FR2511625A1

FR2511625A1 - Internal tube resistance butt welding rig - with welding transformer connected to shoes on clamping devices

Info

Publication number: FR2511625A1
Application number: FR8116069A
Authority: FR
Inventors: Vladimir Konstantinovi Lebedev; Sergei Ivanovi Kuchuk-Yatsenko; Vasily Alexeevich Sakharnov; Boris Afanasievich Galian
Original assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Current assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Priority date: 1981-08-21
Filing date: 1981-08-21
Publication date: 1983-02-25
Also published as: FR2511625B1

Abstract

An internally mounted resistance butt-welding machine for tubes consists of a central carrier element, supporting a welding transformer and two tensioning devices with clamping shoes. The current is supplied from the transformer to the shoes through two tubes, separated by insulation, in an annular gap between the carrier element and one of the tensioning devices. This new design increases the welding performance and raises the functional reliability.

Description

La présente invention est relative aux machines à souder les tubes bout à bout par résistance utilisables pour le soudage de tubes de diamètre relativement important dans les ateliers aussi bien qu a l'extérieur, par exemple, lors de la construction des pipelines. The present invention relates to machines for welding tubes end to end by resistance usable for welding tubes of relatively large diameter in workshops as well as outside, for example, during the construction of pipelines.

Les machines à souder les tubes bout à bout par résistance applicables au soudage de tubes peuvent être classées entre trois groupes
1) machines dites extérieures, dont tous les mécanismes, y compris les transformateurs de soudage, sont disposés à l'extérieur des tubes à assembler
2) machines dites intérieures, dont tous les mécanismes, y compris les transformateurs de soudage, sont disposées à l'intérieur des tubes à assembler
3) machines dites combinées, dont les mécanismes de centrage et d'écrasement sont disposés à lSin- térieur des tubes à assembler, tandis que le transformateur de soudage et les organes d'amenée de courant le sont en dehors desdits tubes,
Il est rationnel d'employer les machines à souder extérieures pour l'assemblages des tubes de diamètre relativement faible car, en cas de tubes de diamètre important, ces machines deviennent très volumineuses et lourdes en rendant l'inspection visuelle du joint à souder tout à fait difficile.Resistance butt welding machines applicable to pipe welding can be classified into three groups
1) so-called external machines, all of whose mechanisms, including welding transformers, are arranged outside the tubes to be assembled
2) so-called interior machines, all the mechanisms of which, including the welding transformers, are arranged inside the tubes to be assembled
3) so-called combined machines, the centering and crushing mechanisms of which are arranged inside the tubes to be assembled, while the welding transformer and the current supply members are located outside of said tubes,
It is rational to use external welding machines for assembling relatively small diameter tubes because, in the case of large diameter tubes, these machines become very bulky and heavy by making the visual inspection of the welding joint completely made difficult.

Pour les tubes de grand diamètre, il est rationnel d'employer des machines à souder bout à bout intérieures, dans les ateliers aussi bien qu'à ltexté- rieur de ceux-ci, dans tous les cas ot la machine se déplace de joint à joint, par exemple, lors de la construction des pipelines. Les dimensions des machines intérieures sont limitées à celles des tubes et de ce fait les machines doivent être d'une conception tres rationnelle et surtout en ce qui concerne le transformateur de soudage et les organes d'amenée de courant. For large diameter tubes, it is rational to use internal butt welding machines, in workshops as well as inside them, in all cases where the machine moves from joint to joint, for example, during the construction of pipelines. The dimensions of the interior machines are limited to those of the tubes and therefore the machines must be of a very rational design and especially with regard to the welding transformer and the current supply members.

Les machines du type combiné peuvent être appliquées au soudage des tubes de diamètre moyen (820...1020 mm), effectué dans les ateliers. The machines of the combined type can be applied to the welding of medium diameter tubes (820 ... 1020 mm), carried out in the workshops.

Cependant la disposition des mécanismes à l'intérieur et à l'extérieur des tubes à souder rend ces machines tout à fait encombrantes, l'accès auxdits mécanismes et au joint à souder étant toujours difficile. However, the arrangement of the mechanisms inside and outside of the welding tubes makes these machines quite bulky, access to said mechanisms and to the welding joint being always difficult.

A partir de ce qui précéde, les machines qui conviennent au mieux au soudage bout à bout par résistance des tubes de grand diamètre sont celles du type intérieur. From the above, the machines which are best suited for butt welding by resistance of large diameter tubes are those of the interior type.

On connaît une machine à souder en bout par résistance (voir le brevet d'invention des Etats Unis d'Amérique n0 3 164 718) qui, adaptée au soudage à l'intérieur des tubes, est du type comportant un élé- ment porteur longitudinal portant des mécanismes de serrage axialement mobiles et immobiles avec des sabots d'amenée de courant reliés électriquement à un transformateur de soudage. A resistance butt welding machine is known (see United States invention patent No. 3,164,718) which, suitable for welding inside the tubes, is of the type comprising a longitudinal support element. carrying axially movable and stationary clamping mechanisms with current feed shoes electrically connected to a welding transformer.

Dans la machine à souder considérée, le transformateur de soudage annulaire est disposé sur-un des vérins du mécanisme de serrage, hors de la portion de la machine, qui vient se placer au dessous du joint à souder. Le courant arrive aux sabots à partir du transformateur de soudage par l'intermédiaire de barres flexibles. Les sabots d'amenée de courant sont répartis régulièrement suivant une circonférence et sont isolés du corps de la machine à souder. In the welding machine in question, the annular welding transformer is placed on one of the cylinders of the clamping mechanism, outside the portion of the machine, which is placed below the joint to be welded. Current arrives at the shoes from the welding transformer via flexible bars. The current supply shoes are distributed regularly along a circumference and are isolated from the body of the welding machine.

Lors du fonctionnement de la machine à souder, on voit d'abord entrainéesen fusion les portions des faces terminales des tubes qui sont les plus rappro chiés les unes des autres du fait que les surfaces à assembler sont bien inégales. A mesure de la fusion des faces terminales des tubes, le contact s'établit entre toutes les surfaces à assembler. Il s'ensuit qu'au stade de fusion initial ce n'est pas tout le transformateur de soudage qui travaille, mais uniquement ses enroulements qui sont les plus proches de la zone de fusion. C'est la raison pour laquelle l'énergie du transformateur est utilisée de manière incomplète et pour laquelle le stade de fusion initial prend trop de temps. Cet inconvénient nuit à la durée de tout le processus de soudage ce qui pose des limites à l'amélioration de la productivité de la machine à souder. During the operation of the welding machine, we first see melt-driven portions of the end faces of the tubes which are closest to each other because the surfaces to be joined are very uneven. As the end faces of the tubes merge, contact is established between all the surfaces to be assembled. It follows that at the initial melting stage it is not the whole welding transformer which works, but only its windings which are closest to the melting zone. This is why the energy of the transformer is used in an incomplete way and why the initial melting stage takes too long. This drawback affects the duration of the entire welding process, which poses limits to improving the productivity of the welding machine.

L'invention a pour but de mettre au point une machine à souder en bout par résistance opérant à l'intérieur des tubes qui présenterait un meilleur rendement et une fiabilité grâce à une nouvelle conception des organes d'amenée de courant. The object of the invention is to develop a resistance butt welding machine operating inside the tubes which would have better efficiency and reliability thanks to a new design of the current supply members.

Ce problème est résolu à l'aide d'une machine . souder en bout par résistance opérant à l'intérieur des tubes, du type comportant un élément porteur longitudinal portant des mécanisme de serrage de tubes axialement mobiles et immobiles avec des sabots d'amenée de courant reliés, par l'intermédiaire d'un organe d'amenée de courant, à un transformateur de soudage, cette machine à souder étant caractérisée selon l'invention en ce ce que l'organe d'amenée de courant est constitué par deux tubes coaxiaux isolés l'un de l'autre et montés dans l'espace libre annulaire entre l'élément porteur longitudinal et le mécanisme de serrage immobile. This problem is solved using a machine. resistance butt welding operating inside the tubes, of the type comprising a longitudinal support element carrying clamping mechanisms for axially mobile and immobile tubes with connected current-supplying shoes, by means of a member current supply, to a welding transformer, this welding machine being characterized according to the invention in that the current supply member is constituted by two coaxial tubes isolated from one another and mounted in the annular free space between the longitudinal support element and the stationary clamping mechanism.

Cette conception de 11 organe d'amenée de courant est très simple et, par conséquent, contribue à la fiabilité de la machine à souder les tubes en bout par résistance. Cet organe d'amenée de courant permet, d'autre part, de réduire l'énergie consommée par le transformateur de soudage et la durée du stade de fusion initial et, par là même, d'améliorer le rendement de la machine à souder toute entière. This design of the current supply member is very simple and, consequently, contributes to the reliability of the machine for welding tubes by resistance. This current supply member makes it possible, on the other hand, to reduce the energy consumed by the welding transformer and the duration of the initial melting stage and, thereby, to improve the efficiency of the whole welding machine. whole.

Il est rationnel que la liaison électrique entre chacun des tubes d'amenée de courant et les sabots d'amenée de courant correspondants soit réalisée par l'intermédiaire de barrettes flexibles, ce qui permet de conserver cette liaison lors des mouvements radiaux des sabots en vue de serrage des tubes avant le soudage et en vue de leur relâchement après le soudage. It is rational that the electrical connection between each of the current supply tubes and the corresponding current supply shoes is made by means of flexible bars, which makes it possible to maintain this connection during the radial movements of the shoes in view. clamping tubes before welding and for their release after welding.

L'invention sera mieux comprise et d'autre buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec référence aux dessins annexés non limitatifs dans lesquels
la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'une machine à souder les tubes en bout par résistance suivant l'invention
la Fig. 2 est une vue en coupe suivant Il - Il de la Fig. 1.The invention will be better understood and other objects, details and advantages thereof will appear better in the light of the explanatory description which follows of an embodiment given solely by way of nonlimiting example with reference to the drawings non-limiting appendices in which
Fig. 1 is a view in longitudinal section of a machine for end-welding tubes by resistance according to the invention
Fig. 2 is a sectional view along II - II of FIG. 1.

Comme il ressort. des Fig. 1 et 2 des dessins annexés, la machine 1 à souder les tubes bout à bout par résistance opère à l'intérieur des tubes 2 et comprend un élément porteur longitudinal 3 dont l'axe longitudinal se confond avec l'axe des tubes 2 à. souder. Sur l'élément porteur longitudinal 3, sont montés, coaxialement à celui-ci, un transformateur de soudage annulaire 4 et deux mécanismes 5 et 6 de serrage des tubes à souder munis chacun d'une commande hydraulique individuelle 7, le mécanisme 5 étant axialement immobile et le mécanisme 6 pouvant se déplacer axialement. As it turns out. of Figs. 1 and 2 of the accompanying drawings, the machine 1 for welding the tubes end to end by resistance operates inside the tubes 2 and comprises a longitudinal support element 3 whose longitudinal axis merges with the axis of the tubes 2 to. solder. On the longitudinal support element 3, are mounted, coaxial thereto, an annular welding transformer 4 and two mechanisms 5 and 6 for clamping the welding tubes each provided with an individual hydraulic control 7, the mechanism 5 being axially stationary and the mechanism 6 can move axially.

Toujours sur l'élément porteur longitudinal 3 et coaxialement à celui-ci, est monté un mécanisme 8 de fusion et d'écrasement muni de sa commande hydraulique individuelle 9 et relié de manière mobile au mécanisme de serrage.6. La machine est adaptée pour se déplace à l'intérieur du tube à l'aide d'un chariot 10 muni de galets de roulement 11 entraînés par une commande appropriée (non représentée). Still on the longitudinal support element 3 and coaxial with it, is mounted a mechanism 8 for melting and crushing provided with its individual hydraulic control 9 and connected in a mobile manner to the clamping mechanism. The machine is adapted to move inside the tube using a carriage 10 provided with rollers 11 driven by an appropriate control (not shown).

Aux extrémités opposees de l'élément porteur longitudinal 3 sont fixés à demeure deux plateaux d'appui 12 et 13 et, le long de cet élément, on voit montées, sur des rouleaux de support 14, trois douilles 15, 16 et 17 dont deux, 15 et 16 notamment, font partie des mécanismes de serrage 5 et 6, respectivement, et la troisième, réf é- rencée en 17, fait partie du mécanisme 8 de fusion et d'écrasement. Comme il ressort de la Fig. 1, le plateau d'appui 12 est disposé entre le transformateur de soudage 4 et la douille 15, c'est-à-dire que le transformateur de soudage 4 est monté au voisinage du mécanisme de serrage 5 immobile axialement et, notamment, sur son coté éloigné de la zone de jonction des tubes 2 à souder.La douille 17 du mécanisme 8 de fusion et d'écrasement est disposez au voisinage de l'autre plateau d'appui 13 et est reliée à celui-ci par l'intermédiaire de sa commande hydraulique individuelle 9. La douille 16 du mécanisme de serrage 6 mobile axialement est disposée entre la douille 17 et la zone de jonction des tubes et est reliée à la douille 17 par l'intermédiaire de sa commande hydraulique individuelle 7 servant au déplacement de cette douille le long de l'élément porteur 3. At the opposite ends of the longitudinal support element 3 are permanently fixed two support plates 12 and 13 and, along this element, we see mounted, on support rollers 14, three sockets 15, 16 and 17 including two , 15 and 16 in particular, are part of the clamping mechanisms 5 and 6, respectively, and the third, referenced at 17, is part of the mechanism 8 for melting and crushing. As shown in FIG. 1, the support plate 12 is disposed between the welding transformer 4 and the socket 15, that is to say that the welding transformer 4 is mounted in the vicinity of the clamping mechanism 5 which is axially immobile and, in particular, on its side distant from the junction zone of the tubes 2 to be welded. The socket 17 of the melting and crushing mechanism 8 is placed in the vicinity of the other support plate 13 and is connected to the latter by means of of its individual hydraulic control 9. The bush 16 of the axially movable clamping mechanism 6 is disposed between the bush 17 and the junction area of the tubes and is connected to the bush 17 by means of its individual hydraulic control 7 serving for movement of this socket along the carrier element 3.

Le mécanisme de serrage 5 axialement immobile et l'élément porteur longitudinal 3 sont réalisés de sorte qu'un espace annulaire (bien visible dans les dessins) se forme entre eux, ou la douille 15 ne vient pas en contact direct de l'élément porteur 3. The axially stationary clamping mechanism 5 and the longitudinal support element 3 are produced so that an annular space (clearly visible in the drawings) forms between them, or the sleeve 15 does not come into direct contact with the support element 3.

Le mécanisme 5 comprend des leviers de serrage 18 répartis régulièrement suivant une circonférence par rapport à l'axe de l'élément porteur 3. Un bras 19 de chacun des leviers 18 est articulé de manière à pouvoir pivoter radialement (voir la référence 20) sur le plateau de support, tandis que son autre bras 21 est relié par une articulation, comme indiqué en 22, à une des extrémités d'une biellette d'écartement 23 articulée (référence 24) à une portion 25 de la douille 15, qui est la plus proche de la zone de jonction des tubes#. Sur les bras 21 des leviers de serrage 18 sont montés des sabots 26 d'amenée de courant reliés aux bornes respectives du transformateur 4 à l'aide d'un organe d'amenée de courant dont la description va suivre. The mechanism 5 comprises clamping levers 18 distributed regularly along a circumference relative to the axis of the support element 3. An arm 19 of each of the levers 18 is articulated so as to be able to pivot radially (see reference 20) on the support plate, while its other arm 21 is connected by a hinge, as indicated in 22, to one of the ends of an articulated spacer rod 23 (reference 24) to a portion 25 of the bush 15, which is closest to the junction area of the tubes #. On the arms 21 of the clamping levers 18 are mounted shoes 26 for supplying current connected to the respective terminals of the transformer 4 using a current supply device, the description of which will follow.

Le mécanisme de serrage 6 mobile axialement est en principe d'une conception analogue à celle du mécanisme 5, mais diffère de celui-ci en ce que chacun de ses leviers de serrage 27 est articulée, par son bras 28, à la douille 17 du mécanisme 9 de fusion et d'écartement (référence 29). Son autre bras 30 est articulé en 31 à une extrémité d'une biellette d'écartement 32, respectivement. Les extrémités opposées des biellettes d'écartement 32 sont articulées (référence 33) à une portion 34 de la douille 16, qui est la plus proche de la zone de jonction des tubes à souder. Sur les bras 30 des leviers 27 sont montés des sabots 35 d'amenée de courant reliés aux bornes respectives (autres que celles auxquelles sont reliés les sabots 26) du transformateur de soudage 4 par l'intermédiaire d'un organe d'amenée de courant dont la description va suivre. The axially movable clamping mechanism 6 is in principle of a design similar to that of the mechanism 5, but differs from it in that each of its clamping levers 27 is articulated, by its arm 28, to the socket 17 of the mechanism 9 for fusion and spacing (reference 29). Its other arm 30 is articulated at 31 at one end of a spacer rod 32, respectively. The opposite ends of the spacer rods 32 are articulated (reference 33) to a portion 34 of the sleeve 16, which is closest to the junction zone of the tubes to be welded. On the arms 30 of the levers 27 are mounted shoes 35 for supplying current connected to the respective terminals (other than those to which the shoes 26 are connected) of the welding transformer 4 by means of a current supply member. whose description will follow.

L'organe d'amenée de courant, reliant les bornes respectives du transformateur 4 aux sabots d'amenée de courant 26 et 35, comporte deux éléments d'amenée de courant tubulaire 36 et 37 disposés dans l'espace libre annulaire entre le mécanisme de serrage axialement immobile 5 et 11 élément porteur longitudinal 3. Les tubes d'amenée de courant 36 et 37 sont montés coaxia- lement et sont séparés l'un de l'autre à l'aide d'un joint isolant 38.Les extrémités des tubes d'amenée de courant sont mises en contact, d'une part, avec les bornes respectives (différentes) du transformateur de soudage 4 et,. d'autre. part, sont reliées électriquement aux sabots d'amenée de courant 26 ou 35 par l'in termédiaire de barrettes flexibles 39 et 40, respectivement, de sorte qu'en fonctionnement un circuit de soudage puisse se former. The current supply member, connecting the respective terminals of the transformer 4 to the current supply shoes 26 and 35, comprises two tubular current supply elements 36 and 37 arranged in the annular free space between the mechanism axially stationary clamping 5 and 11 longitudinal support element 3. The current supply tubes 36 and 37 are mounted coaxially and are separated from each other by means of an insulating joint 38. The ends of the current supply tubes are brought into contact, on the one hand, with the respective (different) terminals of the welding transformer 4 and ,. else. part, are electrically connected to the current supply shoes 26 or 35 by means of flexible bars 39 and 40, respectively, so that in operation a welding circuit can be formed.

Pour le soudage, la machine est introduite dans un des tubes à assembler 2 de manière que la face terminale du tube soit située entre les sabots 26 et 35. For welding, the machine is introduced into one of the tubes to be assembled 2 so that the end face of the tube is located between the shoes 26 and 35.

D'abord, on branche la commande hydraulique 7 du mecanisme de serrage 5 immobile axialement. Sous l'effet de cette commande, la douille 15 se déplace le long de l'élément porteur 3, en s'appuyant contre celui-ci à l'aide de son support à rouleaux 14, du coté du futur joint. Les biellettes 23, dont le mouvement de translation est interdit et qui de ce fait ne peuvent aller avec la douille 15, tournent alors autour de l'axe de l'articulation 24. En tournant, les biellettes 23 prennent une nouvelle position vis-à-vis de l'élément porteur 3 et agissent sur les leviers de serrage 18 de manière à les écarter radialement.Ces derniers se rap-prochent de la paroi intérieure du tube et, lorsque la douille 15 continue à se déplacer, agissent sur les sabots 26 de sorte que ceux-ci, sollicités contre le tube 2, effectuent la fixation du tube en position voulue de manière que les axes de la machine et dudit tube se confondent. Ensuite, on emmanche sur le bout libre de la machine un autre tube en l'enfonçant jusqu'à ce qu'il vienne en butée de la face:.terminale du premier tube. La fixation de ce tube est effectuée, à l'aide du mécanisme de serrage 6, d'une manière analogue à celle dont on a effectué la fixation du premier tube. Les faces terminales des deux tubes se trouvent opposées l'une à l'autre et la machine à souder est positionnée sur l'axe desdits tubes.First, the hydraulic control 7 of the clamping mechanism 5 is axially stationary. Under the effect of this command, the sleeve 15 moves along the carrier element 3, pressing against it by means of its roller support 14, on the side of the future seal. The rods 23, the translational movement of which is prohibited and which therefore cannot go with the sleeve 15, then rotate around the axis of the articulation 24. By turning, the rods 23 assume a new position vis-à-vis -screw of the carrying element 3 and act on the clamping levers 18 so as to separate them radially. These latter approach the inner wall of the tube and, when the sleeve 15 continues to move, act on the shoes 26 so that these, urged against the tube 2, effect the fixing of the tube in the desired position so that the axes of the machine and said tube coincide. Then, another tube is fitted onto the free end of the machine, pushing it in until it comes into abutment on the face: .terminal of the first tube. The fixing of this tube is carried out, using the clamping mechanism 6, in a manner analogous to that of which the fixing of the first tube has been carried out. The end faces of the two tubes are opposite one another and the welding machine is positioned on the axis of said tubes.

Ensuite, on branche le transformateur de soudage 4 et actionne le mécanisme 8 de fusion et d'écrasement de sorte que le mécanisme 6 de serrage et le tube, fixé par celui-ci, se déplacent en direction de l'autre tube. Pendant ce temps, le courant en provenance du secondaire du transformateur 4 est amené dans la zone de jonction et un circuit électrique comprenant les tubes d'amenée de courant 36 et 37, les barrettes flexibles 39 et 40 ainsi que les sabots 26 et 35 se ferme. Du fait que les surfaces à assembler sont normalement inégales, on assiste a la fusion des surfaces en contact jusqu'à ce que ces surfaces soient parfaitement fondues, après quoi le mécanisme 8 effectue leur écrasement. Next, the welding transformer 4 is plugged in and actuates the fusion and crushing mechanism 8 so that the clamping mechanism 6 and the tube, fixed by the latter, move in the direction of the other tube. During this time, the current from the secondary of the transformer 4 is brought into the junction area and an electrical circuit comprising the current supply tubes 36 and 37, the flexible bars 39 and 40 as well as the shoes 26 and 35 are closed. Since the surfaces to be joined are normally uneven, there is a melting of the contacting surfaces until these surfaces are perfectly melted, after which the mechanism 8 performs their crushing.

Lors du processus de soudage, l'organe tubulaire d'amenée de courant exerce une double fonction de sommateur et de distributeur de courant, c'est-à-dire qu'il sert à amener le courant opportunément à l'endroit du joint qui le nécessite. C'est de cette manière qu'on arrive à intensifier la fusion et, par conséquent, à réduire le temps du stade de fusion initial. During the welding process, the tubular current supply member performs a double function of summing and current distributor, that is to say it serves to bring the current expediently to the place of the joint which requires it. It is in this way that the fusion can be intensified and, consequently, the time of the initial fusion stage can be reduced.

Claims

1) Machine for welding tubes end to end by resistance of the type operating inside the tubes, comprising a longitudinal support element carrying clamping mechanisms for axially movable and immobile tubes with fixing shoes for current supply connected by 'Intermediate of a current supply member, to a welding transformer, characterized in that the current supply member consists of two coaxial tubes (36 and 37) isolated from each other and mounted in the annular free space between the longitudinal support element (3) and the stationary clamping mechanism (5).

2) Welding machine according to claim 1 characterized in that each tubular current axis element (36 and 37) is electrically connected to the current supply fixing shoes (26 and 35) by means of flexible bars ( 39 and 40).