HU212740B - Structure and method of longitudinal welding pipe and flat steel - Google Patents

Description

A találmány laposacélokkal csövek hosszanti összehegesztésére alkalmas olyan készülékre és eljárásra vonatkozik, amely ipari és erőművi kazánberendezések gáztömör csőfalainak az előállítására szolgál.

Az ipari és erőművi kazánberendezések előállításánál sok ezer méter hegesztett kötést kell elkészíteni a kazánfalcsövek és a közöttük lévő laposacélok között. Ezek az úgynevezett csőfalak alkotják az ipari, illetve az erőművi kazánok nagy részét.

Ismert, hogy az ilyen jellegű csőfalak hegesztésénél elsősorban védőpor alatt végzett hegesztési eljárást alkalmaznak. A védőporos eljárásnak az az előnye, hogy az ív stabilan és fföccsenésmentesen olyan védőporréteg alatt ég, amely egyidejűleg a káros légköri hatások és oxidáció elleni védelmet, valamint a folyamat kifogástalan metallurgiai lefolyásához a salakképződést biztosítja. Az eljárást nagy olvasztási teljesítmény és alacsony hibagyakoriság jellemzi. Hátránya azonban mindenesetre az, hogy szokásos módon csak úgynevezett vályúhelyzetben, azaz vízszintes síkban lehet hegeszteni. Ez azt jelenti, hogy a tartályok csőfalának hegesztésénél eddig mindig két lépésben kellett hegeszteni, ha a minőségi követelmények a cső és a laposacél között megbízható összehegesztést kívántak meg. Ilyenkor a hegesztőfej rögzített és az összekötendő elemek mozognak.

A kötések tehát először az első lépésben mindkét oldalon felülről kerülnek hegesztésre. Ezután az egymással összehegesztett elemeket megfordítják és a második lépésben a megmaradt hátoldalon készre hegeszük. Ez a tényállás azonban az egész előállítási műveletnél viszonylag nagy kezelési és hegesztési időhányadot igényel. Mivel a hegesztési sebesség növelésének lehetősége gyakorlatilag ki van merítve, a teljes folyamat gyorsításához csak másféle hegesztési eljárás jöhet számításba.

Ismert egyébként a fordított védőporos hegesztési eljárás (lásd a 26 40 270, a 34 25 225 és a 34 30 349 számú német szabadalmi leírást) is, amelynél a hegesztés a szokásos védőporos hegesztéshez képest összességében 180°-kal meg van fordítva és a védőport, valamint az elektródát lentről felfelé juttatják a hegesztési helyhez. A védőport ekkor kényszerűségből a hegesztés helyéhez kell odapréselni. A fordított védőporos hegesztési eljárás legfőbb nehézsége azonban a kifogástalan hegesztési varrat kialakításának biztosításában van, mivel az olvadékot függő helyzetben kell tartani, ami az olvadék jellemzőinek instabilitását okozza. Ennél az eljárásnál ezért a hegesztési varrat minősége gyakran nem olyan jó, mint amilyennek a kazánberendezésekre vonatkozó követelmények szerint kellene lenni. Az előírt olvadási mélység eléréséhez nevezetesen itt viszonylag magas olvasztási jellemzőkkel végzett hegesztés szükséges. A csőfalhegesztés adott térbeli viszonyai mellett az olvadék és a védőpor odajuttatására szolgáló szerkezetek kombinációja nem lehetséges.

Néhány éve számos alkalmazási területen ismert a védőgázos hegesztési eljárás is, amelyet az utóbbi években elektronika segítségével jelentős mértékben tökéletesíteni lehetett. Napjainkban lehetséges a cseppképződést impulzus ívvel vezérelni, ami azt eredményezi, hogy az olvadás nagyon jól irányítható és modellezhető. A csőfalak védőgázos hegesztése ezek szerint ugyancsak lehetségesnek látszik. Ezt az eljárást azonban csőfalak hegesztésére eddig nem alkalmazták, mivel erre a célra a védőporos eljárás könnyebben megvalósítható és egyebek között további védőintézkedések, például mint a védőgázos eljárásnál a vakító fényív ellen, a védőporos eljárásnál nem szükségesek.

A különböző hegesztési eljárásoknál a hegesztőégő vezetésére ismertek a lengő készülékek alkalmazásai, amelyek segítségével lehetséges az olvadékot kiszélesíteni és így a horony távolság egyenetlenségeit kiegyenlíteni, ezáltal pedig a hegesztési varrat jó minőségét elérni. Hártányos, hogy a forgalomban lévő lengő készülékek viszonylag lassan működnek.

A találmány megkísérli ezen hátrányok mindegyikének a kiküszöbölését. Ennek az alapját az a feladat jelenti, hogy laposacélokkal csövek hosszanti összehegesztésére csőfalakhoz olyan eljárást és készüléket dolgozzunk ki, amelynek segítségével lehetséges a technika mai állásához viszonyítva kifejezett időmegtakarítás mellett úgy a felső, mint az alsó varratot is automatikusan kiváló minőségben meghegeszteni olyképpen, hogy messzemenően az ismert védőporos hegesztési eljárást vegyük alapul.

A találmány szerinti eljárás alapján ez oly módon érhető el, hogy a felső oldalon az ismert módon végzett védőporos hegesztéssel egyidejűleg az alsó oldalon olyan kombinált védőgázos lengő hegesztést hajtunk végre, amelynél az égőt oldalról lengő szerkezet segítségével tartjuk mozgásban és a hegesztőégő vezetésénél a lengés sebességét a hegesztendő elemek előtolási sebességével egyeztetjük.

Az eljárás megvalósítására szolgáló olyan szerkezetnél, amelynél gépállványon legalább egy pár rögzített hegesztőégővel, hegesztőhuzal előtolására és vezetésére szolgáló szerkezettel és a felső oldalon a varrat hegesztéséhez a védőpor odaillesztett elvezetésére szolgáló szerkezettel ellátott védőpor alatt végzett automatikus hegesztésre alkalmas hegesztőberendezés, valamint a hegesztési művelet alatt a hegesztendő elemek összeszorílására és továbbítására szolgáló továbbító szerkezet van elhelyezve, a találmány szerint ez oly módon érhető el, hogy a hegesztendő elemek alatt a gépállványon legalább egy olyan kombinált, az alsó oldalon lévő varratok egyidejű hegesztéséhez egy pár égővel működő védőgázos impulzusüzemű lengőszerkezet van elhelyezve, ahol a védőgázos égők a védőporos égőktől meghatározott L távolságban vannak, a lengőszerkezet segítségével oldalra csekély mozgásba hozhatók és állítható dőlésszögük van.

A találmány előnye egyebek között abban látható, hogy a kazán csőfala egyetlen munkamenetben, azaz úgy felülről, mint egyidejűleg alulról is (fej feletti helyzetben) hegeszthető. Ezáltal rendkívüli időmegtakarítás adódik, mivel az előállítási művelet ideje mintegy 50-60%-kal megrövidül. Az eljárás messzemenően automatizált és ezért különösen gazdaságos.

HU 212 740 Β

Előnyös, ha az előtolás sebességét a csőfalvastagság függvényében úgy választjuk meg, hogy kiegészítő hűtés ne legyen szükséges.

Célszerű ezenkívül az, ha 1,1 m/perc - 1,5 m/perc tartományba eső, előnyösen 1,3 m/perc-es előtolási sebességet alkalmazunk. Ezáltal kiegészítő hűtés nem szükséges, a laposacél nem revésedik és időigényesség szempontjából az eljárás nagyon kedvező.

Különösen előnyös az, ha a védőgázos impulzusüzemű lengő hegesztésnél 2 mm előtolásonként legalább egy lengő mozgás történik. Ezáltal a kifejezetten gyors lengés által az olvadás elegendő mértékben úgy kiterjed, hogy a cső előállításának pontatlanságai kiegyenlítődnek és az érzékelővel vezérelt égőbeállítás elmaradhat.

Előnyös továbbá, ha a hegesztés jellemzőit úgy választjuk meg, hogy a laposacél át nem hegesztett vastagsága legfeljebb a laposacél vastagságának 0,3szorosát teszi ki, a felső oldalon és az alsó oldalon a varratvastagság összege legalább a laposacél vastagság 1,25-szörösének felel meg és a meg nem olvasztott nyersanyag vastagsága legalább 2 mm.

Végül előnyösen alkalmazható az olyan készülék, amelynél a védőporos és a védőgázos égők távolsága mintegy 320 mm-t tesz ki. Ezáltal a kétféle hegesztési eljárás között nem jön létre kölcsönös kedvezőtlen befolyás.

Előnyös módon a védőgázos égők középvonala és a függőleges irány között az α hajlásszög 27°-30” között van. Célszerű továbbá az, ha a két védőgázos égőnek csak egy közös lengőszerkezete van költségmegtakarítás miatt, azonban természetesen mindegyik védőgázos égő egy-egy lengőszerkezetre is lehet behelyezve.

A csatotl rajzokon a találmány egyik kiviteli példája van feltüntetve, ahol az

1. ábra: a laposacél készre hegesztett kötése két csővel keresztmetszetben; a

2. ábra: a találmány szerinti készülék lényeges elemeinek keresztmetszete a védőporos égők síkjában olyképpen, hogy az előrébb elhelyezett védőgázos égők az egész elrendezés jobb érthetőségének kedvéért együtt vannak feltüntetve: a

3. ábra: a készülék és a hegesztendő elemek részbeni hosszmetszete két egymás felett lévő hegesztési varrat síkjában.

Az ábrákon csak a találmány megértése szempontjából lényeges elemek vannak ábrázolva. Nincs feltüntetve például az áram bevezetés, az égő rögzítés és a vezérlőberendezés rendszere.

A következőkben a találmányt kiviteli példa és az 1-3. ábrák alapján közelebbről ismertetjük.

A találmány szerinti eljárással lehetőleg csekély ráfordítással kívánjuk előállítani az 1. ábrán látható hegesztett kötést. A gáztömör kazán-csőfalak készítéséhez az 1 csöveket össze kell hegeszteni a közéjük helyezett 2 laposacéllal. Ilyenkor a 2 laposacélnak úgy a felső oldalán, mint az alsó oldalán is mindkét oldalon két N hegesztési varrat, tehát összesen négy hegesztési varrat készül. A felső hegesztési varratokat

Nl és N2, az alsó hegesztési varratokat pedig N3 és N4 jelöli.

A 2. és 3. ábra egyszerűsítve mutatja be a hegesztett kötések elkészítését. A felső Nl és N2 varratok elkészítésére a szokásos védőporral működő hegesztőautomatát alkalmazzuk. A 3 gépállványon van elhelyezve a 6 hegesztőhuzal előtolására és vezetésére szolgáló 5 szerkezettel és a 9 védőpor odajuttatására szolgáló 7 szerkezettel, valamint az eltávolítására szolgáló 8 szerkezettel a felső oldalon lévő Nl és N2 varratok hegesztéséhez a két rögzített védőporos 4 hegesztőégő, továbbá a hegesztési művelet közben az 1 cső és a 2 laposacél összeszorítását és továbbítását végző 10 továbbító szerkezet. Az 1 cső és 2 laposacél alatt van a 3 gépállványon elhelyezve az alsó oldalán lévő N3 és N4 varratok egyidejű hegesztéséhez két 11 égővel, a 13 hegesztőhuzal előtolására és vezetésére szolgáló 12 szerkezettel és a védőgáz odavezetéséhez a 14 szerkezettel ellátott kombinált védőgázos impulzusüzemű 15 lengőszerkezet. A védőgázos 11 égők ez esetben a védőporos 4 hegesztőégőktől meghatározott L távolságban vannak, oldalirányban a 15 lengőszerkezet segítségével csekély mértékben mozgásba hozhatók és állítható α dőlésszögük van a 11 égők középvonala és a függőleges irány között. A védőporos 4 hegesztőégők és a védőgázos 11 égők között az L távolság mintegy 320 mm-t tesz ki, az α dőlésszög pedig 27°-os. Mindkét védőgázos 11 égő olyan közös 15 lengő szerkezetre van szerelve, amely a 11 égőket oldalirányú lengőmozgásban tartja. Természetesen más kiviteli példa esetében mindegyik 11 égő egy-egy különálló 15 lengőszerkezetre is lehet szerelve. Ezenkívül más kiviteli példában az is lehetséges, hogy több, párosán elhelyezett védőporos hegesztőégő és védőgázos égő legyen egymás mögött.

A találmány szerinti eljárást a fent leírt szerkezettel kazán-csőfalak előállítására közelebbről ismertetjük

60,3 mm átmérőjű és 4,5 mm falvastagságú St 35.8/1. anyagú csövek hosszoldali összehegesztésének esetében 19,7 mm széles és S = 6,0 mm vastag ST 37-2 anyagú laposacéllal. Az egyesítendő 1 csövet és 2 laposacélt a 10 továbbító szerkezet segítségével vezetjük a 4 hegesztőégőkhöz és összeszorítjuk. A felső Nl és N2 varratokat az ismert védőporos hegesztési eljárással úgy hegesztjük össze, hogy ehhez EMS 3 Mo típusú, 2,5 mm átmérőjű 6 hegesztőhuzalt és a kereskedelmi forgalomban lévő 9 védőport használjuk. Egyidejűleg hegesztjük az alsó N3 és N4 varratokat a kombinált védőgázos impulzusüzemű lengőhegesztéssel. Védőgázos hegesztéshez 13 hegesztőhuzalként 1,6 mm átmérőjű Carbofil 100 típusú huzalt használunk. Védőgázként 82% argon és 18% széndioxid keverékét használjuk. A csőfal hegesztési sebessége, azaz az előtolási sebesség 1,3 m/perc. Ezáltal elérjük azt, hogy a hőközlés elegendően nagy és további hűtés nem szükséges. A lengés sebessége az előtolási sebességgel van egyeztetve. Egy lengőmozgás 2 mm előtolásnál játszódik le. Ennek a kifejezett gyors lengésnek a következtében az olvadást elegendő mértékben kiterjed úgy, hogy a csőkészítés pontatlanságai kiegyenlítődnek és érzékelővel vezéreli égőbeállítás nem szükséges.

A hegesztés jellemzőit úgy választjuk meg, hogy a

HU 212 740 Β laposacél át nem hegesztett D vastagsága legfeljebb a 2 laposacél S vastagságának a 0,3-szorosát teszi ki, a felső és az alsó oldalon a Cl + C2, illetve a C3 + C4 varratvastagságok összege mindig legalább a 2 laposacél S vastagságának az 1,25-szöröse és a meg nem olvadt csőfal A vastagsága legalább 2 mm-t ér el. A választott kiviteli példában ezért a védőgázos impulzusüzemű égő a következő jellemzőkkel működik. A 11 égő, amely csekély (320 mm) távolságban van a 4 hegesztőégőtől, 23 V feszültséggel és 298 A áramerősséggel működik 5 m/perc hegesztőhuzal előtolási sebesség mellett, míg a másik 11 égő 21,5 V feszültség mellett 297 A áramerősséggel üzemel 4,5 m/perc huzalelőtolást alkalmazva.

A kazán-csőfal egyetlen munkafolyamattal történő hegesztése, azaz az egyidejű felülről és alulról végzett automatikus hegesztés következtében az előállítási művelet ideje mintegy 50-60%-kal rövidül meg. A technika jelenlegi állásához viszonyítva ez jelentős költségmegtakarítást eredményez.

A hegesztési varratok minősége nagyon jó és kielégítik a kazánépítésnél támasztott magas követelményeket.

Claims (11)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás csövek hosszanti összehegesztésére laposacélokkal, amelynél a hegesztés a laposacél felső és alsó oldalán történik, a felső hegesztőégők rögzítettek, az összehegesztendő elemeket hegesztés előtt összeszorítjuk és hegesztés közben hosszirányban mozgatjuk, miközben a felső oldalon a hegesztést önmagában ismert védőporos hegesztési eljárással végezzük el, azzal jellemezve, hogy a felső oldalon végzett védőporos hegesztéssel egyidejűleg az itt használt hegesztőégőkhöz (4) képest az összehegesztendő elemek mozgásirányával ellentétes irányban hátrébb lévő égőkkel (11) az alsó oldalon kombinált védőgázos impulzusüzemű lengőhegesztést végzünk úgy. hogy az égőket (11) lengőszerkezettel (15) oldalirányban lengetjük.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hegesztést természetes léghűtésen túli kiegészítő hűtést mellőzve folytatjuk.
3. 3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az összehegesztendő elemeket hegesztés közben

   1,1 m/perc és 1,5 m/perc közötti sebességgel mozgatjuk.
4. 4. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az összehegesztendő elemeket hegesztés közben

   1,3 m/perc sebességgel mozgatjuk.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az impulzusüzemű védőgázos lengőhegesztésnél 2 mm előtolásonként legalább egy lengőmozgást végzünk.
6. 6. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy olyan hegesztési varratokat (N) alakítunk ki, amelyek mellett a laposacél (2) át nem hegesztett vastagsága (D) legfeljebb a laposacél (2) vastagságának (S) 0,3-szerese, a felső oldali varratvastagságok (C) összege és az alsóoldali varratvastagságok (C) összege a laposacél (2) vastagságának (S) legalább 1,25-szöröse, továbbá a meg nem olvasztott csőfal vastagsága (A) legalább 2 mm.
7. 7. Készülék csövek hosszanti összehegesztésére laposacélokkal az 1-6. igénypontok szerinti eljárás megvalósítására, amelynél a gépállványon lényegében legalább egy pár rögzített hegesztőégővel, a hegesztőhuzal előtolására és vezetésére szolgáló szerkezettel és a felső oldalon a varratok hegesztéséhez a védőpor odajuttatására, illetve elvezetésére szolgáló szerkezettel ellátott, védőpor alatt végzett automatikus hegesztésre alkalmas hegesztőberendezés, valamint a hegesztési művelet alatt a hegesztendő elemek összeszorítására és továbbítására szolgáló továbbító szerkezet van elhelyezve, azzal jellemezve, hogy a gépállványon (3), a hegesztendő elemek alatt legalább egy kombinált, az alsó oldalon lévő varratok (N3, N4) egyidejű hegesztéséhez egy pár védőgázos égővel (11) kapcsolt impulzusüzemű lengőszerkezet (15) van oly módon elhelyezve, hogy a védőgázos égők (11) a védőporos hegesztőégőktől (4) meghatározott távolságban vannak, a lengőszerkezet (15) segítségével oldalirányban mozgásba hozhatók és az égők (11) középvonala, valamint a függőleges irány közötti dőlésszög (a) állítható.
8. 8. A 7. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a védőporos hegesztőégők (4) és a védőgázos égők (11) közötti távolság (L) mintegy 320 mm.
9. 9. A 7. vagy a 8. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a védőgázos égők (11) dőlésszöge (a) 27-30.
10. 10. A 7-9. igénypontok bármelyike szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a két védőgázos égőnek (11) közös lengőszerkezete (15) van.
11. 11. A 7-9. igénypontok bármelyike szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a két védőgázos égő (11) mindegyikének van egy lengőszerkezete (15).