DE2212382B2 - Verfahren zum Herstellen und/oder Prüfen von geschweißtem Schraubennahtrohr aus Stahlblech - Google Patents

Description

Beim Schweißen und Prüfen der Schweißnaht von Schraubennahtrohr, das unter Verwendung von Zusatzwerkstoff, also insbesondere durch Lichtbogenschweißen, hergestellt wird, kommt es für die Güte der Schweißnaht wesentlich darauf an, daß die Schweißspaltbreite konstant und der Schweißkopf, mittels dessen die Schweißelektrode und der Schweißstrom zugeführt werden, über der Mitte des Schweißspalts gehalten werden. Optische und mechanische Verfahren zum Konstanthalten der Schweißspaltbreite sind bekannt und haben sieh bewährt. Schwieriger ist es jedoch, den Schweißkopf so zu steuern, daß er stets über der Mitte des Schweißspalts steht.

Lösungen dieser letzteren Aufgabe liefern die deutsche Auslegeschrift 1214 344 und die deutsche Offenlegungsschrift 1652 938. Diese Lösungen bedienen sich der Maßnahme, vor dem Schweißen auf dem Stahlblech eine zur einen Kante des Bleches parallele Markierungslinie zu erzeugen, die optisch abgetastet wird und über eine Nachlaufsteuerung zur Ausrichtung mindestens eines Schweißkopfes und/ oder mindestens eines Prüfkopfes dient. Diese Maßnahme hat durchaus zufriedenstellende Ergebnisse geliefert. Sie ist bisher in der Weise durchgeführt worden, daß auf der Außenseite des Stahlblechs entweder ein Farbstreifen oder aber ein zuvor eingefärbtes Band parallel zur Kante des Bleches aufgebracht werden.

Dieses bekannte Verfahren erfordert natürlich, daß die Markierungslinie für den optischen Tastkopf deutlich sichtbar ist. Der Tastkopf befindet sich in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem Ort, an dem geschweißt oder die Schweißnaht geprüft wird. Nach dem Anbringen der Markierungslinie, das in der Regel bei noch unverwundenem Blech stattfindet, durchläuft das Rohr vor dem Schweißen und Prüfen den sogenannten Rohrformer, der das Blech schraubenförmig verwindet.

Bei den oben angegebenen Lösungen des in Rede stehenden Problems handelt es sich um Verfahren, bei denen das Schraubennahtrohr im Rohrformer vor Steuerung des Innenschweißkopfes beimFertigschwei-

ao wird. Die Steuerung des Innenschweißkopfes und die des Außenschweißkopfes werden getrennt voneinander vorgenommen. Während die Steuerung des Innenschweißkopfes in der in der deutschen Patentschrift 1 444 218 beschriebenen Weise erfolgt, kann der Außenschweißkopf unabhängig davon über eine Markierungslinie gesteuert werden.

Diese vorstehend erläuterten Steuerungsverfahren versagen aber dann, wenn es sich um Herstellungsverfahren von Schraubennahtrohren handelt, die sich unter der Bezeichnung »Heftverfahren« eingeführt haben. Bei diesen Verfahren werden die Kanten des Stahlbleches vor dem endgültigen Verschweißen im Rohrformer durch Heftschweißen verbunden, und das so vorbereitete, in der Regel auf Länge geschnittene Rohr wird anschließend auf einen besonderen Schweißstand gebracht, auf dem die endgültige Verschweißung meist durch Legen einer Innenschweißnaht und einer Außenschweißnaht vorgenommen wird. Damit ist aber die Gefahr gegeben, daß eine auf den gehefteten Rohrkörper außen aufgebrachte Markierungslinie beim Transport auf den Schweißstand, den Fertigschweißstand Schäden erleidet, so daß eine ausreichende Steuerung des Außenschweißkopfes so gut wie ausgeschlossen ist. Da für die Steuerung des Innenschweißkopfes beim Fertigschweißen auf einem besonderen Schweißstand bisher kerne Lösung bekanntgeworden ist, ist bisher das Legen einer freien Innenschweißnaht nicht möglich gewesen.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Herstellen und/oder Prüfen von geschweißtem Schraubennahtrohr aus Stahlblech, bei dem vor dem Schweißen auf dem Blech eine zur einen Blechkante parallele Markierungslinie angebracht wird, die optisch abgetastet und über eine Nachlaufsteuerung zur Ausrichtung mindestens eines Innen- sowie mindestens eines Außenschweißkopfes und/oder mindestens eines Prüfkopfes dient, für die Fertigschweißung eines gehefteten, abgelängten Schraubennahtrohres. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Verfahren so zu gestalten, daß die Gefahr einer Beschädigung der Markierungslinie beseitigt ist, unabhängig davon, ob die Markierungslinie durch Färben des Stahlbleches oder durch Aufbringen eines bereits gefärbten, biegsamen Bandes hergestellt wird. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß die Markierungslinie unmittelbar vor der Rohrformung mit anschließender Heftschweißung in den

Punkten auf der später die Innenseite des Rohres bildenden Fläche des Stahlbleches angebracht, worauf anschließend auf dem Fertigschweißstand die endgültige Verschweißung sowohl unter Ausrichtung des bzw. der Innenschweißköpfe als auch des bzw. der Außenschweißköpfe durch die optische Abtastung der Markierungslinie erfolgt.

Eine zweckmäßige Lösung für eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht darin, daß der Tastkopf mit dem Innenschweißkopf mechanisch fest gekoppelt ist, wobei beide auf einem Schlitten aufgebaut sind, der parallel zur Rohrachse in einer feststehenden Schienenführung eines höhenverstellbaren Innenarmes verschiebbar angeordnet und mit einem Antrieb versehen ist und ein innenliegender, entsprechend einem ersten Tastkopf gelagerter und angetriebener zweiter Tastkopf mit dem Antrieb des Außenschweißkopfes elektrisch gekoppelt und dieser ebenfalls in einer entsprechenden Schlittenführung angeordnet ist.

Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsbeispiele. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung für das Verformen — ohne Verformungskörper — und Heften für den Fall, daß die Markierungslinie in Form eines vorher gefärbten biegsamen Bandes aufgebracht wird,

F i g. 2 eine Ansicht, gesehen in Richtung des Pf ei- lesA inFig. 1,

F i g. 3 eine der F i g. 2 entsprechende Darstellung, jedoch mit der Abwandlung, daß die Markierungslinie durch direktes Einfärben des zum Rohr zu verf ormenden Bleches hergestellt wird, und

F i g. 4 einen Ausschnitt eines Fertigschweißstandes.

Das bandförmige Stahlblech 1, aus dem das zu fertigende Rohr schraubenförmig gewickelt und sodann geschweißt werden soll, wird gemäß F i g. 1 durch einen Treiber in einen Rohrformer eingeführt. Der Treiber besteht aus zwei beiderseits am Stahlblech 1 anliegenden Walzen 1, die durch einen motorischen Antrieb 3 in Drehung versetzt werden. Der Treiber 2,3 schiebt das Stahlblech 1 in einen Rohrformer, in welchem es in Schraubenform gewickelt wird. Die Einzelheiten des Rohrformers sind aus Übersichtlichkeitsgründen in der Zeichnung nicht dargestellt. Wie derartige Rohrformer gestaltet werden können, ist bekannt, beispielsweise aus der USA.-Patentschrift 1774 000 und den deutschen Patentschriften 885 239 und 1095 238.

Die beiden miteinander zu verschweißenden Blechkanten 4 und 5 stehen im Rohrformer erstmalig in dem mit 6 bezeichneten Punkt direkt einander gegenüber. In diesem Punkt 6 oder kurz zuvor oder kurz danach findet die Heftverschweißung statt. Im Punkte oder in dessen Nachbarschaft befindet sich daher ein nicht dargestellter Schweißkopf, der die Kanten 4,5 des Stahlbleches 1 miteinander verschweißt. Die so hergestellte Heftung kann nach einer weiteren halben Drehung des werdenden Rohres durch einen zweiten, ebenfalls nicht gezeichneten Schweißkopf ergänzt werden.

Nach dem Ablängen kommt das geheftete Schraubennahtrohr auf einen Fertigschweißstand und wird für den Schweißvorgang um seine Längsachse gedreht.

Zur Steuerung der Schweißköpfe 7 und 8 des Fertigschweißstandes (Fig.4) dient bei der Ausführung nach F i g. 1 und 2 ein auf die Innenseite des Stahlbleches 1 geklebtes schmales, biegsames Band 9, das auf der dem Stahlblech 1 zugewandten Seite mit einer Klebstoff schicht versehen ist, welche die Haftung am Stahlblech 1 gewährleistet. Auf der gegenüberliegenden Seite trägt das Band 9 eine längs und mittig verlaufende, in F i g. 1 angedeutete Markierungslinie 10. Diese kann dadurch optisch deutlich sichtbar gemacht werden, daß man das Band 9 links von der

ίο Markierungslinie 10 hell und rechts davon dunkel färbt, wie in F i g. 1 angedeutet ist. Das Band 9 wird von einer Vorratsrolle 11 abgezogen, die auf einem Schlitten 12 gelagert ist, der in Richtung des Pfeiles ρ quer zur Stahlblechkante 4 verschiebbar ist. Der Schlitten 12 ist seinerseits in einem Block 13 gelagert und wird durch eine nicht gezeichnete Feder mit einer Rolle 14 ständig gegen die Bandkante 4 gedrückt. Außer der Rolle 14 trägt der Schlitten 12 zwei Rollen 15, die das Band 9 mit ständigem Druck gegen das Stahlblech 1 pressen und damit die Klebverbindung zwischen dem Stahlblech 1 und dem Band 9 herstellen. Der Innenfläche des Stahlbleches 1 wird das Band 9 über ein paar Umlenkrollen 16 und eine mit einer der Rollen 15 zusammenwirkende Rolle 17 zugeführt. Der Block 13 ist auf einer Säule 18 vertikal verstellbar und mittels einer Klemmschraube 19 in beliebiger Höhe feststellbar, so daß der Druck, mit dem die Rollen 15 auf das Band 9 einwirken, nach dem Einfahren des Stahlblechesl und dem Einfädeln des Bandes 9 eingestellt werden kann.

Die Markierungslinie 10 kann in der in F i g. 3 gezeichneten Abwandlung aber auch ohne Verwendung eines Markierungsbandes durch Anbringen eines Farbstriches unmittelbar auf die Innenseite des Stahlbleches 1 aufgebracht werden. Bei dieser Abwandlung ist am Schlitten 12, der wiederum durch Federwirkung mit einer Rolle 14 in ständiger Anlage an der Kante 4 des Stahlbleches 1 gehalten wird, ein mit flüssigem Farbstoff gefüllter Behälter 20 befestigt, der unten eine schmale, durch eine Stellschraube 21 in ihrer Größe einstellbare Auslaßöffnung hat. Die auslaufende Farbe, die auf dem Stahlblech 1 schnell trocknet, erzeugt die gewünschte Markierungslinie 10. Im übrigen stimmt die Ausführung nach F i g. 3 mit derjenigen nach F i g. 2 überein.

Der Schweißkopf oder — sofern vorgesehen — die Schweißköpfe und etwaige Prüfköpfe werden durch optisches Abtasten der auf die Innenfläche 1 a des Stahlbleches 1 aufgebrachten Markierungslinie 10 gesteuert, wie dies für auf die Außenseite des Stahlbleches oder Rohres aufgebrachte Markierungslinien bekannt ist (deutsche Auslegeschrift 1214 344). Die gesamte Anordnung bedarf jedoch einer gewissen Abwandlung, wie im einzelnen aus Fig.4 hervorgeht. Dabei ist der Fall ins Auge gefaßt, daß für das Fertigschweißen ein Innenschweißkopf 7 und ein Außenschweißkopf 8 vorgesehen sind.

Nicht berücksichtigt ist die hier ebenfalls mögliche zusätzliche Anordnung eines Prüfkopfes, weil dieser in derselben Weise gesteuert werden kann, wie der Schweißkopf 8.

Die beiden Schweißköpfe 7 und 8 sind auf Schlitten 22 und 23 aufgebaut, die parallel zur Rohrachse in feststehenden Schienenführungen 24, 24' verschiebbar und mit Antrieben 25 und 26 gekuppelt sind.

Zunächst sei die Steuerung des inneren Schweißkopfes 7 beschrieben, der die erste Schweißnaht legt, deren Position für alles weitere maßgebend ist.

Dem Schweißkopf 7 ist ein optischer Tastkopf 27 zugeordnet, der als erster die Markierungslinie 10 abtastet und immer dann, wenn sein Abtaststrahl von dieser Linie abweicht, über eine Leitung 28 ein Signal liefert, das über eine lediglich als Block dargestellte Steuerung 29 ein Signal durch eine Verbindung 30 an den Antrieb 25 weitergibt, der den Tastkopf 27 und mit ihm den Schweißkopf 7 in eine Stellung bringt, in welcher der Tastkopf 27 wieder genau über der Markierungslinie 10 und somit der Schweißkopf 7 wieder genau über dem Schweißspalt steht.

Die Steuerung des Schweißkopf es 8 ist etwas anders gestaltet als diejenige des Schweißkopfes 7, weil der Schweißkopf 8, der an einem Außenarm 33' geführt wird, von außen arbeitet, die für seine Stellung maßgebende, vom Schweißkopf 7 gelegte Schweißnaht 31 aber von einem Tastkopf 32 abgetastet werden muß, der innerhalb des Rohres liegt. Der Tastkopf 32 ist ebenso wie der Tastkopf 27 und der Schweißkopf 7 auf einem Innenarm 33 in einer Schlittenführung 34 verschiebbar. Der axial unverschiebbare Innenarm 33 ragt von der einen Seite in das werdende Rohr hinein und ist an seinem freien, in Fig.4 rechts liegenden, aber nicht gezeichneten Ende höhenverstellbar befestigt. Er ist außerdem durch Rollen 35 an der Innenfläche des werdenden Rohres abgestützt, um möglichen Durchbiegungen Rechnung zu tragen.

Der optische Tastkopf 32 gibt über eine Verbindung 36 Signale an eine Steuerung 37 immer dann, wenn zwischen ihm und der Markierungslinie 10 eine

ίο Abweichung auftritt. Diese Signale werden in der Steuerung 37 in zwei Signale verwandelt, von denen das eine über eine Verbindung 38 den Antrieb 26 des Schweißkopfes 8 steuert, während das andere über eine weitere Verbindung 39 einen Antrieb 40 steuert, der mit einem Schlitten 41 des Tastkopfes 32 gekuppelt ist. Dieses letztere Signal sorgt dafür, daß der Tastkopf 32 durch den Antrieb 40 immer in eine Stellung gebracht wird, in welcher er (naturgemäß innerhalb der unvermeidlichen Toleranzen) der Mar-

ao kierungslinie 10 genau gegenübersteht. Das über die Verbindung 38 auf den Antrieb 26 gegebene Signal sorgt seinerseits dafür, daß der Schweißkopf 8 über der bereits vom Schweißkopf 7 gelegten Schweißnaht liegt, daß also der Abstand d zwischen Tastkopf 32 und Schweißkopf 8 gleichfalls eingehalten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentanspräehe:

1. Verfahren zum Herstellen und/oder Prüfen von geschweißtem Schraubennahtrohr aus Stahlblech, bei dem vor dem Schweißen auf dem Blech eine zur einen Blechkante parallele Markierungslinie angebracht wird, die optisch abgetastet wird und über eine Nachlaufsteuerung zur Ausrichtung mindestens eines Innen- sowie mindestens eines Außenschweißkopfes und/oder mindestens eines Prüfkopfes dient, für die Fertigschweißung eines gehefteten, abgelängten Schraubennahtrohres, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungslinie (10) unmittelbar vor der Rohrformung mit anschließender Heftschweißung in den Punkten (6) auf der später die Innenseite des Rohres bildenden Fläche des Stahlbleches (1) angebracht wird und anschließend auf dem Fertigschweißstand die endgültige Verschweißung sowohl unter Ausrichtung des bzw. der Innenschweißköpfe (7) als auch des bzw. der Außenschweißköpfe (8) durch die optische Abtastung der Markierungslinie (10) erfolgt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastkopf (27) mit dem Innenschweißkopf (7) mechanisch fest gekoppelt ist, wobei beide auf einem Schlitten (22) aufgebaut sind, der parallel zur Rohrachse in einer feststehenden Schienenführung (24) eines höhenverstellbaren Innenarms (33) verschiebbar angeordnet und mit einem Antrieb versehen ist und ein innenliegender, entsprechend einem ersten Tastkopf (27) gelagerter und angetriebener zweiter Tastkopf (32) mit dem Antrieb (26) des Außenschweißkopfes (8) elektrisch gekoppelt und dieser ebenfalls in einer entsprechenden Schlittenführung (23, 24') angeordnet ist.