FI72446C

FI72446C - Device for directing and fastening a pipeline end and especially a pipeline to be welded to it with the aid of a laser beam.

Info

Publication number: FI72446C
Application number: FI822074A
Authority: FI
Inventors: Ottavio Bove; Galeazzo Grossi; David William Kirkley
Original assignee: Saipem Spa
Priority date: 1974-04-11
Filing date: 1982-06-10
Publication date: 1987-06-08
Also published as: FI822074L; FI72446B; FI822074A0

Description

1 724461 72446

Laite putkijohdon pään ja varsinkin lasersäteen avulla siihen hitsattavan putkijohdon suuntaamiseksi ja kiinnittämiseksiDevice for directing and securing the pipeline to be welded to it by means of the end of the pipeline and in particular the laser beam

Anordning för riktning och fästning av en rörled-ningsände och speciellt en rörledning som skall svetsas tili den med tillhjälp av en lasersträleAnordning rikkning och fästning av en rörled-ningsände and speciellt en rörledning som skall svetsas account den med tillhjälp av en lasersträle

Keksinnön kohteena on laite putkijohdon pään ja varsinkin lasersäteen avulla siihen hitsattavan putkikap-paleai suuntaamiseksi ja kiinnittämiseksi putkijohdon pään kiinnittämislaitteella ja putkikappaleen putkijohtoon 5 liitettävän pään kiinnittämislaitteella, putkijohdon päätä vasten hitsausasentoon. Keksinnön avulla hiiliteräksestä valmistetut suuren halkaisijan omaavat putkikappaleet voidaan peräkkäin hitsata yhteen putkijohdon muodostamiseksi .The invention relates to a device for directing and fixing a pipe piece to be welded thereto by means of a pipe end, and in particular a laser beam, by means of a pipe end fixing device and a head fixing device for connecting a pipe piece to a pipe 5, in a welding position. By means of the invention, large-diameter pipe sections made of carbon steel can be successively welded together to form a pipeline.

10 Putkijohto voi olla tarkoitettu vedenalaiseen käyttöön, tai öljyn tai jonkin muun nesteen kuljettamiseksi maitse. Edellisessä tapauksessa hitsauslaite asennetaan laskuproomuun tai muuhun tämän kaltaiseen alukseen, ja jälkimmäisessä tapauksessa se voidaan asentaa maitse 15 pyörien varassa liikkuvalle korokkeelle.10 The pipeline may be intended for underwater use, or for transporting oil or other liquids on land. In the former case, the welding device is mounted on a landing barge or other similar vessel, and in the latter case, it can be mounted on a landing platform moving on wheels.

Keksinnön mukainen hitsauslaite soveltuu erikoisesti asennettavaksi putkenlaskualuksiin, koska sen ansiosta voidaan huomattavasti lyhentää sitä aikaa, joka kuluu putki-johdon laskemiseksi vesistön pohjaan, ja koska lisäksi tul-20 laan toimeen putkenlaskualuksen entistä lyhyemmällä kannella sen ansiosta, että tarvitaan vain yksi ainoa hitsaus-asema, tai voidaan vaihtoehtoisesti hitsata yhteen nykyistä pitempiä putkikappaleita.The welding device according to the invention is particularly suitable for installation on pipe-laying vessels, as it significantly reduces the time required to lower the pipeline to the bottom of the watercourse and also allows the 20-deck vessel to be operated on an even shorter deck due to the need for a single welding station. or alternatively longer pipe sections can be welded together.

Kuten tunnettua on ennalta valmistetut osat, esim.As is known, prefabricated parts, e.g.

25 putkikappaleet hitsattava yhteen mahdollisimman tarkasti ja putkenosia mahdollisimman vähän vääristämättä, jotta työjakson taloudellisuuden parantamiseksi estettäisiin näiden hitsattujen osien turmeltuminen ja vähennettäisiin viimeistelytöiden määrää. Varsinkin siinä tapauksessa, 30 että hitsattu putkijohto on laskettava aluksesta vesistön ___ - τ~~ 2 72446 pohjaan, on hitsaus suoritettava mahdollisimman nopeasti joutoajan lyhentämiseksi minimiinsä ja huonojen sääolosuhteiden aiheuttamien viivästymisten lyhentämiseksi.The 25 pipe sections must be welded together as accurately as possible and the pipe sections must be distorted as little as possible in order to prevent damage to these welded parts and reduce the number of finishing work in order to improve the economy of the work cycle. Especially in the case 30 that the welded pipeline has to be lowered from the vessel to the bottom of the water body ___ - τ ~~ 2 72446, welding must be performed as soon as possible in order to minimize the idle time and to reduce the delays caused by bad weather conditions.

Hiiliteräksestä valmistettujen putkijohtojen hit-5 saukseen käytetään nykyään yleisesti valokaari- tai sula-tushitsausmenetelmiä , jolloin tarvitaan saumantäyttömate-riaalia. Kaikilla näillä menetelmillä on tästä syystä joko toiminnallisia tai taloudellisia haittoja. Lähemmin selitettynä valokaari- ja sulatushitsaukset saattavat lämmön 10 1 ev\ämään sulatuspisteestä putkikappaleiden hiiliteräksen läpi joka suuntaan, mikä aiheuttaa lämmönmenetyksiä, kappaleen vääristymistä ja materiaalin mikrorakenteen muuttumista. Nämä muuttumiset johtuvat pakosta käyttää saumantäy ttömateriaal ia , jonka lämpöjakso aina tulee eroamaan 15 hitsattavan työkappaleen jaksosta. Saumantäyttömateriaalin käyttöön perustuvassa hitsauksessa on lisäksi aina käytettävä useita hitsausvaiheita, mikä pidentää täydelliseen hit-saussuoritukseen kuluvaa aikaa. Varsinkin siinä tapauksessa, että putkijohto lasketaan vesistön pohjaan alukses-20 ta, ja että peräkkäiset putkenosat hitsataan kiinni tähän putkijohtoon, pakottaa hitsauksen suorittaminen useina työvaiheina käyttämään useita hitsausasemia, joissa jokaisessa jokin näistä vaiheista suoritetaan. Tämän seurauksena voidaan puolestaan käyttää ainoastaan lyhyitä putkenosia, 25 koska hitsaukseen käytettävissä olevalla aluksenkannella pakosta on rajallinen pituutensa.Arc-weld or fusion welding methods are now commonly used for the hit-5 welding of carbon steel pipelines, requiring a joint filling material. All of these methods therefore have either operational or financial disadvantages. More specifically, arc and fusion welding will cause heat to escape from the melting point through the carbon steel of the pipe pieces in all directions, causing heat loss, body distortion, and changes in the microstructure of the material. These changes are due to the compulsion to use a joint filler material, the thermal cycle of which will always differ from the cycle of the workpiece to be welded. In addition, welding based on the use of a joint filler material must always use several welding steps, which increases the time required for complete welding. Especially in the case where the pipeline is lowered to the bottom of the body of water from the vessel, and that successive pipe sections are welded to this pipeline, performing welding in several work steps forces the use of several welding stations in each of these steps. As a result, in turn, only short pipe sections can be used, since the deck available for welding is forced to have a limited length.

Keksintö pyrkii edellä lueteltujen haittojen poistamiseen ja sellaisen hitsauslaitteen aikaansaamiseen, jonka avulla voidaan muodostaa tasainen hitsaussauma ja samalla 30 huomattavasti lyhentää hiiliteräksestä valmistettujen putkenosien yhteenhitsaamiseen kuluvaa aikaa, varsinkin siinä tapauksessa, että on kyse vesistön pohjaan aluksen avulla laskettavasta putkijohdosta.The invention seeks to eliminate the disadvantages listed above and to provide a welding device which can form a flat weld seam and at the same time considerably reduce the time required to weld carbon steel pipe sections together, especially in the case of a pipeline lowered to the bottom of a body of water.

Keksinnön ansiosta saadaan näin ollen oheisten pa-35 tenttivaatimusten mukainen hitsauslaite.The invention thus provides a welding device according to the appended claims.

Käyttämällä hitsausvälineenä lasersädettä tullaan toimeen ilman täyttömateriaalia, ja vastakkain asetetut putkenpäät voidaan hitsata yhteen yhdessä ainoassa työvai- 72446 heessa, joten tullaan toimeen yhdellä ainoalla hitsausase-malla näiden putkenosien yhdistämiseksi. Lisäksi hitsaus-työn taloudellisuus paranee, koska tarvittava lämpömäärä ei enää leviä hitsattavassa materiaalissa, vaan keskittyy hit-5 sattavien putkenpäiden sangen pienelle alueelle, joten ei esiinny käytännöllisesti katsoen mitään putkien vääristymistä. Käyttämällä liikkuvia peilejä lasersäteen kulku-radalla voidaan sädettä ohjata ja suunnata hitsattavaan saumaan ja samalla pysyttää suhteellisen raskas ja kookas 10 lasersäde kiinteästi paikallaan sopivassa asennossa sijaitsevana .By using a laser beam as a welding means, the filler can be operated without filler material, and the opposed pipe ends can be welded together in a single operation, so that a single welding station is operated to connect these pipe sections. In addition, the economics of welding work are improved because the amount of heat required no longer spreads in the material to be welded, but is concentrated in a relatively small area of the pipe ends to be welded, so that there is virtually no distortion of the pipes. By using movable mirrors in the path of the laser beam, the beam can be guided and directed to the weld to be welded while keeping the relatively heavy and large laser beam 10 stationary in a suitable position.

Keksinnön mukaisen laitteen avulla voidaan suuren halkaisijan omaavia putkijohtoja koota entistä nopeammin, yksinkertaisemmin, tarkemmin ja taloudellisemmin kuin tun-15 nettuja laitteita käyttäen, ja samalla voidaan tehdä laadultaan parempia ja tasaisempia hitsauksia kuin ennestään tunnettuja laitteita käyttäen.With the device according to the invention, large-diameter pipelines can be assembled even faster, simpler, more accurately and more economically than with known devices, and at the same time better and more uniform welds can be performed than with previously known devices.

Keksinnön ansiosta voidaan myös putkikappale hitsata 20 putkijohtoon kappaleen sekä sisäpuolelta että ulkopuolelta. Ensin mainitussa tapauksessa lasersäde suunnataan suoraviivaisesti pitkin putkikappaleen akselia, mutta suunnataan· viineksi mainitussa tapauksessa pitkin kulmikasta rataa siten, että säde kulkee putkikappaleen ylitse ja saavuttaa ulkopuolelta 25 toisiaan vasten olevat putkenpäät.Thanks to the invention, it is also possible to weld a pipe piece into 20 pipelines both inside and outside the piece. In the former case, the laser beam is directed in a straight line along the axis of the pipe piece, but in the latter case it is directed along the angular path so that the beam passes over the pipe piece and reaches the pipe ends facing each other from the outside.

Keksintö selitetään seuraavassa lähemmin oheisten piirustusten perusteella, jotka esittävät keksinnön mukaisen laitteen eri suoritusmuotoja ja käyttötapoja. Nämä piirustukset kuvaavat vain eräitä suoritusesimerkkejä, jotka 30 eivät millään tavoin rajoita keksintöä.The invention will be explained in more detail below on the basis of the accompanying drawings, which show different embodiments and uses of the device according to the invention. These drawings illustrate only some embodiments which do not limit the invention in any way.

Kuvio 1 esittää kaaviol1isesti keksinnön mukaisella hitsauslaitteella varustettua putkenlaskualusta.Figure 1 schematically shows a pipe-laying base provided with a welding device according to the invention.

Kuvio 2 esittää sivulta katsottuna keksinnön mukaisen hitsauslaitteen erästä suoritusmuotoa.Figure 2 shows a side view of an embodiment of a welding device according to the invention.

35 Kuvio 3 esittää poikkileikkauksena keksinnön mukaisen hitsauslaitteen erästä toista suoritusmuotoa.Figure 3 shows a cross-section of another embodiment of a welding device according to the invention.

Kuvio 4 esittää kuvion 3 viivan IV-IV kohdalta tehtyä leikkausta.Fig. 4 shows a section taken at the line IV-IV in Fig. 3.

Kuvio 5 esittää poikkileikkauksena keksinnön mukaisen 40 hitsauslaitteen erästä kolmatta suoritusmuotoa.Figure 5 shows a cross-section of a third embodiment of a welding device 40 according to the invention.

4 724464,72446

Kuvio 6 esittää kuvion 5 viivan VI — VI kohdalta tehtyä leikkausta.Fig. 6 shows a section taken at the line VI-VI in Fig. 5.

Kuvio 7 esittää kaavio11isesti keksinnön mukaisen hitsaus 1ai11een vielä erästä toista suoritusmuotoa.Fig. 7 schematically shows yet another embodiment of welding according to the invention.

5 Kuvio 8 esittää osittain leikkauksena ja osittain päältä katsottuna sisäpuolista kiristintä molempia hitsattavia putkenpäitä varten.Figure 8 shows, partly in section and partly in plan view, an internal tensioner for both pipe ends to be welded.

Kuvio 9 esittää kuvion 8 viivan IX — IX kohdalta tehtyä leikkausta.Fig. 9 shows a section taken along the line IX-IX in Fig. 8.

10 Kuvio 10 esittää sivulta katsottuna molempien hitsat tavien putkenpäiden kiinnipitämiseen tarkoitetun ulkopuolisen kiristimen erästä suoritusmuotoa.Figure 10 is a side view of an embodiment of an external tensioner for holding both welded pipe ends.

Kuvio 11 esittää kuvion 10 viivan XI-XI kohdalta tehtyä leikkausta.Fig. 11 shows a section taken at the line XI-XI in Fig. 10.

15 Kuvio 12 esittää keksinnön mukaisen hitsauslaitteen vielä erästä suoritusmuotoa.Figure 12 shows another embodiment of a welding device according to the invention.

Kuvio 13 esittää poikkileikkauksena keksinnön mukaisen hitsauslaitteen vielä erästä toista suoritusmuotoa .Figure 13 shows a cross-section of yet another embodiment of a welding device according to the invention.

20 Kuvio IA esittää kuvion 13 viivan XIV-XIV kohdalta tehtyä leikkausta.Fig. 1A shows a section taken at line XIV-XIV in Fig. 13.

Käytettäessä keksinnön mukaista hitsauslaitetta vesistön pohjaan laskettavan putkijohdon hitsaamiseksi suoritetaan hitsaus aluksella eli laskuproomulla 2.When using the welding device according to the invention for welding a pipeline to be lowered to the bottom of a body of water, welding is performed on a vessel, i.e. a landing barge 2.

25 Tämä on alus, jossa ei ole omia liikkeelle panevia laitteita, vaan joka on varustettu suhteellisen monella vintturilla 4, jotka kukin on yhdistetty ankkuriinsa (ei näytetty). Ankkuri lasketaan proomun eteen ja taakse pitkin putkijohdon tarkoitettua sijaintirajaa. Proomua liiku- 30 tetaan pitkin tätä rataa putkea laskettaessa vetämällä niistä ketjuista, jotka menvät proomun edessä oleviin ankkureihin, ja löysäämällä niitä ketjuja, jotka menevät proomun takana oleviin ankkureihin. Eri ketjujen jännitykset säädetään siten, että proomun sijainti saadaan joka hetkenä 35 täsmällisesti säädetyksi ja että tämä sijainti tunnetaan tarkasti. Piirustuksesta on selvyyden vuoksi jätetty pois vinttureiden käyttömoottorit ja näiden ohjauslaitteet sekä ankkuriketjujen lukituslaitteet.25 This is a vessel which does not have its own propelling devices, but is equipped with a relatively large number of winches 4, each connected to its anchor (not shown). The anchor is lowered in front of and behind the barge along the intended location boundary of the pipeline. The barge is moved along this path when lowering the pipe by pulling the chains that go to the anchors in front of the barge and loosening the chains that go to the anchors behind the barge. The stresses of the various chains are adjusted so that the position of the barge can be precisely adjusted at all times and that this position is known precisely. For the sake of clarity, the winch drive motors and their controls and the anchor chain locking devices have been omitted from the drawing.

5 724465,72446

Proomusta 2 ulkonee taaksepäin ja alaspäin pidennys eli laskupuomi 6. Tämä on sovitettu kannattamaan proomusta lähtevää putkijohtoa 8 siten, että putkijohto saadaan liikkumaan pitkin halutun muotoista rataa. Tämän tarkoi-5 tuksena on estää putkijohdon vahingoittuminen sen seurauksena, että se tulisi taivutetuksi liian pienellä kaarevuussäteellä. Laskupuomista ulottuvat kannattimet 10 on sovitettu liikkuviksi putkijohtoon 10 nähden niin, että tämän johdon tultua lasketuksi proomun perästä hit-10 sauksen aikana tulee putkijohdon paino kannatetuksi useissa välin päässä toisistaan olevissa kohdissa niin, että vältetään paikallisten liiallisten rasitusten kohdistamista putkijohtoon.A boom 6 protrudes backwards and downwards from the barge 2. This is adapted to support the pipeline 8 leaving the barge so that the pipeline is moved along a path of the desired shape. The purpose of this is to prevent damage to the pipeline as a result of it being bent with too small a radius of curvature. The supports 10 extending from the landing boom are arranged to be movable relative to the pipeline 10 so that after this line is lowered from the stern of the barge during hit-10, the weight of the pipeline is supported at several spaced points so as to avoid local excessive stresses on the pipeline.

Keksinnön mukainen hitsauslaite on pääasiallisesti 15 tarkoitettu asennettavaksi proomuun korokkeelle 12, joka on asennettu kiskojen IA varaan niin, että tämä koroke pääsee liikkumaan pitkin proomua. Tämän tarkoituksena on estää vesistön aiheuttamien liikkeiden välittyminen hitsaus1 ai11eeseen , joten proomun nämä liikkeet eivät 20 pääse haitallisesti vaikuttamaan hitsauslaitteen säätöön. Tätä varten hitsauslaitteen kriittiset osat on kiinnitetty korokkeeseen, joka puolestaan on kiristetty kiinni putkijohdon aluksenpuoleiseen päähän, joten hitsaus-laite on kiinteä putkijohdon, mutta ei proomun suhteen.The welding device according to the invention is mainly intended to be mounted on a barge on a platform 12 mounted on rails IA so that this platform can move along the barge. The purpose of this is to prevent the transmission of water-induced movements to the welding device, so that these movements of the barge cannot adversely affect the adjustment of the welding device. To this end, the critical parts of the welding device are attached to a platform, which in turn is clamped to the ship-side end of the pipeline, so that the welding device is fixed to the pipeline but not to the barge.

25 Korokkeen 12 varaan on sijoitettu laserlaite 16, telinel8, hitsausaseman laitteisto 20, kiristin 22 ja röntgenkoje 24 halkeamien ilmaisemiseksi. Hitsauslait-teeseen liittyy tavallisesti, vaikkakaan ei välttämättä korokkeelle 12 asennettuna, laitteisto putkijohdon pääl-50 lystämiseksi hitsauksen jälkeen bihjnilla ja/tai muilla suojamateriaaleilla.A laser device 16, a stand 8, a welding station apparatus 20, a clamp 22 and an X-ray machine 24 for detecting cracks are placed on the platform 12. The welding apparatus usually, although not necessarily mounted on the platform 12, involves an apparatus for coating the pipeline after welding with punch and / or other protective materials.

Laserlaitteen 16 ulostulotehon on oltava riittävän suuri sulatushitsaamaan riittävän syvälle sellaista materiaalia kuin hiiliterästä. Tähän tarkoitukseen käy-55 tetään erikoisen sopivasti sellaista laserlaitetta, jonka koossapysyvä säteily sijaitsee spektrin infrapuna-alueella, ja jossa värähtelevänä väliaineena käytetään hiilidioksidia. Toimintaansa varten laser laitteeseen 6 72446 16 on syötettävä sähkötehoa, eri kaasuja (hiilidioksidi mukaanluettuna) ja jäähdytysvettä.The output power of the laser device 16 must be large enough to fuse weld deep enough to a material such as carbon steel. For this purpose, a laser device is used which is particularly suitable, in which the cohesive radiation is located in the infrared region of the spectrum and in which carbon dioxide is used as the oscillating medium. In order to operate, the laser device 6 72446 16 must be supplied with electrical power, various gases (including carbon dioxide) and cooling water.

Piirustuksen selvyyden vuoksi on näiden kulutustar-vikkeiden lähteet ja välineet, joilla ne syötetään la-5 serlaitteeseen, jätetty piirtämättä. Kannatin 18 on sovitettu kannattamaan putkikappaleen 28 sitä päätä, josta aikaisemmin hitsattujen ja sarjaan sovitettujen putkikap-paleiden muodostaman putkijohdon 8 ulkopää tulee muodostumaan. Kannattimen rakenne on yksityiskohtaisemmin näy-10 tetty muissa kuvioissa, ja se selitetään seuraavassa lähemmin .For the sake of clarity of the drawing, the sources of these consumables and the means by which they are fed to the la-5 ser device have not been drawn. The bracket 18 is adapted to support the end of the pipe piece 28 from which the outer end of the pipeline 8 formed by the previously welded and series-fitted pipe pieces will be formed. The structure of the support is shown in more detail in the other figures, and will be explained in more detail below.

Hitsausaseman laitteistossa 20 on välineet putkikappaleen 28 sisäpään kannattamiseksi siten, että se on sa-ma-akselinen putkijohdon 8 viereisen pään kanssa. Tämäkin 15 laitteisto selitetään seuraavassa lähemmin muiden kuvioiden yhteydessä.The welding station apparatus 20 has means for supporting the inner end of the pipe piece 28 so as to be coaxial with the adjacent end of the pipeline 8. This apparatus 15 will also be explained in more detail below in connection with the other figures.

Korokkeen 12 mukaan liikkuva kiristin 22 on sovitettu lujasti kiristettäväksi hitsatun putkijohdon ulkopintaan niin, että tämä koroke 12 pakosta joutuu seuraamaan putki-20 johdon liikkeitä pitkin tämän akselia alukseen nähden. Aluksen ja putkijohdon sivusuuntainen liike ei vaikuta keksinnön mukaisen hitsauslaitteen asianmukaseen toimintaan, joten tällaiset liikkeet voidaan sallia. Koska putkijohdon kiinnikiristetty pää joutuu aluksen liikku-25 essa sivusuunnassa liikkumaan putkijohdon akselin suhteen, on koroke 12 itse asiassa kiinteä putkijohdon päähän nähden. Tämä varmistaa sen, että hitsauslaitteen tultua pystytetyksi eivät aluksen 2 vesistöstä johtuvat normaalit liikkeet vaikuta tämän laitteen toimintaan.According to the platform 12, the movable tensioner 22 is adapted to be firmly tightened to the outer surface of the welded pipeline so that this platform 12 is forced to follow the movements of the pipeline-20 along its axis relative to the vessel. The lateral movement of the vessel and the pipeline does not affect the proper operation of the welding device according to the invention, so that such movements can be allowed. Since the clamped end of the pipeline has to move laterally with respect to the axis of the pipeline as the vessel moves laterally, the platform 12 is in fact fixed to the end of the pipeline. This ensures that, once the welding machine has been set up, the normal movements of the vessel 2 do not affect the operation of this machine.

30 Korokkeen 12 yhteyteen on sovitettu röntgenlaitteis- to 24 niin, että hitsauksessa mahdollisesti muodostuva halkeama tai muu virhekohta pysyy aluksen 2 liikkeestä huolimatta kiinteänä röntgenlaitteistoon nähden ja täten on helpommin havaittavissa kuin siinä tapauksessa, että 35 tämän laitteiston ja putkijohdon väliset suhteelliset liikkeet olisivat mahdollisia.In connection with the platform 12, X-ray equipment 24 is arranged so that any crack or other defect formed during welding remains fixed with respect to the X-ray equipment despite the movement of the vessel 2 and is thus easier to detect than if relative movements between this equipment and the pipeline were possible.

Il 7 72446Il 7 72446

Kuvion 2 näyttämä laite on tarkoitettu käytettäväksi sisä- tai ulkopuolisten hitsausten muodostamiseen siten, että saadaan hitsatuksi yhteen putkikappaleen 28 ja putki johdon 8 vastakkain olevat päät. Tätä varten 5 kannattimessa 18 on teline 30, joka on asennettu korokkeen 12 kiskojen 32 varaan. Nämä kiskot ovat pääasiallisesti yhdensuuntaiset putkijohdon 8 kanssa. Telineen 30 asentoa korokkeeseen 12 ja täten myös putkijohtoon nähden säädetään kaksito imi se 11 a hydraulisella väki-10 vivulla 34, joka on yhdistetty ohjauslaitteeseen 36.The device shown in Figure 2 is intended to be used for forming internal or external welds so as to weld together the opposite ends of the pipe piece 28 and the pipe line 8. For this purpose, the support 18 has a bracket 30 which is mounted on the rails 32 of the platform 12. These rails are essentially parallel to the pipeline 8. The position of the bracket 30 relative to the platform 12 and thus also to the pipeline is controlled by a double suction 11a by a hydraulic lever 10 connected to the control device 36.

Piirustuksista on selvyyden vuoksi jätetty pois väkivivun 34 paine f1uidumi1ähde.For the sake of clarity, the pressure fluid source of the lever 34 has been omitted from the drawings.

Kannattimen 30 varassa on kiertyvä varsi 38 ja kiinteä keskiöimislaite 40. Varren 38 ulkopäässä on 13 etupinnoistaan hopeoitu peili 42 ja sen sisäpäässä, jossa se leikkaa putkijohdon 8 akselin, etupinnastaan hopeoitu peili 44. Peilin 44 asentoa säädetään hydraulisella vä-kivivulla 46, joka on osoitettu ainoastaan kaaviol1isesti. Tämä väkivipu 46 kykenee siirtämään peiliä 44 siten, että 20 peilin toisessa raja-asennossa sen mikään osa ei ole laserisi t teestä 16 tulevan säteen 48 radalla, kun taas peilin toisessa raja-asennossa (joka on näytetty) peili leikkaa koko lasersäteen 48. Vartta 38 voidaan kiertää kannattimen 30 sisäpuolella olevan moottorin avulla niin, 25 että peilit 42 ja 44 pääsevät kiertymään 360 *"* ja samalla pysyttämään suhteellisen suuntauksensa. Suuntaus on sellainen, että peilistä 42 heijastunut säde on normaalisti yhdensuuntainen peiliin 44 lankeavan säteen 48 kanssa, mutta tämä ei ole oleellista.The support 30 is supported by a rotatable arm 38 and a fixed centering device 40. The outer end of the arm 38 has a silver-plated mirror 42 at its front surfaces and a silver-plated mirror 44 at its inner end where it intersects the axis of the pipeline 8. The position of the mirror 44 is adjusted by a hydraulic lever 46 indicated only schematically. This lever 46 is capable of moving the mirror 44 so that in the second boundary position of the mirror 20 no part of it is in the path of the beam 48 from the laser path 16, while in the second boundary position of the mirror (shown) the mirror intersects the entire laser beam 48. Arm 38 can be rotated by a motor inside the support 30 so that the mirrors 42 and 44 can rotate 360 * "* while maintaining their relative orientation. The orientation is such that the radius reflected from the mirror 42 is normally parallel to the radius 48 incident on the mirror 44, but this does not not relevant.

30 Kannattimen 30 keskiöimislaitteena 40 on ontto elin, jossa on ulkopuolinen katkokartiomainen pinta, jonka mini-mihalkaisija on pienempi kuin putkikappaleen 28 sisähal-kaisija ja jonka maksimihalkaisija on suurempi kuin tämän kappaleen sisähalkaisija. Tämä varmistaa sen, että kes-35 kiöimislaite 40 voidaan sovittaa kappaleen 28 vastaavaan päähän. Väkivipua 34 asianomaiseen suuntaan liikutettaessa keskiöimislaite nostaa kappaleen 28 ulkopäätä kunnes --- T“ 8 72446 tämän kappaleen akseli on sama-akselinen putkijohdon 8 kanssa. Väkivipu kohdistaa myös huomattavan voiman kappaleen akselin suunnassa kappaleen toisen pään pakottamiseksi puskukosketukseen putkijohdon 8 aluksella olevan 5 pään kanssa.The centering device 40 of the support 30 is a hollow member having an outer frustoconical surface having a mini-diameter smaller than the inner diameter of the tube body 28 and a maximum diameter larger than the inner diameter of this body. This ensures that the central rocking device 40 can be fitted to the corresponding end of the body 28. When the lever lever 34 is moved in the appropriate direction, the centering device raises the outer end of the body 28 until the axis of this body is coaxial with the pipeline 8. The force lever also applies a considerable force in the axial direction of the body to force the other end of the body into butt contact with the 5 ends on board the pipeline 8.

Kiertyvästä varresta 38 ulkonee putki 50, joka menee onton katkokartiomaisen elimen 40 läpi sama-akseli-sena kappaleen 28 kanssa. Putken 50 toisessa päässä on etupinnastaan hopeoitu peili 52, joka on sijoitettu si-10 ten, että siitä heijastunut lasersäde 48 lankeaa vastakkain olevien putkenpäiden väliseen saumaan 54. Tämän mahdollistamiseksi putkessa 50 on ei näytetty aukko siten, että säteily pääsee kulkemaan putken 50 läpi saumaan 54.Protruding from the rotating arm 38 is a tube 50 which passes through the hollow frustoconical member 40 coaxially with the body 28. At the other end of the tube 50 there is a silver-plated mirror 52 at its front surface, positioned so that the laser beam 48 reflected therefrom falls into the seam 54 between the opposite ends of the tube. To enable this, the tube 50 has no opening so that radiation can pass through the tube 50 to the seam 54 .

15 Hitsausasemassa oleva laitteisto 20 on telineen 18 kaltainen siinä suhteessa, että siinä on kannatin 56, jonka varassa on kiertyvä varsi 58, joka puolestaan kannattaa etupinnastaan hopeoitua peiliä 60. Tämä peili 60 on asennettu siten, että peilistä 48 heijastunut säteily 20 lankeaa siihen. Heijastuttuaan peilistä 60 säteily kohtaa linssilaitteen 62. Tämä laite on kotelomainen, ja sen yksi seinämä on tehty sellaisesta materiaalista tai sisältää sellaista materiaalia olevan kappaleen, joka kykenee taittamaan lasersäteen siten, että se keskiöityy 25 saumaan 54 tai tämän alueelle.The apparatus 20 in the welding station is similar to a bracket 18 in that it has a support 56 on which a rotating arm 58 rests, which in turn supports a silver-plated mirror 60 on its front surface. This mirror 60 is mounted so that the radiation 20 reflected from the mirror 48 falls on it. After being reflected from the mirror 60, the radiation encounters a lens device 62. This device is housing-like, and one wall thereof is made of or includes a body of material capable of refracting the laser beam so as to center on the seam 54 or region thereof.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan linssi 1 a i t teeseen 62 syötetään sopivaa kaasua, kuten argonia, joka lähtee tästä laitteesta 62 hitsausvyöhykkeeseen suunnattuna virtana, jolloin tämä inertti kaasu suojaa hitsa-30 uslaitetta ympäristön ilmalta kunnes sulate on jäähtynyt riittävästi niin, että se ei enää hapetu. Samanlainen linssi- ja suojakaasulaite 62 sijoitetaan sopivasti myös putkijohdon ja kappaleen sisään ja kiinnitetään putkeen 50, mutta tämä on jälleen selvyyden vuoksi jä-35 tetty pois piirustuksesta. Tapauksissa, joissa putkijohdon sisäpuolella käytetään tällaista linssi- ja suoja-kaasulaitetta 62, syötetään suojakaasua siihen putken 50 ja kannattimien 18 kautta.According to a preferred embodiment of the invention, a suitable gas, such as argon, is fed to the lens 62 as a stream from this device 62 to the welding zone, this inert gas protecting the welding device from ambient air until the melt has cooled sufficiently to no longer oxidize. A similar lens and shielding gas device 62 is also conveniently placed inside the conduit and body and secured to the tube 50, but this has again been omitted from the drawing for clarity. In cases where such a lens and shielding gas device 62 is used inside the pipeline, shielding gas is supplied to it through the pipe 50 and the brackets 18.

9 724469 72446

Sellaisten välineiden avulla, joita ei lähemmin selitetä tässä hakemuksessa, koska ne eivät varsinaisesti kuulu tämän keksinnön piiriin, pyöritetään vartta 58 kantimessa 56 olevalla roottorilla tarkasti tahdissa 5 varren 38 kanssa. Täten saadaan peilistä 42 heijastunut lasersäde aina lankeamaan peiliin ja tästä hitsattavaan saumaan 54.By means not described in more detail in this application, since they do not actually fall within the scope of the present invention, the arm 58 is rotated by the rotor in the carrier 56 in precise synchronization with the arm 38. Thus, the laser beam reflected from the mirror 42 is always incident on the mirror and hence on the weld 54.

Kännin 30 on ontto tai muulla tavoin siten muotoiltu, että lasersäde 48 lankeaa suoraan joko peiliin 44 tai 10 peiliin 52.The flap 30 is hollow or otherwise shaped so that the laser beam 48 falls directly on either the mirror 44 or the mirror 52.

Nähdään täten, että kuvion 2 näyttämää hitsauslai-tetta voidaan käyttää yhtä hyvin sekä sisäpuolisten että ulkopuolisten sulatushitsausten suorittamiseen. Molemmissa tapauksissa tarvitaan välineitä hitsauslaitteen sää-15 tämiseksi siten, että lasersäde 48 saadaan tarkennetuksi saumaan 54 tai tämän alueelle.It is thus seen that the welding apparatus shown in Figure 2 can be used equally well to perform both internal and external fusion welding. In both cases, means are needed to adjust the welding device so that the laser beam 48 is focused on the seam 54 or an area thereof.

Sisäpuolisten hitsausten suorittamiseksi on kanninta hiukan liikutettava putkineen 50 keskiöimislaitteeseen 40 nähden. Tällä tavoin voidaan laitteesta 40 riippumatta 20 putkea 50 liikuttaa aksiaalisesti kunnes säde on tarkentunut täsmällisesti sisäpuolelta saumaan 54. Ulkopuolelta hitsausta varten voidaan varsi 58 tehdä säädettäväksi kier-toakseliinsa nähden siten, että peilin 60 asentoa voidaan muuttaa ulkopuoliseen saumaan 54 nähden.To perform internal welding, the support must be moved slightly with its tubes 50 relative to the centering device 40. In this manner, independent of the device 40, the tube 50 can be moved axially until the radius is precisely focused from the inside to the seam 54. From the outside for welding, the arm 58 can be adjusted relative to its axis of rotation so that the mirror 60 can be repositioned relative to the outer seam 54.

25 Kuvion 2 näyttämässä laitteistossa ja sen kaikissa muissa suoritusmuodoissa on laserlähteestä 16 tuleva lasersäde tarkentamaton, toisin sanoen sen teho jakautuu suhteellisen laajalle alueelle. Tässä tapauksessa säde tarkennetaan hitsattavaan saumaan 54 esim. laitteeseen 62 kuu-30 luvan taittavan linssin avulla. Keksinnön ajatuksen mukaan voidaan myös käyttää jo alkuaan tarkennettua lasersädettä niin, että tämä voidaan välittää hyvin pienen poikkileikkauksen omaavana yhdensuuntaissäteenä, jonka tehon-tiheys näin ollen on hyvin suuri. Tässä tapauksessa tul-35 laan toimeen ilman taittavaa linssiä, mutta voi silti olla välttämätöntä tai edullista käyttää linssi- ja suojakaa-sulaitetta 62 suojakaasuvirran kohdistamiseksi sulaan hit-sisaumaan.In the apparatus shown in Figure 2 and in all its other embodiments, the laser beam from the laser source 16 is unfocused, i.e. its power is distributed over a relatively wide range. In this case, the beam is focused on the weldable seam 54, e.g. According to the idea of the invention, it is also possible to use a laser beam which has already been focused from the beginning, so that this can be transmitted as a parallel beam with a very small cross-section, and thus a very high power density. In this case, it is possible to operate without a refractive lens, but it may still be necessary or advantageous to use a lens and shielding fuse device 62 to direct the shielding gas stream to the molten hit insert.

10 7244610 72446

Kuvioiden 3 ja 4 näyttämä hitsauslaite on suunniteltu toimimaan samalla tavoin kuin kuvion 2 näyttämä laite, mutta sitä voidaan käyttää ainoastaan ulkopuoliseen hitsaukseen.The welding device shown in Figures 3 and 4 is designed to operate in the same way as the device shown in Figure 2, but can only be used for external welding.

3 Näissä kuvioissa samoin kuin muissakin kuvioissa on samat laitteet eri kuvioissa merkitty samoin viitemerkein.3 In these figures, as in other figures, the same devices are indicated by the same reference numerals in different figures.

Sauman 34 alueella putkikappale 28 saatetaan putki-johdon 8 kiinnikiristetyn pään kanssa samalle linjalle sisäpuolisen kytkinlaitteen 64 avulla, jona voi olla 10 pneumaattinen pussi, joka pitää molemmat osat sama-akse-lisesti suunnattuina. V/astakkain joutuvia päitä keskinäisessä kosketuksessa sauman 54 kohdalla pitävät aksiaa-livoimat saadaan yhdistetystä laser- ja kannatinlaittees-ta 66. Laitteen 66 toiseen päähän on asennettu putki-15 maisen varren toinen pää, ja tämän varren toista päätä kannattaa kännin 71, joka toimii samalla tavoin kuin laite 20. Putkimainen varsi 69 kannattaa peilejä 44, 42, ja 60, joiden avulla säde heijastetaan sen alkuperäiseltä kappaleen 28 akselin kanssa sama-akseliselta radalta ja 20 saatetaan lankeamaan pääasiallisesti säteittäisesti saumaan 54 tämän ulkopuolelta. Lasersäde 48 saavuttaa putkimaisen varren 69 sisätilan laitteen 66 osana olevan onton akselin 77 läpi. Tälle akselille 77 on sovitettu varressa 69 kiinni oleva hannaspyörä 78, joka lomistuu 25 hammaspyörään 80, joka akselin 82 avulla on kytketty toiseen hammaspyörään 84, joka puolestaan lomistuu suureen hammaspyörään 86, joka on kiinnitetty varren 69 toiseen päähän, ja jota kännin 71 kiertyvästi kannattaa. Tämän sovituksen tehtävänä on saattaa varsi 69 liikkumaan 30 yksikkönä putkikappaleen 28 ympäri ilman, että se taipuu tai vääristyy kuten voisi tapahtua siinä tapauksessa, että sitä käytettäisiin vain sen toisedta päästä.In the region of the seam 34, the pipe piece 28 is brought into line with the tightened end of the pipe 8 by means of an internal coupling device 64, which may be a pneumatic bag 10 which keeps both parts oriented coaxially. The axial forces keeping the V / stepped ends in mutual contact at the seam 54 are obtained from a combined laser and support device 66. At one end of the device 66 is mounted one end of a tubular arm 15, and the other end of this arm is supported by a pivot 71 operating at the same time. similar to the device 20. The tubular arm 69 supports mirrors 44, 42, and 60, by means of which the beam is reflected from its original path coaxial with the axis of the body 28 and caused to fall substantially radially into the seam 54 from outside it. The laser beam 48 reaches the interior of the tubular arm 69 through a hollow shaft 77 that is part of the device 66. A shaft 78 is mounted on this shaft 77 and is interlocked with a gear 80 which engages a second gear 84 by means of a shaft 82, which in turn interlocks with a large gear 86 fixed to one end of the shaft 69 and rotatably supported by a pivot 71. The purpose of this arrangement is to cause the arm 69 to move as a unit 30 around the pipe piece 28 without bending or distorting as could happen if it were used only at one end thereof.

Peili 60 on sovitettu kelkan 88 varaan, joka pääsee liikkumaan yhdensuuntaisena putkijohdon 8 akselin 35 kanssa pitkin varren 69 sisätilaa. Tällä tavoin voidaan aksiaalisesti säätää sen kohdan sijaintia, jossa peilin 60 heijastama säde lankeaa saumaan 54 varren 69 seinämässä olevan aukon läpi.The mirror 60 is arranged on a carriage 88 which can move parallel to the axis 35 of the pipeline 8 along the interior of the arm 69. In this way, the position of the point where the beam reflected by the mirror 60 falls into the seam 54 through an opening in the wall of the arm 69 can be adjusted axially.

Il 11 72446Il 11 72446

Putkikappale 28 nostetaan asentoon, jossa sen akseli sijaitsee putkijohdon 8 akselin linjalla, hydraulisten vä-kivipujen 27 avulla, jotka tämän jälkeen poistetaan, koska kappaletta tässä asennossa kannattaa katkokartiomainen keski-5 öimislaite 40 ja mainittu sisäpuolinen kiristyslaite 64.The pipe piece 28 is raised to a position where its axis is in line with the axis of the pipeline 8, by means of hydraulic rocker arms 27, which are then removed, because in this position the piece is supported by a frustoconical centering device 40 and said internal clamping device 64.

Kuvion 4 esittämä leikkaus näyttää, miten putkimainen varsi 69 pääsee täydellisesti kulkemaan putkikappa-leen 28 ympäri siten, että saadaan muodostumaan ulkopuolinen hitsisauma yhden tai useamman ympyrämäisen kierrok-10 sen aikana.The section shown in Figure 4 shows how the tubular arm 69 can completely pass around the tubular body 28 so as to form an external weld seam during one or more circular turns.

Kuvioiden 5 ja 6 näyttämä hitsauslaite on suunniteltu ainoastaan sisäpuolisten hitsausten suorittamiseen.The welding apparatus shown in Figures 5 and 6 is designed to perform only internal welding.

Ainoastaan sisäpuolisten hitsausten suorittamiseksi kannatetaan hitsattavaa putkikappaletta 28 jollain sopi-15 valla tavalla, esim. piirustuksen näyttämien putkien 90 avulla, tai säädettävien kannattamien, esim. hydraulisten väkivipujen avulla. Putkikappale 28 kiinnitetään väliaikaisesti putkijohdon 8 vastaavaan päähän ulkopuolisen kiristimen 92 avulla.For internal welding only, the pipe piece 28 to be welded is supported in some suitable manner, e.g. by means of the pipes 90 shown in the drawing, or by means of adjustable supports, e.g. hydraulic levers. The pipe piece 28 is temporarily attached to the corresponding end of the pipeline 8 by means of an external tensioner 92.

20 Tällä tavalla pidetään molemmat putkenosat yhdessä ja sama-akselisinä toisiinsa nähden, minkä jälkeen myös saadaan muodostumaan sulku, joka pitää sulan hitsisauman pohjan paikallaan kunnes sauma jähmettyy. Tämä viimeksi mainittu tehtävä on normaalisti välttämätön, koska sulan 25 hitsisauman säteittäissyvyyden on oltava yhtä kuin yhteen-hitsattavien putkien säteittäispaksuus, jotta toisiaan vasten olevat päät varmasti saataisiin täydellisesti sulamaan yhteen. Jotta saumaan ei jäisi mitään sulamattomia osia, olisi normaalisti varovaisuussyistä varmistettava, että 30 sulan hitsisauman syvyys on suurempi kuin putken säteittäispaksuus, mikäli olisi käytettävissä lisämateriaalia tämän sauman laajentamiseksi säteittäissuunnassa. Tällaisen materiaalin puuttuessa kiristin 92 kuumenee ja toimii patoavana kenkänä.In this way, the two pipe sections are kept together and coaxial with respect to each other, after which a seal is also formed which holds the bottom of the molten weld seam in place until the seam solidifies. This latter task is normally necessary because the radial depth of the molten weld seam 25 must be equal to the radial thickness of the tubes to be welded together in order to ensure that the ends facing each other are completely fused together. In order not to leave any unmelted parts in the joint, it should normally be ensured, as a precaution, that the depth of the molten weld 30 is greater than the radial thickness of the pipe, if additional material is available to expand this joint in the radial direction. In the absence of such material, the tensioner 92 heats up and acts as a dam shoe.

35 Liikkuvasta laser lähteestä 16 ulkonee pyörivä putki 50, jonka toisessa päässä on peili 52, joka on sijoitettu 12 72446 sellaiseen kulmaan, että se suuntaa säteittäisesti lankeavan koossapysyvän säteilyn vastakkain olevien putkenpäiden väliseen saumaan 54. Putken 50 toisesta päästä ulkonee sarja niukkakitkaisia kantimia 94, jotka on sovitettu pai-5 nautumaan putkikappaleen 28 sisäpintaan ja mekaanisesti kan-natamaan putken 50 sisäpäätä, kun tätä putkea 50 pyöritetään. Tämän ansiosta lasersäde 48 ulottuu pitkin putki-kappaleen 28 akselia.Protruding from the moving laser source 16 is a rotating tube 50 having a mirror 52 at one end disposed at an angle 12,72446 to direct radially incident cohesive radiation between the opposite ends of the tube 54. A series of low friction supports 94 protrude from the other end of the tube 50. is adapted to engage the inner surface of the tube body 28 and to mechanically support the inner end of the tube 50 when this tube 50 is rotated. As a result, the laser beam 48 extends along the axis of the tube body 28.

Lasersäde pääsee liikkumaan aksiaalisesti putkilo johdossa siten, että putki 50 voidaan työntää putkikappalee-seen sen jälkeen, kun tämä on sijoitettu paikalleen ja kiinnitetty putkijohtoon 8. Tätä varten laserlähde 16 on asennettu korokkeen 12 varassa olevien ei näytettyjen raiteiden varaan. Laserlähteen 16 asentoa voidaan tarkasti sää-15 tää siten, että lasersäde sen heijastuttua peilistä 52 lankeaa tarkasti saumaan 54 tarpeellisen sulatushitsauksen suorittamiseksi.The laser beam can move axially in the tube conduit so that the tube 50 can be pushed into the tube body after it has been positioned and secured to the conduit 8. To this end, the laser source 16 is mounted on tracks 12 not shown on the platform 12. The position of the laser source 16 can be precisely adjusted so that the laser beam, as reflected from the mirror 52, falls precisely into the seam 54 to perform the necessary fusion welding.

Putkea 50 voidaan samalla tavoin kuin muiden kuvioiden näyttämissä hitsauslaitteissa pyörittää täydellisesti 20 360° niin, että sulatushitsaus voidaan suorittaa yhden tai useamman täydellisen ympyrämäisen pyörähdyksen aikana-;In the same way as in the welding devices shown in the other figures, the tube 50 can be rotated completely by 360 ° so that the fusion welding can be carried out during one or more complete circular rotations;

Kuvioiden 13 ja 14 näyttämä hitsauslaite on samanlainen kuin kuvioiden 5 ja 6 näyttämä. Tässä laitteessa putki 50 kuitenkin on pysyvästi kiinnitetty liikkuvaan la-25 serlähteeseen 16, ja peiliä 52 kannattaa tämän putken vapaassa päässä kelkka 124, joka pääsee liikkumaan yhdensuuntaisena putkikappaleen 28 akselin kanssa pitkin lohenpyrstön muotoista johdetta 126 (kuvio 14), joka on tehty renkaaseen 128, jota puolestaan voidaan sähkömoottorin avulla 30 pyörittää putkikappaleen akselin ympäri, koska tämä rengas on pyörivästi kannatettu putken 50 sisäpuolella. Tällä tavoin saadaan kelkkaa 124 akselin suunnassa siirrettäessä aksiaalisesti säädetyksi se kohta, jossa peilin 52 heijastama lasersäde kohtaa sauman 54, kun taas sulatushitsaus 35 suoritetaan pyörittämällä rengasta 128 ja näin ollen peiliä 52 360°.The welding apparatus shown in Figures 13 and 14 is similar to that shown in Figures 5 and 6. In this device, however, the tube 50 is permanently attached to a movable la-25 source 16, and the mirror 52 is supported at the free end of this tube by a carriage 124 which moves parallel to the axis of the tube body 28 along a dovetail guide 126 (Fig. 14) made in the ring 128. which in turn can be rotated about the axis of the pipe body by means of an electric motor 30, since this ring is rotatably supported inside the pipe 50. In this way, when the carriage 124 is moved axially, the point at which the laser beam reflected by the mirror 52 meets the seam 54 is axially adjusted, while fusion welding 35 is performed by rotating the ring 128 and thus the mirror 52 360 °.

Kuvion 7 näyttämä hitsauslaite on muunnettu kuvion 2 näyttämästä laitteesta. Tämä muunnettu laite on pääasiallisesti tarkoitettu sisäpuolisten ja ulkopuolisten hitsaustenThe welding device shown in Fig. 7 is modified from the device shown in Fig. 2. This modified device is mainly intended for internal and external welding

IIII

13 72446 suorittamiseksi joko samanaikaisesti tai vuoron perään.13 72446 to be performed either simultaneously or sequentially.

Tätä varten siinä käytetään kahta laserlähdettä, nimittäin kiinteää laserlähdettä 16 ja liikkuvaa laserlähdettä 96, joka on kiinnitetty hitsaussaumassa olevan kannattimen 5 20 pyörivään varteen 58. Sähkön, jäähdytysveden ja kaa sun syöttö liikkuvaa (eli pyörivää) laserlähdettä 96 varten tapahtuu kantimen 20 avulla, mutta syöttötapaa ei tässä yhteydessä lähemmin selitetä, koska se ei kuulu tämän keksinnön piiriin.To this end, it uses two laser sources, namely a fixed laser source 16 and a mobile laser source 96 attached to the rotating arm 58 of the support 5 in the weld seam. Electricity, cooling water and gas for the mobile (i.e. rotating) laser source 96 are supplied by the carrier 20, but will not be explained in more detail in this connection as it does not fall within the scope of this invention.

10 Kuten jo mainittiin pääsee keskiöimislaite 40 liik kumaan aksiaalisesti putkeen 50 nähden, joka on kiinni kantimessa 30. Tämän ansiosta keskiöimislaite 40 painautuu putkikappaleen 28 vapaaseen päähän ja kannattaa tätä, kun taas putken 50 ja näin ollen peilin 52 pitkittäis-15 asentoa voidaan säätää hitsattavaan saumaan 54 nähden väki-vivun 34 avulla.As already mentioned, the centering device 40 can move axially with respect to the tube 50 attached to the carrier 30. This allows the centering device 40 to press on and support the free end of the tube piece 28, while the longitudinal position of the tube 50 and thus the mirror 52 can be adjusted to be welded. 54 relative to the force lever 34.

Piirustuksesta nähdään, että vartta 58 pyöritettäessä suorittaa laserlähteen 26 säteily ulkopuolisen hitsauksen, kun taas laserlähteen 16 säde suorittaa sisäpuolisen 20 hitsauksen peilin 52 pyöriessä. Nämä molemmat hitsaukset voidaan tehdä joko samanaikaisesta tai peräkkäin. Siinäkin tapauksessa, että molemmat hitsaukset suoritetaan samanaikaisesti, voidaan sisäpuoliset ja ulkopuoliset hitsaus-laitteet saattaa sijaitsemaan keskenään eri kulma-asennois-25 sa sopivasti säätämällä varren 58 ja putken 50 suhteellista kilma-asentoa. Nämä suhteelliset kulmasiirtymät voivat olla vakiot tai vaihtelevat. Toisin saoen voi erikoisesti siinä tapauksessa, että liikkuvan laserlähteen 96 säteilemä teho on huomattavasti pienempi kuin laserlähteen 16 sätei-30 lemä teho, olla välttämätöntä saattaa varsi 58 pyörimään hitsattavan sauman ympäri hitaammin kuin putki 50 pyörii.It can be seen from the drawing that when the arm 58 is rotated, the radiation from the laser source 26 performs external welding, while the beam of the laser source 16 performs internal welding 20 while the mirror 52 rotates. Both of these welds can be done either simultaneously or sequentially. Even if both welds are performed simultaneously, the inner and outer welding devices can be positioned at different angular positions to each other by suitably adjusting the relative angular position of the arm 58 and the tube 50. These relative angular displacements can be constant or variable. Conversely, especially in the case where the power radiated by the mobile laser source 96 is significantly less than the power radiated by the laser source 16, it may be necessary to cause the arm 58 to rotate around the weld to be welded more slowly than the tube 50 rotates.

On kuitenkin välttämätöntä varmistaa, että molempien lasersäteiden kehittämät hitsisulatteet joko kohtaavat toisensa tai limittyvät päällekkäin, jotta putkien vastakkain jou-35 tuviin päätepintoihin ei jäisi mitään sulamattomia osia.However, it is necessary to ensure that the weld melts generated by the two laser beams either meet or overlap so that no unmelted parts are left on the opposing end surfaces of the tubes.

Tämä tarkoittaa, että varren 58 ja putken 60 pyörimisnopeudet ovat suhteessa vastaavan lasersäteen säteilemään tehoon ja näin ollen lasersäteen tunkeutumissyvyyteen hit-saussaumassa.This means that the rotational speeds of the arm 58 and the tube 60 are proportional to the power radiated by the respective laser beam and thus to the penetration depth of the laser beam in the weld seam.

14 7244614 72446

Kuviot 8 ja 9 esittävät eri suunnista katsottuna sen sisäpuolisen kiristimen erästä mahdollista suoritusmuotoa, jolla kiristimellä putkikappaleen 28 ja putki-johdon 8 vastakkain olevat päät pidetään toisiinsa painau-5 tuneina sisäpuolisen hitsauksen suorittamisen aikana. Yleisesti viitenumerolla 98 merkityssä kiristimessä on kaksi rengasta Γ00, joiden ulkohalkaisija on pienempi kuin yhteenhitsattavien putkien sisähalkaisija. Sama-ak-selisena renkaiden kanssa on putken 50 putkimainen pidennys 10 102. Tämän pidennyksen 102 ulkopinnan kummankin renkaan 100 sisäpinnan välissä on sarja kulmaan sijoitettuja hydraulisia väkivipuja 104. Näiden väkivipujen männät 106 menevät renkaissa 100 olevien aukkojen läpi ja ulkonevat riittävästi näiden sisäpinnoista siten, että ne kykenevät 15 painautumaan vastaavan putkikappaleen 28 tai putkijohdon 8 sisäpintaan. Piirustuksista on selvyyden vuoksi jätetty pois hydraulisen fluidumin syöttöjohdot ja väkivipujen ohjauslaitteet. Keksinnön mukaan näitä väkivipuja voidaan ohjata jokaista erikseen tai yhdessä.Figures 8 and 9 show, from different directions, a possible embodiment of an internal tensioner by means of which the opposite ends of the pipe piece 28 and the pipeline 8 are held pressed together during the performance of the internal welding. Generally, the tensioner indicated by reference numeral 98 has two rings reng00 having an outer diameter smaller than the inner diameter of the pipes to be welded. Coaxial with the rings is a tubular extension 10102 of the tube 50. Between the inner surfaces of each ring 100 of the outer surface 102 of this extension 102 is a series of angled hydraulic levers 104. The pistons 106 of these levers pass through the openings in the rings 100 and protrude sufficiently from their inner surfaces so that they are able to press against the inner surface of the corresponding pipe piece 28 or pipeline 8. For the sake of clarity, the hydraulic fluid supply lines and the lever control devices have been omitted from the drawings. According to the invention, these levers can be controlled individually or together.

20 Vaikka putkikappale 28 oletetaan tehtaasta toimitet tuna ja kuljetuksen ja varastoinnin jälkeen ympyrämäiseksi, voivat kappaleet vääristyä siten, että niiden päiden poikkileikkaukset ovat elliptiset tai muulla tavoin poikkeavat tarkasta ympyränmuodosta. Tämä voi koskea jokaisen putki-25 kappaleen jompaakumpaa tai molempia päitä. Kuvioiden 8 ja 9 näyttämän kiristimen 98 avulla nämä vääristymät voidaan korjata ennen hitsausta. Tämä tehdään sopivasti ohjaamalla väkivipuja 104, jotka ovat riittävän voimakkaita putkijohdon tai putkikappaleen vastaavan pään pakottamiseksi tar- 30 kasti ympyrämäiseen muotoon ennen hitsausvaihetta ja tämän aikana.20 Although the pipe piece 28 is assumed to be circular when shipped from the factory and after transport and storage, the pieces may be distorted so that the cross-sections of their ends are elliptical or otherwise deviate from the exact circular shape. This can apply to either or both ends of each tube-25 piece. By means of the tensioner 98 shown in Figures 8 and 9, these distortions can be corrected before welding. This is done by suitably guiding the lever levers 104, which are strong enough to force the corresponding end of the pipeline or pipe section into a precisely circular shape before and during the welding step.

Voi myös esiintyä, että valmistustoleranssien takia putkikappaleiden sisähalkaisijät eroavat toisistaan. Tässä tapauksessa voidaan kiristintä 98 käyttää pienemmän sisä-35 halkaisijan omaavan putkiosan laajentamiseksi säteittäi-sesti kunnes molempien osien mitat ovat yhtä suuret. Tämä tehdään saattamalla vastaava väkivipuryhmä toimimaan yhdessä. On huomattava, että kiristintä 98 voidaan ohjata suoritta- 15 72446 maan molemmat korjaustoimenpiteet samanaikaisesti siten, että molemmat putkenpäät muuttuvat tarkasti ympyrämäisiksi ja samansäteisiksi . Ohjauslaitteet, joiden avulla näitä hydraulisia väkivipuja 104 ohjataan edellä mainittujen 5 tulosten saavuttamiseksi, eivät kuitenkaan kuulu tämän keksinnön piiriin, joten niitä ei sen lähemmin selitetä.It may also be the case that the inner diameters of the pipe sections differ due to manufacturing tolerances. In this case, the tensioner 98 can be used to radially expand the tubular portion having a smaller inner diameter 35 until the dimensions of both portions are equal. This is done by bringing the responsible violence group together. It should be noted that the tensioner 98 can be controlled to perform both ground repairs simultaneously so that both pipe ends become precisely circular and of the same radius. However, the control devices by means of which these hydraulic levers 104 are controlled to achieve the above-mentioned results are not within the scope of the present invention, so they will not be described in more detail.

Kuvion 8 yhteydessä lähemmin selitettävänä tunnusmerkkinä on vielä mainittava välineet, joiden avulla linssi- ja suojakaasulaite 62 sijoitetaan putkessa 50 yh-10 teenhitsattavien putkenosien sisäpuolella olevien pidennysten 108 avulla.In connection with Fig. 8, the means by means of which the lens and shielding gas device 62 are placed in the tube 50 by means of extensions 108 inside the tube parts to be welded together are also to be mentioned.

Kuviot 10 ja 11 esittävät kuvioiden 8 ja 9 vastakohtana ulkopuolista kiristintä 108. Tässäkin on kaksi rengasta 100, mutta nyt on näiden renkaiden sisähalkaisija 15 suurempi kuin putkikappaleiden 28 ulkohalkaisija. Kummankin renkaan varaan on sovitettu kulmassa välin päässä toisistaan sijaitsevien hydraulisten väkivipujen 104 sarja. Näiden väkivipujen männät 100 läpi ja painautuvat putkikap-paleen 28 ja putkijohdon 8 ulkopintoihin. Renkaiden välis-20 sä on kaulus 110, joka on liitetty renkaisiin laakereilla 112. Tämä kaulus 110 varmistaa sen, että renkailla 100 on yhteinen akseli niin, että ulkopuolista kiristintä 108 voidaan käyttää putkikappaleen 28 ja putkijohdon 8 suuntaamiseksi samalle linjalle. Kauluksesta 110 ulkonee pyö-25 rivä varsi 58, joka jo on selitetty kuvioiden 2 ja 7 yhteydessä. Kaulus 110 kannattaa esim. ulkonemien 114 välityksellä ympyrämäistä hammasrengasta 116, johon lomistuu kan-natimeen 20 asennetun moottorin pyörittämä ei näytetty hammaspyörä. Tällä tavoin vartta 58 voidaan pyörittää 360° 30 putkijohdon pään ympäri ilman, että ulkopuolisen kiristimen 108 mikään elin katkaisee lasersäteen 48 tai millään tavoin häiritsee hitsauslaitteen asianomaista toimintaa.Figures 10 and 11 show, in contrast to Figures 8 and 9, an external tensioner 108. Again, there are two rings 100, but now the inner diameter 15 of these rings is larger than the outer diameter of the pipe pieces 28. A series of spaced hydraulic levers 104 are arranged on each ring at an angle. The pistons 100 of these levers pass through and press against the outer surfaces of the pipe piece 28 and the pipeline 8. Between the rings 20 there is a collar 110 connected to the rings by bearings 112. This collar 110 ensures that the rings 100 have a common shaft so that an external tensioner 108 can be used to align the pipe piece 28 and the conduit 8 in the same line. Protruding from the collar 110 is a rotary arm 58, which has already been described in connection with Figures 2 and 7. The collar 110 supports, e.g., through the protrusions 114, a circular toothed ring 116 into which an not shown gear rotated by a motor mounted on the support 20 interlocks. In this way, the arm 58 can be rotated 360 ° 30 around the end of the pipeline without any member of the external tensioner 108 interrupting the laser beam 48 or interfering in any way with the proper operation of the welding device.

Hydraulisia väkivipuja 104 voidaan samalla tavoin kuin sisäpuolisen kiristimen 98 yhteydessä käyttää joko 35 erikseen tai yhdessä putkikappaleen 28 tai putkijohdon 8 tarkasti ympyrämäisen poikkileikkauksen palauttamiseksi tai säteittäissuuntaisen puristusvoiman kohdistamiseksi toi- 16 72446 sen putkenosaan tai molempiin näihin osiin niiden tekemiseksi samankokoiseksi, tai molempien korjausten suorittamiseksi .Hydraulic levers 104 can be used, either in conjunction with the internal tensioner 98, either individually or in combination to restore a precisely circular cross-section of the pipe piece 28 or conduit 8 or to apply a radial compressive force to the pipe section or both to make them the same size, or both.

Kuvioiden 10 ja 11 näyttämää ulkopuolista kiristintä 5 voidaan tietenkin käyttää esim. kuvion 7 näyttämän pyörivän laserlähteen 96 yhteydessä.The external tensioner 5 shown in Figures 10 and 11 can, of course, be used e.g. in connection with the rotating laser source 96 shown in Figure 7.

Kuvion 12 näyttämässä hitsauslaitteessa käytetään kiinteää laserlähdettä 16 ainoastaan ulkopuolisen hitsisau-man tekemiseen. Muiden selitettyjen hitsauslai11e iden vasta-10 kohtana on tämän laserlähteen säde 16 sovitettu sijaitsemaan yhteenhitsattavien vastakkain olevien päätepintojen välisen sauman 54 tasossa. Laserlähteen 16 säde 48 on sovitettu menemään koteloon 118, joka ympäröi yhteenhitsattavia putken-osia 8 ja 28. Tässä kotelossa 118 on neljä luistia 120, 15 jotka kaikki on sijoitettu lasersäteen 48 kulkuradan toiselle puolelle. Jokainen luisti kannattaa liikkuvaa peiliä 122. Näitä peilejä voidaan piirustuksessa ei näytettyjen laitteiden avulla liikuttaa halutulla nopeudella pitkin luistia, jolloin peiliä samalla käännetään. Kulma, johon pei-20 li asettuu joka kohdassa pitkin luistiaan, riippuu sisään-lankeavan lasersäteen 48 suunnasta siten, että tämä lasersäde vastaavasta peilistä heijastuttuaan lankeaa pääasiallisesti säteittäisesti työkappaleeseen 28.In the welding apparatus shown in Fig. 12, a fixed laser source 16 is used only to make an external weld seam. As a counter-10 of the other described welding devices, the beam 16 of this laser source is adapted to be located in the plane of the seam 54 between the opposite end surfaces to be welded. The beam 48 of the laser source 16 is adapted to pass into a housing 118 surrounding the weldable tube sections 8 and 28. This housing 118 has four slides 120, 15 all located on the other side of the path of the laser beam 48. Each slide supports a movable mirror 122. These mirrors can be moved along the slide at the desired speed by means of devices not shown in the drawing, whereby the mirror is turned at the same time. The angle at which the mirror 20 is positioned at each point along its slide depends on the direction of the incident laser beam 48, so that this laser beam, when reflected from the corresponding mirror, falls substantially radially on the workpiece 28.

On huomattava, että koska peili 122 varaa määrätyn 25 tilavuuden, eivät peilit voi piirtää rataa, joka ulottuu täydellisesti yli 360° kulman. Tästä syystä mikään luisteistä 118 ei kykene muodostaan yli täyden 90° kulman ulottuvan ulkopuolista hitsisaumaa lankeamalla täysin säteittäisesti hitsattavaan saumaan. Tästä syystä on jokaisen peilin 30 käännyttävä sen pitkin vastaavaa luistia 118 tapahtuvan liikkeen loppuvaiheessa niin paljon, että heijastunut säde ei lankea täysin säteittäisesti työkappaleeseen. Peilien kääntöliikkeen suuruus säädetään sellaiseksi, että ne eri putkisauman osat, jotka muodostuvat peileistä heijas-35 tuvan säteen vaikutuksesta, jatkuvina liittyvät toisiinsa.It should be noted that because the mirror 122 occupies a certain volume 25, the mirrors cannot draw a path that extends perfectly beyond a 360 ° angle. Therefore, none of the slides 118 is capable of forming an outer weld seam extending beyond a full 90 ° angle by falling completely radially into the weld seam. For this reason, each mirror 30 must pivot along its respective slider 118 at the end of the movement so much that the reflected beam does not fall completely radially into the workpiece. The magnitude of the pivoting movement of the mirrors is adjusted so that the different parts of the pipe seam, which are formed by the effect of the reflected beam of the mirrors, are continuously connected to each other.

Liikkeensä loppupäässä poispäin lasersäteestä 16 pitkin vastaavaa luistia 118 jokainen peili kääntyy nopeas- 17 72446 ti sellaisen kulman, että heijastunut säde lankeaa peiliin, joka liittyy seuraavaan luistiin. Tämän jälkeen ensimmäinen peili jää kiinteästi tähän asentoon hitsausvaiheen lop-puajaksi. Jokaista neljää peiliä 122 liikutetaan vuoron 5 perään sekä pituussuuntaisesti että kulmassa kunnes saavutetaan piste, jossa neljäs peili heijastaa lasersäteen pisteeseen, jossa ensimmäinen peili aloitti hitsauksensa.At the end of its movement away from the laser beam 16 along the corresponding slide 118, each mirror rotates rapidly at an angle such that the reflected beam falls on the mirror associated with the next slide. The first mirror then remains fixed in this position as the end of the welding step. Each of the four mirrors 122 is moved in turn 5 both longitudinally and at an angle until a point is reached where the fourth mirror reflects the laser beam to the point where the first mirror began welding.

Vaikka keksintö edellä on selitetty sovellettuna laitteeseen, jolla suoritetaan täydellinen sulatushitsaus 10 yhden ainoan lasersäteen avulla, voidaan keksinnön mukaista laserhitsausta täydentää tavanomaisella hitsauksella. Niinpä putkenosien vastakkain olevat päät voitaisiin pis-teittäin hitsata sisäpuolelta ainoastaan lasersäteellä, kun taas ulkopuolinen hitsaus voitaisiin tehdä soveltamalla ta-15 vanomaista hitsaustekniikkaa kuten käsinohjattua tai puoli-automaattista hitsausta. Viimeksi mainitussa tapauksessa voitaisiin käyttää MIG- tai TIG-hitsausta, tai hitsaus voitaisiin suorittaa suojaamattomalla (avoimella) valokaarella. Koska tavanomaisen hitsaustekniikan lisääminen 20 ei millään tavoin muuta oheisten piirustusten yhteydessä selitettyä laitetta, ei tätä tekniikkaa seuraavassa selitetä sen lähemmin.Although the invention has been described above as applied to an apparatus for performing complete fusion welding 10 with a single laser beam, the laser welding according to the invention can be supplemented by conventional welding. Thus, the opposite ends of the pipe sections could be spot-welded from the inside only with a laser beam, while the external welding could be done by applying a conventional welding technique such as manual or semi-automatic welding. In the latter case, MIG or TIG welding could be used, or welding could be performed with an unprotected (open) arc. Since the addition of the conventional welding technique 20 does not in any way alter the apparatus described in connection with the accompanying drawings, this technique will not be explained in more detail below.

Puhtaan sulatushitsauksen lisäksi voitaisiin myös käyttää hitsaussauman täytemateriaalia. Laserhitsausta 25 suoritettaessa tämä todennäköisesti ei ole tarpeen, mutta mahdollisesti käytetyssä 1isähitsauksessa voitaisiin käyttää myös täytemateriaalia. Siinä tapauksessa, että lasersäteen avulla suoritettua hitsausta voitaisiin parantaa lisäämällä sopivaa täytemateriaalia, voitaisiin selitettyä 50 hitsauslaitetta muuntaa siten, että hitsausvyöhykkeeseen voidaan syöttää tällaista sopivanmuotoista täytemateriaalia. Täytemateriaali syötetään tällöin sopivasti lankana, jota sähkömoottori syöttää sen pituussuunnassa, jolloin lanka voidaan ohjata sen käyttöpaikkaan, esim. putken tai 55 muun ohjauslaitteen avulla. Koska laitteen tällainen muutos ei kuitenkaan vaikuta keksinnön soveltamiseen, ei tällaista täytemateriaalin syöttölaitetta ole näytetty piirustuksissa eikä sitä myöskään selitetä yksityiskohtaisemmin tässä yhteydessä.In addition to pure fusion welding, a weld seam filler material could also be used. When performing laser welding 25, this is probably not necessary, but a filler material could also be used in any internal welding used. In the event that the welding performed by the laser beam could be improved by adding a suitable filler material, the described welding apparatus 50 could be modified so that such a filler material of a suitable shape can be fed into the welding zone. The filling material is then suitably fed in the form of a wire which is supplied by the electric motor in its longitudinal direction, whereby the wire can be guided to its place of use, e.g. by means of a pipe or 55 other control device. However, since such a modification of the device does not affect the application of the invention, such a filling material supply device is not shown in the drawings, nor is it explained in more detail in this connection.

______ -· 11 18 72446______ - · 11 18 72446

Keksintö on edellä selitetty hiilidioksidi- ja laser lähteeseen perustuvana, koska tämä on nykyään kaupan saatavien laserlähteiden ainoa muoto, jolla luullaan olevan tarpeellinen jatkuva antoteho. Hiilidioksidi-laserlähteen 5 kehittämän säteilyn eräänä haittana on, että säteily sijaitsee optisen spektrin infrapuna-alueella eikä täten ole näkyvä. Tämä vaikuttaa hitsaustoiminnan tarkentamista lasersäteeseen vaikuttavan järjestelmän optiikan avulla.The invention has been described above as being based on a carbon dioxide and laser source, as this is the only form of currently available laser sources that is believed to have the required continuous output power. One of the disadvantages of the radiation generated by the carbon dioxide laser source 5 is that the radiation is located in the infrared region of the optical spectrum and is thus not visible. This affects the refinement of the welding operation by means of the optics of the system affecting the laser beam.

Tätä laserlähdettä tai hitsauslaitteen mitä tahansa muuta 10 laserlähdettä voidaan täydentää apu laser lähtee 1lä, joka on sovitettu kehittämään optisen spektrin näkyvälle alueelle lankeavaa koossapysyvää säteilyä. Tämä apulaserlähde on sovitettu kohdistamaan säteensä pitkin hiilidioksidi-laserlähteen sädettä siten, että laite voidaan aluksi tarkentaa 15 käyttämällä ainoastaan tätä apulaserlähdettä ja katsomalla hitsausvyöhykettä millä tahansa sopivalla laitteella siten, että voidaan todeta, milloin optinen järjestelmä on asianmukaisesti tarkennettu. Tämän jälkeen apulaserlähde sammutetaan ja hii1idioksidi-laserlähde käynnistetään hitsausta 20 varten.This laser source or any other laser source 10 of the welding device can be supplemented by an auxiliary laser source adapted to generate cohesive radiation falling in the visible region of the optical spectrum. This auxiliary laser source is adapted to direct its beam along the beam of the carbon dioxide laser source so that the device can initially be focused using only this auxiliary laser source and viewing the welding zone with any suitable device to determine when the optical system is properly focused. The auxiliary laser source is then turned off and the carbon dioxide laser source is turned on for welding 20.

Lasersäteen tarkka suuntaaminen sauman 54 suhteen voidaan varmistaa hitsauksen aikana käyttämällä sauman-seurantalaitetta. Tämä voi olla mekaanista rakennetta, jossa käytetään piste- tai sen kaltaista kojetta sauman 25 seuraamiseksi ja sen kohdan valvomiseksi, jossa lasersäde on tarkennettu saumaan. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää optista järjestelmää sauman tarkentamiseksi hitsisulatteen alueella niin, että tämä sulate saatetaan liikkumaan täsmällisesti pitkin saumaa. Tällaiset saumanseurantalaitteet 30 ovat ennestään tunnetut, ja koska niiden soveltaminen laser-hitsaukseen ei edellytä mitään keksinnöllisyyden soveltamista, ei niitä lähemmin selitetä tässä yhteydessä.The precise orientation of the laser beam with respect to the seam 54 can be ensured during welding by using a seam tracking device. This may be a mechanical structure using a point or the like to monitor the seam 25 and to control the point where the laser beam is focused on the seam. Alternatively, an optical system can be used to refine the seam in the region of the weld melt so that this melt is moved precisely along the seam. Such seam tracking devices 30 are known in the art, and since their application to laser welding does not require any application of inventive step, they will not be explained in more detail here.

Kuten kuviossa 1 on näytetty, suoritetaan putki-kappaleen hitsaaminen putkijohtoon yleensä sopivammin put-35 kenosien ollessa vaakasuorassa asennossa. Koska putkijohto vesistön pohjaan laskettaessa myös on pääasiallisesti vaakasuora edellyttää tämä, että putkijohdon on hitsauksen 19 72446 jälkeen siirryttävä aluksesta vesistön pohjaan pitkin S-muo-toisesti kaarevaa rataa. Putkijohdon tämän pakosta tapahtuva taipuminen peräkkäin kahteen vastakkaiseen suuntaan rasittaa putkea ja erikoisesti hitsattuja saumoja.As shown in Figure 1, the welding of the pipe piece to the pipeline is generally performed more suitably with the pipe members in a horizontal position. Since the pipeline is also substantially horizontal when lowered to the bottom of the water body, this requires that the pipeline, after welding 19 72446, move from the vessel to the bottom of the water body along an S-shaped curved path. The forced bending of the pipeline in succession in two opposite directions strains the pipe and especially the welded seams.

5 Tämä vaikeus voidaan poistaa nostamalla kuvion 1 näyttämä koroke 12 vinoasentoon vaakasuoraan nähden. Tämä vinokulma voi olla sellainen, että putki saadaan kootuksi yhtenä ainoana käyränä, mikä vähentää putkeen vaikuttavia rasituksia, kun putki siirtyy laskualuksesta vesistön poh-10 jaan. Tapa, jolla koroketta nostetaan ja jolla se pysytetään halutussa kulmassa ja asennossa putkijohtoon nähden, riippumatta aluksen liikkeistä normaalien vesillä vaikuttavien voimien vaikutuksesta, ei kuulu tämän keksinnön piiriin eikä täten selitetä sen lähemmin. Tässä yhteydessä ei myös-15 kään lähemmin selitetä niitä muutoksia, jotka on tehtävä hitsauslaitteen eri osien kiinnittämiseksi korokkeeseen 12 ja tarpeellisen sähkö-, kaasu- ja jäähdytysvesisyötön liittämiseksi, koska nämä ongelmat lankeavat normaalin teknisen tuntemuksen piiriin.This difficulty can be eliminated by raising the platform 12 shown in Figure 1 to an oblique position with respect to the horizontal. This oblique angle can be such that the pipe is assembled as a single curve, which reduces the stresses acting on the pipe as the pipe moves from the landing craft to the bottom of the water body. The manner in which the platform is raised and maintained at the desired angle and position relative to the pipeline, regardless of the vessel's movements under the influence of normal forces in the water, is not within the scope of this invention and will therefore not be explained in more detail. In this context, the changes that need to be made to attach the various parts of the welding machine to the platform 12 and to connect the necessary electricity, gas and cooling water supply are also not explained in more detail, as these problems fall within the scope of normal technical knowledge.

20 Keksinnön ansiosta saadaan täten laitteisto, jonka avulla putkikappaleita voidaan nopeasti ja täsmällisesti hitsata kiinni putkijohtoon. Keksinnön ansiosta voidaan nopeasti muodostaa veden alle laskettavia putkijohtoja ja täten parhaiten käyttää hyödyksi sitä työaikaa, joka on 25 käytettävissä epäedullisten sääolosuhteiden välisinä taukoina. Keksinnön mukaisella hitsauslaitteella voidaan valmistaa 0,8 m pituinen kehän ympäri menevä hitsisauma kahdessa minuutissa, mikä on huomattavasti lyhyempi aika kuin tavanomaista tunnettua käsihitsausmenetelmää sovellet-30 taessa. Hitsauksen tultua tehdyksi voidaan alusta siirtää putkijohtoon nähden äsken hitsatun putkikappaleen toisen pään saattamiseksi hitsausaseman linjalle siten, että tämä pää voidaan hitsata kiinni uuteen putkikappaleeseen. Hitsaus-prosessin tämä osa voidaan suorittaa minuuttia lyhyemmäs-35 sä ajassa. Putkijohtoon voidaan täten lisätä vähintään 20 putkikappaletta tunnissa. Putkikappaleiden pituuden ollessa 12 metriä voidaan keksinnön mukaisella laitteella valmistaa 240 m putkijohtoa tunnissa.Thanks to the invention, an apparatus is thus obtained by means of which pipe sections can be quickly and accurately welded to the pipeline. Thanks to the invention, it is possible to quickly form submerged pipelines and thus to make the best use of the working time available as breaks between adverse weather conditions. With the welding device according to the invention, a 0.8 m long circumferential weld can be produced in two minutes, which is a considerably shorter time than when applying the conventional known manual welding method. Once the welding is done, the base can be moved relative to the pipeline to bring the other end of the newly welded pipe section into line with the welding station so that this end can be welded to the new pipe section. This part of the welding process can be completed in less than 35 minutes. Thus, at least 20 pipe pieces per hour can be added to the pipeline. With a length of 12 m of pipe sections, the device according to the invention can be used to produce 240 m of pipeline per hour.

Koska tullaan toimeen yhdellä ainoalla hitsausasemal- 20 7 2 4 4 6 la yksivaiheisen tai monivaiheisen hitsauksen suorittamiseksi, jolloin hitsataan sisäpuolelta tai ulokpuolelta tai molemmilta puolilta, voidaan tavanomaista pituutta olevassa laskualuksessa käyttää 5 huomattavasti paljon pitempiä putkikappaleita kuin 12 metriä putkijohdon kokoamiseen sen ansiosta, että tullaan toimeen yhdellä ainoalla hitsausasemalla ennestään tunnettujen putkenlaskumenetelmien vaatimien useiden hitsausasemien asemesta. Koska hitsausvaiheen 10 pituus ei riipu putkikappaleen akselinsuuntaisesta pituudesta vaan ainoastaan sen kehän pituudesta, johtaa pitempien putkikappaleiden käyttö pitempien putkijohtojen valmistumiseen aikayksikössä.Since a single welding station can be used to carry out single-stage or multi-stage welding with welding from the inside or outside or on both sides, a pipe section of considerable length can be used on a conventional length landing craft for much longer than 12 meters to assemble the pipeline. performed at a single welding station instead of the multiple welding stations required by prior art pipe-laying methods. Since the length of the welding step 10 does not depend on the axial length of the pipe section but only on its circumferential length, the use of longer pipe sections leads to the completion of longer pipelines per unit time.

Claims

1. Device for directing and fastening the end of a pipe line and in particular a td.IL thereof with the aid of a laser beam weldable pipe piece with a fastening means for the end of the pipe line and a fastening means for the end connected to the pipe line, to the welding position characterized in that the device (98, 108) for securing the pipe piece (28) comprises two at least in relation to the tube shaft connected to each other tightly (100), one of which is opposed to the inner the outer wall of the end of the pipe (8), the other towards the inner or outer wall of the end of the pipe piece, and including a device (40) for aligning the pipe piece (28) coaxially with the end cross-section of the pipe (8).

Device according to claim 1, characterized in that the device for directing the pipe piece (28) comprises coaxially a frusto-conical member (40), the smallest diameter being smaller. than the inner diameter of the tube piece (28) and where the largest diameter is larger than the tube piece thickness (2 pounds in inner diameter) which can be pressed with a hydraulic cylinder device 20 (34) along the axis of the tube to the welded end of the tube piece (28).

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the fastening means of the pipe piece (28) has an inner clamping device (98) consisting of two clamping devices 23 forming rings (100), the outer diameter of which is less than the inner diameter of the welded tubes (100). ) supports a group of radially arranged, circumferentially distributed hydraulic cylinder devices (104), whose piston rods (106) run through the bore heels of the rings and rest against the inner surface of the pipe piece (28) and the end of the pipe.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the fastening means of the pipe piece (28) has an outer clamping device (108) consisting of rings (100), the inside diameter of which is greater than the outer diameters of the welded tubes, the rings being joined to each other through a winding joint and which rings have a group of radially disposed carbon cylinder assemblies (104), the piston rods (106) of which are again drilled.