohweißen einer vorbestimmten Fläche oder Zone durch gleichzeitige Bogenentladungen mit Hilfe der Vielzahl von Schweißbrennern erreicht werden kann.

Die Erfindung soll im folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert werden, die als Ausführungsbeispiel gedacht ist.

Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine erläuternde Sohnittdarstellung für ein Beispiel

einer Rilltnansohweißung eines Stutzens, wobei diese

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Darstellung einen Schnitt längs der linie A-A der Pig. 2 wiedergibt;
Fig.2 Hauptrohr und angesetzten Stutzen in einer Überblickdar- '

stellung;
Fig.3 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt zur Wiedergabe

des Anschweißvorgangs des Stutzens am Hauptrohr; und Fig.4 ein elektrisches Schaltbild für die elektrischen Anschlüsse der Stutzenschweißmaschinen gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fach Fig. 3 dient ein Raum 4 als Kammer, in welchem eine Gasatmosphäre, beispielsweise aus Kohlendioxidgas, Argongas usw., aufrechterhalten wird. In ;jeder Seitenfläche eines Abdeokmetalls 3, vorzugsweise aus Kupfer, befindet sich eine öffnung 6 zur Beobachtung des Schweißbogens und außerdem zum Abzug der Abgase aus der Schweißzone. An der Oberfläche des Abdeckmetalls 3 sind mehrere Öffnungen 5 in gleichem Winkelabstand vorgesehen. Bei der wiedergegebenen Ausführungsform sind zwölf solcher Öffnungen vorhanden. Die Öffnung 5 ist unter einem geringen vorbestimmten Winkel geneigt, kann jedoch auch so vorgesehen sein, daß der Winkel der Öffnungsachse zur Achse des Mantelmetalls einstellbar ist. Der Metallmantel ist so konstruiert und angeordnet, daß er in Längsrichtung geteilt werden kann. Der Metallmantel 3 kann mit Hilfe von Schrauben 10 abnehmbar in seiner Lage gehalten werden, so daß er einen an die Seitenfläche eines Hauptrohre 1 oder einer Kopfplatte anzuschweißenden Stutzen 2 umgibt. Im oberen Teil des Metallmantels 3 ist eine Abschlußfläche 7 vorgesehen, die eng die Oberfläche des Stutzens 2 berührt, wenn die Schraube 10 angezogen wird. Eine andere Abschlußfläche 8 sitzt eng auf der Oberfläche des Rohrs 1 * Um einen Austritt geschmolzenen Metalls nach außen zu verhindern und die Schweißraupen gleichmäßig auszubilden, ist eine Oberfläche 9 an der Innenseite und am unteren Endteil dee Metallgehäuses 3 vorgesehen.

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In jeder öffnung 5 des Metallgehäuses 3 ist ein Schweißbrenner 11 vorgesehen, der elektrisch mit einer Schweißmaschine über ein Kabel 21 verbunden ist (vgl. Fig. 4)» so daß insgesamt zwölf Elektroden um den Umfang des Stutzens 2 herum angeordnet sind. Bei der wiedergegebenen Ausführungsform dient ein elektrisches Isoliermaterial 12 um die Außenoberfläche des Schweißbrenners 11 zur Isolierung der Elektrode gegenüber dem Gehäuse. Eine Kabelepitze 20 befindet sich in der Nähe jeder Öffnung 5, um einen Schweißstab durch diese Spitze in Richtung des Schweißteils oder der Schweißzone vorrücken zu können.

Wie man deutlich aus Fig. 4 erkennt, die eine Schweißmaschinen-Schaltung wiedergibt, trägt jeweils eine Schweißmaschine 13 einen Schweißstab 19 zum Vorschub zum Schweißbereich in der Nähe des Schweißbrenners 11. Damit die Schweißmaschinen 13 mit hohem und niedrigem Strom betrieben werden können, ist ein Paar von Hoch- und Niederstromquellen 14 und 15 für jede Schweißmaschine vorgesehen. Diese Stromquellen sind an eine Wechselstromquelle über Leitungen 22 angeschaltet. Jedes Paar der Stromquellen 14 und 15 ist über ein Schweißkabel 23 mit jeder Schweißmaschine 13 derart verbunden, daß die Elektroden ihre Polaritäten ändern können,, Ein Schaltpult 16 ist an die Wechselstromquelle über Drähte 24 an jede Schweißmaschine 13 mit Hilfe üblicher Steuerkabel 25 und an die Stromquellen 14 und 15 über entsprechende Steuerkabel 26 angeschaltet.

Das Schaltpult 16 ist mit einer Quelle 17 für inertes Gas, beispielsweise Kohlendioxid, Argon oder de'rgl., über ein Gasheizgerät 18 und einen Gassohlauch 27 verbunden und steht außerdem mit jedem Raum 4 des Metallmantels 3 über einen Gasschlauch 28 in Verbindung. Bei Betätigung des Schaltpults 16 werden Bogenentladungen in den Schweißzonen erzeugt, die Elektroden 19 durch die Spitzen 20 vorgeschoben und inertes Gas, beispielsweise Kohlendioxid, Argon oder dergl., in die Bäume 4 eingespeist.

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Bei Betätigung des Schaltpults 16 wird der Schweißstab 19 auf die Stutzen-Schweißzone über die Spitze 20 zugeführt und zum Schweißbereich mit Hilfe des Schweißbrenners 11 gefördert, so daß der Stutzen 2 gleichzeitig über seinen Umfang angeschweißt wird.

Wie oben angegeben, sind als Schweißstrom Hoch- und Niederströme verfügbar und können von einem zum anderen abhängig von den jeweiligen Schweißbedingungen während des Schweißvorgangs umgeschaltet werden. Will man das vollständige Eindringen der Schweißnaht erzielen, wie es beispielsweise für das Einschweißen der Stutzenwurzel erforderlich ist, dann wird die Schweißmaschine 13 auf die Hochstromquelle 14 geschaltet. Andererseits schaltet man die Schweißmaschine auf die Uiederstromq.uelle 13 im Falle eines übermäßigen Metallniedersohlags auf der Oberfläche, um ein Durchbrennen des Stutzens mit geringerer thermischer Kapazität zu verhindern. Im Falle eines dünnwandigen Stutzens 2 wird der geringe Schweißstrom kontinuierlich für den Schweißvorgang eingeführt, um das Durchbrennen des Stutzens zu vermeiden.

Aufgrund durchgeführter Versuche zeigt sich, daß, wenn der Abstand des Schweißbrenners 11 auf unter 20 mm gehalten wird, nicht nur in einem Teil unmittelbar unterhalb des Schweißbrenners, sondern auch an Stellen in der Nachbarschaft des Grundmetalls ein vollständiges Eindringen der Schweißnaht sichergestellt werden kann. Das abgelegte Metall fließt in Richtung des Teils zwischen dem Schweißbrenner, so daß sioh das Metall gleichmäßig ablegt.

Bei der wiedergegebenen Ausführungsform sindzwölf Elektroden über den Umfang des Stutzens 2 angeordnet, und in diesem Fall kann Magnetwind vorteilhaft verhindert werden, wenn die Polaritäten dieser Elektroden abwechselnd geändert werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung läßt sioh die Winkelstellung der Schweißelektrode relativ zur Sohweißrille durch die Winkel-

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stellung der öffnung 5 des Metallgehäuses 3 bestimmen, während die Winkelstellung der Schweißnaht selbst vom Wurzelende des Stutzens 2 4 bis 5 mm entfernt wird, um ein vollständiges Eindringen der ersten Schweißraupe sicherzustellen. Das Durchbrennen des Stutzens 2 läßt sich dadurch verhindern, daß man vom Stutzen den Bogenerzeugungspunkt dadurch entfernt, daß man den Winkel des Schweißbrenners 11 bei Zunahme der Schweißablage ändert.

Der Zustand der Haupen am Stutzen-Schweißbereich hängt ab vom Zustand der Befestigung des Metallmantels 3, so daß die genaue koaxiale Anordnung des Metallmantels 3 relativ zum Stutzen 2 von großer Bedeutung ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Endfläche 7 am oberen feil des Metallmantels 3 so eng als möglich in Berührung mit dem Stutzen 2 und der Boden des Metallmantels 3 so ausgeformt, daß er die Oberfläche des Rohrs 1 eng berührt, wobei der Metallmantel 3 genau in koaxialer Ausrichtung bezüglich des Stutzens 2 angeordnet werden kann.

Die Erfindung wurde unter besonderer Bezugnahme auf das Stutzenschweißen mit zwölf Elektroden erläutert, jedoch ist sie selbstverständlich darauf nicht beschränkt und kann für jeden anderen Schweißvorgang ebenfalls zur Anwendung kommen.

Gemäß dem Grundprinzip der vorliegenden, hier beschriebenen Erfindung sind mehrere Elektroden über den Umfang eines Stutzens oder dergl. angeordnet, und das Schweißen erfolgt automatisch, so daß der SchweißVorgang kurzzeitig mit hohem Nutzeffekt durchgeführt werden kann. Darüberhinaus lassen sich die Schweißmaschinen zwischen hohem und niedrigem Strom während des Schweißvorgangs umschalten, so daß man bessere Sohweißnähte erhält, ohne daß es zum Durchbrennen kommt, und zwar ohne Rücksicht auf die Wandstärke des Stutzens oder dergl·.

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Claims (3)

Ansprüche

1.Λ Verfahren zum Schweißen von Stutzen oder dergl., dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Schweißbrennern über eine gerade oder gekrümmte Schweißlinie vorgesehen und angeordnet wird und gleichzeitig das Schweißen eines vorbestimmten Bereiches durch gleichzeitige Bogenentladungen der Schweißbrenner durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schweißbrenner zwischen Hoch- und Niedrigstrom umgeschaltet oder absatzweise mit Schweißstrom versorgt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Metallmantel (3) zur Bildung eines Raums zur Aufnahme einer Atmosphäre aus Kohlendioxid, einem inerten Gas oder einer Mischung davon mit weniger als* 10$ Sauerstoff, dessen Abschlußfläche (7) sich eng um einen Stutzen oder dergl. legt, während sich die andere Anschlußfläche (8) auf das Grundmetall setzt, und durch eine Vielzahl von Schweißbrennern (11), die längs einer Schweißlinie so angeordnet sind, daß sie die Schweißlinie des Stutzens (2) oder dergl. umgeben und an eine Stromquelle (13,14,15) so angeschaltet sind, daß der Schweißvorgang in einem vorbestimmten Bereich mit Hilfe dieser Schweißbrenner gleichzeitig erfolgen kann.

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