DE950275C

DE950275C - Process for the production of welded tubes from strip material

Info

Publication number: DE950275C
Application number: DEB22419A
Authority: DE
Original assignee: Bundy Tubing Co
Current assignee: Bundy Tubing Co
Priority date: 1952-10-12
Filing date: 1952-10-12
Publication date: 1956-10-04

Description

Verfahren zur Herstellung geschweißter Rohre aus Bandmaterial Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von geschweißten Rohren aus Bandstahl, wobei die sich berührenden Kanten des rohrförmig gebogenen Bandes durch Stumpfschweißüng miteinander verbunden sind. Es ist bekannt und empfehlenswert, die S tumpfschweißung in einer Schutzgasatmosp!häre durchzuführen..Process for the production of welded tubes from strip material Die The invention relates to a method for the production of welded tubes from strip steel, the touching edges of the tubular bent band by butt welding are connected to each other. It is known and recommended, the butt weld to be carried out in a protective gas atmosphere.

Die Besonderheit der Erfindung besteht darin, daß der Rohrkörper vor dem Schließen der Schweißnaht mittels Preßschweißung längs der Stoßfuge durch Punktschweißung geheftet wird. Durch diese punktweise Heftung des rohrförmig gebogenen Werkstücks wird dessen Handhabung bei der Vervollständigung der Nahtsdhweißung erleichtert. Dies gilt insbesondere für die Herstellung von Rohren mit geringem Durchmesser und geringer Wandstärke. Es besteht somit volle Gewähr dafür, daß die noch nicht durch Schweißung verbundenen Stoßstellen der Naht genau zueinander gerichtet sind und in der richtigen Lage festgehalten werden.The special feature of the invention is that the tubular body is in front the closing of the weld seam by means of pressure welding along the butt joint by spot welding is stapled. Through this point-by-point fastening of the tubular bent workpiece its handling when completing the seam welding is facilitated. This is especially true for the manufacture of small diameter pipes and tubes low wall thickness. There is therefore a full guarantee that the will not yet come through Weld-connected joints of the seam are precisely aligned with one another and be held in the correct position.

Die durch die Punktschweißung geschaffenen Heitsteellenm dienen außerdem als Mittelpunkte der Umkristallisation bei der plastischen Verformung während des Preßschweißungsvorganges. - Das Kristallwachstum erstreckt sich von den Heftstellen aus nach allen Richtungen; es ist daher lediglich erforderlich, den Abstand der Heftstellen so zu bemessen, daß die dazwischenliegenden, noch nicht durch Sdhweißung verbundenen Stoßstellen bei dem Kristallwachstum überbrückt werden und ein vollständiger Abschluß der Längsnaht verwirklicht wird.The Heitsteellenm created by the spot welding also serve as centers of recrystallization during plastic deformation during the Pressure welding process. - The crystal growth extends from the tack points out in all directions; it is therefore only necessary to adjust the distance The stitching points are to be dimensioned so that the intervening, not yet welded through connected joints be bridged in the crystal growth and a complete closure of the longitudinal seam is achieved.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden; in dar Zeichnung zeigt Fig. i das Schema einer Vorrichtung zur Herstellung von Rohren aus Bandstahl, Fig.2 ein Rohrstück nach Durchführung der Heftschweißung, Fig. 3 ein Rohrstück nach teilweiser Durchführung der Preßschweißung, Fig. q. ein Rohrstück nach Abschluß der Preßsch-weißung, Fig. 5 ein fertiggeschweißtes Rohrstück in perspektivischer Darstellung, Fig. 6 eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung eines Rohrstücks mit anderer Gestaltung der Stoßkanten, Fig. 7 eine weitere der Fig. 2 ähnliche Darstellung eines Rohrstückes, wobei die Stoßkanten abweichend von Fig. 6 gestaltet sind, Fig. Seine Darstellung, welche die Struktur des niedriggekohlten Stahlmaterials an einer Zwischenstelle zwischen zwei benachbarten Heftstellen und vor der Fertigstellung der Naht erkennen läßt, Fig.9 eine der Fig.8 ähnliche Darstellung, welche die Struktur einer Zwischenstelle nach dem Ausglühen, aber noch vor der Fertigstellung der Naht wiedergibt, Fig. io eine den Fig. 8 und 9 ähnliche Darstellung, welche die Kristallstruktur einer Zwischenstelle nach Fertigstellung der Naht erkennen läßt.The invention will be explained in more detail with reference to the drawing; in The drawing shows Fig. i the scheme of a device for the production of pipes made of strip steel, FIG. 2 a pipe section after the tack welding has been carried out, FIG. 3 a piece of pipe after partial implementation of the pressure welding, Fig. q. a piece of pipe after completion of the press welding, Fig. 5 a finished welded pipe section in perspective Representation, FIG. 6 shows a representation similar to FIG. 2 of a pipe section with another Design of the abutting edges, FIG. 7 shows another representation of a similar to FIG. 2 Pipe section, the butt edges being designed differently from Fig. 6, Fig. His Representation showing the structure of the low-carbon steel material at an intermediate point Detect between two adjacent stitching points and before the seam is completed 9 shows a representation similar to that of FIG. 8, showing the structure of an intermediate point after annealing, but before the seam is finished, Fig. io a representation similar to FIGS. 8 and 9 showing the crystal structure of an intermediate point after completion of the seam can be recognized.

Nach Fig. i enthält die Einrichtung zum Formen eines Rohres eine Anzahl von Formwalzen i, die Bandstahle von einem Haspel 3 abziehen und in die Rohrform 5 umformen. Bevor die Naht des Rohres geschlossen wird, wird ein inertes oder reduzierendes Gas durch ein Rohr 6 in das Rohr 5 eingeführt, um die Oberfläche zu reinigen, die Oxyde zu .reduzieren bzw. die Bildung von Oxyden zu verhindern.According to Fig. I, the device for forming a tube includes a number from forming rollers i, pull the steel strips off a reel 3 and put them into the tubular shape 5 reshape. Before the seam of the pipe is closed, an inert or reducing one Gas introduced through a pipe 6 into the pipe 5 to clean the surface that To .reduce oxides or to prevent the formation of oxides.

Hinter dem Verformungswalzwerk befinden sich rotierende Elektroden 8 für die Ausführung einer elektrischen Widerstandsschweißung. Diese Elektroden erfassen das Rohr beiderseits der Naht unter Druck, und das Rohr wird durch Gegen druckwalzen genalten. Die Elektroden 8, welche vorzugsweise mit Wechselstrom gespeist werden, schweißen die Kanten stellenweise zusammen. In Fig. 2 sind diese Stellen, durch gestrichelte Kreise io angedeutet, während die Stoßstellen der Kanten zwischen den punktgeschweißten Stellen mit 1 i bezeichnet sind. Diese Stoßstellen sind noch nicht geschweißt, aber die mit 12 bezeichnete ganze Naht ist durch eine genaue Ausrichtung der Kanten festgelegt, und die Stoßstellen werden in der richtigen gegenseitigen Lage gehalten. Die Frequenz des Wechselstromes und die Geschwindigkeit der Werkstücksbewegung sind so aufeinander abgestimmt, daß die Heftschweißstellen genaue Abstände voneinander haben. Je höher die Frequenz ist, desto schneller kann das Werkstück bei Einhaltung eines bestimmten Abstandes bewegt werden. Hinter den Elektroden 8 befindet sich eine Einrichtung zum Erhitzen des - Rohres längs der Naht und zur Fertigstellung der Nahtschw°ißung. Es ist dazu eine elektrische Widerstandsheizvorrichtung vorgesehen, welche in einem Gehäuse 15 mit Zuführung 16 besteht, in welchem zweckmäßig walzenförmige Elektroden 17, 18 und i9 gelagert sind. Jeder dieser Elektroden ist eine Stützwalze zugeordnet. E.inTransformator 16' ist mit dem einem Wicklungsende an die mittlere Elektrode 18 und mit dem andern Ende an die vordere Elektrode 17 und die hintere Elektrode i9 angeschlossen. Bei dieser Anordnung durchfließt der elektrische Strom das Rohr in der Längsrichtung, so daß das ganze Rohr ziemlich gleichmäßig erhitzt wird.There are rotating electrodes behind the deforming mill 8 for performing electrical resistance welding. These electrodes grasp the pipe on both sides of the seam under pressure, and the pipe is pushed through printing rollers were used. The electrodes 8, which are preferably fed with alternating current weld the edges together in places. In Fig. 2 these places are indicated by dashed circles io, while the joints of the edges between the spot-welded points are denoted by 1 i. These joints are still not welded, but the entire seam labeled 12 is through precise alignment the edges are set, and the joints are in the correct mutual Location held. The frequency of the alternating current and the speed of the workpiece movement are coordinated in such a way that the tack welds are precisely spaced from one another to have. The higher the frequency, the faster the workpiece can be when adhered to be moved a certain distance. Behind the electrodes 8 is located means for heating the tube along the seam and for completion the seam swelling. An electrical resistance heating device is provided for this purpose, which consists in a housing 15 with feed 16, in which it is expediently roller-shaped Electrodes 17, 18 and i9 are stored. Each of these electrodes is a backup roll assigned. E. inTransformator 16 'is connected with one end of the winding to the middle one Electrode 18 and the other end to the front electrode 17 and the rear electrode Electrode i9 connected. With this arrangement the electric current flows through it the pipe lengthways so that the whole pipe is heated fairly evenly will.

Unmittelbar hinter den Elektroden und vorzugsweise noch in dem Gehäuse 15 ist ein Paar Reduzierwalzen 2o angeordnet, welche eine plastische Verformung des Werkstückes besorgen. Gewünschtenfalls können auch zwei oder mehrere Reduzierwalzenpaare vorgesehen sein. Das inerte oder reduzierende Gas wird vorzugsweise in das Gehäuse 15 eingeführt. Hierfür ist ein Rohr 21 vorgesehen. Das Gas kann an dem Stutzen 16 entweichen und dabei gegebenenfalls verbrennen.Immediately behind the electrodes and preferably still in the housing 15, a pair of reducing rollers 2o are arranged, which undergo plastic deformation of the workpiece. If desired, two or more pairs of reducing rollers can also be used be provided. The inert or reducing gas is preferably in the housing 15 introduced. A tube 21 is provided for this purpose. The gas can be supplied to the nozzle 16 escape and possibly burn.

Hinter der Heizeinrichtung liegt eine Kühleinrichtung mit Kühlwassermantel, der von einem inneren Durchgangsrohr 22 und einem äußeren Mantel 23' begrenzt ist. Das Kühlwasser kann bei 24-eintreten und bei 26 austreten. Der Auslaß des Kühlers kann bei 31 verengt sein, um an dieser Stelle den Gasaustritt zu verhindern. Hinter dem Kühler sind geeignete Vorschub- und Kaliberwalzen 30 vorgesehen.Behind the heating device is a cooling device with a cooling water jacket which is delimited by an inner through pipe 22 and an outer jacket 23 '. The cooling water can enter at 24- and exit at 26. The outlet of the cooler can be narrowed at 31 in order to prevent the escape of gas at this point. Suitable feed and caliber rollers 30 are provided behind the cooler.

Die in Fig. 2 veranschaulichte Heft- oder Punktschweißung hält im Bereich der Stoßstellen i I die Rohrkanten in der richtigen Lage zueinander und verdrängt Oxyde, absorbierte Gase, Schmutz u. dgl., die sich. an den die Heftstellen bildenden Flächen befinden; sie bildet zugleich Mittelpunkte, von denen aus die Umkristallisation bei einer angemessenen Temperatur und bei einer plastischen Verformung fortschreitet, um die Verbindung der Stoßstellen zur geschlossenen Naht fertigzustellen. Die Heftschweißungen sind in einem solchen Abstand voneinander ausgeführt, daß sich das Wachstum der Umkristallisation von einer Heftstelle zur nächsten erstrecken kann. Die Heftstellen können praktisch etwa 6 'bis 8 mm voneinander entfernt sein, damit bei einer Erhitzung des Werkstückes auf etwa 1315° C der von den Reduzierwalzen 2o ausgeübte Druck eine plastische Verformung mit ausreichendem Kornwachstum veranlassen kann: Dieses Komnwarih:stum verläuft sehr schnell und läßt sieh nur schwer beeinflussen. Eine starke Hemmung besteht aber, wenn Verunreinigungen zu überwinden sind.The tack weld or spot weld illustrated in FIG. 2 holds Area of the joints i I the pipe edges in the correct position to each other and displaces oxides, absorbed gases, dirt and the like. at the stapling points forming surfaces are located; at the same time it forms centers from which the Recrystallization at an appropriate temperature and with plastic deformation progresses to complete the connection of the joints to the closed seam. The tack welds are carried out at such a distance from one another that extend the growth of the recrystallization from one tack to the next can. The stapling points can practically be about 6 'to 8 mm apart, thus when the workpiece is heated to around 1315 ° C that of the reducing rollers 2o applied pressure cause plastic deformation with sufficient grain growth can: This Komnwarih: stum runs very quickly and is difficult to influence. However, there is a strong inhibition when impurities have to be overcome.

In Fig.3 veranschaulichen die getüpfelten Flächen 35 ein Zwischenstadium des Kristallwachstums, während nach Fig. q. die Umkristallisierung äuf der ganz getüpfelten Fläche 36 beendet igt. Die Kristalle sind über die ursprünglich ungeschweißten Stoßstellen gewachsen. Die ursprünglichen Mittelpunkte io der Umkristallisation sind in Fig. 3 und 4 noch dargestellt; in Wirklichkeit jedoch sind diese Heftschweißungen an dem fertigen Rohr gemäß Fig. 5 nicht mehr erkennbar.In FIG. 3, the stippled areas 35 illustrate an intermediate stage of crystal growth, while according to Fig. q. the recrystallization of the whole stippled area 36 terminated. The crystals are about the originally unwelded Joints grown. The originals Centers io of the recrystallization are also shown in Figures 3 and 4; in reality, however, these are tack welds on the finished tube according to FIG. 5 no longer recognizable.

Wenn das Rohr gleichförmig erhitzt wird, wird die plastische Verformung im wesentlichen gleichförmig über den Umfang des Rohres verteilt sein. Praktisch genügt jedoch die plastische Verformung in der unmittelbaren Nachbarschaft der Naht. Wenn das Metall nun in der Nähe der Naht erhitzt und plastisch verformt wird, kann der Hauptteil der Durchmesserverringerung des Rohres in dem Bereich der Naht konzentriert werden. Es ist daher möglich, bei dem Schweißvorgang die Erhitzung des Rohres auf die Nahtzone zu beschränken.When the pipe is heated uniformly, there will be plastic deformation be distributed substantially uniformly over the circumference of the tube. Practically however, the plastic deformation in the immediate vicinity of the seam is sufficient. If the metal near the seam is now heated and plastically deformed, it can most of the reduction in diameter of the pipe is concentrated in the area of the seam will. It is therefore possible to prevent the tube from heating up during the welding process to limit the seam zone.

Diese Möglichkeit hat besondere Bedeutung z. B. bei der Herstellung von dünnwandigen Rohren; das geheftete, auf dem ganzen Umfang bis zu der für die U.mkristalliseion erforderlichen Temperatur erhitzte, Rohr würde keine ausreichende Festigkeit besitzen. Die auf die Nahtzone beschränkte Erhitzung ist jedoch ungefährlich.This possibility is of particular importance z. B. in manufacture of thin-walled pipes; the stapled, on the whole circumference up to that for the U.mkristalliseion required temperature heated, tube would not be sufficient Possess strength. However, the heating, which is limited to the seam zone, is harmless.

Die Fig. 6 veranschaulicht einen Weg zur Durchführung der örtlichen Erhitzung. Hier haben die Kanten des Rohres 5b die Form einer übertrieben dargestellten Bogenreihe. Die Kanten setzen sich aus Teilen 40, die aneinanderstoßen und durch Punktschweißung verbunden sind, und Teilen 41, die voneinander Abstand haben, zusammen. Wenn dieses Rohr erhitzt und einer Pressung ausgesetzt wird, wird in dem Bereich der Heftstellen io eine verhältnismäßig weitgehende plastische Verformung eintreten und eine gute örtliche Umkristallisation stattfinden. Die plastische Verformung ist derart, daß die offenen Stellen geschlossen werden.Figure 6 illustrates one way of performing the local Heating. Here the edges of the tube 5b have the shape of an exaggerated one Arch row. The edges are made up of parts 40 that abut one another and through Spot welding are connected, and parts 41, which are spaced from each other, together. When this tube is heated and subjected to a squeeze, it becomes in the area the stapling points occur a relatively extensive plastic deformation and good local recrystallization takes place. The plastic deformation is such that the vacancies are closed.

Eine andere Ausführungsart ist in Fig.7 dargestellt, wo die zusammenstoßenden Kanten mit kleinen Auszackungen 42 versehen sind. Diese Kanten werden zunächst durch Heftschweißungen io verbunden; die anschließende plastische Verformung läßt sich bei der Fertigstellung des Rohres nicht leicht örtlich begrenzen, da die Vorsprünge oder Zacken verformt und mehr oder weniger flach gedrückt werden.Another embodiment is shown in Fig.7, where the colliding Edges with small serrations 42 are provided. These edges are first through Tack welds io connected; the subsequent plastic deformation can be not easily localized when completing the pipe because of the protrusions or prongs are deformed and pressed more or less flat.

Die Fig. 8, 9 und io zeigen Nachbildungen von Mikrophotographien bei ioofacher Vergrößerung und lassen die Kornstruktur erkennen. Die Trennungslinie der Stoßstellen, welche zwischen den Heftstellen liegen, ist aus Fig.8 erkennbar. In Fig 9 sind die gleichen Stoßstellen vor dem Schweißen und nach. der Wärmebehandlung bei ungefähr 8i5° C dargestellt. Die Trennungslinie der Stoßstellen ist auch hier aus der unterschiedlichen Kristallstruktur .erkennbar. Der gleiche Bereich ist in Fig. io nach dem Schweißen und einer darauffolgenden Glühung bei ungefähr ii5o° C gezeigt. Strukturelle Unterschiede an der Nahtfläche sind nicht mehr zu erkennen.Figures 8, 9 and 10 show replicas of photomicrographs at 10x magnification and reveal the grain structure. The dividing line the joints, which lie between the stitching points, can be seen from FIG. In Fig. 9 the same joints are before welding and after. the heat treatment shown at about 8-15 ° C. The dividing line of the joints is here too recognizable from the different crystal structure. The same area is in Fig. 10 after welding and a subsequent annealing at about 110 ° C shown. Structural differences on the seam surface can no longer be recognized.

Claims

PATENT CLAIM: Process for the production of. Steel strip tubes by butt welding, preferably carried out in protective gas, of the one another touching edges of the tubular bent strip, characterized in that the pipe body before closing the weld seam by means of pressure welding along the Butt joint is tacked by spot welding. Considered publications: German patent specifications No. 572 353, 699 i84.