DE2012301B2

DE2012301B2 - Einrichtung zur induktiven vorwaermung der schweisskanten eines mit hochfrequenz nahtzuschweissenden rohres

Info

Publication number: DE2012301B2
Application number: DE19702012301
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl.-Ing. 8521 Tennenlohe; Schäfer Hans 8520 Erlangen. HOIm 45-06 Rüppel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-03-14
Filing date: 1970-03-14
Publication date: 1973-07-12
Also published as: DE2012301C3; BE763598A; FR2084579A5; DE2012301A1

Description

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Fig. 1 eine zum Verständnis der Erfindung die- die insbesondere für Rohre schwerer Qualitäten genende, im Prinzip durch die deutsche Auslegeschrift eignet ist. Hier sind zusätzlich zu den Leitern 6 bis 9, 1 099664, Fig.3 bekannte induktive Kantenvorer- die ebenfalls wie in der Anordnung nach Fig. 1 gewärmung, bei der ein Teil der am Spalt liegenden speist sind, Rückleiter 11 bis 14 vorgesehen, die je-Leiter als Rückleiter dient, 5 weils den einzelnen Leitern zugeordnet sind; z. B. der

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Abänderung der Rückleiter 11 dem Leiter8 und der Rückleiter 12

Anordnung nach F i g. 1, dem Leiter 9 usw., wobei jedoch auch eine Überkreu-

F i g. 3 eine Ausbildung, bei der die jeder Spalt- zung der Rückleiter möglich ist. Durch diese Rückkante zugeordneten Leiter zu einem einzigen Leiter leiter, die im Abstand von einer bis drei Spaltbreiten zusammengefaßt sind und io angeordnet sind, wird auch eine Vorerwärmung der

F i g. 4 einen besonders ausgebildeten Induktor zur spaltnahen Randzonen und damit eine Verringerung

Erwärmung von Kanten von Rohren mit verhältnis- des Temperaturgradienten erreicht. Diese Rückleiter

mäßig engem Spalt und geringem Durchmesser. können — ebenfalls wie die Leiter selber — mit

Wie aus F i g. 1 einer Ausführung, wie sie zum Eisenrückschlüssen 10 versehen sein.
Stand der Technik gehört, erkennbar, wird das längs- 15 Falls ein ausreichender Spalt 5 vorhanden ist, ist es nahtzuschweißende Rohr 1 durch zeichnerisch nicht unter Umständen vorteilhaft, die beiden gleichsinnig dargestellte Vorrichtungen C-förmig vorgebogen. durchflossenen Leiter, z. B. 8 und 9 und 6 und 7 zu Am Schweißpunkt 2 werden die erhitzten Schweiß- jeweils einem einzigen Leiter 15 bzw. 16 zu vereinen, kanten 3, 4 mit Hilfe von nicht gezeigten Druckglie- der innerhalb des Spaltes 5 parallel zu den Kanten 3 dem zusammengepreßt. Die Schweißkanten 3, 4 des 20 und 4 angeordnet wird. Diese Leiter können dann in Richtung des Pfeiles 22 bewegten Rohres 1 wer- auch mit Eisenrückschlüssen 10 versehen werden, den zunächst durch die längs der Spaltkanten laufen- Die Rückleiter 17, 18 und 19 können wahlweise inden Leiter 6 bis 9 eines Mittelfrequenzinduktors vor- nen und/oder außen angeordnet werden, um den geerwärmt und anschließend durch einen nicht gezeig- wünschten Abbau des Temperaturgradienten zu erten, das Rohr umfassenden Hochfrequenzinduktor 25 reichen; siehe F i g. 3.

und/oder eine konduktive Anordnung auf die erfor- Aus Platzgründen wird ferner in Abwandlung des

derliche Schweißtemperatur erwärmt. Induktors nach F i g. 1 die Induktoranordnung 20 so

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind jeder der ausgebildet, daß die einzelnen Leiter 20 α und 20 b

Schweißkanten 3, 4 zwei Induktorleiter 6, 7 bzw. 8, 9 gegeneinander versetzt hintereinander angeordnet

zugeordnet, die sich längs des Spaltes 5 erstrecken. 30 sind. Um die unterschiedliche Entfernung der beiden

Der Winkel α der einzelnen Leiter von der Mitte des Leiter vom Schweißpunkt auszugleichen, können die

Spaltes 5 ist einstellbar; ebenso die Höhe der einzel- Längen der Leiter 20 α und 20 b unterschiedlich ge-

nen Leiter über der Rohrfläche. Jeweils zwei der sich wählt werden und/oder die Beschichtung mit Ma-

an einer Rohrkante, z. B. 3, gegenüberliegenden Lei- gnetblechen unterschiedlich ausgebildet sein. Rück-

ter, z. B. 8 und 9 weisen gleichartige Stromrichtun- 35 leiter 21 α und 21 b können zu dem gleichen Zweck

gen / auf, so daß sich eine verhältnismäßig intensive wie bei der Anordnung nach F i g. 2 vorgesehen wer-

und trotzdem gleichmäßige Erwärmung der Fläche den.

der Kante 3 ergibt. Die auf der anderen Seite des Spal- Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 spielt gege-

tes 3 liegenden Induktoren 6 und 7 führen beide benenfalls der Wegfall des Innenleiters keine Rolle,

gleichsinnig den Strom / in entgegengesetzter Rieh- 40 da Anordnungen mit sehr engem Spalt nur bei Roh-

tung. Um eine derartige Stromverteilung in den ein- ren kleiner Wandstärke und kleinem Durchmesser

zelnen Leitern zu erzeugen, sind die Leiter an ihren in Frage kommen, so daß eine gleichmäßige Erwär-

Endpunkten durch geeignete, nicht gezeigte Kröpfun- mung allein durch den Außeninduktor gewährleistet

gen oder Querverbindungen miteinander verbunden, wird.

so daß sich eine Serienschaltung der einzelnen Leiter 45 Patentschutz wird nur begehrt jeweils für die Geergibt, samtheit der Merkmale eines jeden Anspruchs, also

F i g. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung, einschließlich seiner Rückbeziehung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 daß die verhältnismäßig teure Hochfrequenzschweiß-Patentansprüche: leistung verkleinert werden kann, da schon ein Teil der benötigten Wärme durch die billigere Mittel-

1. Einrichtung zur induktiven Vorwärmung der f requenzenergie erzeugbar ist.

Schweißkanten eines mit Hochfrequenz nahtzu- 5 Eine derartige Anlage mit konduktiver Hochfre-

schweißenden Rohres über 5 mm Wandstärke, quenzschweißung und intensiver induktiver Vorwär-

bei der jeder Schweißkante zumindest zwei sich mung der Schweißkanten mittels sich längs jeder

in deren Längsrichtung erstreckende und in Kante erstreckenden Haarnadelinduktoren ist z. B.

Spaltnähe liegende Leiter eines Mittelfrequenzin- aus der USA.-Patentschrift 2 938 993 oder der deut-

duktors zugeordnet sind und bei der die am Spalt io sehen Auslegeschrift 1 099 664, F i g. 3, bekannt,

liegenden Leiter der gegenüberliegenden Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht

Schweißkanten, deren Feld auch in den Spalt ein- .darin» bei einer Einrichtung der eingangs genannten

dringt, elektrisch hintereinander angeordnet sind Art dafür zu sorgen, daß sich auch bei sehr dickwan-

und bei der die auf der Rohrinnen- und auf der digen Rohren und unter beschränkten Platzverhält-

Rohraußenseite an einer Schweißkante angeord- 15 nissen eine möglichst gleichmäßige und trotzdem in-

neten Leiter derart gespeist sind, daß ihre Ströme tensive Vorerwärmung ergibt.

gleiche Richtung aufweisen, dadurch ge- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

kennzeichnet, daß auf jeder Seite des Spal- löst, daß auf jeder Seite des Spaltes zumindest ein zu

tes (5) zumindest ein zu den Schweißkanten (3, 4) den Schweißkanten annähernd paralleler weiterer

annähernd paralleler weiterer Leiter (11 bis 14) 20 Leiter zur Induktionserwärmung der spaltennahen

zur Induktionserwärmung der spaltnahen Rohr- Rohrzonen im Abstand von mindestens einer und

zonen im Abstand von mindestens einer und höchstens dreier Spaltbreiten vorgesehen ist. Auf

höchstens dreier Spaltbreiten vorgesehen ist. diese Weise werden nicht nur die Kantenflächen,

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- sondern auch die benachbarten Zonen von etwa kennzeichnet, daß die am Spalt (5) liegenden Lei- 25 zwei- bis dreifacher Spaltbreite gezielt vorerwärmt, ter (6, 8) die Spaltkanten (3, 4) überragen. wenn auch mit geringerer Temperatur als die

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Schweißkante. Durch die Erwärmung dieser Gegend kennzeichnet, daß sämtliche Leiter (6 bis 14) ge- wird der Temperaturgradient zwischen der Schweißgeneinander und gegen das Rohr (1) verstellbar kante und der Umgebung verringert und damit das sind und mit Eisenrückschlüssen (10) versehen 30 Abfließen von Wärmeenergie aus den Schweißkanten sind. vermindert, oder anders gesehen, der Ort der Vorer-

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- wärmung kann einen größeren Abstand vom eigentlikennzeichnet, daß die beiden gleichsinnig durch- chen Schweißpunkt haben.

flossenen Leiter einer Schweißkante zu jeweils Zusätzlich wird durch die Vorerwärmüng der

einem gemeinsamen und im Spalt (5) liegenden 35 spaltennahen Zonen auch ein zu schnelles Abkühlen Leiter (15,16) zusammengefaßt sind. der Schweißnaht und damit das Auftreten von hohen

mechanischen Spannungen bzw. Rissen vermieden; ferner kann gleichzeitig unter Umständen auch auf

eine Wärmenachbehandlung der Schweißzone ver-

40 ziehtet werden.

Zur besonders intensiven Erwärmung der Schweißkanten können dabei die am Spalt liegenden

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung Leiter so ausgebildet sein, daß sie die Spaltkanten zur induktiven Vorwärmung der Schweißkanten überragen und mit Eisenrückschlüssen in an sich beeines mit Hochfrequenz nahtzuschweißenden Rohres 45 kannter Weise versehen sind (vgl. USA.-Patentschrift über 5 mm Wandstärke, bei der jeder Schweißkante 2 654 019).

zumindest zwei sich in deren Längsrichtung erstrek- Um bei verschiedenen Rohrabmessungen und

kende und in Spaltnähe liegende Leiter eines Mittel- Werkstoffen die jeweils günstigsten Erwärmungsbefrequenzinduktors zugeordnet sind und bei der die dingungen zu schaffen, ist es femer sehr vorteilhaft, am Spalt liegenden Leiter der gegenüberliegenden 50 wenn sämtliche Leiter der Induktoren gegeneinander Schweißkanten, deren Feld auch in den Spalt ein- und auch gegenüber dem Rohr verstellbar sind. Vor dringt, elektrisch hintereinander angeordnet sind und allem ist es hinsichtlich der Flächenerwärmung interbei der die auf der Rohrinnen- und auf der Rohrau- essant, wenn der Leiter an der Schweißkante gegenßenseite an einer Schweißkante angeordneten Leiter über dem vom Spalt abliegenden Leiter verstellbar derart gespeist sind, daß ilire Ströme gleiche Rieh- 55 ist. Der spaltferne und der spaltnahe Leiter des Intung aufweisen. duktors müssen dabei nicht unbedingt auf einer Seite

Bei der Längsnahtscheißung von Rohren mittlerer des Rohres liegen, es kann unter Umständen auch und schwerer Qualität, also mit Wandstärken von vorteilhaft sein, diese auf unterschiedlichen Seiten mm und darüber, ist es bereits bekannt, die anzuordnen, da hierdurch die Erwärmung gleichmä-Schweißkanten induktiv mit Mittelfrequenz von etwa 6° ßiger wird.

10⁴Hz vorzuwärmen und dann anschließend induk- Besonders intensiv wird die Kopplung zwischen

tiv oder konduktiv mit Frequenzen von 10⁵Hz und den Leitern und den Spaltkanten, wenn die beiden darüber unmittelbar vor dem Schweißpunkt auf einer Spaltkante zugeordneten Leiter zu einer bauli-Schweißtemperatur zu erhitzen und mittels Druck- chen Einheit zusammengezogen und im Spaltinneren gliedern im Schweißpunkt zusammenzupressen. 65 untergebracht werden; dies setzt jedoch einen ausrei-

Die induktive Kantenvorwärmung hat den Vorteil, chend großen Spalt voraus.

daß sich die Vorschubgeschwindigkeit des Rohres An Hand einer Zeichnung sei die Erfindung an

durch die Erwärmungsanlage beschleunigen läßt und Beispielen näher erläutert; es zeigt