NO142610B - Fremgangsmaate og anordning til kjoeling av sveiser - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte

til kjøling av sveiser som er frembrakt ved stor varmetilførsel, hvor det tilføres kjølevann og samtidig gass for avskjerming av den overliggende smelte.

Oppfinnelsen vedrører også en anordning for utøvelse av fremgangsmåten, omfattende to hule, glidende blokker med stort sett plane flater som ligger overfor hverandre, for opptakelse av et bad av smeltet sveisemetall, hvor de plane flater er utstyrt med en hovedåpning.

Sveiseprosesser med stor tilført varmemengde (elektroslagg, elektrogass, undervannsbuesveising, med flerledere osv.) er som kjent fordelaktig når det gjelder produktivitet og an-vendes særlig for sveising av deler som har betydelig tykkelse. Men både den høye verdi for den tilførte varmemengde (omtrent 10 Joule/cm ved elektroslagg, skjøter av 50 mm tykke stål-plater) og den betydelige materialmasse som er involvert samt dens relativt lave varmeledningsevne er en stor hindring for anvendelse av prosessene. Faktisk oppnås det meget lav hastig-het for sveisekjøling med derav følgende dannelse av en utstrakt, termisk forandret sone som oppviser en grov krystallstruktur som kjennetegnes av lav bruddstyrke, lav duktilitet og ofte også lav strekkfasthet. Det er derfor nødvendig å gjennomføre en ettervarmebehandling av sveisen. På grunn av den sveisete konstruksjons dimensjoner er denne etterbehandling i de fleste tilfeller meget kostbar og i visse tilfeller praktisk talt umulig.

For å fjerne disse ulemper er det blitt foreslått noen løsninger, f.eks. å sprøyte vann på den sveisete sone for å

øke avkjølingshastigheten. Men ved å gjøre dette kan den fri-gjorte damp komme inn i sveisesømmen, noe som kan frembringe luftehull og sprekker i sømmen. Fra US-patentskrift 3.660.692

er det kjent en anordning som burde kunne eliminere disse ulemper og som består av en sveisesko som har en lavere sone som rager på skrå fra plateoverflaten. To rekker huller som ligger over hverandre er anbrakt i sonen. Fra den nedre rekke sprøytes det vann mens det fra den øvre blåses en inert gass som har det formål å fjerne dampen og hindre denne i å trenge innad mellom sveiseskoene og sveisesømmen. Men selv om dampen i begynnelsen føres nedover av gassen mot en relativt kald sone, beveger den seg straks etter oppover og omgir stykkene som skal sveises og kondenserer på den øvre del av platen og på elektroden og når til slutt frem til sveisedammen, noe som forårsaker koking i badet og fremmer dannelsen av innleiringer, lufthuller og sprekker.

Dessuten forårsaker slik kjøling bevegelser av kantene av stykkene som skal sveises, ofte slik at åpningen mellom stykkene selv lukkes,, men enkelte ganger, noe som ikke kan forutses,

også slik at åpningen utvides.

Det er umulig å forutsi omfanget av disse bevegelser nøyaktig, idet de er avhengig av en rekke faktorer, nemlig tilført varmemengde, sveisehastighet, avkjølingshastighet, varmeledningsevne for stykkene som skal sveises etc. En slik forut-sigelse er for kompleks til å bli effektivt studert i praksis. Resultatet er at sveiseprosessen som er fordelaktig på grunn av dens høye produktivitet må avbrytes oftere for å unngå at sveise-utstyret låses mellom stykkenes kanter som beveger seg mot hverandre og for rejustering av styreblokker som holder det smeltete bad.

Å låse stykkene som skal sveises i deres stillinger ved hjelp av bjelker eller andre anordninger er ofte ubrukbart,

hvis ikke skadelig, på grunn av de enorme spenninger som bevegelsene frembringer. Enten vil bjelkene løsne, eller det vil bli igjen meget skadelige spenninger i de sveisete stykker, noe som kan frembringe sprekker i sveisesømmen.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å eliminere de ovennevnte ulemper, hvorved det sikres en effektiv kjøling av den sveisete sone (minskning av utbredelsen av den termisk forandrete sone og bedring av dennes mekaniske egenskaper) ved å hindre den utviklete damp eller vannet som er kondensert av denne fra å nå sveisemetallet samt å hindre dannelsen av spenningene som forårsaker bevegelsene av kantene som skal sveises.

Under studium av dette problem har det overraskende vist seg at sveisesømmens mekaniske egenskaper, dens dimensjons-stabilitet, muligheten for å unngå sprekker og luftehull, muligheten for å unne" restspenninger, vil bedres bemerkelsesverdig ved å redusere arealet som underkastes virkningen av kjøle-vannet, helt i motsetning til resultatene som kunne direkte forutsis fra teo,ien og resultatene som er effektivt angitt av kjent teknikk på dette område.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kjennetegnes ved at kjølevannet bringes i berøring med den varme sveis i en kjøle-sone som til alle sider er avgrenset av gasstråler, hvorved forholdet mellom kjølesonens utstrekning på tvers av sveisen og sonens utstrekning i sveisens lengderetning er fra 10 : 1 til 1: i. Gassen dirigeres fortrinnsvis mot sveisesømmen under en vinkel på mellom 15 og 50° og med et trykk på 3 til 8 atnu

Anordninga er kjennetegnet ved at de hule blokker omfatter

en hoveddj_e som løper gjennom hovedåpningen,

en vanntilførselsledning som er forbundet med hoveddysen,

et antall sekundære dyser som er anordnet i flaten i en kontinuerlig rekke som omslutter en sone som omgir hovedåpningen, og som har et forhold mellom utstrekningen på tvers av sveisen og i sveisens lengderetning .på fra 10 : 1 til 1:1,

en gassledning i blokken til fordeling av en gass under trykk til de sekundære dyser,

minst én sekundær åpning gjennom flaten i sonen som er omgitt av de sekundære dyser, for fjerning av gass, damp og vann fra sonen, samt

et oppsamlingskammer som er anordnet i blokken og som kommuniserer med den sekundære åpning og hovedåpningen samt som i dets øvre ende er utstyrt med en åpning som kommuniserer med atmosfæren og i dets nedre ende en ekshaustledning.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse omsluttes således hovedåpningen hvorigjennom vanntilførselen foregår av et antall sekundære dyser som danner en "ledning" hvis vegg er dannet av gass som strømmer ut av de sekundære dyser. Denne ledning mot-virker effektivt at damp fra vannet som strømmer ut av hovedåpningen når frem til sveiseområdet. Oppsamlingskammeret i anordningen medvirker til effektiv bortføring av gass og damp. Et slikt kammer er.ikke benyttet ifølge ovennevnte US-patentskrift.

Utførelse av fremgangsmåten og den aktuelle anordning som muliggjør dens praktiske utførelse vil bli beskrevet i den etterfølgende beskrivelse, som vedrører en foretrukket utførel-sesform, under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et perspektivriss av en anordning ifølge

oppfinnelsen.

Fig. 2 viser et frontriss av anordningens overflate sett

i retning mot sveisesømmen.

Fig. 3 viser et snittriss av sveisesømmen og anordningen, tatt langs linjen II-II i fig. 2, idet anordningen er anordnet i et par på begge sider av sveisesømmen under sveisingen.

Under henvisning til tegningene skal det bemerkes at anordningen består av en styreblokk (innrettet i et par under sveisingen for å oppta det smeltete bad), idet det gjennom dennes overflate 1 i retning mot sveisesømmen er anordnet en hovedåpning 2 hvorigjennom det rager en dyse 3 eller liknende anordning, hvor-fra kjølevannet som kommer fra et rør 10 vil sprøytes, slik at sveisesømmens varme overflate treffes og avkjøles.

Om åpningen 2 er det anbrakt dyser 4 hvorav i det minste én rekke er plassert på åpningens øvre kant, idet dysenes akser skrår mot selve åpningen 2 og skrår i forhold til overflaten 1 i en vinkel på fra 15 til 50°. Fra dysene 4 vil det bli blåst en gass under et trykk på 2 til 8 atm. til dannelse av en bar-riere for vannet som sprøytes av dysene 3 og for dampen som er dannet av en del av vannet når dette kommer i kontakt med søm-mens varme sone. Vannet som ikke er fordampet og dampen vil føres med av gassen gjennom åpningen 2 og sekundære åpninger 5, som er utformet gjennom skoens overflate 1 i mellomrommet mellom dysene 4 og åpningen 2 parallelt med dennes sider, inni skoen, innad i et kammer 6 som ved dets øverste del gjennom en åpning 11 kommuniserer med atmosfæren, og fra dette kammer kommer

ekshausten ut gjennom et rør 7.

Gassen tilføres til styreblokken gjennom et rør 8 og ledes ved hjelp av et fordelingsrør 9 til dysene 4 som avgrenser et areal, som tilsvarer kjølesonen på selve sveisesømmen, hvor forholdet mellom dimensjonene på tvers med hensyn til sveisesømmen og dimensjonen parallelt med denne vil være fra 10 : 1 til 1:1.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte til kjøling av sveiser som er frembrakt ved stor varmeti1førsel, hvor det tilføres kjølevann og samtidig gass for avskjerming av den overliggende smelte, karakterisert ved at kjølevannet bringes i berøring med den varme sveis i en kjølesone som til alle sider er avgrenset av gasstråler, hvorved forholdet mellom kjølesonens utstrekning på tvers av sveisen og sonens utstrekning i sveisens lengderetning-ér fra 10 : 1 til 1:1.

2. Anordning for utøvelse av fremgangsmåten ifølge krav 1, til kjøling av sveiser som er frembrakt ved stor varmetil-førsel, omfattende to hule, glidende blokker med stort sett plane flater som ligger overfor hverandre, for opptakelse av et bad av smeltet sveisemetall, hvor de plane flater er utstyrt med en hovedåpning, karakterisert ved at de hule blokker omfatter en hoveddyse (3) som løper gjennom hovedåpningen (2), en vanntilførselsledning (10) som er forbundet med hoveddysen (3), et antall sekundære dyser (4) som er anordnet i flaten i en kontinuerlig rekke som omslutter en sone som omgir hovedåpningen (2), og som har et forhold mellom utstrekningen på tvers av sveisen og i sveisens lengderetning på fra 10 : 1 til 1 : 1, en gassledning (9) i blokken til fordeling av en gass under trykk til de sekundære dyser (4), minst én sekundær åpning (5) gjennom flaten (1) i sonen som er omgitt av de sekundære dyser (4), for fjerning av gass, damp og vann fra sonen, samt et oppsamlingskammer (6) som er anordnet i blokken og som kommuniserer med den sekundære åpning (5) og hovedåpningen (2) samt som i dets øvre ende er utstyrt med en åpning (11) som kommuniserer med atmosfæren og i dets nedre ende en ekshaustledning (7).

3. Anordning i samsvar med krav 2, karakterisert, ved at de sekundære dyser (4) i hver blokk er rettet mot den annen blokk og er skråttstilt under en vinkel på fra 15 til 50° i forhold til den tilhørende flate (1).