ES2642078T3 - Método de producción de tuberías soldadas con costura helicoidal con geometría tubular optimizada - Google Patents

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Description

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DESCRIPCION
Metodo de produccion de tubenas soldadas con costura helicoidal con geometna tubular optimizada
La invencion consiste en un metodo de produccion de tubenas soldadas con costura helicoidal con geometna tubular optimizada segun el concepto generico de la reivindicacion 1. Adicionalmente, la invencion consiste en un dispositivo para la realizacion del metodo segun el concepto generico de la reivindicacion 8 (por ejemplo, vease la patente estadounidense US-A-3,739,134).
Para el transporte de agua, aceite y gas, normalmente se utilizan tubenas con costura helicoidal soldadas por arco, que tambien se denominan tubos helicoidales, los que convenientemente se hacen de banda ancha laminada en caliente (bobinas) o de chapa de acero.
A partir del folleto ‘Tubenas grandes soldadas en espiral - Datos del producto” (Salzgitter Mannesmann Groprohr 3/08), se sabe bien que la banda en caliente se forma en un dispositivo de conformacion con forma helicoidal en un tubo ranurado y se suelda en forma de tubo mediante un metodo de dos etapas.
Para este proposito, la banda en caliente se forma en un tubo en una unidad de deformacion de una maquina moldeadora de tubos. La unidad de deformacion consiste en un sistema de curvado de tres vigas rodantes con una jaula rodante externa de soporte y una denominada rueda de desplazamiento. Mediante la rueda de desplazamiento de regulacion en altura se puede balancear cualquier desplazamiento por los bordes de la banda del tubo ranurado.
El diametro del tubo depende del angulo de entrada de la banda en la unidad de deformacion y del ancho de la banda en la unidad de deformacion de la materia prima utilizada. Asimismo, las ruedas de desplazamiento que se regulan en altura pueden tener incidencia en el diametro del tubo
En una primera etapa de este metodo de fabricacion que se conoce como “metodo HTS”, los bordes de las bandas del tubo ranurado se sueldan a una velocidad de soldadura de hasta 15 m/min mediante una soldadura de hilo con gas protector, en donde los bordes de la banda se unen entre sf de manera parcial.
Posteriormente, durante una segunda etapa se logra la soldadura final con una soldadura completa de los bordes de la banda por medio de una costura interior y exterior en estados de soldadura independientes a traves de la soldadura por arco.
La ventaja con respecto al metodo convencional de una etapa, en que las costuras de soldadura por arco tambien se llevan a cabo en la maquina moldeadora de tubos en forma directa y, con esto, el tubo se suelda en un solo paso, radica en que se logra un mayor rendimiento de la maquina moldeadora de tubos a traves de una alta velocidad en la soldadura continua de costura.
Adicionalmente, la geometna tubular que se obtiene de la maquina moldeadora de tubos no resulta negativa mediante el metodo de soldadura por arco y con ello mejora en canto al cumplimiento de los valores de tolerancia establecidos.
Constantemente las crecientes exigencias sobre las tolerancias mmimas de diametro hacen que aparezcan esfuerzos mayores para determinar los diametros de tubos de manera exacta y, de ser necesario, realizar las correcciones pertinentes de los parametros que inciden.
Las variaciones de diametro de los tubos de las tolerancias establecidas se pueden producir, a modo de ejemplo, por variaciones del ancho de la banda y/o la rigidez y elongacion del material utilizado. Estas modificaciones tienen efecto en el metodo de moldeo y, con ello, e la geometna del tubo.
Por ejemplo, para que pueda influir en el diametro del tubo soldado, a partir de las patentes JP 56105816 A y JP 61180613 A se sabe bien que se mide el diametro de los tubos soldados ya terminados y se utilizan los valores de las mediciones para corregir el diametro de los tubos. Para el metodo conocido, el tubo se suelda en una fase del metodo de una etapa de manera convencional, es decir, se realiza la soldadura final despues de que la banda se forme en un tubo ranurado de manera directa.
Por ejemplo, para determinar el diametro del tubo soldado ya terminado, se sabe bien que se emplea la triangulacion laser o ultrasonido. Sin embargo, las dimensiones del tubo se miden con una cinta metrica y, de este modo, se determina el diametro.
Posteriormente, los valores determinados se utilizan para realizar cambios en el angulo de formacion de la banda o del angulo de salida de los tubos soldados (patente JP 61180613) o para incidir en el diametro del tubo soldado por medio del ajuste de las ruedas de desplazamiento (patente JP 56105816 A).
La desventaja de todo metodo conocido es que el diametro recien se puede medir despues de la soldadura final y
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despues se pueden llevar a cabo las correcciones mencionadas anteriormente. Posteriormente, el tubo acabado que puede ser muy largo hasta realizar la correccion del diametro debe ser muy costoso para volver a procesar, o bien, se debe desechar.
La tarea de la invencion es mejorar el metodo de fabricacion de tubenas soldadas con costura helicoidal hechas de acero de tal forma que las variaciones del diametro que se exige para los tubos se pueda reconocer lo mas pronto posible y, en caso de ser necesario, se pueda corregir de manera prematura.
Esta tarea se resuelve en base al concepto generico en conjunto con las caractensticas tfpicas de la reivindicacion
I. Los desarrollos ventajosos son parte integral de las reivindicaciones secundarias.
La ventaja del enfoque planteado es que, en relacion a los metodos conocidos, en los que se mide el tubo soldado una vez terminado, se puede corregir en un estado de fabricacion bien prematuro dentro del metodo de fabricacion del tubo por medio del metodo segun la invencion y, de esta manera, cualquier desecho se puede reducir hasta en un mmimo.
La medicion del diametro de tubos se lleva a cabo de manera favorable despues de formarse como un tubo ranurado junto a un area delimitada alrededor de la soldadura continua de costura, de manera que, eventualmente, se pueden reconocer las modificaciones pertinentes en el diametro de tubos en forma inmediata y se pueden realizar las correcciones.
La determinacion del diametro de tubos se lleva a cabo de manera favorable en un procedimiento continuo durante la produccion, de manera que se puede seguir realizando y ajustando de manera continua. El diametro se puede medir de manera favorable sin contacto alguno, por ejemplo, mediante triangulacion laser o ultrasonido, sin embargo, es posible realizar otros metodos de medicion. En las variaciones de los requisitos de tolerancia, se ejerce influencia y corrige dicho diametro por medio de modificaciones del angulo de entrada de la banda, de la instalacion en altura de las ruedas de desplazamiento o del angulo de salida del tubo soldado.
Otras caractensticas, ventajas y detalles de la invencion se dan a conocer en la siguiente descripcion.
Se muestra:
La Figura 1: representacion esquematica del metodo de fabricacion de dos etapas de tubenas soladas con costura helicoidal,
la Figura 2a: como en la Figura 1, pero como representacion detallada con el instrumento de medicion de diametro segun la invencion.
la Figura 2b: detalle de la Figura 2a con una representacion esquematica de la formacion del tubo en corte transversal
la Figura 3: representacion esquematica de la interdependencia geometrica del diametro del tubo del angulo de entrada y del ancho de la banda,
la Figura 4: representacion esquematica de un corte transversal de una soldadura continua de costura.
La Figura 1 muestra una representacion esquematica de un metodo de fabricacion de dos etapas de tubos soldados con costura helicoidal.
Se representa una banda metalica 1 desenrollada de una bobina, que llega a una unidad de deformacion 4 por medio de rodillos de arrastre y grna 2 o 3. Finalmente, despues de adquirir la forma de tubo ranurado y las posteriores costuras en una unidad de soldadura 7 (vease la Figura 2b), dicho tubo 10 fabricado se corte de acuerdo al largo especificado por el cliente mediante un dispositivo de corte 13 y luego se obtienen estaciones de soldadura
II, 11', 11" separadas, en las que los tubos 10 ya se encuentran soldados.
La Figura 2a muestra el sistema segun la invencion de medicion de diametro en una representacion detalladas de la Figura 1, en donde se utilizan signos de referencia iguales para partes iguales. La banda metalica 1 ingresa por debajo de un angulo a en la unidad de deformacion 4 y allf mismo se moldea como un tubo 10 con un diametro D. inmediatamente despues de que la banda metalica 1 se moldea como un tubo ranurado, se dispone un sistema de medicion de diametro (8) en el que el tubo ranurado o el tubo 10 desaparecen justo detras del punto de costura.
En la Figura 2b, la unidad de deformacion 4 se encuentra en una representacion esquematica de la Figura 2a con el sistema de medicion de diametro 8 que se vio anteriormente. El Sistema de deformacion 4 comprende un sistema de flexion de 3 vigas rodantes 5 con una jaula con ruedas de soporte 6, la unidad de soldadura 7 para la soldadura continua de costura y el sistema de medicion de diametro 8. En la Figura 4 se representa esquematicamente una soldadura continua de costura 12 en el tubo 10.
El sistema de medicion de diametro 8 se dispone segun la invencion en el ambito del tubo 10 que se forma completamente como un tubo ranurado. Por medio de una rueda de desplazamiento 9 que se puede ajustar en altura dispuesta en el ambito del sistema de flexion de 3 vigas rodantes 5 se puede equilibrar una desviacion de los bordes
de las bandas del tubo ranurado inmediatamente antes de las costuras. Tambien se puede modificar el diametro del tubo en ciertos Kmites con ayuda de la rueda de desplazamiento 9.
La Figura 3 muestra la representacion esquematica la interdependencia geometrica del diametro del tubo D del angulo 5 de entrada a y el ancho de la banda metalica 1 de entrada.
En este caso, el angulo a que se encuentra entre la banda metalica 1 y el tubo 10 moldeado determina directamente el diametro D del tubo 10 para el caso de ancho de bandas que es igual. Durante la fabricacion, se puede realizar una correccion al modificar el angulo a mediante variaciones del diametro nominal. Esto se puede llevar a cabo por 10 medio del ajuste del angulo de entrada de la banda o por medio de una modificacion del angulo de salida del tubo soldado.
Al disponerse el sistema de medicion de diametro 8 segun la invencion en el ambito de la soldadura de costura de la unidad de deformacion 4, se determina el diametro del tubo 10 en un menor plazo posible, en donde, para 15 variaciones del valor nominal, el diametro D del tubo 10 se puede seguir reajustando de manera inmediata en una unidad de mando o de regulacion que no se encuentra representada.
Lista de sfmbolos de referencia.
N°
Referencia
1
Banda metalica
2,3
Rodillos de arrastre y grna
4
Unidad de deformacion
5
Sistema de flexion de 3 vigas rodantes
6
Jaula rodante de soporte
7
Unidad de soldadura para soldadura continua de costura
8
Sistema de medicion de diametro
9
Ruedas de desplazamiento
10
Tubo con costura soldado por puntos
11, 11, 11"
Estaciones de soldadura final
12
Soldadura por puntos de la costura
13
Dispositivo de corte
D
Diametro de tubo
a
Angulo de entrada
B
Ancho de la banda metalica

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    REIVINDICACIONES
    1. Metodo para la produccion de tubos soldados con costura helicoidal con geometna tubular optimizada, en donde se moldea una banda metalica en un tubo ranurado por medio de una unidad de deformacion de manera helicoidal y los bordes convergentes de banda se sueldan entre sf y en donde la soldadura completa de los bordes de banda se lleva a cabo en un ciclo de dos etapas mediante una soldadura continua de costura como primer paso inmediatamente despues de moldearse como tubo ranurado y, posteriormente, una soldadura final de este como segundo paso, caracterizado por que se compara un diametro actual que se determina en el tubo con un diametro nominal que se menciona anteriormente y se aplica una posible variacion que subyace fuera del umbral de tolerancia para la correccion del diametro actual, en donde la medicion del diametro del tubo se lleva a cabo despues de moldearse completamente como un tubo ranurado y antes de la soldadura final, e inclusive se observa antes, inmediatamente detras de la posicion de la soldadura por puntos de la costura dentro o en la direccion de produccion.
  2. 2. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la medicion se lleva a cabo sin tomar contacto.
  3. 3. Metodo segun la reivindicacion 1 y 2, caracterizado por que la medicion se lleva a cabo de manera continua.
  4. 4. Metodo segun la reivindicacion 1 y 2, caracterizado por que la medicion se lleva a cabo mediante un metodo de triangulacion laser.
  5. 5. Metodo segun la reivindicacion 1 y 2, caracterizado por que la medicion se lleva a cabo mediante ultrasonido.
  6. 6. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 1 - 4, caracterizado por que el valor de medicion
    determinado se aplica como variable de ajuste para un control o regulacion del diametro del tubo.
  7. 7. Metodo segun la reivindicacion 6, caracterizado por que el diametro del tubo se controla o regula por medio de la modificacion del angulo de entrada de la banda y/o del angulo de salida del tubo con costura soldada por puntos y/o del ajuste en altura de las ruedas de desplazamiento.
  8. 8. Dispositivo para la realizacion del metodo segun la reivindicacion 1 a 7, con una unidad de deformacion (4), en la que se moldea una banda metalica (1) como un tubo ranurado, y en una unidad de soldadura (7) para el punteo del tubo (10) y de una estacion de soldadura final (11, 11, 11") para la soldadura final del tubo (10), caracterizado por que, por medio de un instrumento (8) para medir el diametro (D) del tubo (10), en donde el instrumento de medicion de diametro (8) se dispone de tal forma, que se mide tanto el tubo ranurado que se ha moldeado por completo como tambien solo el tubo con costura (10) soldado por puntos, dentro o en la direccion de produccion que se observa inmediatamente detras de la posicion de la soldadura por puntos de la costura.
  9. 9. Dispositivo segun la reivindicacion 8, caracterizado por que el instrumento de medicion de diametro (8) es un laser.
  10. 10. Dispositivo segun la reivindicacion 8, caracterizado por que el instrumento de medicion de diametro (8) es un aparato de ultrasonido.
    11 Dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado por que el dispositivo de medicion de diametro (8) se une con una unidad de control o regulacion para que se siga reajustando el diametro (D) del tubo (10).
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