DE2701169A1

DE2701169A1 - Verfahren und einrichtung zum fertigen von innen-schweissplattierten rohrkruemmern

Info

Publication number: DE2701169A1
Application number: DE19772701169
Authority: DE
Inventors: Alfred Ludwig
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1977-01-10
Filing date: 1977-01-13
Publication date: 1978-07-20
Also published as: FR2376721B1; JPS5387953A; ES465241A1; FR2376721A1; CH609268A5; US4253006A; JPS5633193B2; IT1088850B; DE2701169B2; IN148277B; US4165245A; CA1090172A

Description

Verfahren und Einrichtung zum Fertigen
von innen-schweissplattierten Rohrkrümmern" Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung von Rohrkrümmern mit schweissplattierter Innenschicht, die jeweils aus zwei aus Blech gepressten Torussektor-Ilalbschalen zu einem Torusfonnkdrper zusammengeschweisst werden, sowie eine Einrichtung zur teilweisen Durchführung des Verfahrens.
Große Rohrkrümmer bestehen im allgemeinen aus Grllnden der Festigkeit und der Wirtschaftlichkeit aus relativ dicken ferritischen Crundkörpern, die zum Schutz gegen Korrosionen auf ihrer Innenseite mit einer austenitischen Schweissplattierung versehen sind. PUr ihre Herstellung geht man bisher von Blechen aus, die im Gesenk warm zu Torussektor-Halbschalen gepresst und vergütet, an den Kanten vorbearbeitet und darauf innenplattiert werden, worauf sie in zwei Längsnähten zusammengeschweisst werden. Dieses Zusammenschweissen geschieht von aussen auf folgende Weise: In einem ersten Arbeitsgang werden die in der äussersten Materialschicht - d.h. in der innersten Schicht der Halbschalen - über das Grundmaterial an der Nahtstelle herausragenden austenitischen Plattierung schichten mit Hilfe des TIG (Tungsten Inert Gas)-Verfahren dicht geschweisst, woraufhin mit Hilfe eines austenitischen Schweissmaterials (Arosta 347) die ganze Dicke von einigen Millimetern der Plattierungsschicht gefüllt wird.
Um eine Aufkohlung der austenitischen Schicht beim nachfolgenden Zusammenschweissen der ferritischen Grundkörper zu verhindern, ist es nötig, als nächste Schweissnaht eine sogenannte Kardo-Naht als "Isolierschicht" zu legen, die aus sehr kohlenstoffarmem Material besteht, dessen Zusammensetzung beispielsweise lautet (in Gew. %): C 0,01; Mo = 0,05; Si = 0,05; Cu = 0,045; P n 0,01t S = 0,08; Rest Fe. Diese Kardo-Naht überragt die Plattierschicht nach aussen um einige Millimeter, z.B. 3 mm, und reicht damit an der Nahtstelle der zu schweissenden Halbschalen ins Gewicht fallend in den Grundkörper hinein. Auf diese Kardo-Naht folgt dann mindestens eine Handnaht aus ferritischem Schweissmateri~#' worauf die Nahtstelle vorzugsweise nach der Unterpulver-$ch#isfltechnik aufgefüllt wird.
Die in das ferritische Grundmaterial hineinragende Kardo-Naht stellt für die Festigkeit des Rohrkrümmers eine Unstetigkeitsstelle dar, die bei der Dimensionierung der Wanddicke berücksichtigt werden muss.
Bei dem geschilderten Schweissprozess zum Zusammenfügen der Halbschalen deformiert sich darüberhinaus der Querschnitt im allgemeinen so stark, dass der Körper nachgerichtet werden muss.
Bei diesem Richtprozess werden Dehnungen und Spannungen eingeführt, die beim anschliessenden Ausglühen zu Gefügeänderungen führen, wobei infolge der Bildung von Grobkorn ungünstige Sprödbrucheigenschaften auftreten können.
Aufgabe der Erfindung ist es, den geschilderten Mangel bisheriger Rohrkru~mmer zu vermeiden und gleichzeitig das gegebenenfalls auftretende, ungünstige Sprödbruchverhalten zu verbessern; die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass zunächst die gepressten Formkörper der noch unbeschichteten Halbschalen an den Kanten bearbeitet, anschliessend zusammengeschweisst, gerichtet und vergutes werden, ehe der entstandene Torusformkörper innen entlang tangentialer Mantellinien schweissplattiert und abschliessend spannungsfrei geglüht wird.
Da nach dem neuen Fertigungsverfahren das Zusammenschweissen der Halbschalen vor ihrer Schweissplattierung erfolgt, kann die geschilderte Kardo-Naht entfallen, so dass die erwähnte Festigkeitsunstetigkeit bisheriger Rohrkrümmer aus gepressten und zusammengeschweissten Halbschalen dabei überhaupt nicht mehr auftritt.
Darüberhinaus kann nach dem neuen Verfahren beim Richten des zusammengeschweissten Torusformkörpers gegebenenfalls gebildetes Grobkorn beim anschliessenden Vergüten wieder verfeinert werden, was bei dem geschilderten bekannten Herstellungsverfahren nicht möglich ist, weil bereits plattierte Toruskörper nicht mehr den hohen Vergütungstemperaturen ausgesetzt werden dürfen, da es dabei zu einer schädlichen Aufkohlung der austenitischen Plattierungsschicht kommen würde.
Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Einrichtung zum Innenplattieren der bereits zusammengeschweissten Torusformkörper benötigt. Eine solche Einrichtung ist gekennzeichnet durch einen Drehtisch, der um 3600 umschlagbar ist, wobei seine Drehachse in einer Vertikalebene umläuft, ferner durch einen, an der Umschlageinrichtung befestigten, gekrümmten Ausleger, dessen Krümmungsmittelpunkt in der Drehachse des Drehtisches liegt, und dessen Krümmungsradius demjenigen des zu plattierenden Torusformkörpers entspricht, und schliesslich durch eine von dem Ausleger getragene Schweissplattiereinrichtung, die im Bereich der vertikalen Umschlagebene für die Drehachse angeordnet und in dieser relativ zum Ausleger drehbar ist.
Sollen auf der gleichen Einrichtung Torusformkörper mit unterschiedlichen Krümmungen schweissplattiert werden, so ist ea vorteilhaft, wenn der Ausleger austauschbar an der Umschlageinrichtung befestigt ist. Die Justierung des Auslegers relativ zur Drehachse des Drehtisches sowie seine Anpassung an Rohrkrümmer mit unterschiedlichen Querschnittsdurchmessern und/oder Wanddicken lässt sich vereinfachen, wenn der Ausleger relativ zur Drehachse und zur Niveauhche des Drehtisches einstellbar ist, wobei die Einstellung des Auslegers und die Justierung des Drehpunktes der Schweissplattierungseinrichtung relativ zur Seeler.-achse des Torusformkörpers erleithtert werden, wenn die Schweissplattierungseinrichtung lösbar an dem Ausleger befestigt ist; daoei kann der Drehpunkt der Schweissplattierungseinrichtung vorteilhafterweise in jedem Querschnitt des Torusformkörpers im Mittelpunkt des diesen Körper erzeugenden Kreises angeordnet sein, d.h.
bei einer Drehung des Drehtisches um seine Achse in der Seelenachse des Torusformkörpers verlaufen.
Eine Einrichtung zum Schweissplattieren nach dem neuen Verfahren wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben, woran sich eine kurze Erläuterung des neuen Fertigungsverfahrens znschliesst: Fig. 1 zeigt eine Ansicht der neuen Einrichtung mit einer Aufsicht auf den leicht aus der horizontalen Lage gekippten Drehtisch.
Fig. 2 ist ein Schnitt II-II von Fig. 1.
In den Lagern 1 (Fig. 1) von zwei Lagerböcken 2, 3 ist eine gekröpfte Welle 4 mit Wangen 5, 5', Zapfen 6, 6' und einem Querhaupt 7 gelagert.
Das Querhaupt 7 weist in der Mitte ein Auge 8 mit zur Hauptrichtung der Wangen 5, 5' parallel laufender Achse auf; im Auge 8 ist ein Drehzapfen 9 eines Drehtisches 10 gelagert. Der Drehzapfen 9 ist an seinem freien Ende abgesetzt und mit einem Gewinde 12 versehen.
Auf dem in der Zeichnung nicht erkennbaren Absatz sitzt, mit einem Keil gegen Verdrehung und mit einer Mutter 13 gegen Verschiebung gesichert, ein Schraubenrad 14.
Die Höhe der Lagerböcke 2, 3 und die Gestaltung der die Umschlageinrichtung bildenden Teile 5 bis 7 ist so gewählt, dass der Tisch 10 - einschliesslich aufgespannter Aufbauten sowie an der Wange 5' befestigter, später beschriebener Einrichtungen -um die Achse der Zapfen 6, 6' um einen Winkel von 3600 umgeschlagen werden kann. Bei diesem Umschlagen führt die Drehachse 9 einen Umlauf in einer Vertikalebene 22 aus.
Der Drehtisch 10 hat seinerseits eine zentrale Eindrehung 20 und zehn radiale Befestigungsnuten 21 für das Aufspannen der zu plattierenden Torusformkörper 11.
Im Gegensatz zum Zapfen 6 ist der Zapfen 6' über das Lager des Lagerbockes 2 hinaus verlängert; auf der Verlängerung ist, beispielsweise mit Hilfe eines nicht gezeigten Keiles, ein Schraubenrad 25 auf dem Zapfen 6' befestigt.
In den beiden Schraubenrädern 14 und 25, von denen das eine 14 für die Drehung um die Achse 9 und das andere für das Umschlagen des Drehtisches 10 um die Achse 6-6' vorgesehen sind, greift je eine Schnecke 26 bzw. 27 eines Getriebemotors 28 bzw. 29 ein; die Motoren 28 und 29 sind auf nicht gezeigte Weise, z.B. durch einen Computer programmgesteuert.
Auf der Wange 5' sitzt, durch eine Schraube 24 festgehalten, eine mit einem Schlitz 31 versehene Platte 30. Im vom Schlitz 31 nicht berührten Bereich der Platte 30 sitzt eine Schraube 32; mittels der Schraube 32 sind ein Distanzstück 33 und ein Arm 34 eines Auslegers 35 auf der Platte 30 befestigt. Der Ausleger 35 ist über den grössten Teil seiner Länge gekrümmt, wobei der Krümmungsmittelpunkt der Auslegerkrummung in die Drehachse des Zapfens 9 fällt und sein Krümmungsradius dem Krümmungsradius des Torusformkörpers 11 entspricht. Für Formkörper 11 mit unterschiedlichen Krürnmungsradien sind verschieden gekrümmte Ausleger 35 vorgesehen, deren Befestigung an der Umschlageinrichtung daher lösbar gestaltet ist.
A freien Ende des Auslegers 35 sitzt, gegenüber dem Ausleger 35 und damit auch gegenüber dem Drehtisch 10 und der Umschlageein-~richtung 5 - 7, in der Vertikalebene 22 durch die Achse des Drehzapfens 9 drehbar, eine Schweissplattiereinrichtung 37. Das bandförmige Schweissgut zu dieser Schweissplattiereinrichtung 37 sitzt auf einer Rolle 40 gespeichert, die auf dem Ausleger 35 drehbar angeordnet ist. Zur einfacheren Führung des Bandes kann es zweckmässig sein, die Rolle 40 nicht, wie gezeigt, mit horizontaler, sondern mit zum Drehzapfen 9 paralleler Achse anzuornden, so dass das Band mit seiner Fläche vertikal zum Drehtisch 10 verläuft.
Das Distanzstück 33 kann aus elektrisch nicht leitendem Material bestehen und auch die Schraube 32 kann mit einem Isolator umhüllt oder unterlegt sein, so dass der Ausleger 35 von der Wange 5' elektrisc getrennt ist. In diesem Fall lässt sich der Schweiss-Strom über den Ausleger 35 der Schweissplattierungseinrichtung 37 zuführen, was nicht gezeigt und näher beschrieben ist.
Die Schweissplattierungseinrichtung 37 lässt sich, synchron mit dem Getriebemotor 29, derart steuern, dass die Hauptachse der Schweissplattierungseinrichtung stets senkrecht im Raum verharrt; es ist jedoch auch möglich, vor jedem Arbeitsgang des Schweissplattierens, dem jeweils ein Schritt des Drehtisches 10 in Umschlagrichtung vorausgeht, die Plattiereinrichtung neu in die Raumvertikale einzustellen und in der Ebene 22 zu justieren.
Auf dem Drehtisch 10 ist mittels dreier Briden 42 ein 900-Torusformkörper 11 so aufgespannt, dass seine Krümmungsachse derjenigen des Drehzaptens 9 koaxial verläuft. Der Ausleger 35 ist durch passendes Verschieben der Platte 30 und des Armes 34 in den von den Schlitzen gebotenen Bereichen mit Vorteil derart eingestellt, dass der Drehpunkt der Schweissplattierungseinrichtung 37 mit dem Mittelpunkt des die Torusfläche des Formkörpers 11 bei einer Drehung des Tisches 10 erzeugenden Kreises in jedem Querschnitt zusammenfällt, d.h. bei dieser Drehung um die Achse des Zapfens 9 in der Seelenachse des Toruskörpers 11 verläuft.
Nach dem neuen Verfahren ist der Ablauf der Fertigung eines Rohrkrümmers wie folgt: Aus passend zugeschnittenen Blechen werden zwei Torussektor-Halbschalen in bekannter Weise durch Schmiedepressen hergstellt. Diese Halbschalen werden darauf an den Längskanten bearbeitet - d.h. für das anschliessende Zusammenschweissen zugerichtet, wobei z.B. die Kanten abgegratet, gereinigt und mit einer für die Schweissung geeigneten Oberfläche versehen werden - und zu einem Torusformkörper 11 zusammengeschweisst; zur Beseitigung von beim Schweissen entstandener Deformation wird der geschweisste Körper 11 dann gerichtet und anschliessend zur Milderung oder Beseitigung beim Richten entstandener Spannungen vergütet. Die Vergütung besteht in einer Wärmeverhandlung mit Temperaturen von 900 - 9500 C und anschliessendem Abschrecken des Werkstücks in Wasser, Oel oder Luft.
Der Torusformkörper 11 wird nun auf dem Drehtisch 10 mit seiner Krümmungsachse parallel zur Achse des Drehzapfens 9 ausgerichtet und mittels der Briden 42 befestigt. Falls der Ausleger 35 und die Schweissplattierungseinrichtung 37 nicht - wie bei der Herstellung einer Anzahl gleich dimensionierter und gleich geformter Krümmer -bereits montiert und mit der Schweisseinrichtung in der Vertikalebene 22 eingerichtet und justiert sind, wird nun der Ausleger 35 entsprechend der Krümmung des Toruskörpers 11 ausgewählt, auf der Wange 5' mit Hilfe der Platten 30 und 31 so montiert und eingerichtet, dass die Schweisseinrichtung 37 mit ihrem Drehpunkt in der Ebene 22, und zwar im Mittelpunkt des den Toruskörper 11 erzeugenden Kreises, liegt. Vorteilhafterweise kann bei dieser Einstellung die Schweisseinrichtung 37 vom Ausleger 35 abgenommen sein, wenn ihr Drehpunkt am Ausleger 35 markiert ist. Die gegenseitige Ausrichtung der Elemente 11, 35 und 37 erfolgt, wie bereits mehrfach beschrieben, dabei so, dass der Drehpunkt der Schweissplattiereinrichtung 37 vorteilhafterweise - bei einer Drehung des Tisches 10 um die Achse 9 - auf der Seelenachse des Torusformkörpers 11 verläuft. Es ist jedoch auch möglich, die Schweisseinrichtung 37 mit ihrem Drehpunkt exzentrisch zu dieser Achse anzuordnen; das bedingt allerdings, dass der genannte Drehpunkt nach jedem Kippen des Drehtisches 10 in Umschlagrichtung neu eingerichtet wird.
Das Aufbringen der Plattierschicht erfolgt schrittweise, indem jeweils einem Vorwärts-Arbeitshub, bei dem Material aufgetragen wird, ein Rückwärts-Leerhub folgt. Beide Hübe bestehen in einer Drehung des Tisches 10 um die Achse 9 um einen Winkel, der mindestens dem Winkel des Torusformkpers 11 entspricht. Zwischen je zwei Arbeitshüben wird jeweils die Neigung des Drehtisches 10 in Umschlagrichtung der Plattierungsbrsite entsprechend durch schrittweises Kippen des Tisches 10 um die Achse 6-6' verstellt, wobei, wie schon angedeutet, die Schweissplattiereinrichtung 37 relativ zum Ausleger 35 entweder selbsttätig im entgegengesetzten Sinne verstellt wird oder von Hand nachgerichtet werden sss, so dass die Plattiereinrichtung 37 ihre vertikale Stellung für jeden Arbeitshub beibehält.
Weiterhin wird gegebenenfalls zwischen zwei Arbeitshüben ein an der Plattiereinrichtung 37 vorhandener Schweisspulvertrichter neu gefüllt, sofern keine automatische Einspeisung für das Pulver vorgesehen ist.
Das abschliessende Spannungsfreiglühen geschieht durch eine Aufh ung des fertigen Rohrkrümmers auf etwa 6000 C und langsames Abkllhlen in Luft.
Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Fertigung von Rohrkrümmern mit schweissplattierter Innenschicht, die jeweils aus zwei aus Blech gepressten Torus-Sektor-Halbschalen zu einem Torussektor zusammengeschweisst werden, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die gepressten Formkörper der noch unbeschichteten Halbschalen an den Kanten bearbeitet, anschliessend zusammengeschweisst, gerichtet und vergütet werden, ehe der entstandene Torusformkörper (11) innen entlang tangentialer Mantellinien schweissplattiert und abschliessend spannungsfrei geglüht wird.
2. Einrichtung zum Innen-Schweissplattieren von gespressten und zu Rohrkrümmern zusammengeschweissten Torusforrtikörpern, gekennzeichnet durch einen Drehtisch (10), der um 3600 umschlagbar ist, wobei seine Drehachse (9) in einer Vertikalebene (22) umläuft, ferner durch einen, an der Umschlageinrichtung (5 bis 7) befestigten, gekrümmten Ausleger (35), dessen Krümmungsmittelpunkt in der Drehachse (9) des Drehtisches (10) liegt, und dessen Krümmungsradius demjenigen des zu plattierenden Torusformkörpers (11) entspricht, und schliesslich durch eine von dem Ausleger (35) getragene Schweissplattiereinrichtung (37), die im Bereich der vertikalen Umschlagebene (22) für die Drehachse (9) angeordnet und in dieser relativ zum Ausleger (35) drehbar ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (35) austauschbar an der Umschlageinrichtung (5 bis 7) befestigt ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (35) relativ zur Drehachse (9) und zur Niveauhöhe des Drehtisches (10) einstellbar ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweissplattierungseinrichtung (37) lösbar an dem Ausleger (35) befestigt ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (35) gegenüber der Umschlageinrichtung (5 bis 7) und dem Drehtisch (10) elektrisch isoliert ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehpunkt der Schweissplattierungseinrichtung (37) in jedem Querschnitt des Torusformkörpers (11) im Mittelpunkt des diesen erzeugenden Kreises angeordnet ist.