DE2525268A1

DE2525268A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzielung einer homogenen schutzgasatmosphaere beim schweissen von rohren

Info

Publication number: DE2525268A1
Application number: DE19752525268
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl I Fliegenschmidt; Erhard Dipl Ing Hentzschel; Helmut Schneider
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1975-06-05
Filing date: 1975-06-05
Publication date: 1976-12-09

Description

"Verfahren und Vorrichtung zur Erzielung einer homogenen Schutzgasatmosphäre bein Schweißen von Rohren: Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzielung einer nahezu homogenen Schutzgasatmosphäre, insbesondere für das kontinuierliche Schweißen von Rohren nach dem LangsnSht- oder Spriralnahtschweißprinzip.
Es ist bekannt, daß Rohre durch fortlaufendes Einformen vom Band zum Schitzrohr mit anschließendem Preßschweißen durch Druckrollen, wobei die Erwärmung des Schweißgutes durch induktive oder konduktive Zufuhr elektrischer Energie erfolgt, hergestellt werden. Ebenso bekannt ist die Herstellung von Rohren durch fortschreitendes Wickeln eines Bandes zum Spiralrohr mit anschließendem Preßschweißen durch Druckrollen, wobei die Erwärrung ebenfalls induktiv oder konduktiv erfolgt.
Ferner ist bekannt, daß ein verflüssigtes Gas, das bei seinem tibergang in die gasför#ige Phase das ca. 85U-fache Volumen annimmt Lit Vorteil zur Erzeugung der Schutzgasatmosphäre beim S'hweißen genutzt werden kann (D?-OS 2 361 750).
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die verflüssigtes Gas an die Schweißstelle und deren Umgebung bringen und den Vergasungsvorgang und die Gasverteilung zur Erzielung einer homogenen Schutzgasatmosphäre einleiten.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Erzielung einer homogenen Schutzgasatmosphäre im Bereich des Schweißpunktes und des erwärmten Schweißgutes vor und hinter der Schweißstelle unter Einbringung eines verflüssigten inerten Gases beim Längs- oder Spiralnahtschweißen von Rohren vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet, ist, daß das verflüssigte im Tiefkühlbereich von etwa -2000C befindliche Inertgas unter Druck von außen im Energie-Zuführungsbereich unmittelbar unmittelbar an die Schweißstelle zugeführt, durch urc Verdüsung/und Erwarmung weitgehend und schnell vergast wird. Zur Stabilisierung der entstehenden Gasverhältnisse an und um den Schweißpunkt wird die durch das Schweißgut mitgerissene Luftsäule/vor dem Erwärmungsbereich gestaut; Die Flüssiggaszufuhr erfolgt erfindungsgemäß im Induktorbereich direkt auf die Kanten und Flanken des Schweißgutes. Als Inertgas wird vorzugsweise Reinargon bzw. Reinstargon verwendet.
Zur Durchführung des Verfahrens wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch eine von einer Druckeinrichtung bis zum Vergasungsbereich reichende hochisolierte Zufuhrleitung mit Absperrventil; am Ende derselben einen rohrförmigen Verteilungskörper mit feinen düsenartigen Öffnungen; eine Heizpatrone mit Zuleitung im Inneren des Verteilerkörpers zur Verhinderung von Vereisungen; ferner mindestens eine dem Innendurchmesser und Schlitz des Schweißgutes angepaßte Stauchscheibe und ein nichtmetallisches Mantelrohr mit dem Schlitz des Schweißgutes zugekehrten Begrenzungsflanken. Der Verteilungskörper ist in einer oberen Ausnehmung zwischen den Stromzuführungslaschen der Induktorspule angeordnet. Die düsenartigen Öffnungen des Zufuhrkörpers sind parallel zur Zufuhrrichtung angeordnet. In einer Abänderung der Vorrichtung kann der Zufuhrkörper im Induktorbereich in Doppel-T-Form ausgebildet sein, wobei die düsenförmigen Öffnungen beidseitig nach außen auf die Bandkanten gerichtet sind, während im Schweißbereich der Zuführkörper in eine rohrartige Form übergeht. Die Zufuhrleitung besteht aus einem Doppelwandrohr mlit hochevakuiertem Zwischenraum. Sie kann jedoch auch aus !lehrwandigen ;,it Zwischenisolation versehenen flexiblen Leitungen oder Schläuchen bestehen.
Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens rfolgt die Vergasung der verflüssigten Inertgases unmittelbar am Objekt, d.h. auf den Flanken und Kanten, sowie im Inneren des zu schweißenden Rohres, so daß die etwa 850-fache Volumenvergrößerung des Gases beim Uebergang von flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand sofort allseitig die Umluft verurängt und sich die gewünschte homogene Inertgasatmosphäre bildet. Wesentlich ist, daß eine restlose, schnelle Vergasung des Flüssiggases erreicht wird.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das flüssige Inertgas aus vielen sehr feinen düsenartigen Öffnungen in einem aD Ende'der genannten isolierten Zuleitung angebrachten rohrför.igen Körper unter Druck auf die Flächen, auf denen die Vergasung stttfiuen soll, aufgebracht wird. Dies bewirkt, zur Verineidung des in der Physik bekannten Leidenfrost1schen Phäno#:ens, durch den Aufprall der Flüssiggaströpfchen bei diesen eine sehr starke plötzliche Oberflächenvergrößerung, wobei durch die hohe Demperaturdifferenz wischen Auftreffkörper (Schweißgut) und Flüssiggas eine sofortige restlose Vergasung eintritt. Die Vergasung erfolgt außen an den Flanken und Bandkanten des Schweißgutes vor, in und hinter dem Schweißpunkt, sowie innen innerhalb des Schweißgutes durch in den Schlitz des Schlitzrohres eingebrachte Flüssiggaströpfchen. Da die Schweiß st ellen bei den bekannten Verfahren der hochfrequenten Schweißung von Rohren aus Gründen des technischen Ablaufs und der möglichen Prozeßbeobachtung bei allen bekannten Anlagen oberhalb der Mittelachse des zu verschweißenden Rohres liegend, kommt der Einbringung des zu vergasenden Flüssig-Inertgases die natürliche Schwerkraft zu Hilfe, da beispielsweise Argon schwerer als die umgebende Luft ist.
In den beigefügten Zeichnungen sind mögliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem Ausführungsbeispiel für das induktive Längsnahtschweißen von Rohren schematisch dergestellt.
Es zeigen: Figur 1 eine Draufsicht auf die Vorrichtung, Figur 2 einen Querschnitt durch Figur 1 auf Induktorebene, Figur 3 den Verteilerkörper für das Flüssiggas, Figur 4 einen Querschnitt durch den Verteilerkörper in vergrößertem Maßstab, Figur 5 eine geänderte Ausführung des Verteilerkörpers, Figur 6 die Stauscheibe in Innern des Schlitzrohres.
Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung zeigt den in das Schlitzrohr 1 eingeführten Verteilerkörper 8 mit isolierter Zufuhrleitung 9 und Absperrventil 10, sowie die im Innern des Körpers 8 angeordnete absperrbare Heizpatrone 11 mit Zuleitung 12. Das Schlitzrohr 1 läuft in bekannter Weise zunächst über die Haltestange 2 für Innenschaber und Impeder 4 und eine dem Innendurchmesser und Schlitz des Schlitzrohres 1 angepaßten, auf der Haltestange 2 befestigten Stauscheibe 3.
Das Mantelrohr 5 des Impeders 4 besteht aus nichtmetallischem hitzebeständigem Werkstoff, z.B. Keramik oder Teflon und ist in seinem oberen dem Rohrschlitz zugewandten Teil mit Begrenzungsflanken 6 versehen, die über die gesamte Länge des Mantelrohres 5 reichen. Der Zufuhrkörper 8 ist zwischen den Stromzuführungslaschen des Induktors 7 angeordnet (sh. Fig. 2). Im Schweißpunkt der Vorrichtung sind in bekannter Weise die Druckrollen 13 dargestellt.
Figur 2 zeigt die Anordnung der Vorrichtung i. Querschnitt und kennzeichnet die parallele Anordnung der düsenartigen Öffnungen 14.
In Figur 3 ist der Zufuhrkörper 8 mit Heizpatrone 11 und der Zufuhrleitung 9 für das Flüssiggas und der Zuleitung 12 für die Heizpatrone dargestellt.
Figur 4 zeigt den Zufuhrkörper 8 mit den düsenartigen Offnungen 14.
In Figur 5 ist die abgeänderte Form des Zufuhrkörpers 8 (Doppel-T) und in Figur 6 die auf der Haltestange 2 befestigte Stauscheibe 3 gezeigt. Hier ist auch die Anordnung mehrerer Stauscheiben hintereinander möglich.
Das in Pfeilrichtung bewegte Schlitzrohr 1 läuft zunächst über eine im Innern des Rohres auf der zur Halterung von Innenschaber und Impeder 4 befindlichen Haltestange 2 befestigten Stauscheibe 3, die zur Minderung der mit dem Schlitzrohr 1 in Fahrtrichtung mitgerissenen Luftsäule dient und damit die Gasverhaltnisse an und um den Schweißpunkt stabilisieren soll. Im weiteren Verlauf wird das Schlitzrohr 1 über den Impeder 4 geführt, dessen Füllung hochpermeablen Werkstoffes innerhalb eines inwendig gekühlten Mantelrohres 5 wiegt. Dieses Mantelrohr 5 erhält erfindungsgemäß in seinem oberen, den Rohrschlitzen zugekehrten Teil über die gesamte Länge Begrenzungsflanken 6, zwischen denen auf der Mantelfläche unterhalb des Rohrschlitzes und des bereits verschweißten Nahtbereiches die Vergasung des durch den Rohrschlitz von rußen eingespritzten flüssigen Inertgases erfolgt. Weiter durchläuft bei der Rohrherstellung das Schlitzrohr 1 den Induktor 7, zwischen dessen Stromzuführungslaschen der Einführungskörper 8 zur Zuführung des flüssigen Inertgases eingebaut ist. Diese Einrichtung, die in Schweißrichtung über den Schweißpunkt hinaus und in Gegenschweißrichtung über das Ende des Induktors 7 hinaus verlängert ist und somit den gesamten Erwärt#ungs- und Schweibbereich abdeckt, k-nn aus aus nicht metallischem Werkstoff mannigfachen nichtmetallischen, hitzbeständigen Werkstoffen herstellt sein und ebenso verschiedene Ausführun#gsformen besitzen. Die Zufuhr des flüssigen Inertgases erfolgt zweckmaßigerweise in Schweißrichtung über die bereits erwähnte isolierte Zuleitung 9 und Absperrventil 10. Am Auslaufende des Zufuhrkörpers 8 ist eine Heizpatrone 11 oder alternativ eine absperrbare Zufuhr getrockneter Heißluft 12 vorgesehen, damit die feinen düsenartigen Austrittsöffnungen auf der unteren dem Schlitzrohr 1 zugekehrten Seite des Zufuhrkörpers 8 nicht bei gelegentlicher Stillsetzung der Anlage aufgrund von Xondensationserscheinungen undurchlässig werden.
Durch die Ausbildung des Mantelrohres 5 mit den Begrenzungsflächen 6 ist im Zusammenwirken mit einer oder mehreren Stauscheiben 3 ein abgeschlossener Bereich für eine homogene Schutzgasatmosphäre geschaffen. Zur Abschirmung des Schutzgases vor verwirbelter Außenluft kann das Schlitzrohr 1 im Bereich zwischen Schweißpunkt und letzter den Rohrschlitz stützende Messerrolle im Rohreinlauf mit einer Umhüllung umgeben werden.
- Patentansprüche -

Claims

Patentansprüche : 1. Verfahren zur Erzielung einer homognnen Schutzgasatmosphäre im Bereich des Schweißpunktes und des erwärmten Schweißgutes vor und hinter der Schweißstelle unter Einbringung eines inerten Schutzgases beim Längs- oder Spir4n#1itschweißen von Rohren, dadurch gekennzeichnet, &iß ein verflüssigtes, im Tiefkühlbereich von etwa -2000C befindliches Inertgas unter Druck von außen im Energie-ZuSuhrungstereich unmittelbar an die Schweißstelle und deren erwärmte Umgebung zugeführt, dort unmittelbar durch Verdüsung und Erwärmung sofort vergast und zur Stabilisierung der entstehenden Gasverhältnisse an und um den Schweißpunkt die durch das Schweißgut mitgerissene Luftsäule vor dem Erwärmungsbereich gestaut wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitszufuhr im Energie-Zuführungsbereich direkt auf die Kanten und Flanken des Schweißgutes erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Inertgas Reinstargon verwendet wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine von einer Druckeinrichtung bis zum Vergasungsbereich reichende; hochisolierten Zufuhrleitung (9) mit Absperrventil (10), welche am Ende derselben einen rohrförmigen Verteilungskörper (8) mit feinen düsenartigen Öffnungen (14) besitzt; eine Heizpatrone (11) mit Zuleitung (12) im Innern des Verteilerkörpers (8); ferner mindestens eine dem Innendurchmesser und Schlitz des Schweißgutes angepaßte Stauscheibe (3); und ein im Innern des zu schweißenden Rohres befindliches Mantelrohr, auf dem Begrenzungsflanken angebracht sind, die zu den Schlitzkanten des Schweißgutes weisen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilungskörper (8) in einer oberen Ausnehmung zwischen den Stromzufuhrlaschen der Induktorspule (7) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (14) des Zufuhrkörpers (8) parallel zur Zuführrichtung angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6 in abgeänderter Form, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufuhrkörper (8) im Induktorbereich in Doppel-T-Form ausgebildet ist, wobei die düsenförmigen Öffnungen (14) beidseitig nach außen gerichtet sind, während im Schweißbereich der Zuführkörper (8) in eine rohrartige Form übergeht.

Leerseite