FR2500348A1

FR2500348A1 - Temporary backing bar for fusion welded joints - in pipework and boiler-making

Info

Publication number: FR2500348A1
Application number: FR8103815A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-02-26
Filing date: 1981-02-26
Publication date: 1982-08-27

Abstract

A moving belt forms a temporary backing bar for the weld pool when the base sealing run is put down in a welded joint. It passes round support rollers which rension it and press it against the underside of the joint. It is applied without sliding, so that there is no relative motion at the point of contact. The belt can be made from jointed links, either refractory or consumable, or strip metal. There is a groove in the centre of the belt directly behind the joint, and heat is removed by water cooling. The assembly is carried by a moving trolley, and positioned below the joint by a system of lights. This invention is intended for pipe work and boiler making. The base run is critical either manually or by machine and requires very skilled personnel. A fixed backing bar gives good results, but is difficult to insert and remove. This invention by avoiding relative motion between belt and joint, gives equivalent results.

Description

La présente invention a trait au domaine du soudage et concerne un dispositif du type à support mobile et non subsistant,destiné à retenir le bain de fusion lors de modes opératoires de soudage met
tant en oeuvre une ou plusieurs passes de fond.The present invention relates to the field of welding and relates to a device of the mobile support type and not subsisting, intended to retain the molten bath during metering welding procedures.
as long as one or more long distance passes.

La mise en place du soudage automatique en tuyauterie et en chaudronnerie se heurte à un problème majeur concernant la réalisation de la passe de pénétration (ou : passe de fond). Actuellement,
cette passe peut être obtenue soit par un procédé manuel (techniques
connues sous les noms : TIG, HIC, Electrode enrobée...) soit par une mé
thode automatique, telle que : MAC, fil fourré, plasma.. .etc. The implementation of automatic welding in piping and boiler making comes up against a major problem concerning the realization of the penetration pass (or: bottom pass). Currently,
this pass can be obtained either by a manual process (techniques
known under the names: TIG, HIC, coated electrode ...) or by a mete
automatic method, such as: MAC, cored wire, plasma ... etc.

Ces deux groupes de techniques présentent un certain
nombre d'inconvénients. En particulier, la mise en oeuvre d'un procédé manuel est longue et nécessite une main-d'oeuvre spécialisée. Dans le cas de la passe automatique, la réalisation est difficile et délicate elle exige en outre un personnel encore plus spécialisé et l'entreprise
se trouve alors tributaire de quelques rares et coûteux experts.These two groups of techniques present a certain
number of drawbacks. In particular, the implementation of a manual process is long and requires specialized manpower. In the case of the automatic pass, the realization is difficult and delicate; it also requires even more specialized personnel and the company
is then dependent on a few rare and expensive experts.

Un mode opératoire de soudage mettant en oeuvre un sup
port envers pallie une partie de ces inconvénients en éliminant le pro
blème préoccupant de la qualité de la passe de fond. La compacité et la
régularité de cette dernière sont assurées à condition qu'il n'y ait
pas de glissement du support sur le joint à souder au moment de l'opéra
tion de soudage, ce qui est le cas pour les supports envers fixes. Ce
pendant, ce dernier type de support présente l'inconvénient d'une mise
en place et d'un retrait difficiles.A welding procedure using a sup
wearing upside down overcomes some of these drawbacks by eliminating the pro
problem concerning the quality of the long distance pass. The compactness and
regularity of the latter are ensured provided that there is
no sliding of the support on the joint to be welded at the time of the opera
welding, which is the case for fixed back supports. This
during this last type of support has the disadvantage of a setting
in place and difficult removal.

La présente invention vise à favoriser le développement
du soudage automatique pour la réalisation des passes de fond et à permettre ainsi une réduction des temps de fabrication et de formation du personnel spécialisé. Elle permet notamment de développer le soudage sous flux en poudre et de n'avoir ainsi qu'un seul procédé de soudage pour la
réalisation du joint soudé dans sa totalité.The present invention aims to promote the development
automatic welding for carrying out the bottom passes and thus allowing a reduction in the manufacturing and training times of specialized personnel. It makes it possible in particular to develop welding under powder flux and thus to have only one welding process for the
realization of the welded joint in its entirety.

Le dispositif de l'invention est du type précité à
supports envers mobile et non subsistant. Selon sa caractéristique es
sentielle, le support mobile est constitué par une bande de roulement ap
pliquée sans glissement contre le joint de soudure de façon telle que, par rapport à ce joint, les vitesses relatives des joints en contact
soient nulles.The device of the invention is of the aforementioned type to
supports backward mobile and not subsisting. According to its characteristic es
sential, the mobile support consists of a tread ap
bent without sliding against the weld joint so that, relative to this joint, the relative velocities of the joints in contact
are zero.

En pratique, pour obtenir le résultat susvisé,la bande de
roulement est munie d'une série de moyens permettant d'assurer sa tension,
d'obtenir et de contrôler un parfait positionnement dans le plan du joint à souder et, enfin, de plaquer cette bande contre le joint à l'endroit où l'opération de soudage s'effectue.In practice, to obtain the above-mentioned result, the strip of
bearing is provided with a series of means making it possible to ensure its tension,
to obtain and control perfect positioning in the plane of the joint to be welded and, finally, to press this strip against the joint at the place where the welding operation takes place.

Bien que tout appareil mettant en oeuvre des moyens connus en soi pour assurer les fonctions ci-dessus et permettant d'ob- tenir une vitesse relative nulle du ou des points en contact d'une bande de roulement par rapport à un joint de soudure, entre dans le cadre de la présente invention, on décrira ci-dessous plus en détail un mode de réalisation non limitatif et illustratif seulement, par référence aux dessins annexés qui représentent
. Figure 1 : une vue de côté d'un dispositif conforme à
l'invention ;
. Figure 2 : une illustration de profil des principaux éléments
de la figure 1 ;
. Figure 3 : une coupe selon la ligne 111-111 de la figure 1 ;
et
. Figure 4 : une vue de dessus du dispositif de la figure 1.Although any device employing means known per se to perform the above functions and making it possible to obtain a zero relative speed of the point or points in contact with a tread relative to a weld joint, is within the scope of the present invention, there will be described below in more detail a nonlimiting and illustrative embodiment only, with reference to the accompanying drawings which represent
. Figure 1: a side view of a device according to
the invention;
. Figure 2: a profile illustration of the main elements
of Figure 1;
. Figure 3: a section along line 111-111 of Figure 1;
and
. Figure 4: a top view of the device of Figure 1.

Sur les figures 1 à 3, on voit que le dispositif selon l'invention comporte une bande de roulement 7 constituée de maillons 7' et 7". Il s'agit ici d'une bande sans fin. Cependant on prévoit une bande qui s enroule à une extrémité et se déroule a l'autre. La bande de roulement est par exemple réalisée en un matériau réfractaire ou consommable. Elle peut comporter avantageusement une rainure centrale 8. Celle-ci vient se placer en coincidence sous le joint B souder 9 formé par les pièces à souder 12 et 13 (voir figure 1). Dans cet exemple les pièces sont des tubes en position horizontale. Le bain de fusion va couler dans la rainure centrale 8. La forme de cette rainure dépend de divers paramètres dont le procédé de soudage et le type de joint. In FIGS. 1 to 3, it can be seen that the device according to the invention comprises a tread 7 made up of links 7 ′ and 7 ". This is an endless band. However, a band is provided which s rolls up at one end and unrolls at the other.The tread is for example made of a refractory or consumable material and can advantageously include a central groove 8. This is placed coincidentally under the joint B weld 9 formed by the parts to be welded 12 and 13 (see figure 1) .In this example the parts are tubes in a horizontal position. The molten bath will flow in the central groove 8. The shape of this groove depends on various parameters including the welding process and type of joint.

Les maillons 7', 7" etc... sont refroidis énergiquement par une circulation d'eau 30 qu'il est nécessaire de mettre en place si l'évacuation calorifique n'est pas suffisante et si l'on désire un réemploi du dispositif de support. The links 7 ', 7 "etc ... are cooled vigorously by a circulation of water 30 which it is necessary to set up if the heat evacuation is not sufficient and if it is desired to reuse the device of support.

La bande 7 est plaquée sur le joint à souder par trois rouleaux 14,15,16. Le placage est obtenu au moyen d'un moteur 18, solidaire de la bande de roulement par la colonne télescopique 19 créant une tension diamètrale dans le tube par le biais de la crémaillère 17. Cet te crémaillère peut être remplacée par un système de vis-écrou, vérin, ressort ou équivalent. Le moteur 18 est constamment sous tension pendant toute l'opération de soudage. Il assure ainsi l'adaptation du dispositif au problème de rotondité (faux-rond) des tubes. The strip 7 is pressed against the joint to be welded by three rollers 14,15,16. Plating is obtained by means of a motor 18, integral with the tread by the telescopic column 19 creating a diametrical tension in the tube by means of the rack 17. This rack can be replaced by a screw system. nut, cylinder, spring or equivalent. The motor 18 is constantly energized during the entire welding operation. It thus ensures the adaptation of the device to the problem of roundness (runout) of the tubes.

Afin de permettre un placage simultané des trois rouleaux 14, 15, 16, l'axe en rouleau 15 est coulissant dans la colonne 19 et le bras A est mobile autour de l'axe B (cf figure 2). C'est le bras A qui porte les axes des rouleaux 20 et 22, ceux-ci pouvant être aussi coulissant dans une direction parallèle à 21. In order to allow simultaneous plating of the three rollers 14, 15, 16, the roll axis 15 is sliding in the column 19 and the arm A is movable around the axis B (see FIG. 2). It is the arm A which carries the axes of the rollers 20 and 22, these can also be sliding in a direction parallel to 21.

L'ensemble est monté sur un chariot 23 qui peut rouler dans le sens longitudinal des tubes 12 et 13, c'est à dire en avant ou en arrière selon la direction de la flèche F1 (voir figure 1). Le chariot est télécommandé par cables ou autres moyens (ultra-sons, rayons X ou gamma) et amène l'appareil sur le joint à souder à l'aide des 4 roues 1, 2, 3, 4 actionnées par le moteur 24. The assembly is mounted on a carriage 23 which can roll in the longitudinal direction of the tubes 12 and 13, that is to say forward or backward in the direction of the arrow F1 (see FIG. 1). The trolley is remote-controlled by cables or other means (ultrasound, X-rays or gamma) and brings the device to the joint to be welded using the 4 wheels 1, 2, 3, 4 actuated by the motor 24.

Lorsque le dispositif fonctionne il faut éviter qu'il ne sorte du plan du joint à souder (effet de vissage). Afin de vérifier le bon positionnement de la bande de roulement dans le plan du joint à souder, il a été mis en place un ensemble de trois lampes de couleurs différentes (27, 28, 29). La lampe centrale 28 est visible à travers le jour du joint à souder lorsque l'appareil est bien positionné. Si celui-ci dérive, la lampe 27 ou 29 devient visible et il est alors possible à l'opérateur de rattrapera cette dérive en faisant fonctionner le moteur 25 ou 26. Un dispositif de positionnement par ultra-sons peut être aussi mis en place. When the device is working, it must be avoided that it leaves the plane of the joint to be welded (screwing effect). In order to verify the correct positioning of the tread in the plane of the joint to be welded, a set of three lamps of different colors (27, 28, 29) has been installed. The central lamp 28 is visible through the day of the joint to be welded when the apparatus is correctly positioned. If it drifts, the lamp 27 or 29 becomes visible and it is then possible for the operator to catch up with this drift by operating the motor 25 or 26. A device for positioning by ultrasound can also be put in place.

Dans le cas où le dispositif de l'invention est employé pour la réalisation de joints circulaires de plan vertical, sur tube ou virole en rotation, il faut que la bande de roulement se trouve toujours à l'endroit où l'opération de soudage est effectuée. Un contacteur à mercure 32 permet ce positionnement. Les moteurs 25 et 26 sont actionnés simultanément dès que le circuit du contacteur est fermé, c'est à dire dès que le contacteur quitte sa position de référence. Lorsque le dispositif revient à sa position de référence, le circuit du contacteur est ouvert et les moteurs 25 et 26 sont à l'arrêt. In the case where the device of the invention is used for making circular joints of vertical plane, on a rotating tube or ferrule, the tread must always be at the place where the welding operation is performed. A mercury contactor 32 allows this positioning. The motors 25 and 26 are actuated simultaneously as soon as the contactor circuit is closed, that is to say as soon as the contactor leaves its reference position. When the device returns to its reference position, the circuit of the contactor is open and the motors 25 and 26 are stopped.

Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est le suivant
Le chariot 23 pénètre à l'intérieur de l'un des tubes à souder (par exemple le tube 13), grâce aux roues 1, 2, 3, 4 et il se déplace jusqu'au joint à souder. Lorsque la lumière 28 est visible, le moteur 24 est arrêté et le moteur 18 est actionné. Celui-ci fait entrer en contact la bande de roulement et le joint à souder d'une part puis les roues 5, 6 et les tubes 12, 13 d'autre part. Les roues 1, 2, 3, 4 sont soulevées dans la meme opération et ainsi le dispositif est pret à se déplacer dans le même plan que le plan de joint. Ce déplacement est assuré par les moteurs 25 et 26 qui peuvent agir simultanément ou indépendamment selon la volonté de l'opérateur.The operation of the device according to the invention is as follows
The carriage 23 enters the interior of one of the tubes to be welded (for example the tube 13), by means of the wheels 1, 2, 3, 4 and it moves to the joint to be welded. When the light 28 is visible, the motor 24 is stopped and the motor 18 is activated. This brings the tread and the welded joint into contact on the one hand, then the wheels 5, 6 and the tubes 12, 13 on the other hand. The wheels 1, 2, 3, 4 are raised in the same operation and thus the device is ready to move in the same plane as the joint plane. This movement is ensured by the motors 25 and 26 which can act simultaneously or independently according to the will of the operator.

Lorsque le joint est terminé, le moteur 18 ramène la bande de roulement vers l'intérieur des tubes, les roues 1, 2, 3, 4 s'abaissent et les roues 5, 6 se relèvent. Le chariot sort alors du tube. When the joint is finished, the motor 18 brings the tread towards the inside of the tubes, the wheels 1, 2, 3, 4 are lowered and the wheels 5, 6 are raised. The carriage then leaves the tube.

Un autre mode de réalisation de l'invention est encore possible. Another embodiment of the invention is also possible.

En effet, quand on assemble les tubes à l'aide d'un système d'accostage mécanique intérieur (clamp hydraulique, pneumatique ou électrique) la mise en place du chariot devient impossible. I1 est nécessaire alors de prévoir la fixation de la bande de roulement sur le système d'accostage luimeme. Le placage de la bande se fait alors à l'aide d'un vérin. Le système de positionnement contre l'effet de vissage n'a plus lieu d'entre car on est assuré du maintien de la bande dans le plan de joint par un essai préalable à vide. Cependant on doit conserver un système assurant le maintien de la bande de roulement à l'endroit où l'opération de soudage est effectuée.When the tubes are assembled using an internal mechanical docking system (hydraulic, pneumatic or electric clamp), the carriage cannot be put in place. It is then necessary to provide for the fixing of the tread on the docking system itself. The plating of the strip is then done using a jack. The positioning system against the screwing effect no longer takes place because it is ensured that the strip is held in the joint plane by a prior vacuum test. However, a system must be maintained ensuring the maintenance of the tread at the place where the welding operation is carried out.

Par ailleurs, le dispositif selon l'invention peut etre utilisé pour réaliser des soudures longitudinales de tôles et de tubes. Cellesci peuvent etre réalisées par exemple à l'aide d'un rail sur lequel glisse le chariot, la bande de roulement étant plaquée par un vérin hydraulique. Furthermore, the device according to the invention can be used to produce longitudinal welds of sheets and tubes. These can be achieved for example using a rail on which the carriage slides, the tread being pressed by a hydraulic cylinder.

L'invention ne préjuge pas du mode opératoire de soudage employé à condition que celui-ci comporte la réalisation d'une passe de fond avec soutien. En particulier la forme du chanfrein , l'écartement des lèvres, le ou les procédés de soudage mis en oeuvre peuvent etre de divers types. The invention does not prejudge the welding procedure used, provided that this involves making a bottom pass with support. In particular the shape of the chamfer, the spacing of the lips, or the welding process or processes used can be of various types.

Claims

I. Device of the movable backing support type and not subsisting, intended to retain the molten bath during welding operating methods using one or more bottom passes, characterized in that the movable support consists of an applied tread without sliding against the weld joint so that, relative to the latter, the relative speeds of the points in contact are zero.

2. Device according to claim 1, characterized in that the tread (7) is chosen from the group consisting of: links connected to each other, of refractory or consumable material, a continuous metal slat.

3. Device according to any one of claims I or 2, characterized in that the tread (7) has a groove (8) at the joint to be welded.

4. Device according to any one of claims 1 to 3 characterized in that the support (7) is chosen from the group endless band or band winding at one end and taking place at the other end.

5. Device according to any one of the claims

I to 4, characterized in that the strip (7) serving as backing support is driven by rollers (14,15,16) connected by telescopic column (19) to a mobile carriage (23), said strip being first applied against the joint to be welded by a rack (17) actuated by motor (18) then positioned in the plane of the joint with control by light system (27,28,29) and placed at the location of the welding operation by means of a mercury contactor (32).