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Insbesondere sind bei der Herstellung eines spiralnahtgeschweißten
Stahlrohrs (im folgenden auch als »Spiralrohr« bezeichnet) Vorkehrungen dahingehend
getroffen, daß die Stelle, an welcher die Seitenkanten des laufenden, in Schraubenform
zu einem Zylinder gewickelten Stahlbands erstmals in Stoßberührung miteinander gelangen,
d. h. am sog. »Stoßpunkt«, an welchem das laufende Stahlband anfänglich zu einem
zylindrischen Rohrrohling umgeformt wird, am tiefsten Punkt des in praktisch waagerechter
Richtung geformten Rohlings liegt. Bei fortlaufender Zuführung des Stahlbands wird
die Innenfläche des Rohlings längs einer Spiralnahtlinie in einer vorbestimmten
oder
vorgegebenen Position nahe des Stoßpunkts geschweißt. Anschließend wird der Rohling
von der Außenfläche her längs der Spiralnaht in einer vorgegebenen Position nahe
seines höchsten Punkts geschweißt, nämlich an dem dem Stoßpunkt relativ zur Mittelachse
des Rohlings gegenüberliegenden Punkt (im folgenden als Gegenpunkt bezeichnet).
Bei dieser Spiralrohrherstellung wird ein zulaufendes Stahlband, nämlich ein Rohrrohling
somit in vorgegebenen Positionen geschweißt. Die Innen- und Außenschweißvorgänge
verlaufen daher entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Stahlbands. Da die zu
schweißende Nahtlinie spiralig bzw. schraubenförmig ist, sind beim Innen-und Außenschweißen
selbstverständlich absteigende und aufsteigende bzw. Abwärts- und Aufwärts-Schweißvorgänge
erforderlich, nämlich ein Schweißen in Aufwärtsrichtung bzw. ein solches in Abwärtsrichtung.
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Wie aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, erfolgt das Innen-
und Außenschweißen vom Stoßpunkt zum Gegenpunkt entegen der Bewegungsrichtung des
Stahlbands in Abwärtsrichtung, während beide Schweißvorgänge vom Gegenpunkt zum
Stoßpunkt entgegen der Bewegungsrichtung des Stahlbands in Aufwärtsrichtung erfolgen.
Beim Schweißen längs einer geneigten Fläche fließt im allgemeinen die Metallschmelze
aus dem zuletzt erstarrenden Mittelteil der Schweißnaht zu den unteren Bereichen
dieser Fläche herab, so daß sich ein in der Mitte konkaver Schweißwulst bildet.
Diese Erscheinung ist bei stärkerer Neigung dre Schweifläche und höherer Abkühlungsgeschwindigkeit
der Schmelze um so ausgeprägter. Beim Aufwärtsschweißen wird der genannte konkave
Mittelteil des Schweißwulsts allmählich ausgefüllt, wobei sich zeitweilig ein Schweißwulst
mit übermäßig weit abstehender Oberseite bildet. Beim Abwärtsschweißen wird dagegen
der konkave Mittelteil des Schweißwulsts nicht ausgefüllt, so daß seine konkave
Form erhalten bleibt. In beiden Fällen kann also keine einwandfreie Schweißnaht
erzielt werden.
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Bei der Herstellung von Spiralrohr stellt somit die Entstehung dieser
fehlerhaften Schweißnähte aufgrund des Abwärts- und Aufwärtsschweißens eines der
hauptsächlichen Probleme dar.
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Die Spiralrohrherstellung erfolgte bisher gewöhnlich durch Unterpulverschweißen,
um dadurch die Zuverlässigkeit der hergestellten Schweißnaht und die Wirksamkeit
des Schweißvorgangs zu verbessern. Das Unterpulverschweißen wird wegen seiner im
Vergleich zu anderen Schweißverfahren sehr hohen, auf einer großen Schweißwärmeeingabe
beruhenden Schweißleistung verbreitet für die Spiralrohrherstellung angewandt.
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Bei der üblichen Herstellung eines Spiralrohrs nach dem Unterpulverschweißen
erfolgen jedoch sowohl das Innen- als auch das Außenschweißen normalerweise in Abwärtsrichtung.
Mit anderen Worten: das Innenschweißen erfolgt an einer gegenüber dem Stoßpunkt
in Bewegungsrichtung des Stahlbands etwas zurückversetzten Stelle, während das Außenschweißen
an einer Stelle durchgeführt wird, die gegenüber dem Gegenpunkt in Bewegungsrichtung
des Stahlbands etwas vorverlegt ist. Beim Außenschweißen bewegt sich daher die gebildete
Schmelzenlache in noch schmelzflüssigem Zustand über den Gegenpunkt hinweg und abwärts.
Die Schmelze im Mittelteil der Schweißnaht, die zunächst zum tieferen Teil geflossen
ist, fließt dabei zur ursprünglichen Stelle der Schmelze
zurück, so daß Schweißwülste
normaler Form erhalten werden. Beim Innenschweißen ist es dagegen äußerst schwierig,
die Entstehung von in der Mitte konkaven, fehlerhaften Schweißwülsten zu verhindern,
weil die beim Abwärtsschweißen gebildete Schmelzenlache durch die große Wärmeeingabe
und die langsame Abkühlung unter dem Einfluß einer sie bedeckenden Fluß mittelschicht
stark beeinflußt wird. Insbesondere dann, wenn zur Erhöhung der Schweißgeschwindigkeit
mehrere hintereinandergeschaltete Elektroden verwendet werden, steigt nicht nur
die Schweißwärmeeingabe an, vielmehr wird auch die Schmelzenlache länger. Beispielsweise
besitzt beim Unterpulverschweißen eine Schmelzenlache im Fall von zwei Elektroden
eine Länge von etwa 150 mm und bei drei Elektroden eine Länge von etwa 250 mm. Bei
Verwendung mehrerer hintereinander angeordneter Elektroden bilden sich die in der
Mitte konkaven, fehlerhaften Schweißwülste mithin um so leichter.
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Zur Verhinderung der Bildung dieser fehlerhaften Schweißwülste aufgrund
des Abwärtsschweißens, insbesondere beim Innenschweißvorgang, wurde bereits ein
Verfahren zur Herstellung von Spiralrohr nach dem Unterpulverschweißen vorgeschlagen,
das in Fig. 1A in schematischer Draufsicht und in Fig. 1B in schematischer Seitenansicht
dargestellt ist. Dabei sind eine in einer vorbestimmten Position zugeführte Abbrand-Elektrode
1 für das Innenschweißen und eine in einer vorbestimmten Position zugeführte Abbrand-Elektrode
1' für das Außenschweißen vorgesehen. Ein Stahlband 2 läuft in Pfeilrichtung zu
einem Stoßpunkt a, an welchem die Seitenkanten des spiralig zu einem Zylinder gewickelten
Stahlbands 2 unter Bildung eines zylindrischen Rohrrohlings 3 erstmals in Stoßberührung
miteinander gelangen. Ein Gegenpunkt b ist eine Stelle, welche dem Stoßpunkt a über
die Mittelachse 0 des Rohlings 3 (diametral) gegenüberliegt. Der Rohling 3 ist im
wesentlichen waagerecht angeordnet, so daß sich der Stoßpunkt a nahezu an seiner
tiefsten Stelle, d. h. nahe der 6-Uhr-Position, und der Gegenpunkt b nahe der höchsten
Stelle, d. h.
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in der Nähe der 12-Uhr-Position, befinden.
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Beim bisherigen Verfahren nach Fig. 1 A und 1 B erfolgt das Innenschweißen
des Rohrrohlings 3 mittels der Elektrode 1 in einer Position a', die vom Stoßpunkt
a in Bewegungsrichtung des Stahlbands 2 »stromauf« angeordnet bzw. vorversetzt ist,
so daß hierdurch ein Aufwärtsschweißen ermöglicht wird.
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Das Außenschweißen erfolgt üblicherweise mittels der Elektrode 1'
an einer Stelle b', die gegenüber dem Gegenpunkt b in Bewegungsrichtung des laufenden
Stahlbands 2 ebenfalls vorversetzt ist, so daß in Abwärtsrichtung geschweißt werden
kann.
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Mit diesem Verfahren kann bis zu einem gewissen Grad die Bildung
der mittig konkaven Schweißwülste infolge des abwärtsgeführten Innenschweißens verhindert
werden. Andererseits ist dabei aber der Versatz zwischen dem Stoßpunkt a und der
Innenschweißstelle a' im folgenden zu beschreibenden Einschränkungen im Hinblick
auf'die Rohrherstellung und die Schweißgeräte unterworfen. Es ist daher schwierig,
die richtige oder nötige Versatzstrecke für diesen Zweck festzulegen.
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1. Rohrherstellungsbedingte Einschränkung: Bei einem zu großen Abstand
zwischen dem Stoßpunkt a und der Innenschweißstelle a' erfolgt der Schweißvorgang
vor Erreichen einer innigen Berührung zwischen den Seitenkanten des
Stahlbands
2, so daß sich eine stark fehlerhafte Schweißnaht ergibt.
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2. Schweißgerätebedingte Einschränkung: Beim Unterpulverschweißen,
bei dem vor der Elektrode eine Flußmittelzufuhreinrichtung angeordnet werden muß,
kann der genannte Versatz zwischen den Punkten a und a' nicht immer so groß gewählt
werden, daß er der erforderlichen Strecke entspricht. Im Fall eines Rohrs mit einem
Durchmesser von 1500 mm kann die größte einzuhaltende Strecke zwischen den Punkten
a und a' nur etwa 30 mm betragen; mit einem Abstand dieser Größenordnung ist es
aber unmöglich, die gesamte Länge der Schmelzenlache zu erfassen, die bei einer
einzigen Elektrode etwa 70 mm, bei zwei Elektroden etwa 150 mm und bei drei Elektroden
etwa 250 mm beträgt.
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Infolgedessen können hierdurch die erwähnten, mittig konkaven Schweißwülste
nicht vollständig vermieden werden.
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Es ist auch bekannt, die Schweißwärmeeingabe beim Unterpulverschweißen
auf einen niedrigeren Wert zu begrenzen, um dabei eine einwandfreie Schweißnaht
durch Verhinderung des Entstehens der mittig konkaven oder vertieften Schweißwülste
beim Innenschweißen zu erreichen. Eine niedrigere Wärmeeingabe hat jedoch nicht
nur eine sehr niedrige Schweißleistung zur Folge, sondern erschwert auch die Behebung
von Schweißfehlern dann, wenn die Stoßberührung zwischen den Seitenkanten des Stahlbands
instabil wird.
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Für das Innenschweißen ist noch ein anderes Unterpulverschweißverfahren
bekannt, bei dem mehrere Elektroden verwendet werden, zwischen den Elektroden (jeweils)
ein großer Abstand vorgesehen wird und mit jeder Elektrode eine Schmelzenlache gebildet
wird, wobei eine fehlerfreie Schweißnaht durch Verhinderung der Entstehung der mittigen
Vertiefung erhalten wird. Bei diesem Verfahren müssen jedoch das verwendete Flußmittel
und die durch die vorlaufende Elektrode erzeugte Schlacke entfernt werden, bevor
das Schweißen mit einer nachfolgenden Elektrode aufgenommen werden kann; dies erweist
sich aber in der Praxis als sehr schwierig.
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Bei dem in Fig. 2A gezeigten Verfahren wird ein Spiralrohr in der
Weise hergestellt, daß die beiden Kantenflächen c, c der abgeschrägten Seitenkanten
eines Stahlbands 2 in gegenseitige Stoßberührung gebracht werden, ein praktisch
waagerechter Rohrrohling mit einer Spiralnaht geformt wird und der Rohling von Innen-
und Außenseite her kontinuierlich längs der Spiralnaht geschweißt wird. Da jedoch
das Stahlband 2 häufig an der Seitenkante gekrümmt oder anderweitig verformt ist,
kann sich gemäß Fig. 2B in dem zwischen den gegenüberliegenden Kantenflächen c,
c des Stahlbands 2 gebildeten Spalt beim Unterpulverschweißen Flußmittel ansammeln.
Wenn der Innenschweißvorgang unter diesen Bedingungen fortgesetzt wird, wird eine
fehlerhafte, das Flußmittel einschließende Schweißnaht erhalten. Insbesondere dann,
wenn das Innenschweißen auf die in Verbindung mit Fig. 1A und 1B beschriebene Weise
in einer gegenüber dem Stoßpunkt a vorversetzten Position a' vorgenommen wird, kann
die Stoßberührung zwischen den Seitenkanten des Stahlbands 2 instabil werden, so
daß Schweißfehler, wie Flußmitteleinschluß, noch häufiger auftreten.
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Wie erwähnt, eignet sich das Unterpulverschweißen
zweckmäßig für die
Herstellung von Spiralrohren in großer Fertigungsmenge und mit hoher Fertigungsgeschwindigkeit,
während das Auftreten von Schweißfehlern aufgrund des Abwärts- und Aufwärtsschweißens
unmöglich vollständig ausgeschaltet werden kann. Im Hinblick hierauf ist in der
US-PS 4071732, welche der JA-PS 9571/78 entspricht, ein Verfahren für das Hochgeschwindigkeits-
und Starkstrom-Schutzgaslichtbogenschweißen von Stahl unter Verwendung eines Gemisches
aus Inertgas und Aktivgas als Schutzgas beschrieben, das sich dadurch kennzeichnet,
daß mindestens eine Massivdraht-Abbrandelektrode aus niedriglegiertem Stahl mit
einem Durchmessr von 3,0-6,4 mm verwendet wird, diese Elektrode mit einem Schweißstrom
von 600-1500 A gespeist wird, zur Abschirmung des entstehenden Lichtbogens ein Schutzgas
in einer Menge von 50 bis 2001/min pro Elektrode zugeführt wird und die Lichtbogenspannung
im Bereich von etwa 23-36 V eingestellt wird.
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Dieses bisherige Verfahren soll sich gut für das Schweißen von Längsnähten
oder von Schrauben-bzw. Spiralnähten eines offenen Rohrs eignen, d. h.
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für einen Rohrrohling zur Herstellung einer Rohrleitung für sehr tiefe
Temperaturen. Während beim Unterpulverschweißen eine Verschlechterung der Schlagfestigkeit
in Bereichen nahe der Schweißnaht unvermeidbar ist, sofern nicht auf die hohe Schweißleistung
verzichtet wird, ist es beim Schutzgasschweißen nach diesem bisherigen Verfahren
möglich, eine hohe Schweißgeschwindigkeit ohne Verschlechterung der Tieftemperaturzähigkeit
nahe der Schweißnaht einzuhalten. Dieses bisherige Verfahren kann daher für die
Herstellung von Spiralrohr als zweckmäßiger angesehen werden als das Unterpulverschweißen.
Die genannten Patentschriften offenbaren jedoch lediglich ein Verfahren für das
Hochgeschwindigkeits-Schutzgasschweißen, mit dem eine Verringerung der Tieftemperaturzähigkeit
in den nahe der Schweißnaht gelegenen Bereichen des Werkstücks verhindert werden
kann. Durch Anwendung dieses bisherigen Schweißverfahrens als solches auf die Herstellung
von Spiralrohr kann somit das Auftreten von in diesem Fall bisher unvermeidbaren
Schweißnahtfehlern der genannten Art aufgrund des Abwärts- und Aufwärtsschweißens,
insbesondere des ersteren beim Innenschweißen, nicht völlig vermieden werden.
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Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Verfahrens zur
Herstellung von spiralnahtgeschweißten Stahlrohren mit hoher Schweißleistung und
hoher Arbeitsgeschwindigkeit.
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Mit diesem Verfahren soll das Auftreten von Schweißfehlern, wie Flußmitteleinschluß
und stufenförmige Schweißnaht infolge instabiler oder ungenügender Stoßberührung
zwischen den Seitenkanten des Stahlbands, ausgeschaltet werden können.
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Außerdem soll mit diesem Verfahren die Größe einer für eine Nahtlinie
eingestochenen Nut oder Rille weitgehend verringert werden.
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Insbesondere bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Verfahrens
zur Herstellung von Spiralnahtrohr unter Verwendung mehrerer hintereinander angeordneter
Abbrandelektroden mit hoher Schweißleistung und hoher Arbeitsgeschwindigkeit, mit
dem die Bildung von mittig konkaven (»eingefallenen«) Schweißwülsten aufgrund des
Abwärts- und Aufwärtsschweißens bei der Spiralrohrherstellung, insbesondere beim
Abwärtsschweißen an der Rohrinnenseite,
vermieden werden soll.
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Bei diesem Verfahren soll zudem die Stelle des ersten und des nachfolgenden
Schweißvorgangs einschränkungsfrei wählbar sein, so daß der Schweißvorgang in idealer
Weise durchführbar ist.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung von spiralnahtgeschweißtem
Stahlrohr, wobei ein zulaufendes Ausgangsmaterial-Stahlband spiralig bzw. schraubenförmig
in Zylinderform gewickelt wird, ein zylindrischer Spiralrohr-Rohling in im wesentlichen
waagerechter Lage geformt wird, indem die Seitenkanten des zulaufenden Stahlbands
in Stoßberührung miteinander gebracht werden, mehrere Abbrandelektroden in Tandem-
bzw. Hintereinanderanordnung in vorbestimmte Positionen nahe des tiefsten Punkts
auf der Innenfläche und nahe des höchsten Punkts auf der Außenfläche des geformten
Rohlings gebracht werden, wobei die Abbrandelektroden jeweils eine vorlaufende und
mindestens eine nachlaufende Elektrode umfassen, und der Rohling mittels der jeweiligen
hintereinandergeschalteten Elektroden bei weiter zulaufendem Stahlwand kontinuierlich
an Innenseite und Außenseite längs einer spiraligen Nahtlinie geschweißt wird, erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß an Innen- und Außenseite des Rohlings der Vorschweißvorgang
mittels der vorlaufenden Elektroden jeweils als Schutzgasschweißung und der nachfolgende
Nachschweißvorgang mittels der nachlaufenden Elektroden jeweils als Unterpulverschweißung
durchgeführt wird, daß Innen- und Außenschweißung jeweils unter den folgenden Bedingungen
durchgeführt werden: (a) Abbrandelektroden: Draht bzw. Stab mit einem durchmesser
von 3-8 mm; (b) Schweißstrom: 600-2000 A; (c) Schweißstromspannung: 20-50 V; (d)
Zusammensetzung des Schutzgases für den Vorschweißvorgang: gasförmiges Gemisch,
bestehend im wesentlichen aus einem Inertgas und mindestens 20-50 Vol.-% Kohlendioxidgas
und/oder mindestens 3-10 Vol.-% Sauerstoffgas; (e) Zufuhrmenge des Schutzgases:
70-400 1/min; und daß das Nachschweißen in einer Position durchgeführt wird, die
von der Position des Vorschweißvorgangs um eine Strecke entsprechend der Vorschubstrecke
des Rohlings bei einer Wickelumdrehung desselben oder entsprechend einem ganzzahligen
Vielfachen dieser Vorschubstrecke entfernt ist.
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Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im
Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Fig.
1A eine schematische Draufsicht zur Veranschaulichung eines bisherigen Verfahrens
für die Herstellung von spiralnahtgeschweißtem Stahlrohr, Fig. 1B eine schematische
Seitenansicht des bisherigen Unterpulverschweißverfahrens zur Verdeutlichung der
Innen- und Außenschweißpositionen an einem Spiralrohrrohling, Fig. 2A eine Teilschnittdarstellung
des Normalzustands der Stoßberührung zwischen den Seitenkanten eines spiralig bzw.
schraubenförmig und zylindrisch gewickelten Stahlbands, Fig. 2B eine Fig. 2A ähnelnde
Darstellung, die einen abnormalen Zustand zwischen den Stahlband-Seitenkanten zeigt,
Fig. 3 eine schematische Draufsicht zur Verdeutli-
chung der Vorschweiß- und der
nachfolgenden Nachschweißstelle beim Innen- bzw. Außenschweißen mit je zwei hintereinandergeschalteten
Abbrandelektroden beim erfindungsgemäßen Verfahren, Fig. 4A einen Teilschnitt zur
Veranschaulichung einer an den Stoßberührungsflächen eines Stahlbands eingestochenen
Nut oder Rille, Fig. 4B einen Teilschnitt, welcher eine beim Innen- und Außenschweißen
längs der Nut gemäß Fig. 4A nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Schweißnaht
zeigt, Fig. 5 eine Fig. 4B ähnelnde Ansicht einer unter Verwendung von drei Abbrandelektroden
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Schweißnaht, Fig. 6 A eine Fig.
4 A ähnelnde Ansicht einer Ausführungsform der beim bisherigen Unterpulverschweißen
an den Seitenkanten-Stoßflächen des Stahlbands eingestochenen Nuten, und Fig. 6B
eine Fig. 4B ähnelnde Darstellung einer Schweißnaht, die beim bisherigen Verfahren
unter Verwendung von je zwei hintereinandergeschalteten Abbrandelektroden in den
Nuten nach Fig. 6A erhalten wird.
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Erfindungsgemäß wurden ausgedehnte Untersuchungen mit dem Ziel der
Lösung der vorher geschilderten Probleme angestellt. Hieraus wurden folgende Erkenntnisse
gewonnen: 1. Bei der Herstellung von Spiralrohr nach dem Unterpulverschweißverfahren
mit Hilfe mehrerer hintereinander angeordneter bzw. Tandem-Elektroden zeigen sich
insbesondere an den Innenschweiß nähten die erwähnten Schweißfehler, wie mittig
konkaver Schweißwulst und Flußmitteleinschluß. Beim Innenschweißen eines Rohrrohlings
mit Hilfe mehrerer Tandem-Elektroden kann daher in der Nähe des oben erläuterten
Stoßpunkts ohne jede Schwierigkeit das Unterpulverschweißen durchgeführt werden,
wenn an der vorlaufenden Elektrode unter Schutzgas und anschließend mit mindestens
einer nachfolgenden Elektrode unter Pulver geschweißt wird. Auf diese Weise können
die erwähnten, beim Unterpulverschweißen auftretenden Fehler vermieden werden.
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2. Beim herkömmlichen Schutzgasschweißen, etwa dem Inertgasschweißen
und dem CO2-Schutzgasschweißen, unter Verwendung eines dünnen Schweißdrahts mit
einem Durchmesser von bis zu etwa 2,4 mm bei vergleichsweise niedrigem Schweißstrom
von bis zu 500 A ist die Schweißgeschwindigkeit gering. Wenn das langsam vor sich
gehende Schutzgasschweißen mit einer vorlaufenden Elektrode und das eine höhere
Geschwindigkeit ermöglichende Unterpulverschweißen mit einer nachlaufenden Elektrode
durchgeführt werden, kann mithin die Geschwindigkeit der vorlaufenden Elektrode
nicht mit derjenigen der nachlaufenden Elektrode synchronisiert werden, so daß Schweißfehler
wie Unterhöhlung und mangelhafte Verschmelzung die Folge sind.
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Für die Durchführung des Schutzgasschweißens mit der vorlaufenden
Elektrode und des Unterpulverschweißens mit der nachlaufenden Elektrode bei Verwendung
mehrerer Tandem-Abbrandelektroden muß daher die Schweißgeschwindigkeit beim Schutzgasschweißen
auf
einen Wert erhöht werden, der praktisch demjenigen des Unterpulverschweißens
entspricht.
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3. Zur Erhöhung der Schweißgeschwindigkeit beim Schutzgasschweißen
braucht lediglich der Schweißstrom erhöht zu werden. Diese Maßnahme allein führt
jedoch zu einer starken Pinch-bzw. Klemmkraft und zu einem intensiven Plasmastrahl
aufgrund der Verwendung von Gleichstrom als Schweißstrom. Der erzeugte Lichtbogen
wird beträchtlich eingeengt oder verdichtet und damit zu einem sog. »harten« Lichtbogen,
der - obgleich er eine große Schmelzeindringtiefe bietet - aufgrund seiner geringeren
Divergenz schmälere Schweißwulste, häufigere Spritzer und die Bildung von stark
welligen Schweißwülsten ergibt.
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Die Erzeugung der starken Klemmkraft und des intensiven Plasmastrahls
kann durch Verwendung von Abbrandelektroden größeren Durchmessers zur Herabsetzung
der Schweißstromdichte vermieden werden. Mit anderen Worten: die Schweißgeschwindigkeit
beim Schutzgasschweißen kann unter Vermeidung von Schweißfehlern dadurch erhöht
werden, daß der Schweißstrom erhöhtwird-und Abbrandelektroden größeren Durchmessers
verwendet werden.
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4. Beim Innenschweißen an einem Rohrrohling mit mehreren Tandem-Elektroden,
wobei zunächst mit der vorlaufenden Elektrode unter Schutzgas und mit mindestens
einer nachlaufenden Elektrode unter Pulver geschweißt wird, entstehen Schmelzenlachen
in einer Zahl entsprechend derjenigen der Abbrandelektroden. Da diese einzelnen
Lachen wesentlich kleiner sind als eine einzige, durch mehrere Abbrandelektroden
gebildete Schmelzenlache, kann das Auftreten von mittig konkaven Schweißwülsten
aufgrund des Ausfließens der Schmelze wirksam verhindert werden. Da die Stelle des
Schutzgasschweißvorgangs frei wählbar ist, kann dieser Vorgang in einer Position
erfolgen, in welcher sich der Zustand der Stoßberührung zwischen den Seitenkanten
des Stahlbands bereits stabilisiert hat, d. h. an einer Stelle hinter dem Stoßpunkt
in Bewegungsrichtung des Stahlbands. Hierdurch können Mängel, wie stufenförmige
Schweißnaht, vermieden und zudem eine weitere Verbesserung von Form und Güte des
hergestellten Spiralrohrs gewährleistet werden.
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Die Erfindung wurde nun auf der Grundlage obiger Erkenntnisse entwickelt.
Die speziellen Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den beigefügten
Patentansprüchen gekennzeichnet.
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Das wesentlichste Merkmal der Erfindung liegt beim Innen- und Außenschweißen
eines Spiralrohrrohlings mittels mehrerer hintereinander angeordneter Abbrandelektroden
in Form einer vorlaufenden Elektrode und mindestens einer nachlaufenden Elektrode
darin, daß mit der vorlaufenden Elektrode unter Schutzgas und mit der nachlaufenden
Elektrode unter Pulver geschweißt wird. Die auf diese Weise erreichten Vorteile
sind oben bereits erläutert worden.
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Im folgenden sind die Gründe beschrieben, welche bei diesen Schweißvorgängen
die Schweißbedingungen beim Schutzgas- und Unterpulverschweißen einschränken.
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1. Abbrandelektroden Beim üblichen Schutzgasschweißen wird, wie erwähnt,
eine dünne Abbrand-Drahtelektrode mit einem Durchmesser von bis zu etwa 2,4 mm verwendet,
während für das Unterpulverschweißen normalerweise eine vergleichsweise dicke Abbrandelektrode
verwendet wird. Durch die Zufuhr eines großen Schweiß-Gleichstroms zu dieser dünnen
Abbrandelektrode erhöht sich die Stromdichte, wodurch eine starke Pinch- bzw. Klemmkraft
und ein intensiver Plasmastrahl hervorgerufen werden. Wie erwähnt, wird hierbei
eine große Schmelzeindringtiefe erzielt, während die geringere Divergenz des Lichtbogens
zu einer schmäleren Wulstbreite führt, wobei häufig fehlerhafte Schweißwülste, etwa
wellige Schweißwülste gebildet werden. Beim erfindungsgemäßen Verfahren unter Anwendung
eines großen Schweiß-Gleichstroms bei dem zuerst durchgeführten Schutzgasschweißvorgang
ist es daher wünschenswert, die Schweißstromdichte durch Verwendung einer Elektrode
großen Durchmessers zu verringern.
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Bei einem Durchmesser der Abbrandelektrode bzw. des Schweißstabs
von mehr als 8 mm wird jedoch der entstehende Lichtbogen auf noch zu beschreibende
Weise in Abhängigkeit von der Größe des Schweißstroms länger und instabil, wodurch
die folgenden ungünstigen Wirkungen hervorgerufen werden können: Unzureichende Schmelzeindringtiefe;
Abweichung des Übertragungsschemas der Schmelzentröpfchen an der Abbrandelektrode
vom wünschenswerten Schema auf eine ungünstige kugelförmige Übertragungsform; mangelhafte
Verschmelzung und Bildung von Rissen in der Schweißnaht. Wenn die Abbrandelektrode
einen zu großen Durchmesser besitzt, ist sie außerdem schwierig zu biegen, wodurch
die gleichmäßige bzw. ruckfreie Zufuhr und sonstige Handhabung der Elektrode erschwert
werden. Der Durchmesser der Abbrandelektrode sollte daher höchstens 8 mm betragen.
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Bei einem Durchmesser der Abbrandelektrode von weniger als 3 mm werden
andererseits die Klemmkraft und der Plasmastrahl in Abhängigkeit von der Größe des
Schweißstroms zu stark, so daß sich fehlerhafte Schweißwülste ergeben. Der kleinste
Durchmesser der Abbrandelektrode sollte daher mindestens 3 mm betragen.
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2. Schweißstrom Erfindungsgemäß wird beim anfänglichen Schutzgasschweißvorgang
ein großer Schweißstrom zur Erhöhung der Schweißgeschwindigkeit angewandt. Je nach
dem Durchmesser der Abbrandelektrode führt jedoch ein den zweckmäßigen Bereich übersteigender
Schweißstrom wie im Fall einer zu dünnen Abbrandelektrode zu einer höheren Schweißstromdichte,
wodurch wiederum eine starke Klemmkraft und ein intensiver Plasmastrahl hervorgerufen
werden. In einem solchen Fall kann aufgrund des Verspritzens der Schmelzenlache
und der Spritzerbildung kein zufriedenstellender Schweißwulst erreicht werden.
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Wenn der Schweißstrom dagegen für den jeweiligen Durchmesser der
Abbrandelektrode zu niedrig ist, wie dies bei einer zu dicken Abbrandelektrode der
Fall ist, wird der erzeugte Lichtbogen länger und instabil, woraus sich die obengenannten
Nachteile ergeben.
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Die experimentell festgelegte Beziehung zwischen Elektrodendurchmesser
und zweckmäßigen Bereich
des Schweißstroms ergibt sich aus folgender
Tabelle.
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Tabelle Elektrodendurch- Schweißstrommesser (mm) bereich (A) 3,2
600-900 4,0 650-1000 4,8 700-1200 6,4 750-1500 8 850-2000 Wie aus dieser Tabelle
hervorgeht, sollte der Schweißstrom zur Erzielung normal geformter Schweißwülste
ohne Schweißfehler bei hoher Schweißgeschwindigkeit mittels einer Abbrandelektrode
mit einem Durchmesser von 3 bis 8 mm in einem Bereich von 600-2000 A liegen.
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Bei dem als erster Schweißvorgang mit der vorlaufenden Elektrode
durchzuführendtn Schutzgasschweißen braucht der Form des Schweißwulsts keine besondere
Sorgfalt gewidmet zu werden, vielmehr ist es dabei nur nötig, eine vorbestimmte
Schmelzeindringtiefe sicherzustellen und das Auftreten von Spritzern zu verhindern.
Aus diesem Grund wird für die vorlaufende Elektrode vorzugsweise ein Schweiß-Gleichstrom
mit entgegengesetzter, d. h. positiver Polarität angewandt.
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Bei der Durchführung des Unterpulverschweißens als anschließender
bzw. zweiter Schweißvorgang mittels der nachlaufenden Elektrode braucht andererseits
nicht besonders auf die Schmelzeindringtiefe geachtet zu werden, vielmehr ist es
hierbei nur notwendig, ein magnetisches »Wegblasen« des Lichtbogens zu verhindern
und Schweißwülste einwandfreier Gestalt zu bilden. Infolgedessen wird vorzugsweise
für die nachlaufende Elektrode als Schweißstrom ein Gleichstrom mit direkter, d.
h. negativer Polarität oder aber ein Wechselstrom angewandt.
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Bei der Durchführung des anschließenden Unterpulverschweißens mittels
zweier nachlaufender Elektroden können diese mit Gleichstrom negativer Polarität
gespeist werden; wahlweise können beide nachlaufenden Elektroden mit einem Wechselstrom
gespeist werden, oder die erste dieser Elektroden kann mit einem negativen Gleichstrom
und die zweite mit einem Wechselstrom gespeist werden.
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3. Schweißstromspannung Die Spannung des Schweißstroms hat einen
wesentlichen Einfluß auf die Länge des erzeugten Lichtbogens und die Form der Schweißwülste.
Beispielsweise führt eine niedrige Schweißstromspannung zur Bildung von Schweißwülsten
mit spitz zulaufender Oberseite, während eine hohe Spannung Schweißwülste mit sanft
abfallenden Oberseiten gewährleistet.
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Genauer gesagt: Bei einer Schweißstromspannung von unter 20 V wird
der entstehende Lichtbogen zu kurz und stärker abhängig von der Vorschubgeschwindigkeit
der Abbrandelektrode. Hierdurch können Lichtbogenunterbrechungen und, wie erwähnt,
scharfkantige Schweißwulstoberseiten auftreten. Die Schweißstromspannung sollte
daher mindestens 20 V betragen.
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Bei einer Schweißstromspannung von über 50 V wird andererseits der
entstehende Lichtbogen zu lang und empfindlicher für die Einwirkung von Magnetismus,
so daß er instabil wird und zu einem breiten Divergieren neigt. Die Schweißstromspannung
sollte da-
her höchstens 50 V betragen.
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4. Zusammensetzung des Schutzgases für den ersten Schweißvorgang
Bei der Durchführung des Schutzgasschweißens als erster Schweißvorgang mittels der
vorlaufenden Abbrandelektrode großen Durchmessers und unter Anwendung eines hohen
Schweiß-Gleichstroms beim erfindungsgemäßen Verfahren führt die ausschließliche
Verwendung eines Inertgases, wie Argon und Helium, als Schutzgas zu einer Verlängerung
des entstehenden Lichtbogens unter dem Einfluß einer thermischen Ausdehnung und
somit zu einem instabilen Lichtbogen, so daß häufig Schweißfehler, wie mangelnde
Verschmelzung, auftreten. Wenn dagegen als Schutzgas ein Gasgemisch verwendet wird,
das durch Vermischen von gasförmigem Kohlendioxid bzw. CO2 und/ oder gasförmigem
Sauerstoff bzw. O2 in zweckmäßiger Menge mit einem Inertgas erhalten wird, wird
der Lichtbogen aufgrund des Einschlusses durch das Schutzgas stabiler.
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Bei der Durchführung des Schutzgasschweißens mit einer der Schweißgeschwindigkeit
beim Unterpulverschweißen entsprechenden Geschwindigkeit ergeben sich jedoch bei
Verwendung eines Inertgasgemisches mit weniger als 20 Vol.-% CO2 und/oder weniger
als 3 Vol.- % O2 Schweißfehler, wie mangelnde Verschmelzung und Unterhöhlungen.
Infolgedessen ist es notwendig, dem Inertgas mindestens 20 Vol.-% CO2 und/oder mindestens
3 Vol.-% O2 zuzumischen.
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Bei Zugabe von mehr als 50 Vol.-% CO2-Gas und/oder mehr als 10 Vol.-%
O2-Gas zum Inertgas tritt eine verstärkte Spritzerbildung auf, die eine Verstopfung
der Schutzgasdüse zur Folge haben kann.
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Hierdurch wird der durch das Schutzgas gewährleistete Abschirmzustand
verschlechtert, so daß sich Schweißwülste mit unzufriedenstellendem Aussehen sowie
Schweißfehler ergeben. Die dem Inertgas zuzusetzenden Gasmengen sollten daher höchsten
50 Vol.-% fürCO2 und/oder höchstens 10 Vol.-% O2 betragen.
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5. Zufuhrmenge des Schutzgases Beim Schutzgasschweißen mittels einer
Abbrandelektrode großen Durchmessers und unter Anwendung eines großen Schweiß-Gleichstroms
kann selbst dann, wenn die Spannung in gewissen Grenzen variiert, ein stabiler Lichtbogen
erzeugt werden, wenn dieser Lichtbogen durch ein Schutzgas mit der vorstehend beschriebenen
Zusammensetzung abgeschirmt wird.
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Bei einer Zufuhrmenge des Schutzgases mit der beschriebenen Zusammensetzung
von weniger als 70 1/ min wird jedoch durch einen Plasmastrahl die Abschirmung aufgebrochen,
so daß Luft eintreten und zu einer starken Spritzerbildung führen kann. Die Schutzgaszufuhrmenge
sollte daher mindestens 70 1/ min betragen.
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Bei einer Schutzgaszufuhrmenge von mehr als 400 1/min wird andererseits
die Schmelzenlache durch das Schutzgas verdrängt, so daß eine derartige Zufuhrmenge
nicht nur zur Bildung von mittig konkaven Schweißwülsten führen kann, sondern auch
unwirtschaftlich ist. Die Schutzgaszufuhrmenge sollte daher auf höchstens 400 1/min
begrenzt werden.
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6. Lage von Vor- und Nachschweißstelle Ein zu schnelles Abwärts-
oder Aufwärtsschweißen
bei der Herstellung eines Spiralrohrs hat
die Bildung von fehlerhaften Schweißwülsten zur Folge, beispielsweise von mittig
konkaven Schweißwülsten oder solchen mit zu hohen Mittelbereichen. Aus diesem Grund
ist es am vorteilhaftesten, das Innenschweißen des Rohrrohlings, d. h. den Schweißvorgang
an der Innenfläche des Rohrrohlings, in im wesentlichen waagerechter Richtung nahe
des Stoßpunkts des Rohlings durchzuführen, d. h. nahe der tiefsten Stelle der Innenfläche
des Rohlings, während der Außenschweißvorgang am Rohrrohling vorzugsweise in der
Nähe des Gegenpunkts, d. h. in der Nähe des höchsten Punkts auf der Außenfläche
des Rohlings, durchgeführt wird.
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Bei Durchführung des Innen- und Außenschweißens jeweils mittels zweier
Schweißvorgänge unter Verwendung einer Anzahl von hintereinandergeschalteten Elektroden
können der vor- und der nachfolgende Schweißvorgang, wie erwähnt, in den günstigsten
Positionen durchgeführt werden, indem der nachfolgende Schweißvorgang bzw. das Nachschweißen
an einer Position erfolgt, die von derjenigen des Vorschweißens in einem Abstand
entsprechend der Vorschubstrecke des Rohrrohlings bei einer Drehung desselben oder
einem ganzzahligen Vielfachen, wie dem Doppelten oder Dreifachen, dieses Abstandes
angeordnet ist.
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Falls jedoch die Strecke zwischen Vor- und Nachschweißposition kleiner
ist als die Vorschubstrecke bei einer Rohrumdrehung, können die bei beiden Schweißvorgängen
gebildeten Schmelzenlachen zu einer einzigen großen Schmelzenlache verlaufen, wobei
weiterhin das als Nachschweißvorgang durchgeführte Unterpulverschweißen als schnelles
Abwärtsschweißen erfolgt, so daß sich ein fehlerhafter Schweißwulst mit zentraler
Aushöhlung bildet.
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Aus den genannten Gründen werden daher beim erfindungsgemäßen Verfahren
das Innen- und Außenschweißen am Rohrrohling unter Verwendung von hintereinander
angeordneten Abbrandelektroden in den in der schematischen Draufsicht von Fig. 3
gezeigten Position durchgeführt.
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Fig. 3 veranschaulicht ein sich in Pfeilrichtung bewegendes Stahlband
2, einen in praktisch waagerechter Lage durch spiraliges bzw. wendelförmiges Aufwickeln
des zulaufenden Stahlbands 2 zu einer Zylinderform gebildeten Rohrrohlings 3, die
Position d des Schutzgasschweißens beim Innenvorschweißen des Rohlings 3, die Position
e des Unterpulverschweißens beim Innen-Nachschweißen, die Positionf des Schutzgasschweißvorgangs
beim Außen-Vorschweißen am Rohrrohling 3 sowie die Position g des Unterpulverschweißvorgangs
beim Außen-Nachschweißen. Gemäß Fig. 3 ist beim erfindungsgemäßen Verfahren die
Vorschweißposition d an der Innenfläche des Rohrrohlings 3 um eine Strecke entsprechend
einer Umdrehung von der Nach-Schweißposition e entfernt, während die Vor-Schweißposition
f an der Außenseite des Rohlings 3 um die gleiche Strecke von der Nach-Schweißposition
g entfernt ist.
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Wenn beim Unterpulver-Nachschweißen an der Innen- und Außenseite
des Rohlings mittels jeweils zweier nachlaufender Elektroden der Abstand zwischen
diesen Elektroden mehr als 200 mm beträgt, müssen die beim Schweißen mit der ersten
nachlaufenden Elektrode gebildeten Flußmittelrückstände und Schlacke vor Beginn
des Schweißens mit der
zweiten nachlaufenden Elektrode entfernt werden.
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Dies erweist sich jedoch in der Praxis als sehr umständlich und schwierig.
Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, zwischen den beiden nachlaufenden Elektroden
einen Abstand von höchstens 200 mm vorzusehen, so daß diese beiden Elektroden eine
einzige Schmelzenlache bilden.
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Im folgenden ist die Erfindung anhand von speziellen Beispielen und
unter Bezugnahme auf ein Vergleichsbeispiel näher erläutert.
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Beispiel 1 Ein Rohrrohling für ein Spiralrohr mit einem Durchmesser
von 1500 mm wurde aus einem Stahlband mit einer Dicke von 22 mm geformt. Die an
den Stoßberührungsflächen der Seitenkanten des Stahlbands gebildete Nut bzw. Rille
besaß die in Fig. 4A gezeigte Form. Sodann wurde der so gebildete Rohling längs
dieser Nut bzw. Rille innenseitig und außenseitig unter folgenden Schweißbedingungen
geschweißt: 1. Abbrandelektroden: Zwei hintereinander angeordnete Abbrandelektroden
in Form einer vorlaufenden Elektrode für das Schutzgasschweißen als Vorschweißvorgang
und einer nachlaufenden Elektrode für das Unterpulverschweißen als Nachschweißvorgang.
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2. Durchmesser der Abbrandelektroden: 4,0 mm.
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3. Abstand zwischen den Abbrandelektroden: Entsprechend einer Wickelumdrehung
des Spiralrohrs.
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4. Schweißstrom: a) vorlaufende Elektrode: 800 A Gleichstrom b) nachlaufende
Elektrode: 700 A Gleichstrom 5. Schweißstromspannung: a) vorlaufende Elektrode:
30 V b) nachlaufende Elektrode: 38 V 6. Schweißgeschwindigkeit: 750 mm/min 7. Schweißposition:
a) Innenschweißposition (ausgedrückt als Versatz vom Stoßpunkt auf das zulaufende
Stahlband hin): 1. vorlaufende Elektrode: 0 mm 2. nachlaufende Elektrode: 40 mm.
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b) Außenschweißposition (ausgedrückt als Versatz vom Gegenpunkt in
Richtung auf das zulaufende Stahlband: 1. vorlaufende Elektrode: 70 mm 2. nachlaufende
Elektrode: 70 mm.
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8. Abschirmung des Lichtbogens und der Schmelzenlache: a) vorlaufende
Elektrode: mit 35 Vol.-% CO-Gas vermischtes gasförmiges Argon in einer Zufuhrmenge
von 120 1/min b) nachlaufende Elektrode: Zufuhr von aufschmelzendem Flußmittel.
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Unter den oben angegebenen Bedingungen wurde ein Spiralrohr mit einer
Schweißnaht erhalten, wie sie in der Schnittansicht von Fig. 4B dargestellt ist.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Schweißnaht gemäß Fig. 4B besaß
keinerlei mittige Eindrückung, und die Fehlerrate, ausgedrückt als Zahl von Schweißfehlern
bezogen auf Schweißnahtlänge, entsprach einem Wert von 0,004 pro Meter.
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Beispiel 2 Es wurde ein zweiter Spiralrohrrohling desselben Durchmessers
aus dem gleichen Stahlband wie in Beispiel 1 hergestellt. Die an den Stoßkontaktflächen
der
Seitenkanten des Stahlbands gebildete Nut bzw. Rille besaß wiederum
die Form gemäß Fig. 4A. Die Innen-und Außenschweißvorgänge längs dieser Nut bzw.
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Rille wurden unter den im folgenden angegebenen Bedingungen durchgeführt:
1. Abbrandelektroden: Drei hintereinander angeordnete Abbrandelektroden in Form
einer vorlaufenden Elektrode für das Schutzgas-Vorschweißen und zweier nachlaufender
Elektroden für das Unterpulver-Nachschweißen.
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2. Elektrodendurchmesser: 4,0 mm.
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3. Abstand zwischen den Abbrandelektroden: a) Abstand zwischen vorlaufender
Elektrode und erster nachlaufender Elektrode: Strecke entsprechend einer Wickelumdrehung.
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b) Abstand zwischen den beiden nachlaufenden Elektroden: 20 mm.
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4. Schweißstrom: a) vorlaufende Elektrode: 800 A Gleichstrom b) erste
nachlaufende Elektrode: 800 A Gleichstrom c) zweite nachlaufende Elektrode: 600
A Wechselstrom.
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5. Schweißstromspannung: a) vorlaufende Elektrode: 27 V b) erste nachlaufende
Elektrode: 28 V c) zweite nachlaufende Elektrode: 35 V.
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6. Schweißgeschwindigkeit: 1000 mm/min.
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7. Schweißposition: a) Innenschweißposition (gemäß Definition nach
Beispiel 1): 1. vorlaufende Elektrode: 0 mm 2. erste nachlaufende Elektrode: 60
mm 3. zweite nachlaufende Elektrode: 40 mm.
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b) Außenschweißposition (gemäß Definition nach Beispiel 1): 1. vorlaufende
Elektrode: 70 mm 2. erste nachlaufende Elektrode: 120 mm 3. zweite nachlaufende
Elektrode: 100 mm 8. Abschirmung von Lichtbogen und Schmelzenlache: a) vorlaufende
Elektrode: Argongas im Gemisch mit 35 Vol.-% CO2-Gas; Zufuhr- bzw. Durchsatzmenge
120 1/min, b) erste und zweite nachlaufende Elektrode: Aufschmelzendes Flußmittel.
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Beim Schweißen unter den oben angegebenen Bedingungen wurde ein Spiralrohr
mit einer Schweißnaht erhalten, welche die Querschnittsform gemäß Fig. 5 besaß.
Die Schweißnaht gemäß Fig. 5 besaß keinerlei mittige bzw. zentrale Vertiefung und
eine Fehlerrate (Zahl von Fehlern pro Schweißnahtlänge) von 0,003 pro m.
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Zu Vergleichszwecken wurde sodann ein weiterer Spiralrohrrohling
mit demselben Durchmesser und aus demselben Stahlband wie in Beispiel 1 hergestellt.
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Die an den Stoßkontaktflächen der Seitenkanten des Stahlbands gebildete
Nut bzw. Rille besaß dabei die Form gemäß Fig. 6 A. Hierauf wurden Innenseite und
Außenseite des Rohlings längs der genannten Nut bzw. Rille nach dem herkömmlichen
Unterpulverschweißverfahren unter folgenden Bedingungen geschweißt: 1. Art der Abbrandelektroden:
Zwei hintereinander angeordnete Elektroden als vorlaufende und nachlaufende Elektrode.
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2. Elektrodendurchmesser: 4,0 mm 3. Elektrodenabstand: 20 mm
4. Schweißstrom:
a) vorlaufende Elektrode: 1050 A Gleichstrom b) nachlaufende Elektrode: 650 A Wechselstrom
5. Schweißstromspannung: a) vorlaufende Elektrode: 28 V b) nachlaufende Elektrode:
35 V 6. Schweißgeschwindigkeit: 800 mm/min 7. Schweißposition: a) Innenschweißposition
(gemäß obiger Definition): 1. vorlaufende Elektrode: 30 mm 2. nachlaufende Elektrode:
10 mm b) Außenschweißposition (gemäß obiger Definition): 1. vorlaufende Elektrode:
120 mm 2. nachlaufende Elektrode: 100 mm 8. Abschirmung von Lichtbogen und Schmelzenlache:
aufschmelzendes Flußmittel Unter den vorstehend angegebenen Bedingungen wurde ein
Spiralrohr mit einer Schweißnaht erhalten, welche die Querschnittsform gemäß Fig.
6B besaß.
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Die in Fig. 6B gezeigte, nach dem bisherigen Unterpulverschweißen
hergestellte Schweißnaht besaß eine mittige Vertiefung bzw. Eindrückung von 0,5
mm und eine Fehlerrate (wie vorher definiert) von 0,01 pro m.
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Der Vergleich zeigt deutlich, daß die nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellten Schweißnähte im Vergleich zu den beim bisher üblichen Unterpulverschweißen
hergestellten Schweißnähten keinerlei zentrale Eindrückung besitzen und nur sehr
wenige Schweißfehler aufweisen. In den vorstehenden Beispielen 1 und 2 erfolgte
das Außenschweißen am Rohrrohling nach dem Innenschweißen. Ähnlich zufriedenstellende
Ergebnisse lassen sich jedoch auch im Falle der umgekehrten Schweißfolge erzielen,
wenn nämlich zunächst das Außenschweißen und im Anschluß an dieses das Außenschweißen
am Rohling durchgeführt werden.
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Mit dem beschriebenen Verfahren gemäß der Erfindung kann somit das
Auftreten von fehlerhaften Schweißnähten aufgrund des Abwärts- und Aufwärtsschweißens,
insbesondere des Abwärtsschweißens beim Innenschweißvorgang, verhindert werden,
wie sie sonst bei der Herstellung von spiralnahtgeschweißtem Stahlrohr unvermeidbar
sind. Außerdem ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung eines Spiralnahtstahlrohrs
ohen Schweißfehler, wie mittige Vertiefung bzw. Eindrückung und mangelhafte Verschmelzung,
mit einer hohen Schweißgeschwindigkeit von mindestens 500 mm/min.
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Darüber hinaus lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei
dem das Schutzgasschweißen als erster Schweißvorgang beim Innen- und Außenschweißen
am Rohling durchgeführt wird, Schweißfehler in Form von stufenförmiger Schweißnaht
und Flußmitteleinschlüssen aufgrund eines instabilen Zustands der Stoßberührungsflächen
an den beiden Seitenkanten eines Stahlbands erheblich verringern. Bei dem als erster
Schweißvorgang durchzuführenden Schutzgasschweißen braucht u. a. nur auf eine Eindringung
der Schmelze bzw. Verschmelzung bis zu einer vorbestimmten Tiefe geachtet zu werden.
Selbst wenn beim ersten Schweißvorgang mittig konkave bzw. ausgehöhlte Schweißwülste
entstehen, werden diese Schweißfehler beim anschließenden Unterpulverschweißvorgang
beseitigt, so daß stets einwandfreie, nicht mit derartigen Schweißfehlern behaftete
Schweißwülste
erhalten werden.
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Da sich weiterhin erfindungsgemäß Flußmitteleinschlüsse in der Schweißnaht
erheblich verringern lassen, kann auch die Größe der an der Gegenfläche vorgesehenen
Nut bzw. Rille beträchtlich verkleinert werden, nämlich einer an der Außenfläche
vorgesehenen Nut bzw. Rille, wenn der Innenschweißvorgang zuerst durchgeführt wird,
bzw. einer Nut bzw. Rille an der Innenfläche, wenn der Außenschweißvorgang als erster
durchgeführt wird. Bisher war es dagegen notwendig, im Hinblick auf die vollständige
Beseitigung von Flußmitteleinschlüssen an der jeweiligen Gegenfläche eine große
Nut bzw. Rille vorzusehen.
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Dies bedingt aber eine größere Schweißwärmeeingabe und führt leicht
zu mittig konkaven Schweißwülsten.
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Diese Probleme können dagegen beim erfindungsge-
mäßen Verfahren ausgeschaltet
werden, weil dabei an der jeweiligen Gegenfläche nur eine kleine Nut bzw.
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Rille vorgesehen zu werden braucht.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist weiterhin die Position des Schutzgasschweißvorgangs
als erster Schweißvorgang von derjenigen des nachfolgenden Unterpulverschweißvorgangs
in einem Abstand entsprechend einer Wickelumdrehung oder einem ganzzahligen Vielfachen
einer Wickelumdrehung angeordnet. Infolgedessen kann für den ersten und den nachfolgenden
Schweißvorgang die jeweils zweckmäßigste Position ohne jede Einschränkung gewählt
werden, so daß einwandfreie Schweißwülste ohne die genannten Schweißfehler geformt
werden können.
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Die Erfindung bietet also einen großen industriellen Nutzwert.