ITUA20163735A1 - Dispositivo di distribuzione di gas per protezione al rovescio di giunti di saldatura e relativo metodo di saldatura. - Google Patents

Description

Dispositivo di distribuzione di gas per protezione al rovescio di giunti di saldatura e relativo metodo di saldatura

La presente invenzione riguarda un dispositivo distribuzione di gas per protezione al rovescio di giunti di saldatura e relativo metodo di saldatura.

Più dettagliatamente, l’invenzione concerne un dispositivo di distribuzione di gas per la protezione dei lembi o bordi della saldatura di radice, cioè nelle quali la protezione è applicata sulla superficie dei lembi da saldare opposta alla superficie sulla quale si esegue la saldatura effettiva, studiato e realizzato in particolare per proteggere detta saldatura, anche quando il giunto di saldatura da effettuare è particolarmente inaccessibile e/o i lembi da saldare hanno una a geometria variabile con un profilo irregolare (i.e. curvo o doppiamente curvo, sia in sezione, sia in lunghezza).

Nel seguito la descrizione sarà rivolta a giunti di saldatura nel settore petrolifero o nucleare, ma è ben evidente come la stessa non debba essere considerata limitata a questo impiego specifico.

Ogni qual volta ci si trovi a dover effettuare una saldatura ad arco elettrico su un giunto accessibile da un solo lato si ha l’esigenza di rendere inerte il lato opposto a quello di saldatura, al fine limitare effetti di ossidazione, inclusione e altri possibili inquinamenti non accettabili da un punto di vista qualitativo.

Per garantire le condizioni inerti necessarie ad una saldatura di qualità, esistono diverse tecniche. Tra queste è noto l’uso di supporti in genere, realizzati in acciaio, in modo che presentino la medesima forma del giunto di saldatura da realizzare, da disporre poi sulla superficie opposta a quella su cui sarà realizzato detto giunto di saldatura, in modo da realizzare una sorta di camera isolata, riempibile con gas inerte, come Argon, Elio o miscele analoghe.

In tal modo, effettuando la saldatura, sulla parte opposta al giunto di saldatura non possono propagarsi eventuali spruzzi di saldatura, scintille e simili. I gas inerti consentono, in generale, anche l’ottenimento di saldature di elevata qualità e sicurezza.

Un problema tecnico dei sistemi di saldatura secondo la tecnica nota è che, per ogni giunto di saldatura da realizzare, occorre predisporre uno specifico supporto di protezione, avente esattamente la medesima geometria del giunto. Una volta effettuata la saldatura e realizzato il giunto, in genere i supporti di protezione, salvo rari casi, non possono essere riutilizzati.

Inoltre, nel caso in cui il volume almeno in parte individuato dalla superficie formata dai due lembi del giunto da saldare, sulla faccia opposta a quella della saldatura fosse irregolare, a causa di irregolarità (si immagini ad esempio la sezione di un tubo, che può variare considerevolmente lungo il suo sviluppo longitudinale), allora sarebbe problematico fissare il supporto metallico alla superficie da saldare. Ciò comporta un ulteriore limite all’adattamento dei sistemi di tecnica nota alla realizzazione di diversi tipi di giunti di saldatura.

Alla luce di quanto sopra, è, pertanto, scopo della presente invenzione quello di proporre un dispositivo di distribuzione di gas per protezione al rovescio di una saldatura, che possa essere adattabile alle diverse esigenze e geometrie di giunti di saldatura da realizzare.

È anche scopo della presente invenzione quello di proporre un dispositivo che permetta di riutilizzare il supporto usato per effettuare una saldatura per la saldatura di altri giunti.

Un altro scopo dell’invenzione è quello di proporre anche un metodo di saldatura mediante il dispositivo secondo l’invenzione.

Forma pertanto oggetto specifico della presente invenzione un dispositivo di distribuzione di gas per protezione al rovescio di giunti di saldatura, in cui detto giunto da saldare è previsto tra due lembi formanti una prima superficie, da saldare ed una seconda superficie opposta a detta prima superficie, detto dispositivo comprendendo un supporto longitudinale destinato ad essere applicato a detta seconda superficie, così da individuare con essa un volume di protezione, per l’introduzione di un gas inerte, caratterizzato dal fatto che detto supporto presenta proprietà meccaniche di flessibilità, in modo da essere curvabile in qualsiasi direzione, ed elastiche, così da riacquisire la forma iniziale a seguito di una sollecitazione meccanica.

Sempre secondo l’invenzione, detto dispositivo può presentare una sezione trasversale a “U”, avente bordi destinati ad essere disposti in adesione con detta seconda superficie, così da individuare con essa detto volume di protezione, per l’introduzione di detto gas inerte.

Ancora secondo l’invenzione, su detti bordi di detto supporto può essere ricavata una sede e detto dispositivo può comprendere una guarnizione disposta su detta sede.

Vantaggiosamente secondo l’invenzione, detto supporto può essere realizzato in polimeri plastici inerti e resistenti ad alta temperatura.

Ulteriormente secondo l’invenzione, detto supporto presenta una scanalatura su ciascuna delle superfici laterali e detto dispositivo può comprendere almeno una coppia di guide, impegnabili con dette scanalature, aventi una forma idonea a seguire la forma del giunto di saldatura previsto su detta prima superficie da saldare.

Preferibilmente secondo l’invenzione, detto supporto può presentare internamente una base e detto dispositivo può comprendere una lamiera per la protezione dal surriscaldamento generato dalla saldatura disposta su o parallelamente a detta base.

Sempre secondo l’invenzione, detto supporto può comprendere su almeno una delle estremità anteriore e/o posteriore almeno un condotto, per l’adduzione di uno o più flussi di gas inerti in detto volume di protezione.

Ancora secondo l’invenzione, detto dispositivo può comprendere una rete forata disposta all’interno di detto supporto ed in uscita o in corrispondenza di detti condotti.

Vantaggiosamente secondo l’invenzione, detto supporto può presentare sedi longitudinali interne, nelle quali è inseribile detta rete forata.

Ulteriormente secondo l’invenzione, detti mezzi di sollevamento possono essere di tipo meccanico, e/o pneumatico e/o elettromeccanico e sono posti inferiormente a detto supporto, detti mezzi di sollevamento essendo atti ad esercitare una spinta verticale su detto supporto.

Sempre secondo l’invenzione, detti mezzi di sollevamento possono comprendere una camera d’aria gonfiabile mediante opportuni organi di gonfiaggio.

Ancora secondo l’invenzione, detti mezzi di sollevamento possono comprendere martinetti meccanici, idraulici o dispositivi a molla.

Forma ulteriore oggetto della presente invenzione un metodo di saldatura mediante il dispositivo di distribuzione di gas per protezione al rovescio di giunti di saldatura, come definito sopra, caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi: (A) posizionare il dispositivo di distribuzione su detta seconda superficie, così da individuare con essa un volume di protezione, da riempire con un gas inerte; (B) azionare detti mezzi di sollevamento in modo da far aderire detta guarnizione di detto dispositivo di distribuzione con detta seconda superficie; (C) introdurre un gas inerte attraverso almeno uno di detti un condotti in detto volume di protezione; ed (D) eseguire la saldatura su detta prima superficie, opposta a detta seconda superficie.

Sempre secondo l’invenzione, detto metodo può comprendere ulteriormente le seguenti fasi: (E) far defluire il gas inerte da detto volume di protezione, attraverso almeno uno di detti condotti di detto supporto; (F) disattivare detti mezzi di sollevamento; e (G) rimuovere detto dispositivo di distribuzione.

Ancora secondo l’invenzione, detta fase (B) può prevedere il gonfiamento di detta camera d’aria e/o l’attivazione di detto martinetto.

Vantaggiosamente secondo l’invenzione, detta fase (F) può prevedere lo sgonfiamento di detta camera d’aria e/o la disattivazione di detto martinetto.

La presente invenzione verrà ora descritta a titolo illustrativo ma non limitativo, secondo le sue preferite varianti esecutive, con particolare riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui: la figura 1 mostra vista d’insieme di un dispositivo di distribuzione di gas per protezione al rovescio di giunti di saldatura secondo l’invenzione; la figura 2 mostra un particolare del dispositivo di protezione secondo la figura 1;

la figura 3 mostra una sezione trasversale del dispositivo di protezione secondo la figura 1;

la figura 4 mostra la bocca di ingresso del gas inerte del dispositivo secondo l’invenzione;

le figure 5 e 6 mostrano dei particolari dell’interno del dispositivo secondo l’invenzione; la figura 7 mostra un organo meccanico di sollevamento;

la figura 8 mostra una vista in sezione di una tubatura alla quale è applicato il dispositivo di protezione secondo la presente invenzione; e

la figura 9 mostra una vista in sezione che mostra l’applicazione del dispositivo di protezione secondo la presente invenzione ad un giunto.

Nelle varie figure le parti simili verranno indicate con gli stessi riferimenti numerici.

Facendo riferimento alle figure 1-6, si osserva un dispositivo distribuzione di gas 1 per protezione al rovescio di giunti di saldatura secondo la presente invenzione.

Il dispositivo di distribuzione 1 comprende essenzialmente un supporto 2, una guarnizione 3, fissata a detto supporto 2, ed, eventualmente, mezzi di sollevamento 4 di detto supporto 2.

Il supporto 2 ha una struttura longitudinale, con sezione trasversale ad “U”. Detto supporto 2 è realizzato in materiale flessibile e resistente alle alte temperature, presentante proprietà elastoplastiche ed in particolare proprietà meccaniche di flessibilità, in modo da essere auto adattante, i.e. curvabile in qualsiasi direzione, ed elastiche, così da riacquisire la forma iniziale a seguito di una sollecitazione, così da poterlo adattare alla superficie da proteggere ed alla forma del giunto di saldatura da realizzare.

Ad esempio, detto supporto 2 può essere realizzato in polimeri plastici inerti e resistenti ad alta temperatura come PTFE caricato quarzo e termotrattato.

Il supporto 2 alle estremità superiori presenta dei bordi 22, sui quali è ricavata una rispettiva sede 22’, il cui funzionamento sarà meglio chiarito nel seguito.

Tale supporto 2, quando il dispositivo di distribuzione 1 è applicato ai lembi da saldare, nei termini meglio descritti nel seguito, forma con essi un volume o camera di protezione V.

All'interno di detto supporto 2, che costituirà una tenuta sulle pareti circostanti alla giunzione da saldare, potrà essere introdotto e circolare il gas inerte necessario alla protezione dei lembi per la realizzazione del giunto di saldatura. Detto supporto 2 presenta internamente una base 21, sulla o parallelamente alla quale è disposta una lamiera 21’, atta a costituire una ulteriore protezione dal surriscaldamento generato dalla saldatura quando questa viene realizzata in condizioni particolari.

Detto supporto 2 comprende alle estremità anteriore e posteriore un condotto 23, per l’adduzione di uno o due (o più) flussi di gas inerti nel volume di protezione V individuato da detto supporto 2 e le superfici da saldare. L’utilizzo di uno o più condotti 23 è vincolato dalla quantità di gas da iniettare. Nel caso in cui si utilizzasse un solo condotto 23, l’altro può essere utilizzato come scarico per evitare il formarsi di una eventuale eccessiva sovrappressione di gas nel volume di protezione V, dannosa per la realizzazione di una corretta saldatura.

All'uscita dei condotti 23 di gas può essere inserita una struttura di distribuzione del gas, tipicamente una rete forata 24, utile ad evitare turbolenze all'interno del volume di protezione V, necessaria per rompere il flusso laminare del gas proveniente dal condotto esterno (non visibile in figura), accoppiato al condotto 23. Per lo stesso motivo, è possibile installare tale sistema di distribuzione 24 su tutto il supporto 2. In particolare, detto supporto 2 presenta delle sedi longitudinali interne 25, nelle quali è inseribile detta rete forata 24.

Detto supporto 2 presenta anche delle scanalature 26 ricavate sulla superficie laterale del supporto 2, destinate ad impegnarsi con rispettive guide (non mostrate in figura), aventi una forma idonea a seguire la forma dei bordi dei lembi sui quali realizzare il giunto di saldatura. In tal modo, è possibile inserire le guide nelle scanalature 26, così da posizionare detto supporto 2 in corrispondenza dei bordi di detti lembi.

La guarnizione 3 è disposta su dette sedi 21’ dei bordi di detto supporto 2 ed è destinata ad aderire alla superficie dei lembi da saldare opposta a quella su cui è previsto il giunto da saldare, in particolare in prossimità dei bordi da saldare, così da individuare il suindicato volume di protezione V.

Ciò consente di ottenere una efficiente adesione ai bordi ed evitare le dispersioni di gas inerte ai lati del supporto 2.

Detta guarnizione 3 è sufficientemente elastica da garantire una buona aderenza e tenuta con la superficiale di contatto e allo stesso tempo è resistente alle elevate temperature.

Inoltre, la guarnizione 3 è ignifuga e inerte, per non contaminare il giunto da saldare a causa di un eccessivo riscaldamento del materiale.

I mezzi di sollevamento 4 di detto dispositivo possono essere di tipo meccanico, pneumatico od elettromeccanico. Detti mezzi di sollevamento 4 sono posti inferiormente a detto supporto 2, per esercitare una spinta verticale su detto supporto 2, così da adattarlo alla eventuale curvatura della superficie dei lembi da saldare opposta a quella sulla quale occorre effettuare il giunto di saldatura, premendo detta guarnizione 3 contro detta superficie.

Nella forma di realizzazione mostrata nelle figure 1-6, detti mezzi di sollevamento sono pneumatici, comprendendo una camera d’aria 41 gonfiabile mediante opportuni organi di gonfiaggio (non mostrati in figura). In una seconda forma di realizzazione, mostrata nella figura 7, detti mezzi di sollevamento 4 possono comprendere degli organi di sollevamento meccanici, come dei martinetti 42.

Secondo ulteriori forme di realizzazione, detto sistema di sollevamento 4 può essere costituito da sistemi a molle o pistoni.

Il funzionamento del dispositivo distribuzione 1 di gas per protezione al rovescio di giunti di saldatura sopra descritto si svolge nel modo seguente. Facendo riferimento alla figura 8, si osserva una tubatura T (c.d. pipeline) o simili, avente una forma curva. Detta tubatura T presenta una superficie esterna o prima superficie S’, sulla quale è prevista una fessura o apertura realizzata da due lembi, tra i cui bordi deve essere realizzato il giunto di saldatura, ed una superficie interna S” alla tubatura T, o seconda superficie. Detta superficie interna S” essendo opposta a detta superficie esterna S’ di detta tubatura T.

Per effettuare la saldatura di detto giunto sulla superficie esterna S’ di detta tubatura T, il dispositivo di distribuzione 1 viene preliminarmente posizionato all’interno della tubatura T stessa. Essendo flessibile, il supporto 2 può facilmente seguire la forma e la curvatura della tubatura T.

Successivamente, la camera d’aria 41 viene gonfiata con opportuni mezzi di gonfiaggio (non mostrati nelle figure), così che il dispositivo 1, con il proprio ingombro riempia il volume interno della tubatura T e la guarnizione 3 possa aderire alla superficie interna S” della tubatura T, opposta, come detto, a quella esterna S’, sulla quale è presente il giunto da saldare. Si consideri che anche la superficie interna S” di detta tubatura T potrà anch’essa eventualmente avere una propria curvatura e detta guarnizione è atta a consentire l’opportuno adattamento di detto supporto 2 a detta superficie interna S”.

Una volta posizionato il dispositivo 1 in corrispondenza del giunto da saldare (che è, come detto, sulla superficie esterna S’ della tubatura T) e posta in adesione la guarnizione 3 con la superficie interna S” della tubatura T, può essere introdotto il gas inerte attraverso un condotto 23 nel volume di protezione V formato da detto supporto 2 e dalla superficie interna di detta tubatura T.

Il gas si distribuisce uniformemente, anche per mezzo di detta rete forata 24, lungo tutto il volume di protezione V formato da detto supporto 2 e la superficie interna della tubatura T a cui detto dispositivo di distribuzione 1 aderisce.

È possibile così effettuare la saldatura, realizzando detto giunto di saldatura, eventualmente apportando materiale o metallo di apporto per la sua realizzazione. Durante quest’ultima fase, eventuali spruzzi di saldatura o scintille saranno contenuti da detto dispositivo di distribuzione 1.

Una volta eseguita la saldatura, è sufficiente far defluire il gas inerte da detto volume di protezione V, mediante opportune valvole (non mostrate in figura) attraverso uno di detti condotti 23 riportati alle estremità di detto supporto 2, sgonfiare la camera d’aria 41 e sfilare il dispositivo di distribuzione 1 dalla tubatura T.

Detto dispositivo di distribuzione 1 potrà essere utilizzato per una ulteriore saldatura, ad esempio di un altro tratto della tubatura T, eventualmente con una forma o una curvatura differenti.

Facendo ora riferimento alla figura 9, si osserva l’applicazione del dispositivo di distribuzione 1 ad una superficie interna S”, opposta alla superficie esterna (non mostrata nella figura) sulla quale è presente il giunto da saldare. Nel in esame, detta superficie interna S”, essere quella di un serbatoio o contenitore in generale, avente internamente delle irregolarità I superficiali.

Una volta posizionato il dispositivo di protezione 1, eventualmente con l’aiuto di guide (non mostrate in figura) impegnate in dette scanalature 26, gonfiando la camera d’aria 26, quest’ultima si appoggia e si adatta a dette irregolarità I superficiali interne, facendo aderire la guarnizione 3 a detta superficie interna S”, in prossimità dei bordi dei lembi su cui realizzare, sulla faccia opposta di detta superficie interna S”, la saldatura.

Successivamente, come nel caso precedente, è possibile inserire il gas inerte e consentire la realizzazione della saldatura sul giunto, sempre superficie opposta a quella in cui aderisce detto dispositivo 1.

Sarà poi sufficiente nuovamente fa defluire il gas inerte da uno di detti condotti 23 e sgonfiare detta camera d’aria 41, per sfilare il dispositivo di distribuzione 1.

In aggiunta alle applicazioni suindicate, il dispositivo 1 secondo la presente invenzione può essere anche utilizzato come protezione di una camera, i.e. il volume di protezione V, durante operazioni limitrofe che possano inquinare/sporcare/ossidare la superficie da proteggere.

Inoltre, il dispositivo 1 secondo la presente invenzione è anche utilizzabile come guida per operazioni di spazzolatura od abrasione meccanica della passata di radice.

Un vantaggio della presente invenzione è quello di consentire sia il riutilizzo del supporto, sia il fatto che il dispositivo di protezione può adattarsi a diverse configurazioni e geometrie del giunto da saldare.

La presente invenzione è stata descritta a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo le sue forme preferite di realizzazione, ma è da intendersi che variazioni e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti del ramo senza per questo uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di distribuzione (1) di gas per protezione al rovescio di giunti di saldatura, in cui detto giunto da saldare è previsto tra due lembi formanti una prima superficie (S’), da saldare ed una seconda superficie (S”) opposta a detta prima superficie (S’), detto dispositivo (1) comprendendo un supporto (2) longitudinale destinato ad essere applicato a detta seconda superficie (S”), così da individuare con essa un volume di protezione (V), per l’introduzione di un gas inerte, caratterizzato dal fatto che detto supporto (2) presenta proprietà meccaniche di flessibilità, in modo da essere curvabile in qualsiasi direzione, ed elastiche, così da riacquisire la forma iniziale a seguito di una sollecitazione meccanica.
2. 2. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di presentare una sezione trasversale a “U”, avente bordi (22) destinati ad essere disposti in adesione con detta seconda superficie (S”), così da individuare con essa detto volume di protezione (V), per l’introduzione di detto gas inerte.
3. 3. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che su detti bordi (22) di detto supporto (2) è ricavata una sede (22’) e dal fatto di comprendere una guarnizione (3) disposta su detta sede (22’).
4. 4. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto supporto (2) è realizzato in polimeri plastici inerti e resistenti ad alta temperatura.
5. 5. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto supporto (2) presenta una scanalatura (26) su ciascuna delle superfici laterali e dal fatto di comprendere almeno una coppia di guide, impegnabili con dette scanalature (26), aventi una forma idonea a seguire la forma del giunto di saldatura previsto su detta prima superficie (S’) da saldare.
6. 6. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto supporto (2) presenta internamente una base (21) e dal fatto di comprendere una lamiera (21’) per la protezione dal surriscaldamento generato dalla saldatura disposta su o parallelamente a detta base (21).
7. 7. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto supporto (2) comprende su almeno una delle estremità anteriore e/o posteriore almeno un condotto (23), per l’adduzione di uno o più flussi di gas inerti in detto volume di protezione (V).
8. 8. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto di comprendere una rete forata (24) disposta all’interno di detto supporto (2) ed in uscita o in corrispondenza di detti condotti (23).
9. 9. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto supporto (2) presenta sedi longitudinali interne (25), nelle quali è inseribile detta rete forata (24).
10. 10. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di sollevamento (4) sono di tipo meccanico, e/o pneumatico e/o elettromeccanico e sono posti inferiormente a detto supporto (2), detti mezzi di sollevamento (4) essendo atti ad esercitare una spinta verticale su detto supporto (2).
11. 11. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di sollevamento (4) comprendono una camera d’aria (41) gonfiabile mediante opportuni organi di gonfiaggio.
12. 12. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 10 o 11, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di sollevamento (4) comprendono martinetti (42).
13. 13. Metodo di saldatura mediante il dispositivo di distribuzione (1) di gas per protezione al rovescio di giunti di saldatura, come definito in una qualsiasi delle rivendicazioni 1-12, caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi: (A) posizionare il dispositivo di distribuzione (1) su detta seconda superficie (S”), così da individuare con essa un volume di protezione (V), da riempire con un gas inerte; (B) azionare detti mezzi di sollevamento (4) in modo da far aderire detta guarnizione (3) di detto dispositivo di distribuzione (1) con detta seconda superficie (S”); (C) introdurre un gas inerte attraverso almeno uno di detti un condotti (23) in detto volume di protezione (V); ed (D) eseguire la saldatura su detta prima superficie (S’), opposta a detta seconda superficie (S”).
14. 14. Metodo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato di comprendere ulteriormente le seguenti fasi: (E) far defluire il gas inerte da detto volume di protezione (V), attraverso almeno uno di detti condotti (23) di detto supporto (2); (F) disattivare detti mezzi di sollevamento (4); e (G) rimuovere detto dispositivo di distribuzione (1).
15. 15. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 13 o 14, caratterizzato dal fatto che detta fase (B) prevede il gonfiamento di detta camera d’aria (41) e/o l’attivazione di detto martinetto (42).
16. 16. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 14-15, caratterizzato dal fatto che detta fase (F) prevede lo sgonfiamento di detta camera d’aria (41) e/o la disattivazione di detto martinetto