ES2576581T3

ES2576581T3 - Método de fabricación de una tubería de acero mediante soldadura por costura y su aparato de fabricación

Info

Publication number: ES2576581T3
Application number: ES08711419.5T
Authority: ES
Inventors: Tomohiro Inoue; Shigeto Sakashita; Daijiro Yuasa; Hiroyasu Yokoyama; Kazuhito Kenmochi; Yukinori Iizuka
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2007-02-13
Filing date: 2008-02-08
Publication date: 2016-07-08
Anticipated expiration: 2028-02-08
Also published as: WO2008099943A1; CA2677770A1; CA2677770C; EP2123389A1; EP2123389B1; EP2123389A4; US9109884B2; US20100059484A1

Abstract

Un método para fabricar una tubería (7) de acero mediante soldadura por resistencia eléctrica que incluye las etapas de conformar una tira (1) de acero en forma de tubería (4) abierta sustancialmente tubular y soldar ambos bordes (4a, 4b) de la tubería (4) abierta mediante soldadura por resistencia eléctrica, comprendiendo el método la etapa de: previamente a la soldadura por resistencia eléctrica, aplicar una forma (5a, 5b) ahusada a cada uno de los bordes (4a, 4b) de la tubería (4) abierta; medir la forma (5a, 5b) ahusada antes de la soldadura por resistencia eléctrica; medir una cantidad de óxido en la porción soldada después de la soldadura por resistencia eléctrica; y ajustar una potencia eléctrica de soldadura para la soldadura por resistencia eléctrica basándose en los resultados de medición de la medición de la forma ahusada y la medida de la cantidad de óxido.

Description

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DESCRIPCION

Metodo de fabricacion de una tubena de acero mediante soldadura por costura y su aparato de fabricacion Campo tecnico

La presente invencion se refiere a un metodo y equipo para fabricar una tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica que se utiliza como tubena para petroleo, gas natural, etc.

Tecnica anterior

Las caractensticas requeridas para las tubenas de acero (tubenas de lmea) usadas como conductos de gas natural son cada vez mas estrictas, y el requisito de tubenas de acero con una gran dureza a temperatures extremadamente fnas ha aumentado hasta condiciones criogenicas (< -45 °C).

Se han usado frecuentemente tubenas de acero como tubenas de lmea; sin embargo, las tubenas de acero casi no se han utilizado para cumplir con el requisito de una alta dureza a temperaturas extremadamente fnas porque la calidad de una junta (porcion soldada mediante resistencia electrica) no es suficiente. Puede generarse un poco de oxido durante la soldadura por resistencia electrica y permanecer dentro de la junta (porcion soldada) incluso despues de terminar la soldadura. Esto puede disminuir la energfa generada de una tubena de acero cuando se lleva a cabo el ensayo de impacto de Charpy a una temperatura extremadamente fna. Por tanto, no se obtiene la dureza necesaria de manera estable.

Convencionalmente, se han llevado a cabo varias pruebas para disminuir la muy pequena cantidad de oxido restante. Una tecnica tfpica es una soldadura confinada en la que el equipo de soldadura y una porcion de tubena de acero cercana a una porcion soldada se confinan, y se lleva a cabo la soldadura por resistencia electrica al mismo tiempo que se reduce la concentracion de oxfgeno mediante un gas inerte o similar (por ejemplo, vease la publicacion de solicitud de patente japonesa no examinada publicada n.° 4-178281).

La tecnica anteriormente mencionada, soldadura confinada, en la que el equipo de soldadura y la periferia del mismo se confinan para separarlos del aire ambiental y se llena con gas inerte, en la practica se utiliza ampliamente en una planta para fabricar una tubena de pequeno diametro con un diametro exterior de $165 mm o menos. A medida que aumenta el diametro exterior, aumenta el tamano del equipo de soldadura, y por tanto tiene que aumentarse el tamano de la region confinada. Es industrialmente diffcil un confinamiento completo. Por tanto, la soldadura confinada casi no se usa en la practica en plantas para fabricar tubenas de diametro medio o tubenas de diametro grande con un diametro externo mayor de $165 mm.

En vista de esto, el solicitante sugirio un metodo para fabricar una tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica en la publicacion de solicitud de patente japonesa no examinada publicada n.° 2007-160383 (fecha de solicitud que es posterior a la fecha de prioridad de la presente solicitud). El metodo puede proporcionar una tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica con una gran dureza incluso a temperaturas extremadamente fnas sin soldadura confinada.

En particular, la tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica se fabrica de modo que se conforma una tira de acero cortada con una anchura predeterminada mediante rodillos para obtener una tubena abierta sustancialmente tubular, y ambos bordes de la tubena se sueldan mediante soldadura por resistencia electrica. Mas espedficamente, se aplica una corriente a alta frecuencia a los bordes de la tubena abierta, generando asf calor por efecto Joule, los bordes se calientan y se funden debido al calor por efecto Joule, y entonces se unen los bordes y se sueldan mediante presion.

En este momento, durante la soldadura por resistencia electrica convencional, los bordes de la tubena abierta tienen una forma simplemente rectangular, como se muestra en la Fig. 8A. La corriente puede concentrarse en posiciones cercanas a las superficies exterior e interior de los bordes, mientras que la densidad de corriente es baja en una porcion central en la direccion del grosor de la tira. La falta de uniformidad de la densidad de corriente en la direccion del grosor de la tira puede generar una distribucion de temperatura no uniforme. Ademas, como la temperatura en la porcion central en la direccion del grosor de la tira es baja, este fenomeno puede ser un factor esencial que conduce a un fallo de descarga de oxido.

Por tanto, haciendo referencia a una forma de la seccion transversal mostrada en la Fig. 8B, la publicacion de solicitud de patente japonesa no examinada publicada n.° 2007-160383 proporciona una configuracion en la que se aplica una forma ahusada predeterminada (forma de ranura) a porciones de esquina en las superficies exterior e interior de los bordes de la tubena abierta, para solucionar el problema de la falta de uniformidad en la densidad de corriente en la direccion del grosor de la tira, para descargar de forma eficiente el oxido de la porcion soldada, y para dotar a la tubena de acero mediante resistencia electrica de una gran dureza a temperaturas extremadamente fnas.

Con el funcionamiento actual, sin embargo, la forma de las ranuras de los bordes pueden no alcanzar la forma

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predeterminada debido a una variacion dimensional tal como la flexion (curva), o falta de uniformidad de la fuerza, de una tira de acero que sirve como material de base. En este caso, la distribucion de la temperature puede variar en la porcion soldada, y puede no poder fabricarse la tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica con una dureza deseable.

La invencion se realiza en vista de las situaciones anteriores, y un objeto de la invencion es proporcionar un metodo para fabricar una tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica que tenga una buena dureza en una porcion soldada, siendo el metodo capaz de fabricar de manera estable una tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica que tenga una dureza deseada en una porcion soldada aunque la tira de acero que sirve como material de base tenga una variacion dimensional.

Los documentos JP H06/137853 A, US 4.649.256 A, DE 735711 C, JP S57/195587, JP H04-105709, y JP S63- 104797 A constituyen mas tecnica anterior.

Descripcion de la invencion

La invencion se define mediante las reivindicaciones independientes.

Para solucionar los problemas anteriormente descritos, la descripcion proporciona las siguientes caractensticas.

[1] Se proporciona un metodo para fabricar una tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica que tiene una buena dureza en una porcion soldada, incluyendo el metodo las etapas de conformar una tira de acero en forma de tubena abierta sustancialmente tubular y soldar ambos bordes de la tubena abierta mediante soldadura por resistencia electrica. El metodo comprende las etapas de: previamente a la soldadura por resistencia electrica, aplicar una forma ahusada a cada uno de los bordes de la tubena abierta; medir la forma de la ranura antes de la soldadura por resistencia electrica; medir una cantidad de oxido en la porcion soldada despues de la soldadura por resistencia electrica; y ajustar una potencia electrica de la soldadura para la soldadura por resistencia electrica basandose en los resultados de medicion de la medicion de la forma ahusada y la medida de la cantidad de oxido.

[2] El metodo para fabricar una tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica que tiene una buena dureza en una porcion soldada de acuerdo con [1], que ademas comprende las etapas de: antes de fabricar la tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica, obtener una relacion entre una dureza y potencia electrica de soldadura para un altura ahusada de una forma ahusada, obtener una relacion entre una altura ahusada y una potencia electrica de soldadura con la que se obtiene una dureza deseable basandose en la relacion entre la dureza y la potencia electrica de soldadura, obtener una relacion entre una potencia electrica de soldadura y una cantidad de oxido en la porcion soldada, y obtener una relacion entre una cantidad de oxido en la porcion soldada y un coeficiente de modificacion de una potencia electrica de soldadura basandose en la relacion entre la potencia electrica de soldadura y la cantidad de oxido en la porcion soldada; entonces, durante la fabricacion de la tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica, medir una altura ahusada de la forma ahusada aplicada antes de la soldadura por resistencia electrica, obtener una potencia electrica de soldadura con la que se obtiene una dureza deseable para la altura ahusada medida basandose en la altura ahusada medida y la relacion entre la altura ahusada y la potencia electrica de soldadura con la que se obtiene la dureza deseable, y ajustar la potencia electrica de soldadura para la soldadura por resistencia electrica basandose en la potencia electrica de soldadura obtenida; y medir la cantidad de oxido en la porcion soldada despues de la soldadura por resistencia electrica, obtener un coeficiente de modificacion de la potencia electrica de soldadura para la cantidad medida de oxido basandose en la cantidad medida de oxido y la relacion entre la cantidad de oxido en la porcion medida y el coeficiente de modificacion de la potencia electrica de soldadura, y ajustar la potencia electrica de soldadura para la soldadura por resistencia electrica basandose en el coeficiente de modificacion obtenido de la potencia electrica de soldadura.

[3] En el metodo para fabricar una tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica que tiene una gran dureza en una porcion soldada de acuerdo con [1] o [2], la forma ahusada se mide mediante la irradiacion del borde de la tubena abierta con luz laser de hendidura, y capturar una imagen del borde de la tubena abierta irradiada con la luz laser de hendidura mediante una camara.

[4] En el metodo para fabricar una tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica que tiene una buena dureza en una porcion soldada de acuerdo con cualquiera de entre [1] a [3], la etapa de aplicar previamente la forma ahusada al borde de la tubena abierta es una de las etapas que incluyen aplicar la forma ahusada mediante una herramienta de corte de borde, aplicar la forma ahusada mediante un dispositivo de formacion de rodillo, y aplicar la forma ahusada mediante un rodillo con ranura.

[5] Se proporciona un equipo para fabricar una tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica, incluyendo el equipo medios de conformacion de tubena abierta para conformar una tira de acero como una tubena abierta sustancialmente tubular, y medios de soldadura por resistencia electrica para soldar ambos bordes de la tubena abierta mediante soldadura por resistencia electrica. El equipo comprende: medios de aplicacion de forma ahusada para aplicar una forma ahusada a cada uno de los bordes de la tubena abierta previamente a la soldadura por resistencia electrica; medios de medicion de forma ahusada para medir la forma ahusada antes de la soldadura

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por resistencia electrica; medios de medicion de la cantidad de oxido para medir una cantidad de oxido en la porcion soldada despues de la soldadura por resistencia electrica; y un dispositivo de acondicionamiento de potencia para ajustar una potencia electrica de soldadura para la soldadura por resistencia electrica basandose en los resultados de las medidas de los medios de medicion de forma ahusada y los medios de medicion de la cantidad de oxido.

[6] En el equipo para fabricar una tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica de acuerdo con [5], los medios de medicion de forma ahusada incluyen un dispositivo de irradiacion que irradia el borde de la tubena abierta con luz laser de hendidura; un dispositivo de captura de imagenes que captura una imagen del borde de la tubena abierta irradiada con la luz laser de hendidura del dispositivo de irradiacion; y un dispositivo de procesamiento de imagenes que procesa la imagen capturada por el dispositivo de captura de imagenes mediante procesamiento de imagenes y detecta la forma ahusada.

[6] En el metodo para fabricar una tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica que tiene una buena dureza en una porcion soldada de acuerdo con cualquiera de entre [1] y [2], la cantidad de oxido en la porcion soldada se mide mediante ultrasonidos.

Breve descripcion de los dibujos

La Fig. 1A y 1B son una ilustracion que muestra realizaciones de la invencion.

La Fig. 2A es una vista superior que muestra el detalle de una parte de la realizacion de la invencion, y la Fig. 2B es una vista de una seccion transversal de la Fig. 2A.

La Fig. 3 es una ilustracion que muestra como crear una curva de optimizacion de potencia de soldadura de acuerdo con la realizacion de la invencion.

La Fig. 4 es una ilustracion que muestra un ejemplo de la curva de optimizacion de potencia de soldadura de acuerdo con la realizacion de la invencion.

La Fig. 5 es una ilustracion que muestra como corregir una potencia electrica de soldadura de acuerdo con la realizacion de la invencion.

La Fig. 6 es una ilustracion que muestra como calcular un coeficiente de modificacion de la potencia electrica de soldadura de acuerdo con la realizacion de la invencion.

La Fig. 7 es una ilustracion que muestra un ejemplo del coeficiente de modificacion de la potencia electrica de soldadura de acuerdo con la realizacion de la invencion.

La Fig. 8A es una ilustracion que muestra un caso en el que un borde de una tubena abierta tiene una forma rectangular, y la Fig. 8B es una ilustracion que muestra un caso en el que un borde tiene una forma de ranura.

Numeros de referencia

1: tira de acero (bobina)

2: cortador de borde

3: dispositivo de formacion de rodillo

4: tubena abierta

4a, 4b: borde de tubena abierta

5a, 5b: forma de ranura

6: equipo de generacion de potencia de soldadura (equipo de soldadura)

7: tubena de acero soldada mediante resistencia electrica

11: dispositivo de monitorizacion de forma de borde

12, 12a, 12b: dispositivo de irradiacion (con luz laser de hendidura)

13, 13a, 12b: camara de medida de imagenes

14: unidad de procesamiento aritmetico

15: detector de defectos por ultrasonidos

Mejores modos de llevar a cabo la invencion

A continuacion se describen realizaciones de la invencion haciendo referencia a los dibujos.

La Fig. 1A ilustra una lmea de fabricacion para una tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica de acuerdo con una realizacion de la invencion.

De manera similar a una lmea de fabricacion tfpica para una tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica, los bordes de una bobina (tira de acero) 1 cortados segun una anchura predeterminada son cortados por

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un cortador 2 de borde, la bobina 1 es conformada de manera continua por un dispositivo 3 de formacion de rodillo para dar lugar a una tubena 4 abierta sustancialmente tubular, y ambos bordes 4a y 4b de la tubena 4 abierta son soldados mediante soldadura por resistencia electrica. En particular, se aplica una corriente de alta frecuencia a los bordes 4a y 4b de la tubena 4 abierta mediante un equipo de generacion de potencia de soldadura (equipo de soldadura) 6, generandose asf calor por efecto Joule, los bordes 4a y 4b se calientan y se funden, y entonces los bordes 4a y 4b se unen y sueldan por presion mediante un rodillo de apriete (no mostrado). De ese modo, se fabrica una tubena 7 de acero mediante soldadura por resistencia electrica. Ademas, se proporciona una herramienta de corte de cordon de soldadura (no mostrada) corriente abajo del equipo de soldadura por resistencia electrica (el equipo 6 de generacion de potencia de soldadura y el rodillo de apriete) en una posicion cercana al equipo. La herramienta de corte de cordon de soldadura corta el cordon de soldadura (exceso de metal) formado por la soldadura por resistencia electrica.

Entonces, en esta realizacion, las porciones de esquina en las superficies exterior e interior de ambos extremos en una direccion de la anchura de la tira 1 de acero se modifican para hacerlas ahusadas por el cortador 2 de borde, el dispositivo 3 de formacion de rodillo, y un rodillo ranurado (no mostrado) para procesar adecuadamente ambos bordes 4a y 4b. Por tanto, se aplica a cada uno de los bordes 4a y 4b una forma de ranura (forma ahusada) como se muestra en la Fig. 8B. Tambien, unos dispositivos de monitorizacion de forma de borde (camaras de monitorizacion de alta precision) 11 capturan de manera continua imagenes de los bordes 4a y 4b inmediatamente antes de la soldadura por resistencia electrica. Las imagenes capturadas se introducen en una unidad 14 de procesamiento aritmetico en tiempo real para llevar a cabo el procesamiento de las imagenes. Con el procesamiento de las imagenes, se mide una ligera variacion de la forma de la ranura, se obtiene una potencia electrica de soldadura optima basandose en el resultado de la medida (datos dimensionales), y se ajusta una potencia electrica de soldadura proporcionada por el equipo 6 de generacion de potencia de soldadura.

La Fig. 1B muestra una lmea de fabricacion para una tubena de acero mediante soldadura por ultrasonidos de acuerdo con otra realizacion de la invencion. Ademas de la configuracion de la realizacion mostrada en la Fig. 1a, se dispone un detector 15 de defectos por ultrasonidos. Despues de la soldadura por resistencia electrica, el detector 15 de defectos por ultrasonidos inspecciona la porcion soldada (una porcion soldada correspondiente a una posicion donde se ha medido la forma de ranura). Los datos de la inspeccion se introducen en una unidad 14 de procesamiento aritmetico para su procesamiento aritmetico. Con el procesamiento aritmetico, se mide una distribucion de oxido en la porcion soldada, se obtiene una potencia electrica de soldadura optima basandose en el resultado de la medicion de la forma de ranura (datos dimensionales) y el resultado de la medida de la distribucion de oxido (cantidad de oxido), y se ajusta una potencia electrica de soldadura del equipo 6 de generacion de potencia de soldadura.

Las Figs. 2A y 2B son vistas explicativas detalladas que muestran la medicion de la forma de ranura por el dispositivo 11 de monitorizacion de forma de borde. La Fig. 2A es una vista superior, y la Fig. 2B es una vista (vista en seccion transversal) tomada a lo largo de la lmea A-A en la Fig. 2A.

Haciendo referencia al dibujo, el dispositivo 11 de monitorizacion de forma de borde es una combinacion (dispositivo de corte optico) de un dispositivo de irradiacion (con luz laser de hendidura) 12 y una camara 13 de captura de imagenes. Aqrn, el dispositivo 11 de monitorizacion de forma de borde incluye un dispositivo de irradiacion (con luz laser de hendidura) 12a que irradia un borde 4a de la tubena 4 abierta con luz laser de hendidura oblicuamente de acuerdo con un angulo 0 de irradiacion predeterminado, una camara 13a de captura de imagenes que captura una imagen del borde 4a irradiado con la luz laser de hendidura, un dispositivo 12b de irradiacion que irradia el otro borde 4b de la tubena 4 abierta con luz laser de hendidura oblicuamente de acuerdo con un angulo 0 de irradiacion predeterminado, y una camara 13b de captura de imagenes que captura una imagen del borde 4b irradiado con la luz laser de hendidura.

Las camaras 13a y 13b de captura de imagenes capturan las imagenes de los bordes 4a y 4b irradiados con la luz laser de hendidura de los dispositivos de irradiacion (con luz laser de hendidura) 12a y 12b. La unidad 14 de procesamiento aritmetico procesa las imagenes capturadas para medida las formas 5a y 5b de las ranuras de los bordes 4a y 4b. En particular, se miden las alturas h de las ranuras en las cuatro posiciones mostradas en la Fig. 2B.

En la realizacion mostrada en la Fig. 1B, el detector 15 de defectos por ultrasonidos se utiliza para medir la cantidad de oxido despues de la soldadura por resistencia electrica, en las posiciones para medir las formas de la ranura del modo anteriormente descrito.

Como se ha descrito anteriormente, la potencia electrica de soldadura optima se obtiene basandose en el resultado de la medida de la altura h de la ranura, y ajusta la potencia electrica de soldadura suministrada por el equipo 6 de generacion de potencia de soldadura. Alternativamente, la potencia electrica de soldadura optima se calcula basandose en el resultado de la medida de la altura h de la ranura y un resultado de la medida de una cantidad de oxido en la porcion soldada, y ajusta la potencia electrica de soldadura suministrada por el equipo 6 de generacion de potencia de soldadura. La idea basica se describira a continuacion.

La Fig. 3 muestra una relacion de ejemplo entre una potencia electrica de soldadura (en la Fig. 3, convertida en una

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potencia electrica de soldadura por unidad de tiempo y unidad de area de la seccion transversal, siendo la unidad kW / (smm2)) y una dureza (temperatura de transicion de ensayo de impacto Charpy de la junta) en una junta, utilizandose las alturas h de la ranura como parametros, en un caso en el que una tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica se fabrica mediante la aplicacion de formas 5a y 5b de ranura a los bordes 4a y 4b de la tubena 4 abierta. En este documento, la dureza en la junta es expresada a traves de la temperatura de transicion de ensayo de impacto de Charpy de la junta (en adelante, referida simplemente como temperatura de transicion), el grosor t de la bobina es 12,7 mm, y la altura h de ranura oscila entre 2 mm, 3 mm, hasta 4 mm. Para comparar, tambien se muestra una estructura que no tiene forma de ranura (sin ranura). La Fig. 3 muestra la relacion entre la potencia electrica de soldadura y la dureza cualitativamente, y se omiten los valores de la potencia electrica de soldadura.

Haciendo referencia a la Fig. 3, la temperatura de transicion disminuye enormemente, la dureza aumenta de manera significativa y, por tanto, la forma de ranura es efectiva cuando se proporciona la forma de ranura en comparacion con el caso en el que no se proporciona forma de ranura.

Se debe remarcar que la potencia electrica de soldadura con la que la temperatura de transicion se hace lo mas bajo posible (punto blanco en la Fig. 3) con la misma altura de ranura vana de acuerdo con la altura de la ranura. En otras palabras, aunque la soldadura por resistencia electrica se lleva a cabo con a potencia electrica de soldadura que es optima para una cierta altura de ranura, si la altura de la ranura vana, la potencia electrica de soldadura se desvfa de la potencia electrica de soldadura optima. La dureza (temperatura de transicion) puede cambiar significativamente.

Por tanto, en esta realizacion, se ajusta una potencia W electrica de soldadura para que sea la potencia electrica de soldadura optima para la altura h de ranura de acuerdo con la variacion en la altura h de ranura, minimizando asf la variacion en la dureza (temperatura de transicion).

En particular, haciendo referencia a la Fig. 4, el eje horizontal representa la potencia W electrica de soldadura optima (en la Fig. 4, se convierte en una potencia electrica de soldadura por unidad de tiempo y unidad de area transversal, siendo la unidad kW / (smm2)), y el eje vertical representa (suma de alturas de ranura 2h) / (grosor t de bobina). Una curva obtenida representando la potencia electrica de soldadura con la que la temperatura de transicion se minimiza (punto blanco en la Fig. 3) es una curva de optimizacion de potencia electrica de soldadura (curva de correccion de potencia electrica de soldadura) en asociacion con la variacion en la altura h de ranura. Entonces, la potencia electrica de soldadura optima para la altura h de ranura se obtiene a partir de la curva de optimizacion de potencia electrica de soldadura basandose en el resultado de la medida de la altura h de ranura. La potencia W electrica de soldadura se ajusta a la potencia electrica de soldadura optima. La Fig. 4 muestra la potencia electrica de soldadura optima y el eje vertical que representa (suma de alturas 2h de ranura) / (grosor t de bobina) cualitativamente, y se omiten los valores de la potencia electrica de soldadura optima.

Alternativamente, la potencia W electrica optima de soldadura puede ajustarse a una potencia electrica de soldadura optima para una altura hm de ranura (por ejemplo, 3 mm) que es un valor objetivo inicial (es decir, en la Fig. 4, un valor para una altura de ranura de 3 mm se establece como origen), y la potencia W electrica de soldadura puede corregirse mediante una desviacion de la potencia electrica de soldadura optima para que corresponda a un desplazamiento de la altura de la ranura.

La curva de optimizacion de potencia de soldadura (curva de correccion de potencia de soldadura) de la Fig. 4 se crea previamente antes de que comience la fabricacion (operacion) de la tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica. Para fabricar un mismo tiempo de tubenas de acero mediante soldadura por resistencia electrica, se utiliza la misma curva de optimizacion de potencia de soldadura (curva de correccion de potencia de soldadura).

Incluso con el control anteriormente mencionado, sin embargo, puede quedar una muy pequena cantidad de oxido en la porcion soldada debido a una variacion en las condiciones de operacion o similar. El oxido puede disminuir la dureza.

Por tanto, para estabilizar aun mas la fabricacion de una tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica que tenga una dureza deseable en una porcion soldada, se mide una cantidad de oxido en la porcion soldada despues de la soldadura por resistencia electrica, el resultado de la medida se realimenta al equipo 6 de generacion de potencia electrica a traves de la unidad 14 de procesamiento aritmetico para ajustar la potencia electrica de soldadura y disminuir de manera estable la cantidad de oxido en la porcion soldada. En este momento, cuando la cantidad de oxido es grande, la potencia electrica de soldadura tipicamente se aumenta de modo que se promueva la flotacion y eliminacion del oxido.

Los medios para medir la cantidad de oxido en la porcion soldada (en particular, la cantidad de oxido muy pequeno (algunos cientos de micrometros o menos), que pueden afectar a la dureza de la porcion soldada) pueden usar medios conocidos. Por ejemplo, los medios conocidos pueden ser un metodo de deteccion de defectos usando una sonda de tipo matriz descrita en la publicacion de solicitud de patente japonesa no examinada publicada n.° 2007-

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163470 (cuya fecha de solicitud es posterior a la fecha de prioridad de la presente solicitud), o puede ser otro metodo descrito en la publicacion.

Se describira un metodo de realimentacion cuando se usa el metodo de deteccion de defectos por ultrasonidos usando la sonda de tipo matriz.

La Fig. 5 ilustra una relacion de ejemplo entre un valor de medida (altura (%) eco media) del detector 15 de defectos por ultrasonidos y una energfa absorbida. El valor de la medida (altura (%) eco media) se correlaciona con la cantidad de oxido muy pequeno. En este ejemplo, la cantidad de oxido en la porcion soldada es pequena y se puede obtener la dureza suficiente siempre que la altura eco media este dentro del intervalo de 0 % a 20 %.

Por tanto, se obtiene previamente segun se muestra en la Fig. 6 una relacion entre una altura eco media (= cantidad de oxido) en la porcion soldada despues de la soldadura por resistencia electrica bajo diferentes condiciones (forma del material, calidad del material, velocidad de formacion de la tubena, y similares) con la potencia electrica de soldadura establecida en la Fig. 4, y la potencia electrica de soldadura (siendo la unidad kW / (smm2)). La Fig. 6 muestra cualitativamente la relacion entre la altura eco media y la potencia electrica de soldadura, y se omiten los valores de la potencia electrica de soldadura.

Haciendo referencia a un ejemplo de la Fig. 5, cuando se puede mantener la alta dureza debido a que la altura eco media es de aproximadamente el 20 % o menor, se determina un valor de referencia de la altura eco media como 20 %. Entonces, se obtiene un coeficiente de modificacion de la potencia electrica de soldadura cuando la altura eco media es del x% mediante la siguiente ecuacion:

Coeficiente de modificacion = (potencia electrica de soldadura)altura eco = 20% / (potencia electrica de soldadura)altura eco =

x%

En este documento, (potencia electrica de soldadura)altura eco = 20% es una potencia electrica cuando la altura eco media es del 20 % en la Fig. 6, y (potencia electrica de soldadura)altura eco = x% es una potencia electrica de soldadura cuando la altura eco media es x% en la Fig. 6.

La Fig. 7 muestra una relacion entre la altura eco media obtenida del modo anteriormente descrito y el coeficiente de modificacion.

El coeficiente de modificacion de la potencia electrica de soldadura en la Fig. 7 se crea previamente antes de comenzar a fabricar (operar) la tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica. Para fabricar un mismo tipo de tubenas de acero mediante soldadura por resistencia electrica, se usa el mismo coeficiente de modificacion.

Por ejemplo, cuando la altura eco media es 100% en la porcion soldada despues de que se lleve a cabo la soldadura por resistencia electrica con la potencia electrica de la soldadura ajustada segun ciertas condiciones, se descubre en la Fig. 7 que el coeficiente de modificacion es 1,05. Por tanto, la potencia electrica de soldadura establecida se multiplica por 1,05. Se debe remarcar que cuando la altura eco media medida esta en el intervalo de 0 % a 20 %, no es necesario modificar las condiciones de la soldadura (coeficiente de modificacion = 1).

La cantidad de oxido se mide preferentemente mediante el detector 15 de defectos por ultrasonidos inmediatamente despues de la soldadura por resistencia electrica. Mas particularmente, el detector 15 de defectos por ultrasonidos preferentemente se dispone inmediatamente corriente debajo de la herramienta de corte de cordon de soldadura, debido a que pasa un tiempo debido a que la posicion del detector 15 de defectos por ultrasonidos esta separada del equipo de soldadura por resistencia electrica, y disminuye la precision de la informacion para la realimentacion.

El metodo de control descrito anteriormente es simplemente un ejemplo. Por supuesto, se pueden usar otros medios, como por ejemplo medios para ajustar la potencia electrica de soldadura de modo que la altura eco media caiga por debajo del intervalo de entre 0 % y 20 %.

De este modo, puede optimizarse la potencia electrica de soldadura mediante la combinacion de control anticipativo basado en el resultado de la medida de la altura h de la ranura y el control de realimentacion basado en el resultado de la medida (altura eco media) de la cantidad de oxido.

Como se ha descrito anteriormente, en la realizacion de la invencion, los bordes 4a y 4b de la tubena 4 abierta tienen las formas 5a y 5b de ranura (formas ahusadas), de modo que se ecualiza la densidad actual, o la distribucion de la temperatura, en la direccion del grosor de la tira durante la soldadura por resistencia electrica, se disminuye la cantidad de oxido muy pequeno en la junta despues de la soldadura por resistencia electrica, y por tanto se puede una gran dureza a temperaturas extremadamente fnas. Ademas, se mide la variacion de las formas 5a y 5b de ranura, y se ajusta la potencia electrica de soldadura a una potencia electrica de soldadura optima para las formas 5a y 5b de ranura. En consecuencia, incluso cuando las formas 5a y 5b de ranura vana debido a un factor inevitable tal como la variacion dimensional o la baja uniformidad de la dureza de la tira 1 de acero que sirve como material de

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base, se evita que vane la dureza en la porcion soldada, y se puede fabricar una tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica con una dureza deseada (en particular, una tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica aplicable para su uso a temperatures extremadamente bajas, tubena que ha sido diffcil de fabricar).

Ademas, se mide la cantidad de oxido en la porcion soldada, y se ajusta la potencia electrica de soldadura a una potencia electrica de soldadura optima para las formas 5a y 5b de ranura. Por tanto, se puede fabricar una tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica con una dureza mas estable.

En un funcionamiento actual, una vez ha comenzado la fabricacion, la forma 5a y 5b de las ranuras de la bobina 1 de alimentacion continua o tubena 4 abierta no pueden medirse manualmente. Incluso si se pueden medir las formas 5a y 5b de ranura, mientras el sistema no este dispuesto para modificar de manera automatica la potencia electrica de soldadura para el equipo 6 de soldadura en tiempo real, no se obtiene ninguna ventaja de la fabricacion industrial. Por tanto, la utilidad de la invencion es muy alta.

En la realizacion, las formas 5a y 5b de ranura puede aplicarlas el cortador 2 de borde, el dispositivo 3 de formacion de rodillo (por ejemplo, con un rodillo de paso de aleta dispuesto en el mismo), o un rodillo ranurado (no mostrado). La forma 5a y 5b de las ranuras puede aplicarse preferentemente en una posicion lo mas cerca posible del equipo 6 de soldadura de modo que se aumente la precision dimensional.

La medicion de la forma 5a y 5b de las ranuras puede incluir solamente la medida de las alturas de ranura en una de las superficies de la tubena 4 abierta (por ejemplo, la superficie exterior). En este caso, el eje vertical de la Fig. 4 puede expresarse mediante (altura h de ranura de una de las formas de ranura medidas) / (grosor t de bobina).

La medicion de la forma 5a y 5b de las ranuras no necesita usar los dispositivos de radiacion (con luz laser de hendidura) 12. Las imagenes de los bordes 4a y 4b de la tubena 4 abierta pueden capturarse mediante las camaras 13 de captura de imagenes, y la altura h de ranura puede calcularse usando sombras de las imagenes capturadas.

La forma de ranura puede aplicarse a una de las superficies externa e interna de la tubena 4 abierta.

La curva de optimizacion de potencia de soldadura (curva de correccion de potencia de soldadura) mostrada en la Fig. 4 como un ejemplo puede almacenarse en la unidad 14 de procesamiento aritmetico, como una ecuacion experimental, o como una base de datos que incluye parametros que pueden ser la altura de ranura, la relacion de la altura de ranura con el grosor de bobina, y la potencia electrica de soldadura. La altura de ranura medida puede ser sustituida en la ecuacion experimental para calcular la potencia electrica de soldadura, o la altura de ranura medida puede hacer referencia a la base de datos para calcular la potencia electrica de soldadura (interpolando el valor de la base de datos si es necesario). Lo mismo puede aplicarse al coeficiente de modificacion (curva de coeficiente de modificacion) usando el oxido (altura eco media) mostrado en la Fig. 7 como un ejemplo.

En la realizacion anteriormente descrita, aunque la curva de optimizacion de potencia de soldadura (curva de correccion de potencia de soldadura) de la Fig. 4 se crea basandose en la potencia electrica de soldadura con la que la temperatura de transicion se minimiza en la Fig. 3, la presente invencion no se limita a ello. Por ejemplo, la curva de optimizacion de potencia de soldadura (curva de correccion de potencia de soldadura) puede crearse basandose en un intervalo de potencia electrica de soldadura correspondiente a una temperatura de transicion en la que se pueda obtener una dureza deseable (por ejemplo, una especificacion solicitada para una tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica. En este caso, la curva de optimizacion de potencia (curva de correccion de potencia) puede tener forma de banda. La potencia electrica de soldadura se ajusta dentro del intervalo con forma de banda. Tambien puede aplicarse al coeficiente de modificacion (curva de coeficiente de modificacion) usando el oxido (altura eco media), como se muestra en la Fig. 7 como un ejemplo.

Aplicabilidad industrial

La invencion tiene utilidad industrial porque la invencion puede fabricar de manera estable la tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica (en particular, una tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica aplicable para su uso a temperaturas extremadamente fnas, una tubena que ha sido diffcil de fabricar) evitando que la dureza de la porcion soldada vane y de modo que tenga la dureza deseable incluso cuando la forma de la ranura aplicada al borde de la tubena abierta vana debido a factores inevitables tales como la variacion dimensional y falta de uniformidad de la intensidad de la tira de acero que sirve como material de base, en una operacion real de produccion en masa.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un metodo para fabricar una tubena (7) de acero mediante soldadura por resistencia electrica que incluye las etapas de conformar una tira (1) de acero en forma de tubena (4) abierta sustancialmente tubular y soldar ambos bordes (4a, 4b) de la tubena (4) abierta mediante soldadura por resistencia electrica, comprendiendo el metodo la etapa de: previamente a la soldadura por resistencia electrica, aplicar una forma (5a, 5b) ahusada a cada uno de los bordes (4a, 4b) de la tubena (4) abierta; medir la forma (5a, 5b) ahusada antes de la soldadura por resistencia electrica; medir una cantidad de oxido en la porcion soldada despues de la soldadura por resistencia electrica; y ajustar una potencia electrica de soldadura para la soldadura por resistencia electrica basandose en los resultados de medicion de la medicion de la forma ahusada y la medida de la cantidad de oxido.
2. El metodo para fabricar una tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica de acuerdo con la reivindicacion 1, que ademas comprende las etapas de:

antes de fabricar la tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica, obtener una relacion entre una dureza y un potencia electrica de soldadura para una altura ahusada de una forma ahusada, obtener una relacion entre una altura ahusada y una potencia electrica de soldadura con la que se obtiene una dureza deseable basandose en la relacion entre la dureza y la potencia electrica de soldadura, obtener una relacion entre una potencia electrica de soldadura y una cantidad de oxido en la porcion soldada, y obtener una relacion entre una cantidad de oxido en la porcion soldada y un coeficiente de modificacion de una potencia electrica de soldadura basandose en la relacion entre la potencia electrica de soldadura y la cantidad de oxido en la porcion soldada;

entonces, durante la fabricacion de la tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica, medir una altura ahusada de la forma ahusada aplicada antes de la soldadura por resistencia electrica, obtener una potencia electrica de soldadura con la que se obtiene una dureza deseable para la altura ahusada medida basandose en la altura ahusada medida y la relacion entre la altura ahusada y la potencia electrica de soldadura con la que se obtiene la dureza deseable, y ajustar la potencia electrica de soldadura para la soldadura por resistencia electrica basandose en la potencia electrica de soldadura obtenida; y

medir la cantidad de oxido en la porcion soldada despues de la soldadura por resistencia electrica, obtener un coeficiente de modificacion de la potencia electrica de soldadura para la cantidad medida de oxido basandose en la cantidad medida de oxido y la relacion entre la cantidad de oxido en la porcion medida y el coeficiente de modificacion de la potencia electrica de soldadura, y ajustar la potencia electrica de soldadura para la soldadura por resistencia electrica basandose en el coeficiente de modificacion obtenido de la potencia electrica de soldadura.
3. El metodo para fabricar una tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en el que la forma ahusada se mide irradiando el borde de la tubena abierta con luz laser de hendidura, y capturando una imagen del borde de la tubena abierta irradiada con la luz laser de hendidura mediante una camara.
4. El metodo para fabricar una tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica de acuerdo con

cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la cantidad de oxido en la porcion soldada se mide usando

ultrasonidos.
5. El metodo para fabricar una tubena de acero mediante soldadura por resistencia electrica de acuerdo con

cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la etapa de aplicar la forma ahusada al borde de la tubena abierta

es una de las etapas que incluyen aplicar la forma ahusada mediante una herramienta de corte de borde, aplicar la forma ahusada mediante un dispositivo de formacion de rodillo y aplicar la forma ahusada mediante un rodillo ranurado.
6. Equipo para fabricar una tubena (7) de acero mediante soldadura por resistencia electrica que incluye medios (3) de conformacion de tubena abierta para conformar una tira (1) de acero como una tubena (4) abierta sustancialmente tubular, y medios (6) de soldadura por resistencia electrica para soldar ambos bordes (4a, 4b) de la tubena (4) abierta mediante soldadura por resistencia electrica, comprendiendo el equipo:

medios de aplicacion de forma ahusada para aplicar una forma (5a, 5b) ahusada a cada uno de los bordes (4a, 4b) de la tubena (4) abierta previamente a la soldadura por resistencia electrica;

medios (11) de medicion de forma ahusada para medir la forma (5a, 5b) ahusada antes de la soldadura por resistencia electrica;

medios (15) de medicion de la cantidad de oxido para medir una cantidad de oxido en la porcion soldada despues de la soldadura por resistencia electrica; y

un dispositivo de acondicionamiento de potencia para ajustar una potencia electrica de soldadura para la soldadura por resistencia electrica basandose en los resultados de las medidas de los medios (11) de medicion de forma ahusada y los medios (15) de medicion de la cantidad de oxido.