DE3632652C2

DE3632652C2 - Process for the production of wear-resistant armor for a wear protection layer for deep drilling pipes

Info

Publication number: DE3632652C2
Application number: DE3632652A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dipl Ing Hunoldt
Original assignee: RAUTENKRANZ INT HERMANN
Current assignee: RAUTENKRANZ INT HERMANN
Priority date: 1985-09-16
Filing date: 1986-09-23
Publication date: 1994-04-21
Anticipated expiration: 2006-09-24
Also published as: DE3533344A1; DE3533344C2; DE3632652A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer verschleißfesten, in mehreren ringförmig nebeneinandergelegten Schweißraupen aufgetragenen Panzerung für eine Verschleißschutzschicht für Tiefbohrrohre, mit mittels eines Schweißbades eingeschmolzenen Hartteilchen, wobei das Eintragen der Hartteilchen in das Schweißbad durch Gravitation erfolgt, wobei die Hartteilchen über den gesamten radialen und axialen Querschnitt der Panzerung mittels einer Dosierdüse verteilt in das Schweißbad eingetragen sind, und die Dosierdüse in einer, mit einem Dosiergerät verbundenen Pulverzuführung angeordnet ist, eine in Richtung auf das Dosiergerät weisende Düsenspitze und von der Düsenspitze wegverlaufende Schrägflächen und mit den Schrägflächen verbundene seitliche Schlitze und Bohrungen aufweist, nach DE 35 33 344 C1. The invention relates to a method for manufacturing one is wear-resistant, arranged in several rings next to one another Armor applied to welding beads for a wear protection layer for deep drilling pipes, with hard particles melted by means of a welding bath, whereby the hard particles are introduced into the Sweat bath is done by gravitation, taking the hard particles over the entire radial and axial cross section the armor distributed by means of a dosing nozzle are entered in the weld pool, and the dosing nozzle in a powder feed connected to a dosing device is arranged, one towards the metering device pointing nozzle tip and from the nozzle tip away sloping surfaces and with the sloping surfaces has connected lateral slots and bores, according to DE 35 33 344 C1.

Eine derartige Vorrichtung, wie sie in der DE 35 33 344 C1 beschrieben ist, dient beispiels weise der Herstellung von langen Tiefbohrrohren, bei denen an besonders beanspruchten Stellen eine Panzerung aufge schweißt wird. Diese Panzerungen bestehen üblicherweise aus einer Stahllegierung mit eingelagerten Hartteilchen, mei stens Wolframkarbidteilchen, die durch Auftragsschweißen aufgetragen werden. Diese Auftragsschweißung geschieht in mehreren, nebeneinanderliegenden Schweißraupen, wobei die verschleißmindernden Hartteilchen mit einem Dosiergerät mit Hilfe der Gravitation eingebracht werden. Das zu bearbei tende Bauteil wird dazu gedreht und in Längsrichtung ver schoben, so daß Schweißraupe neben Schweißraupe gelegt wer den kann.Such a device, as in DE 35 33 344 C1 is used, for example way of producing long deep drilling pipes in which Armor was put on in particularly stressed areas is welded. These armorings usually consist of a steel alloy with embedded hard particles, mei Mostly tungsten carbide particles by build-up welding be applied. This build-up welding is done in several, adjacent welding beads, the wear-reducing hard particles with a dosing device With the help of gravitation. To edit that The component is rotated and ver in the longitudinal direction pushed so that welding bead is placed next to welding bead that can.

Die Panzerungen werden üblicherweise an den verdickten Verbindungsstellen der Tiefbohrrohre aufgetragen. Diese sog. Rohrverbinder weisen schräg verlaufende Elevator schultern auf, mit denen ihr größerer Durchmesser zurück auf den kleineren Durchmesser des Tiefbohrrohres geführt wird. Beim Aufbringen der Auftragsschweißung auf die Eleva torschultern kann es zu Entmischungen der Hartteilchen und zu einem Verlaufen des Schweißbads kommen. The armor is usually thickened Joints of the deep drilling pipes applied. This So-called pipe connectors have inclined elevators shoulders with which their larger diameter back led to the smaller diameter of the deep drilling pipe becomes. When applying build-up welding to the Eleva The shoulders can separate the hard particles and the weld pool runs.

Aus der US 41 49 602 ist eine Vorrichtung bekannt, mit der zu verschweißende Bauteile aneinander gehalten und dann miteinander verbunden werden können. Diese Vorrichtung weist zwar eine kardanisch kippbare Antriebswelle auf, behält aber selbst stets ihre Lage bei, während der Schweißbrenner in drei Freiheitsgraden bewegbar ist. Für eine Auftragsschweißung, bei der das Auftragsschmelzbad möglichst eben liegen soll, ist diese Vorrichtung nicht geeignet.From US 41 49 602 a device is known with the components to be welded held together and can then be connected. This device has a cardanically tiltable drive shaft open, but always maintains its position, during the welding torch in three degrees of freedom is movable. For a surfacing where the Order melt pool should be as flat as possible this device is not suitable.

Aus der DE 27 38 618 A1 ist eine Haltevorrichtung bekannt, mit der im wesentlichen waagerecht liegende Rohre zum Zusammenschweißen in eine richtige Position angehoben werden können. Auch diese Vorrichtung ist für eine Auftragsschweißung nicht geeignet.A holding device is known from DE 27 38 618 A1, with the one lying essentially horizontally Pipes for welding in a correct position can be raised. This device is also for build-up welding is not suitable.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit dem nicht waagerecht verlaufende Partien eines mit einer Auftragsschweißung zu versehenen Bauteils gleichmäßig und störungsfrei mit einem im wesentlichen waagerecht liegenden Schweißbad bearbeitet werden können.The object of the invention is a method of the beginning described way of creating, with the not horizontal running batches one with a surfacing component to be provided evenly and trouble-free with an essentially horizontal Weld pool can be processed.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß das zu bearbeitende Tiefbohrrohr mit Hilfe einer Kippeinrichtung relativ zu dem Schweißbrenner so gekippt wird, daß die zu bearbeitende Elevatorschulter im wesentlichen waagerecht unterhalb des dabei im wesentlichen senkrecht stehenden Schweißbrenners liegt. Durch diese Maßnahmen wird ein Verfahren geschaffen, mit der das zu bearbeitende Bauteil, beispielsweise ein Tiefbohrrohr, in eine im wesentlichen stets waagerechte Position relativ zu dem im wesentlichen senkrecht arbeitenden Schweißbrenner gebracht werden kann. Der Schweißbrenner ist zwar durch die Pendelbewegung aus seiner senkrechten Ausrichtung schwenkbar, allerdings nur um relativ kleine Beträge beiderseits zu seiner Senkrechten. Dadurch kann das Schweißbad nicht mehr der Schwenkkraft folgen und bleibt in der vorgesehenen Stärke und an der vorgesehenen Stelle auf dem zu bearbeitenden Bauteil stehen. Der Schweißbrenner steht dabei im wesentlichen senkrecht, wodurch die Eintragung der Hartteilchen gezielt und störungsfrei in das Schweißbad erfolgen kann. This task is solved in that the to be processed Deep drilling pipe with the help of a tilting device is tilted relative to the welding torch so that the Elevator shoulder to be machined essentially horizontally below the essentially vertical standing welding torch. Through these measures a procedure is created with which the to be processed Component, for example a deep drilling pipe, in a essentially always horizontal position relative to the essentially vertical welding torch can be brought. The welding torch is indeed by the pendulum movement from its vertical orientation swiveling, but only by relatively small Amounts on both sides of its normal. This can the weld pool no longer follow the swiveling force and remains in the intended strength and at the intended Stand on the component to be machined. The welding torch is essentially vertical, whereby the entry of the hard particles is targeted and can take place in the weld pool without interference.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der beiliegenden Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. The invention is based on an embodiment in the attached drawing and is shown below described in more detail.

Die einzige Figur zeigt die schematische Darstellung einer Schweißanlage in waagerechter Lage und in gekippter Stel lung zur Herstellung einer Auftragsschweißung, beispiels weise an der Elevatorschulter eines Tiefbohrrohres.The only figure shows the schematic representation of a Welding system in a horizontal position and in a tilted position development for the production of a surfacing weld, for example wise on the elevator shoulder of a deep drilling pipe.

Die in der Figur dargestellte Schweißanlage 10 besteht im wesentlichen aus einem Grundrahmen 11 mit Laufschienen 12, auf denen ein Maschinenwagen 13 verfahrbar ist, sowie aus Rollenböcken 14 als Haltemittel zur Aufnahme des zu bear beitenden Bauteils, beispielsweise eines Tiefbohrrohres 15. Das Tiefbohrrohr 15 ist an einem Ende in einer Spannkluppe 16 gehalten und mittels einer stufenlos regelbaren Drehvor richtung 17 auf den Rollenböcken 14 um seine Längsachse drehbar. Die Spannkluppe 16 weist austauschbare Spannbacken auf, wodurch Rohre mit unterschiedlichen Außendurchmessern leicht und sicher gehalten werden, ohne daß die ganze Spann kluppe 16 ausgewechselt werden muß.The welding system 10 shown in the figure consists essentially of a base frame 11 with rails 12 on which a machine carriage 13 can be moved, as well as roller blocks 14 as holding means for receiving the component to be machined, for example a deep drilling pipe 15 . The deep drilling pipe 15 is held at one end in a clamping clip 16 and by means of an infinitely variable Drehvor direction 17 on the roller blocks 14 rotatable about its longitudinal axis. The clamping clip 16 has interchangeable clamping jaws, so that pipes with different outside diameters can be held easily and safely without the entire clamping clip 16 having to be replaced.

Die Schweißvorrichtung 23 besteht im wesentlichen aus einem Maschinen-Schutzgasschweißbrenner 28. Der Schweißbrenner 28 dient zum Aufschmelzen eines Schweißbades auf dem Tiefbohr rohr 15. Dabei wird dem Schweißbad als Zusatzwerkstoff ein auf einer Schweißdrahtrolle 24 bevorrateter Schweißdraht durch eine Zuführung 25 zugeführt.The welding device 23 essentially consists of a machine protective gas welding torch 28 . The welding torch 28 is used to melt a weld pool on the deep drilling tube 15 . In this case, a welding wire stored on a welding wire roll 24 is fed to the weld pool as a filler material through a feed 25 .

Die Schweißvorrichtung 23 ist an einer Höhensäule 22 pen delnd gelagert; der Schweißbrenner 28 kann dadurch Pendelbe wegungen zum Legen einer Schweißraupe ausführen. Die Pendel breite des Schweißbrenners 28 in Längsrichtung des Tiefbohr rohres 15, die der Breite einer Schweißraupe entspricht, ist stufenlos einstellbar; auch die Pendelgeschwindigkeit ist stufenlos einstellbar.The welding device 23 is mounted on a column 22 of height; the welding torch 28 can thereby perform pendulum movements to place a welding bead. The pendulum width of the welding torch 28 in the longitudinal direction of the deep drilling tube 15 , which corresponds to the width of a welding bead, is infinitely adjustable; the pendulum speed is also infinitely adjustable.

Oberhalb des Schweißbrenners 28 ist ein Dosiergerät 26 zur Bevorratung des Wolframkarbidpulvers oder eines anderen geeigneten Hartteilchenpulvers angeordnet. Die Hartteilchen werden dem Schweißbrenner 28 über ein Pulverrohr 27 zuge führt.A dosing device 26 for storing the tungsten carbide powder or another suitable hard particle powder is arranged above the welding torch 28 . The hard particles are fed to the welding torch 28 via a powder tube 27 .

Das Pulverrohr 27 ist mit einer Dosierdüse versehen, die nicht mittig angeordnet ist und unregelmäßig verlaufende Schrägflächen mit unterschiedlichen Neigungswinkeln auf weist. Dadurch wird der Fallstrom, in dem die Hartteilchen durch Schwerkraft von dem Dosiergerät 26 in das Schweißbad gefördert werden, willkürlich und unterschiedlich abge bremst, und die Hartteilchen gelangen mit unterschiedlicher Fallgeschwindigkeiten in das Schweißbad. Aufgrund ihrer un terschiedlichen Fallgeschwindigkeiten und ihrer, durch die breite Kornfraktion bedingten unterschiedlichen Massen tau chen sie unterschiedlich tief in das Schweißbad ein und werden so statistisch über den radialen und axialen Quer schnitt verteilt. Ein Anhäufung von Hartteilchen an irgend einer Stelle in der Panzerung wird dadurch vermieden.The powder tube 27 is provided with a metering nozzle which is not arranged in the center and has irregularly inclined surfaces with different angles of inclination. As a result, the falling stream in which the hard particles are conveyed by gravity from the metering device 26 into the weld pool is braked arbitrarily and differently, and the hard particles enter the weld pool at different falling speeds. Due to their different falling velocities and their different masses due to the wide grain fraction, they are immersed at different depths in the weld pool and are thus statistically distributed over the radial and axial cross-section. This avoids the accumulation of hard particles anywhere in the armor.

Wie die Figur weiter zeigt, ist dem Maschinenwagen 13 ein Steuerpult 18 zur Steuerung einer definierten Pendelbewe gung des Schweißbrenners 28 und eine Feineinstellung 29 zur Regelung der Pendelgeschwindigkeit zugeordnet.As the figure further shows, the machine carriage 13 is assigned a control panel 18 for controlling a defined pendulum movement of the welding torch 28 and a fine adjustment 29 for regulating the pendulum speed.

Die Schweißvorrichtung 23 ist über Versorgungsleitungen 21 mit einer Impuls-Schutzgasschweißmaschine 20 und einem Kühlgerät 19 verbunden. In dem Kühlaggregat 19 kann die den Schweißbrenner 28 kühlende Kühlflüssigkeit auf die jeweils erforderliche Temperatur eingestellt werden. Durch diese Maßnahmen kann der Schweißbrenner 28 in jedem gewünschten Abstand an das Schweißbad heran geführt werden, ohne daß er einem unverhältnismäßig großen Verschleiß durch Überhitzung unterliegt.The welding device 23 is connected to a pulse inert gas welding machine 20 and a cooling device 19 via supply lines 21 . In the cooling unit 19 , the cooling liquid cooling the welding torch 28 can be set to the temperature required in each case. By means of these measures, the welding torch 28 can be brought up to the weld pool at any desired distance without being subjected to a disproportionately large amount of wear due to overheating.

Bei der in der Figur strichpunktiert dargestellten Arbeits stellung ist das Tiefbohrrohr 15 mit Hilfe einer Kippvor richtung 31 angehoben. Die Kippeinrichtung 31 weist eine Arbeitsplatte 33 auf, die in einem Kipplager 36 eines Lager bocks 34 mit Hilfe hydraulischer oder mechanischer Hebemit tel 32 auf und ab schwenkbar ist. In the working position shown in broken lines in the figure, the deep drilling pipe 15 is raised by means of a Kippvor device 31 . The tilting device 31 has a worktop 33 which can be pivoted up and down in a tilting bearing 36 of a bearing block 34 by means of hydraulic or mechanical Hebemit tel 32 .

Der Lagerbock 34 ist über eine Grundplatte 35 mit dem Grund rahmen 11 verbunden. Die Rollenböcke 14, die das zu bear beitende Tiefbohrrohr 15 tragen, sind auf einem längsver laufenden Träger 30 angeordnet. Der Träger 30 ist mit der Arbeitsplatte 33 verbunden und kann mit dieser entlang einem Kippwinkel 37 angehoben und abgesenkt werden. Bei der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform beträgt der Kippwinkel ca. 18°.The bearing block 34 is connected to the base frame 11 via a base plate 35 . The roller blocks 14 , which carry the deep-bore pipe 15 to be machined, are arranged on a longitudinally running carrier 30 . The carrier 30 is connected to the worktop 33 and can be raised and lowered therewith along a tilt angle 37 . In the preferred embodiment shown, the tilt angle is approximately 18 °.

Mit Hilfe der Kippeinrichtung 31 kann ein zu bearbeitendes Tiefbohrrohr 15 relativ zu dem Schweißbrenner gekippt wer den. Dadurch liegt der zu bearbeitende Bereich, beispiels weise die Elevatorschulter, im wesentlichen waagerecht unterhalb des im wesentlichen senkrecht stehenden Schweiß brenners 28. Das von dem Schweißbrenner 28 erzeugte Schweißbad kann dadurch nicht verlaufen, und es wird eine gleichmäßige Auftragsschweißung erzielt.With the aid of the tilting device 31 , a deep drilling pipe 15 to be machined can be tilted relative to the welding torch. As a result, the area to be machined, for example the elevator shoulder, is essentially horizontally below the essentially vertical welding torch 28 . As a result, the weld pool generated by the welding torch 28 cannot run, and a uniform build-up weld is achieved.

BezugszeichenReference numerals

10 Schweißanlage
11 Grundrahmen
12 Laufschiene
13 Maschinenwagen
14 Rollenbock
15 Tiefbohrrohr
16 Spannkluppe
17 Drehvorrichtung
18 Steuerpult
19 Kühlaggregat
20 Impuls-Schutzgasschweißmaschine
21 Versorgungsleitung
22 Höhensäule
23 Schweißvorrichtung
24 Schweißdrahtrolle
25 Zuführung
26 Dosiergerät
27 Pulverrohr
28 Schweißbrenner
29 Feineinstellung
30 Träger
31 Kippeinrichtung
32 Hebemittel
33 Arbeitsplatte
34 Lagerbock
35 Grundplatte
36 Kipplager
37 Kippwinkel 10 welding system
11 base frame
12 track
13 machine wagons
14 roller block
15 deep drilling pipe
16 clamp
17 rotating device
18 control panel
19 cooling unit
20 pulse inert gas welding machine
21 supply line
22 height column
23 welding device
24 welding wire reel
25 feed
26 dosing device
27 powder tube
28 welding torches
29 Fine adjustment
30 carriers
31 tilting device
32 lifting equipment
33 worktop
34 bearing block
35 base plate
36 tilting bearings
37 tilt angle

Claims

Process for the production of a wear-resistant armor for a wear protection layer for deep drilling pipes, applied in several annularly placed welding beads, with hard particles melted by means of a welding bath, whereby the hard particles are introduced into the weld pool by gravitation, the hard particles covering the entire radial and axial cross section of the armor distributed into the weld pool by means of a dosing nozzle, and the dosing nozzle is arranged in a powder feed connected to a dosing device, has a nozzle tip pointing in the direction of the dosing device and inclined surfaces running away from the nozzle tip and lateral slots and bores connected to the inclined surfaces DE 35 33 344 C1, characterized in that the deep drilling pipe to be machined is tilted relative to the welding torch with the aid of a tilting device such that the elevator shoulder to be machined is essentially horizontally below the welding torch which is essentially vertical.