DE3528593A1

DE3528593A1 - Verfahren zur herstellung einer stirnseitigen fase angeschweissten rohren

Info

Publication number: DE3528593A1
Application number: DE19853528593
Authority: DE
Inventors: Hans Braun; Gerhard Mohn
Original assignee: Reika Werk Maschf GmbH
Current assignee: Reika Werk Maschf GmbH
Priority date: 1985-08-09
Filing date: 1985-08-09
Publication date: 1987-02-19
Also published as: DE3528593C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer stirnseitigen Fase an geschweißten Rohren mit Hilfe eines rotierenden, gegenüber dem Rohr dabei axial und/oder radial verstellbaren Werkzeugs.

Gegenüber bekannten Verfahren zum Herstellen einer stirnseitigen Fase an geschweißten Rohren besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Fase zu erstellen, die nach Lage und Ausbildung an der Rohrstirnseite dem Rohrdurchmesser, der Rohrdicke und der Ausbildung der Schweißnaht des Rohres mit hoher Genauigkeit Rechnung trägt, wobei einfache Verfahrensschritte und Mittel Anwendung finden sollen. Es sollen Innen- und Außenfasen in dieser Art erstellt werden können. Auch soll das Verfahren an Einrichtungen verwendet werden können, die sowohl ein Abstechen von Rohren als auch das Anfasen der Stirnseite der Rohre mit demselben oder mit zwei verschiedenen Werkzeugen erlauben.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem gattungsmäßigen Verfahren die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches vor. - Die Merkmale der Unteransprüche dienen der Verbesserung und Weiterentwicklung der Merkmale des Hauptanspruches.

Beim Schweißen von Kehlnähten, seien es V- oder X-Nähte an den Stirnseiten zweier aneinanderstoßender Rohre, ist zu berücksichtigen, daß die Schweißnahttiefe nur einen bestimmten Bruchteil der Stärke der zusammenzufügenden Rohre ausmachen soll. Dies bedeutet auch, daß die Fase sich nicht über die gesamte Dicke des Rohres zu erstrecken hat, vielmehr ein unangefaster Bereich der Stirnkante des Rohres bestehen bleibt. - Ferner ist zu berücksichtigen, daß die Längsschweißnaht der Rohre mit ihrem Außenrand sowohl über den Außenumfang des Rohres hervorstehen, mit ihm abschneiden oder ihm gegenüber versenkt sein kann. - Auch kann die Rohrwanddicke innerhalb eines Toleranzbereiches schwanken. So kann bei einem Außendurchmesser D von 600 mm ein Toleranzbereich von 598,8 bis 601,2 mm, d. h. ein Bereich von 2,4 mm gegeben sein. Ohne Berücksichtigung verschiedener Rohrparameter kann daher bei einer Wanddicke von 3 bis 5 mm keine genaue Fase für eine Schweißnaht erstellt werden. - Hier soll das erfindungsgemäße Verfahren Abhilfe und entsprechende Vorteile schaffen.

Nachstehend sind die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens an Hand der Zeichnung erläutert, auf der dargestellt sind in

Fig. 1 eine Rohrstirnseite mit einem Faswerkzeug,

Fig. 2 die angefasten Stirnseiten zweier miteinander zu verschweißender Rohre,

Fig. 3 eine Einrichtung zum ermitteln der durchschnittlichen Rohrdicke,

Fig. 4 und 5 zwei Längsschweißnähte an zwei Rohren,

Fig. 6 das Abstechen und Anfasen des einen Rohrabschnitts und

Fig. 7 die Bewegung des Faswerkzeugs und die Lage des zu bearbeitenden Rohres.

Es gilt die Stirnwand 1 des Endes 2 des Rohres R anzufasen. Hierzu dient das Werkzeug 3 an dem Werkzeughalter 4, der in unten noch näher beschriebener Weise verstellt werden kann. Dem für eine Außenfase geeigneten Werkzeug 3 ist ein Werkzeug 5 gleichzusetzen, das eine Innenfase des Rohres erstellen kann.

Die gegenüber dem Stirnwandabschnitt 6 bzw. 6 a der beiden miteinander zu verschweißenden Rohre R bzw. Ra erstellte Fase 7 bzw. 7 a ist im allgemeinen unter einem Winkel von 30° geneigt und soll in einem Abstand a von der Außenseite 8 der Rohre bei 9 enden, so daß noch der Stirnwandabschnitt 6 von der Dicke b verbleibt, mit dem die beiden Rohre R bzw. Ra unmittelbar zusammenstoßen oder in geringem Abstand verbleiben.

Nun schwankt der Außendurchmesser D des Rohres R innerhalb eines Toleranzbereiches, der, sofern die Werkzeuge 3 und 5 keine entsprechende Anpassung erfahren, weder die Größe a noch die Größe b in Fig. 2 genau erreichen läßt, insbesondere auch, weil nicht nur der Außenumfang D, sondern auch der Innenumfang d und damit die Dicke des Rohres (a + b) innerhalb eines gewissen Toleranzbereiches schwanken.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient u. a. eine Einrichtung mit drei Ultraschalldickenmeßgeräten 10, 11, 12, die in einem Winkel β von 45° gegeneinander versetzt angeordnet sind und über Leitungen 13, 14, 15 mit einem Rechner 16 verbunden sind. An sich sind zur Dickenmessung Ultraschallmeßgeräte weithin bekannt. Insofern soll sich der Schutz der vorliegenden Erfindung nicht alleine auf die Anwendung eines oder mehrerer Ultraschallmeßgeräte erstrecken.

In dem Rechner 16, dem die Meßwerte der US-Schallmeßeinrichtungen 10 bis 12 zugeleitet werden, werden zwei Meßwerte effektiv erfaßt und zwar solche, die innerhalb des Toleranzbereiches der Rohrwanddicke (Fig. 2, a + b) liegen. Bei Betrachtung der Fig. 3 sind dies die Meßwerte der US-Schallmeßgeräte 10 und 12, während der auf Höhe der Längsschweißnaht S des Rohres gelegene US-Schallmeßkopf 11 über die Leitung 14 dem Rechner einen Wanddickenwert übermittelt, der außerhalb des Toleranzbereiches gelegen ist. Liegt die Längsschweißnaht in der Stellung S′ in Fig. 3, so ergeben die Meßwerte aller drei US-Schallmeßgeräte 10, 11, 12 Werte, die innerhalb des Toleranzbereiches der Wanddicke liegen, und der Rechner ermittelt den Mittelwert aus allen drei Größen.

Wie Fig. 6 erkennen läßt, ist das Rohr R mit Hilfe von Einspannbacken 20, 21 (im allgemeinen fünf Backen) an seinem Umfang gehalten. Mit Hilfe eines nicht dargestellten, an sich bekannten Meßgerätes wird die radiale Verstellage der Backen 20, 21 festgestellt und über die Leitung 22 dem Rechner 16 übermittelt. Auch hier werden die einzelnen Werte der Backen 20, 21 usw. gemittelt und damit ein mittlerer Umfangswert des Rohres R gewonnen.

Nun kann die Längsschweißnaht S, wie Fig. 4 zeigt, gegenüber dem Außenumfang 8 des Rohres R eine versenkte Naht S _i ebenso sein, wie eine mit ihrer konvexen Außenseite über den Rohrumfang 8 überstehende Schweißnaht S _a. Ist das Rohr mit einer Schweißnaht S _a nach Fig. 5 versehen, so gilt es, die Schweißnaht zwischen zwei Backen 20, 21 zu bringen, d. h. das Rohr um seine Längsachse derart zu drehen, daß die Schweißnaht S _a die Lage nach Fig. 7 zwischen den Backen 20, 21 einnimmt, so daß ein exakter Außenumfang des Rohres ermittelbar ist. - Ein solches Drehen um die Längsachse ist dann nicht erforderlich, wenn die Naht S die Form nach Fig. 4 aufweist, wo die Naht das Bezugszeichen S′ trägt.

Der Rechner 16 nimmt die Werte des Außenumfangs des Rohres R wie auch die Wanddickenwerte des Rohres auf und mittelt sie. Vor Beginn des Anfasens ist in den Rechner als dritte Größe das prozentuale Verhältnis von Rohrwanddicke F = a + b zu Fasentiefe a (Fig. 2) eingegeben. Aus diesem Verhältnis errechnet der Rechner 16 die absolute Tiefe a der Fase und die Dicke b des Abschnitts 6 der Stirnseite. Hierdurch wird erreicht, daß unabhängig von den Abweichungen in dem Außendurchmesser und in der Wanddicke F des Rohres die Fase 7 des Rohres eine ganz exakte Ausbildung und Lage an der Rohrstirnseite erhält.

Das Anfasen der Rohrstirnseite 1 kann entweder durch radiales Verstellen des Werkzeughalters 4 in Richtung des Pfeiles K erfolgen (Fig. 7) oder aber durch Verstellen des Werkzeughalters aus einer Ausgangsposition 4′ in Richtung der Pfeile K und L. Der Werkzeughalter 4 kann auch in einer Ebene auf Höhe der zu erstellenden Fase rotieren, während das Rohr in Richtung des Pfeiles M in Fig. 7 bewegt wird.

Das Anfasen kann mit Hilfe eines Abstech- und Anfaswerkzeugs erfolgen, wie dies Fig. 6 zeigt. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn eine Innenfase zu erstellen ist.

Weist das Rohr eine spiralförmig gewundene Längsschweißnaht auf, so gilt das vorstehend Gesagte. Die Backen halten das Rohr in nahtfreien Bereichen, wenn die Naht eine solche nach Fig. 5 ist und der Kopf konkav nach außen über den Rohrumfang ragt.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer stirnseitigen Fase an geschweißten Rohren mit Hilfe eines rotierenden, gegenüber dem Rohr dabei axial und/oder radial verstellbaren Werkzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Rohres durch Messen der Stellung der das Rohr festklemmenden Backen ermittelt wird, die Wanddicke des Rohres an drei Ultraschallmeßstellen gemessen wird, mindestens zwei gemessene, innerhalb des Toleranzbereiches der Rohrwanddicke gelegener Dickenwerte in einem Rechner gemittelt werden, in dem vorgängig das Verhältnis der Wanddicke zur Tiefe der gewünschten Fase eingegeben wurde und der Rechner der Einrichtung zum Verstellen des Faswerkzeugs den axialen und radialen Anfaswert des Werkzeugs übermittelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Erstellen einer Innenfase, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Rohres durch Subtraktion des gemittelten Dickenwertes von dem gemessenen Außendurchmesser festgestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr vor dem Einspannen zwischen die Backen derart um seine Längsachse gedreht wird, daß der über den Rohrumfang hervorstehende Schweißnahtabschnitt zwischen zwei benachbarte Einspannbacken gelangt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Anwendung an einer Abstech- und Anfasvorrichtung, wobei die Anfaswerte des Rechners der Verstelleinrichtung für die axiale Bewegung des Werkzeugs nach dessen radialer Abstechbewegung übermittelt werden.