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"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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In den beigefügten Zeichnungen sind mögliche Ausführungsformen der
erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem Ausführungsbeispiel für das induktive Längsnahtschweißen
von Rohren schematisch dergestellt.
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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.
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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.
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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.
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Figur 2 zeigt die Anordnung der Vorrichtung i. Querschnitt und kennzeichnet
die parallele Anordnung der düsenartigen Öffnungen 14.
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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.
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Figur 4 zeigt den Zufuhrkörper 8 mit den düsenartigen Offnungen 14.
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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.
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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.
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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.
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- Patentansprüche -