DE3725079C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von emittierten Primärpartikeln beim Schweißen von Rohren aus Chrom-Nickel-Stahl od. dgl., bei dem entweder die die Schweißnaht und Wärmeeinflußzone umfassende Schweißzone mit einem Schutzgas beflutet und emittierte Dämpfe und Partikel mit der Schutzgasbeflutung entfernt werden oder die im Rohr entstehenden Dämpfe und Partikel elektrostatisch auf einer Elektrode abgeschieden werden und zur Durchführung dieser Verfahren dienende Vorrichtungen.

Nach der SU 50 16 55 ist eine Vorrichtung bekannt, mit der beim Lichtbogen-Schweißbrennen mit der Schutzgasbeflutung Dämpfe und Partikel entfernt werden können. Die Absaugung erfolgt dabei durch Unterdruck, der durch den austretenden Gasstrom in der Einrichtung erzeugt wird. Mittels dieser Vorrichtung können jedoch keine Schweißarbeiten in Rohren durchgeführt werden. In der DE 35 39 278 A1 ist ferner ein Verfahren zum Reinhalten des Rohrinnenraums beim Verschweißen von Rohrabschnitten beschrieben, bei dem die entstehenden Dämpfe und Partikel elektrostatisch auf einer Hochspannungselektrode abgeschieden werden, die auf Rollen verfahrbar gelagert ist. Hierbei besteht der Nachteil, daß durch die Rollen weitere Partikel erzeugt werden, die bei Reinstgasverrohrungen die Qualität der Schweißnaht beeinträchtigen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und zu deren Durchführung dienende Vorrichtungen aufzuzeigen, mit denen beim Verschweißen von auch kleinkalibrigen Rohren aus Chrom-Nickel-Stahl zuverlässig beim Schweißen entstehende emittierte Primärpartikel entfernt werden können.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe bezüglich der Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2 und bezüglich der Vorrichtungen durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 4 und 11.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. In den Zeichnungen sind Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen dargestellt, die nachstehend näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine mechanische Gasbeflutungsvorrichtung zur Beeinflussung der Partikelemission in einer schematischen Seitenansicht,

Fig. 2 eine elektrische Vorrichtung zur Beeinflussung der Partikelemission in einer schematischen Seitenansicht.

Die Gasbeflutungsvorrichtung 1 nach Fig. 1 besteht aus einem stabförmigen Grundkörper 7, der koaxial zur Rohrlängsachse 18 zweier mittels einer Schweißnaht 5 zu verbindender Rohre 3, 4 verschieblich ist. Die Schweiß­ zone ist mit dem Bezugszeichen 6 angedeutet. In dem stabförmigen Grundkörper 7 ist koaxial zu dessen Mittel­ achse 8 ein Sackloch 9 ausgebildet. Der innenseitige Endabschnitt 10 des Sackloches 9 ist mittels radialer Wanddurchbrechungen 11 mit der Außenmantelfläche 12 verbunden. Vorzugsweise befinden sich die außenmantel­ seitigen Öffnungsabschnitte 14 der Wanddurchbrechungen 11 in dem Abschnitt der Außenmantelfläche 12, der durch eine in dem Außenmantel 15 ausgebildete nutförmige Ausnehmung 16 gebildet ist. Der außenseitige Endab­ schnitt 13 des Sackloches 9 weist einen Gewindeabschnitt 17 auf. An diesem Gewindeabschnitt 17 kann eine nicht näher dargestellte Gasversorgungs- oder -entsorgungsein­ richtung angeschlossen werden.

Zur Beeinflussung der Emission primärer Partikel kann durch das Sackloch 9 der Schweißzone 6 ein unter Druck stehender Gasstrom zugeführt werden, der die Oberfläche der Schweißzone gleichmäßig kühlt und dabei die Ent­ stehung von primären Partikeln verhindert. Es ist aber auch möglich, in dem Sackloch 9 einen Unterdruck aus­ zubilden, wodurch die im Bereich der Schweißzone 6 ent­ stehenden primären Partikel in die nutförmige Ausnehmung 16 und von dieser durch die Wanddurchbrechungen 11 in das Sackloch 9 gesaugt werden, von wo sie über den außenseitigen Endabschnitt 13 aus dem stabförmigen Grundkörper 7 entfernt werden können. Die Abstützung der Gasbeflutungsvorrichtung 1 kann in unterschiedlicher Weise durchgeführt werden, ohne daß eine Partikelemis­ sion erzeugt wird.

Die Abstützung erfolgt mittels Führungseinrichtungen 32 oder 33, die eine abriebfreie Führung der Gasbeflutungs­ vorrichtung 1 in dem Rohr 3, 4 ermöglichen. Die Füh­ rungseinrichtung 32, die in Fig. 1 durch Strichlinien dargestellt ist, besteht aus über dem Umfang des Grund­ körpers 7 verteilt angeordneten zur Mantelfläche 31 offenen Kanälen 34. Die Kanäle 34 sind entweder mit dem Sackloch 9 oder aber mit einem besonderen Druckgaskanal 35 verbunden. Sofern die Schweißzone mit Druckgas beauf­ schlagt wird, ist es ausreichend, die Kanäle 34 mit dem Sackloch 9 zu verbinden, wobei dann das aus den Kanälen 34 austretende Druckgas den Grundkörper 7 zur Rohrwand distanziert hält. Die Führungseinrichtung 33 besteht aus über dem Umfang des Grundkörpers 7 verteilt angeordneten Rollen 36 aus einem abriebfesten Werkstoff. Dieser kann z. B. ein Kunststoff aus Polytetrafluoräthylen sein. Es ist auch möglich, statt Rollen 36 Kugeln oder Walzen aus dem gleichen Werkstoff zu verwenden.

Fig. 2 zeigt schematisch eine elektrisch wirkende Vor­ richtung 2 zur Beeinflussung der Emission primärer Par­ tikel. Diese Vorrichtung 2 besteht aus einer Elektrode 20, die koaxial zur Rohrlängsachse 18 der miteinander zu verschweißenden Rohre 3, 4 gelagert ist. Innerhalb der Rohre 3, 4 kann die Elektrode 20 axial verschoben werden. Zur Lagerung in den Rohren 3, 4 sind Abstützvor­ richtungen 22 vorgesehen. Jede Abstützvorrichtung 22 besteht aus im Abstand voneinander angeordneten radial ausgerichteten Stützstegen 23, die jeweils mittels einer Muffe 24 miteinander verbunden sind. An den äußeren Endabschnitten 37 der Stützstege 23 sind Rollen 36 angeordnet, die aus einem abriebfesten Werkstoff, wie z. B. einem Kunststoff aus Polytetrafluoräthylen bestehen. Auch in diesem Fall können statt der Rollen 36 Kugeln oder Walzen verwendet werden. An der einen Abstützvor­ richtung 22 ist an den äußeren Endabschnitten der Stütz­ stege 23 die Elektrode 20 angeordnet. Diese kann entwe­ der zylinderförmig dem Innenquerschnitt des Rohres 3, 4 angepaßt ausgebildet sein oder aber auch aus mehreren über den Umfang des Rohres 3, 4 verteilten stabförmigen Elementen bestehen. Die Elektrode 22 ist mittels eines Koaxialkabels 30 mit einer Hochspannungsquelle 19 ver­ bunden. Die Hochspannungsquelle 19 ist in einem Schalt­ gehäuse 27 angeordnet, in dem sich ebenfalls ein Masse­ verteiler 28 befindet. An den Masseverteiler 28 ist das Massekabel 29 der Elektrode 20 angeschlossen. Das weite­ re Massekabel 26 des Masseanschlusses 21 ist ebenfalls mit dem Masseverteiler 28 verbunden. Der Masseanschluß 21 besteht aus einer Ringfeder 25, die außenseitig auf eines der Rohre 3, 4 geklemmt ist. Bei Betrieb der Vorrichtung 2 wird der wirksame Auffangabschnitt der Elektrode 20 so verschoben, daß er sich im Bereich der Schweißzone 6 befindet. Durch die Hochspannungsquelle 19 in Verbindung mit dem Masseanschluß 21 wird in dem Rohr 3, 4 im Bereich der Schweißzone 6 ein derartiges elek­ trisches Feld aufgebaut, daß an der Schweißzone 6 emit­ tierte primäre Partikel zur Elektrode 20 geleitet werden und sich an dieser anlagern.

Es ist auch möglich die Gasbeflutungsvorrichtung 1 mit einer Elektrode 20 zu kombinieren. Hierbei kann die Elektrode 20 beispielsweise im Bereich der nutförmigen Ausnehmung 16 angeordnet werden. Die Elektrode 20 kann hierbei so ausgebildet werden, daß der Gasstrom nicht behindert wird.

Claims (16)

1. Verfahren zum Entfernen von emittierten Primärpartikeln beim Schweißen von Rohren aus Chrom-Nickel-Stahl oder dergleichen, bei dem die die Schweißnaht und Wärmeeinflußzone umfassende Schweißzone mit einem Schutzgas beflutet und emittierte Dämpfe und Partikel mit der Schutzgasbeflutung entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schweißen der Rohre die Schutzgasbeflutungseinrichtung im Rohrinnern abriebfrei geführt wird und die emittierten primären Partikel mit dem Gasstrom aus dem Rohr entfernt werden, wobei die Schutzgasbeflutungseinrichtung im Rohrinnern mittels eines Druckgaspolsters von der Rohrwand distanziert gehalten wird oder die Schutzgasbeflutungseinrichtung mittels abriebfreier Rollkörper auf der Rohrwandung geführt wird.

2. Verfahren zum Entfernen von emittierten Primärpartikeln beim Schweißen von Rohren aus Chrom-Nickel-Stahl oder dergleichen, bei dem die im Rohr entstehenden Dämpfe und Partikel elektrostatisch auf einer Elektrode abgeschieden werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode mittels abriebfreier Rollkörper auf der Rohrwandung geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Schweißzone ein Überdruck gegenüber der die Schweißzone umgebenden Schutzgasatmosphäre erzeugt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet durch einen stabförmigen Grundkörper (7), in dem koaxial zur Mittelachse (8) ein Sackloch (9) ausgebildet ist, dessen innenseitiger Endabschnitt (10) mittels radialer Wanddurchbrechungen (11) mit der Außenmantelfläche (12) verbunden ist, dessen außenseitiger Endabschnitt (13) mit einer Gasversorgungs- oder -entsorgungseinrichtung verbindbar ist und in dessen äußerer Mantelfläche (31) eine Führungseinrichtung (32, 33) zur abriebfreien Führung der Gasbeflutungsvorrichtung (1) in einem Rohr (3, 4) ausgebildet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (32) aus über dem Umfang des Grundkörpers (7) verteilt angeordneten zur Mantelfläche (31) offenen Kanälen (34) besteht, die mit dem Sackloch (9) oder einem Druckgaskanal (35) verbunden sind.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (33) aus über dem Umfang des Grundkörpers (7) verteilt angeordneten Rollen (36), Kugeln oder Walzen aus abriebfestem Werkstoff besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die außenmantelseitigen Öffnungsabschnitte (14) der Wanddurchbrechungen (11) im Bereich der Schweißzone (6) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die außenmantelseitigen Öffnungsabschnitte (14) der Wanddurchbrechungen (11) in einer in dem Außenmantel (15) des Grundkörpers (7) ausgebildeten nutförmigen Ausnehmung (16) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem außenseitigen Endabschnitt (13) des Sackloches (9) eine Anschlußeinrichtung zum Anschluß einer Gasversorgungs- und/oder -entsorgungseinrichtung ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußeinrichtung als an dem Sackloch ausgebildeter Gewindeabschnitt (17) als Steckkupplung oder dergleichen ausgebildet ist.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 und 3, gekennzeichnet durch eine Elektrode (20), die mit einer Hochspannungsquelle (19) und einem Masseanschluß (21) verbunden in den zu verschweißenden Rohren (3, 4) im Bereich der Schweißzone (6) anzuordnen und mittels einer Abstützvorrichtung (22) in den zu verschweißenden Rohren (3, 4) auf einer Gleiteinrichtung aus abriebfestem Werkstoff koaxial zur Rohrlängsachse (18) verschiebbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützvorrichtung (22) aus miteinander verbundenen, im Abstand voneinander angeordneten radialen Stützstegen (23) besteht, an deren äußeren Endabschnitten (37) als Gleiteinrichtung Rollen (36), Kugeln, Walzen od. dgl. gelagert sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Masseanschluß (21) mit einem der zu verschweißenden Rohre (3, 4) verbunden ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Masseanschluß (21) aus einer Ringfeder (25) od. dgl. besteht, die um das zu verschweißende Rohr (3, 4) klemmbar ist und die über ein Massekabel (26) mit der Elektrode (20) verbunden ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11 und 14, dadurch gekennzeich­ net, daß die Hochspannungsquelle (19) in einem Schaltgehäuse (27) angeordnet ist, in dem ein Masseverteiler (28) ausgebildet ist, an dem der Koaxialmantel (29) der Elektrode (20) und das Massekabel (26) des Masseanschlusses (21) anschließbar sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 10, 14 und 15, gekennzeichnet durch die Kombination der Gasbeflutungsvorrichtung (1) mit einer Elektrode (20) derart, daß die Elektrode (20) im Bereich der nutförmigen Ausnehmung (16) angeordnet und mit einer Hochspannungsquelle (19) und einem Masseanschluß (21) verbunden ist.