DE2541257A1

DE2541257A1 - Verfahren zum schweissen von rohren

Info

Publication number: DE2541257A1
Application number: DE19752541257
Authority: DE
Inventors: Hugh Russell Bundy; Melvin Ray Fahenstock; Guy Wesley Mahan; Guy Elgin Martin; Couchman Richard Pa; Robert Curtis Pahl
Original assignee: Aluminum Company of America
Current assignee: Howmet Aerospace Inc
Priority date: 1974-09-16
Filing date: 1975-09-12
Publication date: 1976-04-08
Also published as: FR2284406B1; FR2284406A1; US3912151A; GB1461746A; JPS5155750A

Description

t BERLIN 33 «MÜNCHEN

Auguste-VIktoria-Straße85 _n DllOrUI/C Ji DADTMCD PienzenauerstraBe 2 Pat-Anw.Dr. Ing. Ruschke Ur, KUOUnM: Ä TAKIINCK Pat-Anw. Dipl.-lng.

g«t-Anw. Dipl.-lng. PATENTANWÄLTE ^{Hans E}· B"**¹*'

Olaf RuschkB ΓΑ! CIN IHiNVVnLI C „„,980324

Telefon:030/f ||f!fj BERLIN - MÖNCHEN Telefon: 089Zg₈₇₂₆₈

Tetoflrwim-Adre««e: Telegramm-Adresse: Quadratur Berlin Qudadratur München TELEX: 183786 TELEX: 522787

A 1523

Aluminum company of America, pittsburgh, Pennsylvania, V· St.

Verfahren zum Scnweiwen von Rohren

Die Erfindung oetriiit ein Sciiweiiiverfatiren und insbesondere ein Verfanren zum Verscnweiüen der Enden anemanders to inenden Rohre zwecks Bildung einer fortlaufenden Rohrlänge für ein Ziehverfahren .

Aus der US-PS 3 7^O 215 von ffuy E. Martin geiat ein Verfanren und eine Vorrichtung zum gleichzeitigen und fortlaufenden Verringern des querschnitts von Rohrmaterial durch Fünren des letzteren durch eine Anzahl Ziehwerkzeuge und um eine Anzahl sicn drehender, zwiscnen letzteren angeordneter Haspeln oder Drehkreuze. Nach dieser US-PS kann die zuiuhr des Ronrmaterials nicht drehbar sein, in welchem pail em freies, ortsfestes Enae des Rohrmateriais zur Verbindung mit dem pührungsende einer anderen benachbarten Zufuhr von Rohrmaterial, das gezogen werden soll, verfügbar ist. Auf diese Weise wird die Jtfenge von zu ziehendem

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Rohrmaterial wesentlich gesteigert, während gleichzeitig die Zahl der von Hand vorzunehmenden Einfädelvorgänge der Vorrichtung auf einen verringert wird, d.h. durch Verbinden der Enden von Rohrmaterial benachbarter, nicht drehbarer Zuführungen auf einer regelmäßigen, fortlaufenden Grundlage wird für eine fortlaufende Zufuhr von Rohrmaterial gesorgt, was kein Einfädeln der Ziehvorrichtung nach dem anfänglichen Einführen des vorauslaufenden Endes der ersten Zufuhr erfordert. Bei einer derartigen fortlaufenden Zufuhr von Rohrmaterial sind ein Anhalten der Torrichtung und ein Unterbrechen des Ziehverfahrens nicht erforderlich, es sei denn zur notwendigen Schmierung und aus Gründen der Instandhaltung.

Bei einem derartigen Ziehverfahren unterliegt die die aneinanderstoßenden Enden der beiden Rohre verbindene Schweißnaht jedoch einer schwierigen Bearbeitung insoweit, daß die Schweißnaht nicht nur im Querschnitt verringert und beim Durchlaufen durch jedes der Ziehwerkzeuge mit wesentlicher Geschwindigkeit langgestreckt wird, sonderndie Schweißnaht wird auch durch jedes Ziehwerkzeug unter beträchtlicher Spannung gezogen und Biegespannungen unterworfen, wenn sie und das Rohr beim Ziehverfahren des Rohrmaterials aus den Ziehwerkzeugen um die sich drehenden Haspeln gebogen werden.

Gewöhnliche, rechtwinklige StumpfSchweißnähte, insbesondere beim Verbinden von Rohrmaterial mit verhältnismäßig dünnen Wandungen,

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haben sick als ungeeignet für die schwierigen Bedingungen erwiesen, wie sie beim oben angesprochenen Ziehen-=von Rohren auftreten. Selbst wenn eine rechtwinklige Schweißnaht den Ziehkräften und Zugspannungen, denen sie beim Verfahren ausgesetzt ist, zu widerstehen vermag, was unwahrscheinlich ist, wird sie beschädigt und bricht, wenn das Rohrmaterial um die Haspeln herum gebogen wird. Ein Grund für diese Beschädigung ist darin zu sehen, daß die Biegespannungen den Außenradius der Schweißnaht einer wesentlichen Zusatz spannung im Vergleich zum inneren Teil der Schweißnaht in Nähe der Oberfläche der Haspel aussetzen, so daß die Schweißnaht durch Diinnwerden und Verlängern beim Ziehen bis zur Beschädigung geschwächt wird.

Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Verschweißen der Enden von Rohren für ein Ziehverfahren, daß sich kennzeichnet durch das Vorsehen von komplementären, winkligen Sßhnitten an den Rohrenden, wobei der Winkel jedes Schnittes in Bezug auf die Achse des Rohrmaterials kleiner als 90° ist, durch Anordnen und Halten der geschnittenen Enden der Rohre in einer aneinandergepaßten Beziehung, wobei die aneinanderstoßenden Enden zwischen sich eine Grenzfläche bilden, die unter demselben Winkel in Bezug auf die Rohrachsen wie die winkligen Schnitte verläuft, durch Anordnenider Zwischenfläche in Nähe eines Schweißkopfes und durch Verschweißen entlang der Grenzfläche der angepaßten, aneinanderstoßenden Enden zur Bildung einer hochfesten Schweißverbindung der Rohre.

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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Zeichnungen. In letzteren sind:

Fig. 1 die Ansicht eines Aufrisses der Endteile von zwei Rohren verhältnismäßig geringer Wandstärke, die mit komplementären, sich unter Winkeln von beträchtlich weniger als 90° in Bezug auf die Rohrachsen erstreckenden Schnitten versehen sind,

Fig. 2 die Ansicht eines Aufrisses der Endteile von zwei Rohren verhältnismäßig geringer Wandstärke, die an den Enden mit komplementären Verbindungswinkelschnitten versehen sind,

Fig. 3 eine schaubildliche Aufrißansicht einer Vorrichtung zum Fräsen, Drehen und Schweißen der Rohre nach den Figuren 1 und 2,

Fig. 4 eine detaillierte Stirnansicht einer Anordnung aus einem Lager und einem zweigeteilten Zahnrad zum Drehen eines der beiden Rohre nach den Figuren 1 und 2,

Fig. 5 die Ansicht eines Seitenaufrisses der Anordnung nach Figur 4-,

Fig. 6 eine rückwärtige Stirnansicht der Anordnung nach Figur 4- und eine detaillierte Aufrißansicht eines Schweißkopfes zum Verbinden der Rohre nach den Figuren 1 und 2 und

Fig. 7 die Ansicht eines Seitenaufrisses eines Fräswerkzeuges, wie es zur Bildung der Verbindungswinkelschnitte nach der Figur 2 Anwendung findet.

Aus der Figur 1 gehen verhältnismäßig dünnwandige Rohre 10 und

12 mit komplementär geschnitten Enden 14- und 16 hervor, wobei sich, die Schnittenden unter einem Winkel von weniger als 90° in Bezug auf die Achsen der beiden Rohre erstrecken. In der Praxis sollte der Winkel der Schnitte derart sein, daß beim Verschweißen der Rohrenden die Schweißraupe die inneren und äußeren Enden der Stärke der Rohrwandung ohne beträchtliche Breite überdeckt. Falls der Winkel der Schnittenden und damit die winklige, ringförmige Grenzfläche 18 (Fig. 5) zwischen den Rohrenden bei einer gegebene Rohrwandstärke zu flach ist, ist ein breiter Schweißnahtbereich erforderlich, um die Enden der Rohrwandung zu verdecken, was wiederum eine beträchtliche Schweißzeit und Material erfordern, oder eine Schweißlage wird gebildet, die die Enden der Rohrwandungen nicht erreicht, was zur Folge hat, daß ein die Schweißnaht schwächender Spannungsanstieg auftritt.

Wenn der Winkel der Rohrschnitte 14 und 16 auf der anderen Seite bei einer gegebenen Wandungsstärke zu steil ist, d.h. sehr dicht in Nähe des allgemeinen 90° Schnitts liegt, wird der die Rohre verbundene Schweißnahtbereich bei dem oben erwähnten Mehrfachziehverfahren derart geschwächt, daß eine für die Zwecke der Erfindung untaugliche Schweißnaht gebildet wird.

Die Rohrenden 10 und 12 werden vorzugsweise mit einer nicht dargestellten Rotormetallsäge mit Hartmetallschnittkanten oder -spitzen geschnitten, die für eine verhältnismäßig glatte Ober-

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flächenbeschaffenheit an den Röhrenden sorgen, so daß nur noch, eine geringfügige oder überhaupt keine Endbearbeitung mehr erforderlich sind, bevor die Enden zum Verschweißen aneinandergeordnet werden. Ist ein Endbearbeitung erforderlich, so kann ein Fräswerkzeug verwendet werden, wie es z.B. aus Figur 7 hervorgeht, das eine solche Symmetrieachse aufweist, daß das gleiche Werkzeug zum Schneiden der Enden beider Rohre verwendbar ist.

Vor dem Schneiden der Rohre 10 und 12 ist es jedoch erwünscht, daß eine Endlänge jedes Rohres ausgeglüht wird, falls das Metall des Rohres hart oder verhältnismäßig hart ist. Beim Verschweißen der Enden von Rohrmaterial aus einer Aluminiumlegierung hoher Festigkeit für Mehrfachziehzwecke hat es sich z.B. als wünschenswert herausgestellt, ungefähr 20 Fuß (20 · 30,48cm) des Endteils eines Jeden Rohres vollkommen auszuglühen und teilweise eine Länge von fünf Fuß (5 · 30,48cm) oder etwa in der Größe zur Bildung eines Übergangsbereiches zwischen den vollkommen ausgeglühten und den nicht ausgeglühten Teilen des Rohres auszuglühen.

Nachdem die Rohre 10 und 12 geglüht und geschnitten sowie irgendwelche notwendigen Entgratungen und Spansammeifunktionen durchgeführt worden sind, können die Rohre geradegerichtet werden, um für gerade Rohrteile zwischen Einspannvorrichtungen 20 und 22 des in Figur 3 schaubildlich dargestellten Schweißapparates und für solche Schnittenden 14 und 16 der Rohre zu sorgen, daß letz-

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tere geeignet ausgerichtet und für den Schweißvorgang an der Station des Schweißkopfes 24 zusammengefügt werden können. Die EiasparuianordrrozLgeii selbst neigen dazu, die Rohre zu diesem Zweck gerade zu richten.

I¹Ur den Schweißvorgang sind die ausgeglühten Schnitt endenteile der beiden Rohre 10 und 12 insbesondere entsprechend in Klammern 20 und 22 der Bohreinspann- und Rohrdrehanordnung 26 und 28 des Schweißapparates angeordnet, wie in den !Figuren 3 bis 6 dargegestellt ist. Die Anordnungen 26 und 28 sind entsprechend in zwei Tragbauteilen 27 in einer noch zu beschreibenden Weise gelagert. Die Einspann- und Drehanordnungen, die die Rohrklammern 20 und 22 einschließen, werden axial ausgerichtet und sind im wesentlichen identisch, so daß nur eine (28) der beiden Anordnungen detailliert in Verbindung mit den Figuren 4, 5 und 6 der Zeichnungen beschrieben wird.

Wie im einzelnen aus den Figuren 4 und 5 hervorgeht, ist die Rohrklammer 20 (oder 22) der Einepannanordnungen als zweiteiliges Bauelement mit einer mechanisch, translatorisch bewegbaren Hälfte 20 A und einer ortsfesten Hälfte 20 B dargestellt. Die Klammer ist auf einer Plattform 29 gelagert gezeigt, die an der Stirnfläche eines Lagerelementes 30 verschraubt ist, das in einer vorderen Tragwandung 32 eines Bauteils 27 gelagert ist. Die Stirnfläche des Lagerelementea ist mit der Stirnfläche der Tragwandung eingefluchtet. Der obere Teil der Tragwandung ist mit

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einer sich, verjüngenden Öffnung 34, die in Figur 4 in Ausrichtung mit ed.ner T- oder U-förmigen Aussparung 35 in dem Lagerelement 30 gezeigt ist versehen, wobei die Aussparung 35 sich radial in das Lagerelement über eine Strecke ausdehnt, die die radiale Mitte des Lagers und die Achse der Klammer 20 einschließt, um ein darin und an dem radialen Mittelpunkt des Lagers befindliches Bohr (10 oder 12) aufzunehmen.

Unmittelbar hinter einem Lager 30 ist einstückig mit letzterem ein zweiteiliges Zahnrad 36 angeordnet, wie am besten in Figur 5 zu sehen ist, und es weist eine tiefe, sich radial erstreckende Aussparung (Fig. 5) auf, die nach einwärts über eine Lage jenseits seines axialen Mittelpunktes und in Ausrichtung mit der Aussparung 35 cLes Lagers 30 reicht. Die Aussparung im Zahnrad 36 ist in den Figuren 4 und 5 durch ein Zahnradsegment 39 verschlossen gezeigt, das drehgelenkig -in eine? Umfangsaussparung 40, die im Hauptkörper des Zahnrades vorgesehen ist, gelagert ist, wie aus der Aufrißansicht der Figur 5 hervorgeht. Wie aus Figur 4 hervorgeht, sorgt eine Einrichtung 41 für die drehgelenkige Lagerung. Die Anordnung des Zahnradsegments ist derart, daß bei Drehung des letzteren in die geschlossene Stellung um einen Drehzapfen 41 die Zähne des Zahnradsegmentes in Ausrichtung mit den Zähnen des Haupt Zahnrades auf jeder Seite des Zahnradsegments angeordnet werden, wie aus der Figur 5 hervorgeht.

An der Bückfläche des Zahnrades 36 ist ein sich zwischen das

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Zahnrad und ein zweites Lagerelement 44 erstreckendes, halbkreisförmiges Gehäuse 46 befestigt, das mechanisch das Zahnrad und das zweite Lagerelement miteinander verbindet. Das zweite Lagerelement ist in einer Lagertragwandung 48 (ähnlich der Lagerwandung 32) gelagert, die, wie aus Figur 6 hervorgeht, im oberen Teil mit einer sich verjüngenden öffnung 50 versehen ist, die in genauer Einstellung mit einer tiefen, sich radial erstreckenden, im Lagerelement 44 vorgesehenen Aussparung gezeigt ist. Die öffnung 50 und. die Aussparung 51 befinden sich in Ausrichtung mit der Öffnung 34 bzw. mit der Aussparung 35 cLei· vorderen Lagerstiitze und des Lagerelements, wobei das halbkreisförmige Verbindungselement 46 eine offene Fläche in Sichtung der Aussparungen 35 und 51 und der öffnungen 34 und 50 darbietet.

Die Lagerelemente 30 und 44 sind in ihren Lagerstutzen 32 und 48 durch eine Antriebs zahnrad 54- drehbar, das für eine Drehung in kämmenden Eingriff mit dem zweigeteilten Zahnrad 36 und dem Zahnradsegment 39 gelagert ist. Das Antriebszahnrad ist durch einen geeigneten Antriebsmotor 55 über eine ins Langsame übersetzende Getriebeanordnung 56 antreibbar, wie am besten aus Figur 5 hervorgeht.

An der Schweißstation 24 ist, wie aus Figur 6 hervorgeht, eine Schweißkopfanordnung vorgesehen, die eine einstellbare, hohle Spannvorrichtung oder eine Düse 59 aufweist, die für eine Zuführung von Schweißdrahtzusatzwerkstoff 59 zur winkligen Bohrgrenzfläche 18 (Figur 5) der aneinandergepaßten Rohrenden für

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den Schweißvorgang geeignet ist. Die Zuführdüse ist dicht benachbart zu einer Schweißelektrode 60 gelagert und die Zuführdüse sowie die Elektrode sind auf einem Bauteil 62 gelagert, das seitlich beweglich ist, um der winkligen Grenzfläche der ineinandergreifenden Rohrenden beim Schweiß verfahr en zu folgen, wie im einzelnen nachfolgend dargelegt werden wird. Die Drahtzuführungsspannvorrichtung 58 ist ferner an einer vertikalen Welle 64 gelagert und verkeilt, so daß sie aus später dargelegten Gründen um die Elektrode 60 drehbar ist.

Wie aus Figur 7 hervorgeht, können die Schnittenden der Rohre 10 und 12 durch ein Fräswerkzeug gefräst sein, bevor die Rohrenden zusammengeschweißt werden. Wenn die durch die Säge vorgenommenen Schnitte übermäßig rauh sind, kann ein Fräsen erforderlich sein, oder falls die Bildung der Rohrenden mit komplementären Verbundwinkelschnitten 67 gemäß Figur 2 gewünscht ist, erweist sich das Fräswerkzeug teilweise als nützlich.

Das in Figur 7 i™· Aufriß gezeigte Fräswerkzeug weist ein Kopfelement 68 auf, das die Stütze für zwei kreisförmige, konzentri sche Anordnungen für zwei identische Fräser 70 und 72 bildet, von denen nur zwei in Figur 7 sichtbar sind. Der Kopf ist drehbar auf einem !rager 74 gelagert, der zwischen den Rohrklammeranordnungen 26 und 28 angeordnet ist, wie Figur 3 zeigt, wobei der Träger alternativ in schräggestellter oder winkliger Weise gegenüber den Rohrenden derart in Stellung bringbar ist, daß

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eine Eopf- und Fräser anordnung zum Fräsen der winkligen Schnittenden auf beiden SeitBn verwendet werden kann.

Beim Verschweißen der Rohrenden mit der Vorrichtung gemäß der Figuren 3 bis 6, werden die Klammerhälften 2OA der beiden Einspannanordnungen 26 und 28 von ihren zugeordneten ortsfesten Hälften 2OB durch Betätigung einer Gewindewelle 75, die in Figur 4 dargestellt ist, eine ausreichende Strecke getrennt, um die Rohrteile 10 und 12 für ein starres Einspannen zwischen den Klammerhälften aufzunehmen. Beim Anordnen der Rohrteile zwischen den Klammerhälften werden die Rohre in den Aussparungen 35» 38 und 5^ der Lager und des zweigeteilten Zahnrades sowie im halbkreisförmigen Gehäuse 46 gelagert, das sich zwischen dem zweigeteilten Zahnrad und dem rückwärtigen Lagerelement -jeder Anordnung erstreckt. In den Figuren 3 und 5 sind die Rohre in gestrichelten Linien dargestellt und sie erstrecken sich von den rückwärtigen Lagerelementen nach rückwärts zu zwei entsprechenden stationären, aufrollenden Zuführungseinrichtungen, die nicht dargestellt sind.

Falls eine Endbearbeitung der Rohrenden oder -kanten 14 und 16 der Figur 1 erforderlich ist, wird dieser Vorgang z.B. durch das oben kurz beschriebene Fräswerkzeug 66 durchgeführt. Falls der Verbundwinkel schnitt 67 (Figur 2) bevorzugt wird, wird dieser Schnitt jetzt durch die konzentrischen Fräsvorrichtungen und 72 des Fräswerkzeuges ausgeführt, wobei die Rohrendteile

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durch die Klammern 20 lind 22 fest verspannt werden. Zur Durchführung der Verbundwinkelschnitte wird das Fräswerkzeug bei der Ausführungsform nach Figur 3 aus der abgesenkten Stellung auf die Höhe eines ersten der Rohrenden (14· oder 16) angehoben, wobei der Kopf 68 geeignet winklig angeordnet ist, so daß bei Drehung des Fräskopfes um seine Achse und gegen das Rohrende eine Schneidkante 76 des Fräsers 70 an clem Rohrende eine fertigbearbeitete Fläche 77 bildet, die unter einem vorbestimmten Winkel in Bezug auf die Rohrachse und den Winkel des Schnitts angeordnet ist. In ähnlicher Weise stellen die Schnittkanten und 79 des Fräswerkzeuges 72 entsprechend die gestreckte Winkelfläche des Schnittendes 16 und eines dritten Schnittes sowie eine fertiggestellte Fläche 80 diametral entgegengesetzt zur Fläche 77t Jedoch unter demselben Winkel wie letztere her, wie aus den Figuren 2 und 7 hervorgeht. Die Fräser 70 und 72 sind identisch ausgebildet, obgleich sie nicht unter demselben Winkel angeordnet sind. In Figur 7 sind die Winkel der beiden Fräser 30° auseinander. Wie aus den Figuren 2 und 7 hervorgeht, betragen die Winkel der fertiggestellten Flächen 77 und 80 annähernd 60°, während der Winkel der Oberfläche 16 ungefähr 30° beträgt.

Um das erste Rohr zu fräsen, wird das Werkzeug an dem Rohrende vorbei in Richtung des Schweißkopfes 24 bewegt. Um das zweite Rohr zu fräsen, wird der Träger 74 60° durch eine nicht dargestellte, geeignete Einrichtung 60 um eine horizontale Achse gedreht, die sich in die Zeichenebene der Figur 3 erstreckt, und

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wird an dem Ende des zweiten Rohres vorbei in eine Umkehrrichtung weg von dem Schweißkopf bewegt. Auf diese Weise werden beide Röhrenden 14 und 16 leicht und schnell fertiggestellt und mit einem Verbundwinkelschnitt je nach Wunsch versehen.

Nach geeignetem Schneiden, Fertigstellen und festem Einspannen der Rohrenden mittels der Klammer 20 und 22 werden die Rohrenden in eine aneinanderstoßende Beziehung gebracht, wie in Phantomlinien in Figur 5 dargestellt ist. Dies wird durch Bewegen der Tragbauteile 27 der Einspannanordnungen 26 und 28 gegeneinander entlang eines Plattformbauteils 82 (Figur 3) ausgeführt, das wobei geeignet ausgebildete, nicht dargestellte, translatorische Bewegungen ausführende Vorrichtungen verwendet werden, bis die Rohrenden miteinander in Eingriff kommen.

Nach Anordnung der Rohrenden in aneinanderstoßender, festgeklemmter Beziehung werden beide Einspannanordnungen 26 und 28 gleichzeitig nach rückwärts zur Schweißstation 24 durch Rückwärtsbewegung der Plattform 82 wiederum durch geeignete, nicht dargestellte Bewegungseinrichtungen und Bauteile bewegt. Die Rückwärtsbewegung der Einspannanordnungen wird angehalten, wenn die Achsen der Rohre 10 und 12 unterhalb der Schweißelektrode 60 angeordnet sind.

Um ein Verschweißen der Rohrenden zu bewirken, wird elektrische Leistung zwischen die Schweißelektrode 60 und die Sohre zuge-

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führt, um für eine Bogen zwischen der Elektrode und den Rohrenden zu sorgen, während der Zusatzstoff 59 zu den Rohrenden und der Grenzfläche 18 in genau gesteuerter Menge zugeführt wird und während die Grenzfläche und die Rohrteile langsam durch die Einspannanordnungen wiederum mit genau gesteuerter Geschwindigkeit gedreht werden.

Die Drehung der Einspannanordnungen wird durch das Antriebszahnrad 54- bewirkt, das durch einen geeigneten, nicht dargestellten Motor gedreht wird, der das Zahnrad über eine ins Langsame übersetzende Getriebeeinheit 56 antreibt. Abgesehen von den Anfangsund Endgeschwindigkeiten ist die Zufuhrgeschwindigkeit des Zusatzstoffes linear und konstant.

Da die Rohre und die winklige Grenzfläche 18 sich unterhalb der Elektrode 60 und der Stabmaterial zuführenden Düse 58 drehen, bewegt die Grenzfläche die winklige Strecke der Grenzfläche seitlich (vor und zurück), so daß die Elektrode und die Düse der seitlichen Bewegung der Grenzfläche folgen müssen, um die Rohre entlang ihrer winkligen, aneinanderstoßenden Enden zu verschweißen, !olglich ist der Mechanismus 62, der die Elektrode und die Düse für den Zusatzwerkstoff trägt, seitlich bewegbar, wie durch die gegenläufigen Pfeile in Figur 3 dargestellt ist. In Figur 6 muß die seitliche Bewegung in und aus der Bildebene gedacht werden.

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Um eine fehlerfreie Schweißnaht der verschweißten Rohrenden sowie eine Schweißnaht zu erzielen, die Kräften und Bedingungen widersteht, wie sie gleichzeitig bei einem Mehrfachziehverfahren auftreten, muß z.B. der Winkel des Zusatzwerkstoffs 59 in Bezug auf die Lage der Grenzfläche 18 bei seiner seitlichen Bewegung im wesentlichen konstant gehalten werden, um eine geeignete Anordnung des Schweißmaterials an der Grenzfläche zu gewährleisten. Dies wird durch Bewegen der Diise 58 um eine vertikale Achse über eine Drehung der Tragwelle 64 ausgeführt, wobei die Drehung der Welle durch Drehung kegelförmiger Zahnräder 84 (Figur 6) durch Betätigung eines geeigneten, umsteuerbaren Motors, der nicht dargestellt ist, bewirkt wird. Der Motor kehrt die Bewegungsrichtung der Düse um, wenn die Grenzfläche die seitliche Sichtung während der Drehung der Rohre wechselt.

Das Stabmaterial 59 ist anfänglich korrekt winklig in Bezug auf die Rohr ob er fläche durch Einstellung des Winkels der Düse 58 um eine horizontale Drehzapfenlage 58 A (Figur 6) herum, die auf einem Tragbauteil 62 vorgesehen ist.

Die Rohre und die Schweißgrenzfläche können sich um 360° in eine Richtung für den Schweißvorgang drehen, oder die Rohre können ungefähr 180° in einer Richtung vor dem Schweißen und dann annähernd 360° in der entgegengesetzten Richtung während des Schweißens gedreht werden, wobei in jedem Fall eine bestimmte Überlappung der durchfahrenen Drehstrecke vorhanden ist, um die

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Ferigstellung der Schweißnaht um die Röhrenden herum sicherzustellen. Eine Richtungsumkehr der Rohrdrehung wird durch die Umkehrung des das Antriebszahnrad 54- treibenden Motors bewirkt. Das Material der Rohrteile 10 und 12 muß folglich den Drall der Drehung dämpfen, wenn die Rohrteile entsprechende einstückig ausgebildeten Endteile von zwei ortsfesten RohrmaterialZuführungen sind. Das Glühen und teilweise Glühen der Rohre fördert die Wirkung der Dämpfung des Dralls der Rohre beim Schweißverfahren.

Mach Ausführen der Schweißnaht werden die Einspannanordnungen 20 und 28 vorwärts in die Stellung vor der Schweißstation 24 in Figur 6 bewegt. Die Rohrklammern 20 und 22 werden geöffnet und das drehbare Zahnradsegment 39 wird aus dem zweiteiligen Zahnrad 36 gedreht, um die Aussparung 38 zu öffnen. Hierdurch wird die Entfernung der Rohre aus den Einspannanordnungen und das Anordnen eines anderen Rohrsatzes in den Einspannanordnungen zur Wiederholung des Schweißvorgangs ermöglicht.

Geradlinige Endschnitte an den Rohrenden unter Verwendung komplementärer Winkel von weniger als 75» jedoch größer als 20° haben sich zur Bildung einer besonders geeigneten Schweißnaht bei Verwendung des beschriebenen Schweißverfahrens als geeignet herausgestellt. Die in Figur 1 gezeigten 30°-Schnitte und die daraus folgende 30°-Schweißnaht sorgen z.B. für eine ausreichend geringe Wandstärke, so daß die Enden der Rohrwandung, die durch ^^en Winkel der Schnitte erzeugt werden, von einer ver-

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hältnismäßig engen Schweißraupe bedeckt werden. Eine derartige Schweißraupe läuft jedes Ziehwerkzeug der Vorrichtung in einer stufenweisen, dennoch schnellen Weise an, so daß der Schweißbereich und die Schweißraupe stufenweise in der Dicke und im Durchmesser ohne Bildung von Rissen und Brüchen reduziert werden. In ähnlicher Weise hat sich herausgestellt, daß eine 30° -Winkelschweißnaht um jede Haspel ohne Bildung übermäßiger Belastung der Schweißbereiche abseits von der Oberfläche jeder Haspel biegbar ist, wie sie z.B. bei 90°-Stumpfschweißnähten auftritt. Offensichtlich neigt die winklige Überlappung des Rohrwandungsmaterials an oder in Nähe der gekrümmten Fläche der Haspel zu einer leichteren Biegung an der gekrümmten Oberfläche bei Aufwicklung des Rohres darum als bei einer 90°-Stumpfschweißnaht, wodurch die Spannungen an der Außenseite der Schweißnaht verringert werden.

In ähnlicher Weise widersteht eine in Verbindung mit den Figuren 2 und 7 beschriebene Verbundschweißnaht den Zieh- und Biegungskräften, die gleichzeitig bei einem Mehrfachziehverfahren auftreten. Die 60°-Schweißnahtteile einer Verbundschweißnaht, die z.B. durch die Verbundwinkelschnitte gemäß Figur 2 gebildet wurden, sorgen für einen schrittweisen Eintritt in die Ziehwerkzeuge der Schweißnaht und reduzieren an letzterer die Biegespannungen bei Wicklung des Rohres um die Haspeln.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Verschweißen der Enden von Rohren für ein Ziehverfahren, daß sich kennzeichnet durch das Vorsehen von komplementären, winkligen Schnitten an den Rohrenden, wobei der Winkel jedes Schnittes in Bezug auf die Achse des Rohrmaterials kleiner als 90° ist, durch Anordnen und Halten der geschnittenen Enden der Rohre in einer aneinandergepaSten Beziehung, wobei die aneinanderstoßenden Enden zwischen sich eine Grenzfläche bilden, die unter demselben Winkel in Bezug auf die Rohrachsen wie die winkligen Schnitte verlauft, durch Anordnen der Zwischenfläche in Nähe eines Schweißkopfes und durch Verschweißen entlang der Grenzfläche der angepaßten, aneinanderstoßenden Enden zur Bildung einer hochfesten Schweißverbindung der Rohre.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel schnitte und die Grenzfläche dazwischen in Bezug auf die Rohrachsen einen Verbundwinkel aufweisen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Glühen eines sich in Längsrichtung erstreckenden Teils Jedes Rohres vor Verschweißen der Rohrenden.

4-. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Glühen eines ersten, sich in Längsrichtung erstreckenden Teils jedes zu verbundenen Rohres, wobei die sich in Längsrichtung erstreckenden Teile die zu verbindenen Enden enthalten, und durch teilweises Glühen eines zweiten, sich in Längsrichtung erstreckenden

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Rohrteiles, der benachbart zum ersten Teil, jedoch im Abstand vom jeweiligen Rohrende angeordnet ist, wobei der teilweise geglühte Teil einen Übergangsbereich zwischen dem geglühten Teil des Rohres und dem nicht geglühten Teil des Rohres bildet.

5. Verfahren nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühstuf en vor Bildung der Winkelschnitte an den Rohrenden durchgeführt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil jedes Rohres nahe dem mit einem Winkelschnitt versehenen Ende vor Verschweißen der Rohre geradegerichtet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre und die Grenzflache unterhalb des Schweißkopfes zwecks Bildung einer Schweißnaht der Rohre an der Grenzfläche gedreht werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7? dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißkopf in Längsrichtung des Winkels der Grenzfläche bei Drehung der Rohre und der Grenzfläche bewegt wird.

9- Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche gekennzeichnet durch die Verfahr ens schritte: Anordnen der beiden Rohre in zweigeteilten, drehbaren Zahnrädern, die auf entgegenge-

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setzten Seiten und im Abstand vom Schweißkopf angeordnet sind; Anordnen der Schnittenden der Rohre in einer aneinanderstoßenden, angepaßten Beziehung; Anordnung der aneinanderstoßenden, angepaßten Rohre in enger Nachbarschaft des Schweißkopfes und Drehung der zweiteiligen Zahnräder zwecks Erzeugung einer Drehung der Rohre und der Grenzfläche für die Schweißstufen.

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