DE2011915C3 - Vorrichtung zum induktiven Längsnahtschweißen eines Metallrohres - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum induktiven Längsnahtschweißen eines Metallrohres der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Bei einer solchen, aus der DT-PS 8 58 276 bekannten Vorrichtung sind die Längsinduktoren zu beiden Seiten des Spaltes nebeneinander angeordnet, wobei die Ströme in beiden Längsinduktoren entgegengesetzt gerichtet sind. Auf diese Weise fließen in den Kanten induzierte Ströme, die infolge des Nachbarschaftseffektes in der Nähe der Kantenoberfläche konzentriert werden. Da die Wirkung des Nachbarschaftseffekts mit zunehmender Spaltbreite abnimmt, ist diese bekannte Vorrichtung auf die Verschweißung von Rohren mit schmalen Spalten beschränkt.

Bei einer aus der US-PS 26 32 079 bekannten Vorrichtung zum Längsnahtschweißen ist eine Vorheizeinrichtung für die zu verschweißenden Kanten vorgesehen, die einen zweiteiligen Mittelleiter und zwei seitliche Leiter, je eine Windung bildend, umfaßt. Der Mittelleiter ist parallel zur Rohrachse angeordnet und überdeckt den Spalt und die ihn begrenzenden Kanten. Diese bekannte Vorrichtung ist jeweils nur für eine bestimmte Spaltbreite bemessen und arbeitet nur bei schmalen Spalten mit gutem Wirkungsgrad.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schweißvorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine ausreichende Vorei wärmung der Kanten des zu verschweißenden Metallbandes mit geringer elektrischer Energieeinspeisung unabhängig von der Spaltbreite möglich ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Schweißvorrichtung läßt sich in einfacher Weise an die Spaltbreite anpassen. Da die beiden Längsinduktoren so angeordnet werden, daß die Kanten jeweils unter der Mittellinie der Längsinduktoren verlaufen, kann die erforderliche Vorerwärmung der Kanten mit geringer elektrischer Energieeinspeisung erzielt werden. Um sicherzustellen, daß die Temperatur der beiden Stoßkanten beim Einlaufen in die Schweißzone gleich groß ist, ist der dem Berührungspunkt der Stoßflächen näherliegende Längsinduktor kurzer als der andere Längsinduktor.
μ Der Abstand der Windungen von der Rohroberfläche ist zur Änderung der Ankopplung gemäß Patentanspruch 2 iweckmäßigerweise einstellbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Rohrschweißanlage mit einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung,
Fig.2 einen Schnitt entlang der Linie H-II der

Fig. 1.

F i g. 1 zeigt eine Rohrschweißanlage in der Draufsicht. Das aus einem Metallband vorgeformte Rohr 1 wird durch die Druckrollen 2 zusammengepreßt und vorwärtsbewegt. Es bildet sich ein V-förmiger Spalt 4 mit Stoßkanten 3 und Stoßflächen 3a und 36. Die auf Schweißtemperatur erhitzten Stoßkanten 3 und die zugehörigen Stoßflächen 3a, 36 werden durch die Druckrollen 2 im Berührungspunkt 5 zusammengepreßt-, es kommt zur Ausbildung einer Schweißnaht 6. Zur Erzeugung der Schweißtemperatur ist ein ringförmiger

Induktoi 7 vorgesehen, der mit Hochfrequenzstrom mit einer Frequenz zwischen 200 und 450 kHz gespeist wird. Der Induktor 7 erzeugt im vorgeformten Rohr 1 einen Ringstrom, der vor allem die Kanten 3 des Spaltes 4 sehr schnell erhitzt.

Vor dem ringförmigen Induktor 7 sind zwei Längsinduktoren 9 und 10 angeordnet, die ebenfalls mit Hochfrequenzstrom gespeist werden. Die Felder dieser Längsinduktoren greifen in den Spalt 4 ein und erwärmen die Stoßflächen 3a, 36 auf eine Temperatur, die unterhalb der Schweißtemperatur liegt. Es werden somit in äußerst kurzer Zeit und mit geringer Hochfrequenz-Energie die Stoßkanten 3 und Stoßflächen 3a, 36 im vorgeformten Rohr 1 in die Zwischenstufe des festen und flüssigen Aggregatzustandes gebracht.

Die beiden Längsinduktoren 9 und 10 sind in Richtung der Rohrachse 11 hintereinander angeordnet und sind mit Eisenrückschlußblechen 12 versehen. Der Längsinduktor 9 ist über der einen Stoßkante des V-förmigen Spaltes 4 und der Längsinduktor 10 über der gegenüberliegenden Stoßkante des Spaltes 4 angeordnet. Die beiden Längsinduktoren 9 und 10 sind durch ein Leiterstück 13 verbunden und so über den Stoßkanten angeordnet, daß sie mit ihrer halben Breite über den Spalt 4 ragen. Die Felder der Längsinduktoren 9,10 greifen demnach in den Spalt 4 ein und erwärmen die Stoßflächen 3a, 36. Der dem Berührungspunkt 5 am nächsten gelegene Längsinduktor 10 ist kurzer als der vom Berührungspunkt 5 weiter entfernte Längsin-

duktor 9. Damit wird erreicht, daß die Temperatur der Stoßflächen beim Einlaufen in den Bereich des ringförmigen Induktors 7 ungefähr gleich ist

Die Längsinduktoren 9, 10 bilden mit parallel angeordneten Leiterstücken 15 und 16 Windungen, die jeweils mit Stromzuführungen 14a i.nd 146 verbunden sind. Diese Windungen liegen jeweils über einem an die Stoßkanten angrenzenden Teil der Mantelfläche des vorgeformten Rohres 1. Durch den in den Windungen fließenden Strom wird jeweils ein Ringstrom in der Mantelfläche induziert, der die Oberfläche des vorgeformten Rohres 1 in der Nähe der Stoßkanten erwärmt.

Fig. 2 zeigt e.nen Schnitt längs der Linie Uli der F i g. 1. In dieser Schnittdarstellung sind der ringförmige Induktor 7 und die Druckrollen 2 nicht gezeigt.

Aus Fig.2 ist die Führung der Stromzuführungen 14a und 14Z> zu entnehmen. Außerdem zeigt die F i g. 2 den Abstand der Windungen von der Mantelfläche des vorgeformten Rohres 1. Mit diesem Abstand kann die Ankopplung und damit die Stärke der Ringströme in der Rohroberfläche eingestellt werden. Der Kopplungsabstand bestimmt damit letztlich die Erwärmung der Oberfläche und damit den Wärmestau in den Stoßkanten und den zugehörigen StoGflächen. Der Kopplungsabstand ist in Abhängigkeit vom Werkstoff, vom Rohrdurchmesser, von der Wandstärke des Rohres und von der Schweißgeschwindigkeit zu bestimmen.

Die Längsinduktoren 9 und 10 und der ringförmige Induktor 7 sind mit Kühlkanälen 17 für eine Wasserkühlung versehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum induktiven Längsnahtschweißen eines Metallrohres, das in einer Rohrwalze aus einem Metallband vorgeformt und vorwärts bewegt wird, wobei die beiden Stoßflächen des Metallbandes einen V-förmigen Spalt bilden, mit zwei beiderseits des Spaltes angeordneten Längsinduktoren mit Eisenrückschlußblechen zur Vorerwärmung der Stoßflächen, die elektrisch in Reihe geschaltet sind, jeweils parallel zu einer der Stoßflächen verlaufen und mit einer Stromzuführung je eine seitlich des Spaltes angeordnete Windung bilden, sowie mit einem zwischen den Längsinduktoren und dem Berührungspunkt der Stoßflächen angeordneten, das Metallrohr umfassenden ringförmigen Induktor, gekennzeichnet durch die Gesamtheit folgender Merkmale:

a) die beiden Längsinduktoren (9,10) sind in Richtung der Rohrachse (11) derart hintereinander angeordnet, daß jeder Längsinduktor mit seiner halben Breite über den Spalt (4) ragt,

b) die einander zugewandten Enden der Längsinduktoren (9, 10) sind durch ein den Spalt (4) kreuzendes Leiterstück (13) miteinander verbunden,

c) die einander abgewandten Enden der Längsinduktoren (9, 10) sind über je ein räumlich mit Abstand parallel angeordnetes Leiterstück (15, 16), eine Windung bildend, mit je einer Stromzuführung (14a, 14b) verbunden,

d) der dem Berührungspunkt (5) der Stoßflächen näherliegende Längsinduktor (10) ist kürzer als der andere Längsinduktor (9).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Windungen mit einstellbarem Abstand oberhalb eines an die Stoßflächen (3a, 36) angrenzenden Teils der Mantelfläche des vorgeformten Rohres (1) angeordnet sind.