EP3288695A1 - VERFAHREN ZUM INDUKTIONSBIEGEUMFORMEN EINES DRUCKFESTEN ROHRS MIT GROßER WANDSTÄRKE UND GROßEM DURCHMESSER - Google Patents

VERFAHREN ZUM INDUKTIONSBIEGEUMFORMEN EINES DRUCKFESTEN ROHRS MIT GROßER WANDSTÄRKE UND GROßEM DURCHMESSER

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EP3288695A1
EP3288695A1 EP16736773.9A EP16736773A EP3288695A1 EP 3288695 A1 EP3288695 A1 EP 3288695A1 EP 16736773 A EP16736773 A EP 16736773A EP 3288695 A1 EP3288695 A1 EP 3288695A1
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EP
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pipe
inductor
tube
bending
phase
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EP16736773.9A
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August Wilhelm Schäfer
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Aws Schafer Technologie GmbH
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Aws Schafer Technologie GmbH
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Publication date
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D7/00—Bending rods, profiles, or tubes
    • B21D7/04—Bending rods, profiles, or tubes over a movably-arranged forming menber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D43/00—Feeding, positioning or storing devices combined with, or arranged in, or specially adapted for use in connection with, apparatus for working or processing sheet metal, metal tubes or metal profiles; Associations therewith of cutting devices
    • B21D43/006—Feeding elongated articles, such as tubes, bars, or profiles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D7/00—Bending rods, profiles, or tubes
    • B21D7/16—Auxiliary equipment, e.g. for heating or cooling of bends
    • B21D7/162—Heating equipment

Definitions

  • the invention relates to a method for induction bending forming a pressure-resistant tube with large wall thickness and large diameter, in particular on a power plant and pipeline pipe, having the features of the preamble of claim 1.
  • tubes of steel are required, which have a large wall thickness to withstand the stresses.
  • Such requirements apply, for example, to the transport of superheated steam in power plants, where pipe bends are required to adapt the pipelines to the structural conditions, or for the transport of crude oil in pipelines over long distances, where compensators, so-called lye arcs, are used at regular intervals, to compensate for thermal changes in length.
  • a large opening cross-section and accordingly a large pipe outside diameter is required.
  • Tubes to which the present method pertains usually have nominal diameters greater than 300 mm and a diameter to wall thickness ratio of from 10: 1 to 100: 1, typically from 20: 1 to 70: 1.
  • Such a method for induction bending forming has long been known, for example, from DE 2513561 A1 and has been continuously improved to despite the enormous dimensions to produce very dimensionally stable pipe bends.
  • the transformation of such massive tubes succeeds only by inductive heating of a narrow annular zone up to a forming temperature above 850 ° C.
  • structural changes occur in the material, which is usually fine-grained steel.
  • the pipe bend is often subsequently heat treated at a temperature of about 600 ° C.
  • the straight pipe sections that connect before and after the pipe bend and are also called tangents are also affected by the subsequent heat treatment.
  • the object of the present invention is thus to improve the method of the type mentioned above so that negative influences of the forming process on the strength values of the material in the adjacent to the pipe bend tangents are avoided.
  • the solution according to the invention is based on subjecting the tangents in front of and behind the bend to an exactly same heat treatment as the section of the tube must undergo during bending during the deformation, ie to guide the tangents through the induction device at the same throughput speed as in the case of FIG to be bent pipe section, and also apply the same temperature in the induction device as well as the same cooling parameters subsequently.
  • the difference in the passage of the tangents is therefore only that the tube is not clamped in the bending buckle during the treatment of the tangent and therefore have no counter-forces during the feed.
  • the sole clamping at the rear end of the tube without further support makes it possible to operate independently of the clamping of the front end in the bending buckle, and further allows to move the inductor unhindered by support means along the tube wall in the direction of the rear end.
  • FIG. 1 shows an induction tube bending device in a schematic view.
  • Fig. 2a - 2d each show the induction tube bending device in different positions during the implementation of the method.
  • FIG. 1 shows an induction tube bending device 100, which comprises a stationary machine bed 10, on which a holding device 11 for a tube 1 is arranged.
  • the holding device 11 engages the tube 1 at its rear end and clamps it firmly.
  • the holding device 1 1 in the direction of a pipe center axis 2, which at the same time indicates the feed direction, relative to the machine bed 10 slidably.
  • the feed takes place via a hydraulic unit 12.
  • An induction device comprises an annular inductor 20, which is positioned with its center in the region of the tube center axis 2. According to the invention, a linear adjusting device 21 is provided in order to be able to move the inductor 20 relative to the machine bed 10.
  • a bending arm 30 is pivotally mounted on a vertical bending axis 32, wherein the distance of the bending axis 32 can be adjusted perpendicular to the tube center axis 2 to specify the desired bending radius.
  • a bending lock 31 is arranged, with which the tube 1 can be gripped and clamped.
  • a cooling device 40 is arranged, with the z. B. with water, a cooling of the surface temperature is effected as soon as the corresponding length section has emerged from the forming zone.
  • sensors for receiving the path and speed of the tube 1 and the inductor ring 20 are provided and control modules in a control unit with which the paths and speed and the connection and disconnection of the inductor are brought into the inventively provided relationships.
  • FIGS. 2a to 2d show various stages during the execution of the method.
  • FIG. 3 shows the times or phases t1 to t6 associated with the representations in FIGS. 2a to 2d in a diagram in which the upper graph indicates the speed of the feed device or the longitudinal advance v R of the tube 1 over the path and the lower one Graph the travel speed vi of the inductor over the path. Positive speed values correspond to a movement in the feed direction; negative values indicate an opposite movement.
  • the front pipe end is pushed into the inductor ring 20, which is located at its axial starting position. Unlike induction bending of the prior art, this is front pipe end, which also later forms the front tangent 3 on the deformed pipe bend, not yet fixed in the bending lock 31.
  • the induction device 20 and the cooling device are switched on and the axial feed of the tube 1 takes place in a first phase (see FIG. 3) with a constant tube feed speed v R. This is typically 3 mm - 200 mm per minute.
  • v R tube feed speed
  • v R constant tube feed speed
  • the bending lock 31 on the bending arm 30 must grip and clamp the tube 1, so that the forces that lead to the bending can be introduced.
  • the closing of the flexure 31 and the application of the clamping forces takes a certain amount of time.
  • the bending arm 30 with its bending buckle 31 but on the other hand can not be moved parallel to the feed of the tube 1, because the design effort for such a longitudinal displacement of the bearing of the bending arm 30 would be much too high and because then also the distance of the flexure 31 of the Heating zone on the inductor ring 20 would change.
  • the bending buckle 31 With the standstill of the tube 1, the bending buckle 31 can be closed, as Figure 2b shows. Meanwhile, the inductor 20 performs its opposite movement with constant travel speed vi.
  • the inductor speed Vi is returned to zero in the phase t3 and at the same time the tube feed speed v R of the tube 1 is increased linearly.
  • the inductor 20 moves during the phase t3 back to its original position, which corresponds to the working position for the bending operation.
  • the initial point of the bend which is present at the end of the phase t3, can lie arbitrarily on the longitudinal axis 2 of the pipe 1.
  • the operations described above must be started with a precisely calculated fore-run so that a given axial pipe position for the beginning of the bend is reached when the bend is started.
  • the induction bending process known per se is used to produce a pipe bend 4 with a constant pipe feed speed V R and a stationary inductor 20, as shown in FIG. 2c.
  • the tube feed is gradually decelerated at the speed v R in phase t5 and at the same time starts the opposite movement of the inductor 20, with such a travel speed Vi, that the relative movement between the tube 1 and inductor 20 remains constant.
  • the residence time of each longitudinal section of the tube 1 in the traveling heat-affected zone also remains constant.
  • the bending lock 31 can be opened.
  • the tube 1 is now completely unhindered by the bending arm 30th
  • the inductor 20 can easily in phase t6 at a constant speed Vi up to his Machine bed 10 facing end position are moved, see Figure 2d. There, the inductor 20 is then stopped and turned off the induction device.
  • the non-heat-treated residual piece on the tube 1 is characterized and separated directly, but at the latest after the heat treatment of the pipe bend 3 thus produced with its end-side tangent sections 3, 4th
  • phase t7 in the same way as in phase t3, the longitudinal feed of the tube 1 are gradually absorbed and the inductor 20 is returned to its initial position.
  • phase t8 at a constant pipe advance speed v R, the heat treatment of the tangent 5 can be continued as long as necessary to obtain a sufficiently long, heat-treated tangent 5.
  • the flexure 31 is uninvolved in this phase.
  • the phase t8 thus corresponds to the phase t1.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

Bei einem Verfahren zum Induktionsbiegeumformen eines druckfesten Rohrs (1) mit großer Wandstärke und großem Durchmesserwird in einer Anfangsphase t1 eine Anfangstangente (3) des Rohres (1) wärmebehandelt, indem die Anfangstangente (3) ohne Eingriff des Biegeschlosses (31) durch den Induktor (20) geschoben wird. Am Ende der Anfangstangente (3) wird zu einem Zeitpunkt t2 der Rohrvorschub gestoppt, und der Induktor (20) wird entgegen der Vorschubrichtung entlang des Rohres (1) bewegt, während das Biegeschloss (31) an dem Rohr (1) geschlossen wird. Zum Einleiten der Biegung in einer Phase t3 wird die Verfahrgeschwindigkeit des Induktors (20) bis auf null reduziert und dieser wird in seine Biegeposition bewegt; zugleich läuft der Vorschub des Rohres (1) an. In einer Phase t4 wird mit konstanter Prozess-Vorschubgeschwindigkeit des Rohres (1) ein Rohrbogen (4) hergestellt. In einer Phase t5 wird die Vorschubgeschwindigkeit des Rohres (1) reduziert und der Induktor (20) wird entgegen der Vorschubrichtung beschleunigt, wobei das Biegeschloss (31 ) geöffnet wird. In einer Phase t6 wird eine Endtangente (5) durch weiteren Vorschub des Induktors in Gegenrichtung erwärmt.

Description

Verfahren zum Induktionsbiegeumformen eines druckfesten Rohrs mit großer Wandstärke und großem Durchmesser
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Induktionsbiegeumformen eines druckfesten Rohrs mit großer Wandstärke und großem Durchmesser, insbesondere an einem Kraftwerks- und Pipelinerohr, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Zur Durchleitung von flüssigen und gasförmigen Medien unter Druck werden Rohre aus Stahl benötigt, die eine große Wandstärke besitzen, um den Beanspruchungen Stand zu halten. Solche Anforderungen gelten beispielsweise für den Transport von Heißdampf in Kraftwerken, wo Rohrbiegungen erforderlich sind, um die Rohrleitungen an die baulichen Gegebenheiten anzupassen, oder für den Transport von Rohöl in Pipelines über weite Strecken, wo in regelmäßigen Abständen Kompensatoren, sogenannte Lyrabögen, eingesetzt sind, um thermisch bedingte Längenänderungen zu kompensieren. Um einen großen Durchsatz zu ermöglichen, ist ein großer Öffnungsquerschnitt und dementsprechend ein großer Rohraußendurchmesser erforderlich. Rohre, auf die sich das vorliegende Verfahren bezieht, besitzen üblicherweise Nenndurchmesser größer 300 mm und ein Verhältnis von Durchmesser zu Wandstärke von 10:1 bis 100: 1 , typischerweise von 20: 1 bis 70: 1.
Ein solches Verfahren zum Induktionsbiegeumformen ist seit langem bekannt, beispielsweise aus der DE 2513561 A1 und ist fortlaufend verbessert worden, um trotz der enormen Abmaße sehr maßhaltige Rohrbiegungen herstellen zu können. Die Umformung derartig massiver Rohre gelingt nur durch eine induktive Erwärmung einer schmalen Ringzone bis auf eine Umformtemperatur oberhalb von 850°C . In der Wärmeeinflusszone kommt es dabei zu Gefügeänderungen im Werkstoff, bei dem es sich meist um einen Feinkornstahl handelt. Um das Gefüge nach der Warmumformung zu homogenisieren und damit die mechanischen Eigenschaften des Stahls zu verbessern, wird der Rohrbogen oftmals nachträglich bei einer Temperatur von etwa 600°C wärmebehandelt. Die geraden Rohrstücke, die sich vor und nach dem Rohrbogen anschließen und auch als Tangenten bezeichnet werden, werden durch die nachträgliche Wärmebehandlung ebenfalls beeinflusst. Da sie aber zuvor nicht im Laufe des Umformprozesses auf hohe Temperatur erwärmt wurden und ihr Gefüge daher unverändert geblieben ist, wirkt sich die nachträgliche Wärmebehandlung auf diese Teilstücke negativ aus; sie verspröden. Diese Teilstücke müssen daher abgetrennt werden und der durch Induktionsbiegeumformen hergestellte Rohrbogen muss an neue Tangenten angeschweißt werden.
Nachteilig ist dies wegen des hohen Arbeitsaufwandes insbesondere dann, wenn mehrere Rohrbiegungen, auch in unterschiedlichen Richtungen, nacheinander an demselben Rohrstück vorgenommen werden, wie dies durch die in der DE 10 2010 020 360 A1 beschriebene Vorrichtung ermöglicht wird. Die damit erreichte Vereinfachung und Beschleunigung des Leitungsbaus durch Herstellung eines dreidimensionalen Rohrgebildes in nur einem Arbeitsgang wird zunichte gemacht, wenn die geraden Tangentenstücke ersetzt werden müssen, weil zur Erreichung bestimmter Festigkeitswerte eine Wärmenachbehandlung des Rohrgebildes erforderlich ist. Um dies zu vermeiden, ist nur der Einsatz von Rohren aus höher festen Stählen und/oder mit größerer Wanddicke möglich, um nach der Wärmenachbehandlung an den Tangenten die mechanisch erforderlichen Mindest-Festigkeitswerte für das Gesamtgebilde zu behalten. Dieser Ausweg ist aber aufgrund der erheblich höheren Werkstoffpreise ebenfalls nachteilig.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, das Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass negative Einflüsse des Umformprozesses auf die Festigkeitswerte des Werkstoffs in den sich an den Rohrbogen anschließenden Tangenten vermieden werden. Zur Lösung sieht die Erfindung das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor.
Der erfindungsgemäße Lösungsansatz beruht darauf, die Tangenten vor und hinter der Biegung einer exakt gleichen Wärmebehandlung zu unterziehen, wie sie der Abschnitt des Rohres in der Biegung während der Umformung erfahren muss, also die Tangenten mit der gleichen Durchlaufgeschwindigkeit durch die Induktionsvorrichtung zu führen wie bei dem zu biegenden Rohrabschnitt, und dabei außerdem die gleiche Temperatur in der Induktionsvorrichtung wie auch die gleichen Kühlparameter im Anschluss daran anzuwenden. Der Unterschied beim Durchlauf der Tangenten besteht also lediglich darin, dass das Rohr während der Behandlung der Tangente nicht im Biegeschloss eingespannt ist und daher beim Vorschub keinerlei Gegenkräfte wirken.
Die alleinige Klemmung am hinteren Ende des Rohrs ohne eine weitere Abstützung ermöglicht es, unabhängig von der Einspannung des vorderen Endes in dem Biegeschloss zu operieren, und ermöglicht weiterhin, den Induktor ungehindert von Abstützeinrichtungen entlang der Rohrwand in Richtung des hinteren Endes zu verfahren.
Die erfindungsgemäße Lösung sieht eine exakte Abstimmung der Bewegungen der Vorschubeinheit und des Induktors vor, die durch eine Steuerungseinheit ausgeführt und überwacht werden. Diese Schritte werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
Fig. 1 eine Induktions-Rohrbiegevorrichtung in schematischer Ansicht;
Fig. 2a - 2d jeweils die Induktions-Rohrbiegevorrichtung in verschiedenen Stellungen während der Durchführung des Verfahrens; und
Fig. 3, 4 je ein Ablaufdiagramm, in welchem Bewegungsgeschwindigkeiten über dem Weg aufgetragen sind.
Figur 1 zeigt eine Induktions-Rohrbiegevorrichtung 100, die ein ortsfestes Maschinenbett 10 umfasst, auf dem eine Haltevorrichtung 11 für ein Rohr 1 angeordnet ist. Die Haltevorrichtung 11 greift das Rohr 1 an dessen hinterem Ende und spannt es fest ein. Außerdem ist die Haltevorrichtung 1 1 in Richtung einer Rohrmittelachse 2, welche zugleich die Vorschubrichtung angibt, gegenüber dem Maschinenbett 10 verschiebbar. Der Vorschub erfolgt über eine Hydraulikeinheit 12.
Eine Induktionseinrichtung umfasst einen ringförmigen Induktor 20, der mit seinem Zentrum im Bereich der Rohrmittelachse 2 positioniert ist. Erfindungsgemäß ist eine lineare Versteileinrichtung 21 vorgesehen, um den Induktor 20 relativ zum Maschinenbett 10 verfahren zu können.
Ein Biegearm 30 ist schwenkbar an einer vertikalen Biegeachse 32 gelagert, wobei der Abstand der Biegeachse 32 senkrecht zur Rohrmittelachse 2 eingestellt werden kann, um den gewünschten Biegeradius vorzugeben. Auf dem Biegearm 30 ist ein Biegeschloss 31 angeordnet, mit dem das Rohr 1 gegriffen und geklemmt werden kann.
Relativ nahe zum Induktor 20 und der Wärmeinflusszone ist eine Kühlvorrichtung 40 angeordnet, mit der z. B. mit Wasser eine Abkühlung der Oberflächentemperatur bewirkt wird, sobald der entsprechende Längenabschnitt aus der Umformzone herausgetreten ist.
Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Sensoren zur Aufnahme von Weg und Geschwindigkeit des Rohrs 1 sowie des Induktorrings 20 vorgesehen sowie Steuerungsmodule in einer Steuereinheit, mit denen die Wege und Geschwindigkeit sowie die Zu- und Abschaltung der Induktoreinheit in die erfindungsgemäß vorgesehenen Zusammenhänge gebracht werden.
In den Figuren 2a bis 2d sind verschiedene Stadien während der Durchführung des Verfahrens dargestellt. Figur 3 zeigt die zu den Darstellungen in den Figuren 2a bis 2d zugehörigen Zeitpunkte bzw. Phasen t1 bis t6 in einem Diagramm, in welchem der obere Graph die Geschwindigkeit der Vorschubeinrichtung bzw. den Längsvorschub vR des Rohrs 1 über dem Weg angibt und der untere Graph die Verfahrge- schwindigkeit vi des Induktors über dem Weg. Positive Geschwindigkeitswerte entsprechen einer Bewegung in Vorschubrichtung; negative Werte kennzeichnen eine gegenläufige Bewegung.
Zu dem in Fig. 2a dargestellten Startzeitpunkt ist das vordere Rohrende in den Induktorring 20 geschoben, welcher sich auf seiner axialen Ausgangsposition befindet. Im Unterschied zum Induktionsbiegeumformen nach dem Stand der Technik ist das vordere Rohrende, das auch später am umgeformten Rohrbogen die vordere Tangente 3 bildet, noch nicht im Biegeschloss 31 fixiert.
Die Induktionseinrichtung 20 und die Kühleinrichtung werden eingeschaltet und der axiale Vorschub des Rohres 1 erfolgt in einer ersten Phase (siehe Fig. 3) mit einer konstanten Rohrvorschubgeschwindigkeit vR. Diese beträgt typischerweise 3 mm - 200 mm pro Minute. Hierdurch wird die Tangente 3 am Rohr 1 genauso wärmebehandelt wie bei der anschließenden Umformung, ohne dass jedoch tatsächlich eine Umformung erfolgt. Diese Phase ist in dem Zeit-Geschwindigkeits-Diagramm in Figur 3 als t1 bezeichnet. Wie daraus ebenfalls erkennbar, liegt keine Verfahrge- schwindigkeit vi des Induktors 20 vor; dieser steht also stationär.
Um nun mit dem Biegeprozess zu beginnen, muss das Biegeschloss 31 auf dem Biegearm 30 das Rohr 1 greifen und klemmen, so dass die Kräfte eingeleitet werden können, die zur Biegung führen. Allerdings benötigt das Zufahren des Biegeschlosses 31 und das Aufbringen der Klemmkräfte eine gewisse Zeitspanne. Während des Zufahrens muss aber eine Relativbewegung zwischen Biegeschloss 31 und Rohr 1 vermieden werden. Der Biegearm 30 mit seinem Biegeschloss 31 kann aber andererseits auch nicht parallel zum Vorschub des Rohres 1 bewegt werden, weil der konstruktive Aufwand für eine solche Längsverschiebung der Lagerung des Biegearms 30 viel zu hoch wäre und weil sich dann außerdem der Abstand des Biegeschlosses 31 von der Erwärmungszone am Induktorring 20 verändern würde.
Daher ist nach der Erfindung in einer kurzen Phase t2 (vgl. Fig. 3) vorgesehen, die Relativbewegung zwischen Rohr 1 und Biegeschloss 31 dadurch aufzuheben, dass der Rohrvorschub gestoppt wird, also die Rohrvorschubgeschwindigkeit vR = 0 ist, und zugleich den Vorschub des Rohres 1 relativ zum Induktor 20 dadurch beizubehalten, dass dieser mit einer Verfahrgeschwindigkeit Vi entgegengesetzt zur Vorschubrichtung und mit dem gleichen Betrag der Geschwindigkeit vR wie der Rohrvorschub bewegt wird. Soweit ein allmähliches, lineares Abbremsen des mechanischen Rohrvorschubs notwendig ist, beginnt zugleich bereits die rückläufige Bewegung des Induktors 20, so dass die Relativgeschwindigkeit immer konstant ist, was in gleich bleibenden Abständen der beiden Graphen für vR und Vi in Figur 3 erkennbar ist.
Mit dem Stillstand des Rohres 1 kann das Biegeschloss 31 zugefahren werden, wie Figur 2b zeigt. Währenddessen führt der Induktor 20 seine gegenläufige Bewegung mit konstanter Verfahrgeschwindigkeit vi fort. Sobald das Biegeschloss 31 das Rohr 1 geklemmt hat, wird die Induktorgeschwindigkeit Vi in der Phase t3 auf Null zurückgeführt und zugleich die Rohrvorschubgeschwindigkeit vR des Rohrs 1 linear erhöht. Die Geschwindigkeitsdifferenz Δν = vR - Vi ist immer gleich, so dass die Durchlaufgeschwindigkeit jedes differentiellen Längenabschnitts am Rohr 1 durch den Induktor 20 gleich ist und somit stets derselbe Energieeintrag von dem Induktor in den Rohrmantel erfolgt. Der Induktor 20 bewegt sich während der Phase t3 zurück in seine Ausgangsposition, die der Arbeitsposition für den Biegevorgang entspricht.
Soll nun ein Rohrbogen hergestellt werden, kann die Anfangsstelle der Biegung, die am Ende der Phase t3 vorliegt, beliebig auf der Längsachse 2 des Rohres 1 liegen. Hingegen müssen die vorstehend beschriebenen Vorgänge bei t1 , t2 und t3 mit einem genau berechneten Vorlauf begonnen werden, damit eine bestimmte axiale Rohrposition für den Beginn der Biegung erreicht wird, wenn die Biegung begonnen wird.
Während der Phase t4 erfolgt das an sich bekannte Induktionsbiegeumformen zur Herstellung eines Rohrbogens 4 mit konstanter Rohrvorschubgeschwindigkeit VR und stationärem Induktor 20, wie in Figur 2c dargestellt.
Um nach der Fertigstellung des Rohrbogens 4 auch eine hintere Tangente 5 am Rohr 1 der gleichen Wärmebehandlung zu unterziehen wie die übrigen Längenabschnitte am Rohr 1 , erfolgen die Bewegungen von Rohr 1 und Induktor 20 entgegen gesetzt zu dem oben beschriebenen Startvorgang.
Kurz vor Erreichen der vorgesehenen Bogenlänge wird in Phase t5 der Rohrvorschub mit der Geschwindigkeit vR allmählich abgebremst und zugleich startet die gegenläufige Bewegung des Induktors 20, und zwar mit einer solchen Verfahrgeschwindigkeit Vi, dass die Relativbewegung zwischen Rohr 1 und Induktor 20 konstant bleibt. Dadurch bleibt auch die Verweilzeit jedes Längenabschnitts des Rohrs 1 in der wandernden Wärmeeinflusszone konstant. Bei Stillstand des Rohres 1 kann das Biegeschloss 31 geöffnet werden. Damit ist das Rohr 1 nun völlig ungehindert durch den Biegearm 30.
Um nur eine kurze endseitige Tangente 5 am Rohr 1 zu behandeln, kann der Induktor 20 einfach in Phase t6 mit konstanter Verfahrgeschwindigkeit Vi bis in seine dem Maschinenbett 10 zugewandte Endposition verfahren werden, siehe Figur 2d. Dort wird dann der Induktor 20 gestoppt und die Induktionseinrichtung abgestellt. Das nicht wärmebehandelte Reststück am Rohr 1 wird gekennzeichnet und direkt abgetrennt, spätestens aber nach der Wärmebehandlung des so hergestellten Rohrbogens 3 mit seinen endseitigen Tangentenabschnitten 3, 4.
Um eine längere Tangente 5 zu erhalten, insbesondere eine Tangente 5, an die sich unmittelbar eine weitere Rohrbiegung anschließt, kann das Verfahren fortgesetzt werden, wie aus dem weiteren Ablaufdiagramm nach Figur 4 ersichtlich. Dazu wird in der Phase t7, in gleicher Weise wie in Phase t3, der Längsvorschub des Rohres 1 allmählich aufgenommen werden und der Induktor 20 in seine Ausgangsposition zurückgeführt. Nun kann in Phase t8 bei konstanter Rohrvorschubgeschwindigkeit vR die Wärmebehandlung der Tangente 5 solange fortgesetzt werden, wie es erforderlich ist, um eine ausreichend lange, wärmebehandelte Tangente 5 zu erhalten. Das Biegeschloss 31 ist in dieser Phase unbeteiligt. Die Phase t8 entspricht somit der Phase t1.

Claims

Patentansprüche:
1 . Verfahren zum Induktionsbiegeumformen eines druckfesten Rohrs (1 ) mit großer Wandstärke und großem Durchmesser, insbesondere an einem Kraftwerks- und Pipelinerohr,
mit wenigstens folgenden Schritten
Lagerung des unbearbeiteten Rohrs (1 ) auf einem Maschinenbett (10) Vorschub des Rohres (1 ) durch einen ringförmigen Induktor (20) einer elektrischen Induktionseinheit mit einer Rohrvorschubgeschwindgkeit VR;
Klemmung des vorderen Rohrabschnitts (3) in einem Biegeschloss (31 ), das auf einem Biegearm (30) gelagert ist, der um eine seitlich des Rohrs (1 ) angeordnete vertikale Drehachse (32) schwenkbar ist. Strombeaufschlagung der Induktionseinrichtung zur Erwärmung eines innerhalb des Induktors (20) liegenden Rohrabschnitts;
Auslenken des Biegearms (30) durch Längsvorschub des Rohrs (1 ) bis zum Fertigstellen eines Rohrbogens (4); dadurch gekennzeichnet,
dass das Rohr (1 ) mit seinem hinteren Ende in einer Haltvorrichtung (1 1 ) eingespannt wird, die in Richtung einer Rohrlängsachse (2) verschiebbar gelagert ist
dass in einer Anfangsphase t1 eine Anfangstangente (3) des Rohres (1 ) wärmebehandelt wird, indem die Anfangstangente (3) ohne Eingriff des Biegeschlosses (31 ) durch den Induktor (20) geschoben wird; dass am Ende der Anfangstangente (3) zu einem Zeitpunkt t2 der Rohrvorschub gestoppt wird und der Induktor (20) entgegen der Vorschubrichtung entlang des Rohres (1 ) bewegt wird, während das Biegeschloss (31 ) an dem Rohr (1 ) geschlossen wird;
dass zum Einleiten der Biegung des Rohres (1 ) in einer Phase t3 eine Verfahrgeschwindigkeit vi des Induktors (20) bis auf null reduziert wird und dieser in seine Biegeposition bewegt wird und dass zugleich der Vorschub des Rohres (1 ) anläuft bis zum Erreichen einer Prozess- Rohrvorschubgeschwindigkeit vR;
dass in einer Phase t4 mit konstanter Rohrvorschubgeschwindigkeit VR des Rohres (1 ) ein Rohrbogen (4) hergestellt wird,
dass in einer Phase t5 die Rohrvorschubgeschwindigkeit vR reduziert wird und der Induktor (20) entgegen der Vorschubrichtung beschleunigt wird, wobei das Biegeschloss (31 ) geöffnet wird;
dass in einer Phase t6 eine Endtangente (5) durch weiteren Vorschub des Induktors in Gegenrichtung erwärmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Induktor (20) in eine Anfangsposition bewegt wird, die in Vorschubrichtung gesehen vor einer Biegeposition liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Induktor (20) vor Beginn der Phase t1 von einer in Vorschubrichtung gesehen rückwärtigen Position in seine Ausgangsposition verfahren wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Induktor (20) während der Phase t1 von einer in Vorschubrichtung gesehen rückwärtigen Position in seine Ausgangsposition verfahren wird, wobei die Rohrorschubgeschwindigkeit vR um die Verfahrgeschwindigkeit vi des Induktors (20) erhöht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativgeschwindigkeit als Differenz zwischen der Rohrvorschubgeschwindigkeit VR und der Verfahrgeschwindigkeit vi des Induktors (20) in den Phasen t1 bis t6 konstant ist.
EP16736773.9A 2015-04-28 2016-04-21 Verfahren zum induktionsbiegeumformen eines druckfesten rohrs mit grosser wandstärke und grossem durchmesser Active EP3288695B1 (de)

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