NO772657L - Lysbuesveising under vann. - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for buesveising under vann.

Oppfinnelsen vedrører, en fremgangsmåte for buesveising under vann.

Ved såkalt metall-inertgass (MIG) og metall-aktiygass (MAG) buesveising hvor det gneerelt benyttes en fast tråd som sveiseelektrode og i buesveising med en tråd med flussmiddelkjerne som sveiseelektrode, blir en.,elektrisk strøm tilført fra en kraftkilde til den kontinuerlig forbrukbare elektrode. Tråden tilføres med konstant hastighet til en sveisebrenner med en trådmater. En bue strekkes mellom spissen av elektroden og arbeidsstykket som skal sveises. Spissen av elektroden smeltes,

og det således dannede smeltede metall overføres til arbeidsstykket hvor det stivner som sveisemetall. Med faste tråder blir vanligvis det smeltede metall overført som en forstøvning ("for-støvningsoverføring"), selv om det noen ganger er mulig å ned-dykke spissen av elektroden i en dam av smeltet metall på arbeidsstykket, slik at det smeltede metall som utsendes fra spissen av elektroden går direkte inn i dammen ("dyppeoverføring").

Med tråder med flussmiddelkjerne er formen for me-talloverføring blitt beskrevet som "kuleformet". Den inerte gass eller den aktive gass tilføres til brenneren og forlater den som et teppe av gass som omgir tråden når den kommer ut fra brenneren.

For at en sveiser skal danne en tilfredsstillende sveis, er det ønskelig å ha stabile sveisebetingelser. Da buespenningen er avhengig av lengden til buen, bør spissen til sveiseelektroden holdes i en konstant avstand fra arbeidsstykket under sveising. Sveiseren hjelper til å velge kildespenningen og trådmatehastigheten for å oppnå de ønskede sveisebetingelser i uttrykk for buespenning og kraftkilden utformes slik at en liten reduksjon i buespenningen tilveiebringer en stor økning i sveisestrømmen og en liten økning i buespenningen /frembringer.en stor reduksjon, i. sveisestrømmen.

Typisk er en kraftkilde med en buespenning/sveise-strømhelning i området -0,25 - -4 volt pr. 100 ampere. Det er også noen ganger fordelaktig å tilveiebringe en pulserende strøm isteden for en jevn likestrøm. Dette gjør det mulig å tilveiebringe en kontrollert overføring av metall fra elektroden til sveisedammen. Slik pulserende strøm kan tilveiebringes med en kraftkilde av den ovenfor nevnte type.

Sveiseren kan f. eks. bevege sin brenner mot arbeidsstykket. Dette vil redusere buelengden og følgelig buespenningen. Den nye sveisstrøm vil avhenge av buespenning/sveisestrøm-egenskapene til kraftkilden. Hvis kraftkilden har egenskaper som beskrevet ovenfor, vil det være en stor økning i sveisestrøm-men. Dette vil tilveiebringe en storøkning i den varme som dannes ved spissen til elektroden og følgelig en stor økning i graden med hvilken tråden forbrukes. Denne grad eller hastighet blir større enn hastigheten med hvilken tråden mates til sveisebrenneren. Således vil buelengden øke, og buestrømmen og av-brenningshastigheten vil avta til buelengden returnerer til stabil tilstand ved hvilken hastigheten med avbrenningen av tråden svarer til hastigheten med hvilken den mates til brenneren. Ana-logt kan man si at hvis sveiseren beveger brenneren bort fra arbeidsstykket, vil buelengden og følgelig buespenningen økes. Dette vil tilveiebringe en stor reduksjon i sveisestrømmen og vil således redusere hastigheten med hvilken elektroden forbrukes slik at buelengden hurtig vil føres tilbake til stabil tilstand ved hvilken hastigheten for avbrenningen av tråden svarer til hastigheten med hvilken den mates til brenneren. Således er MIG og MAG buesveiseprosessene selvkompenserende med hensyn til buelengden.

Man har funnet at ved buesveising i en gassformet at-mosfære (fortrinnsvis dannet ved forskyvning av vann fra et kam-mer med gass) ved betydelige vanndybder virker den ovenfor nevnte selvkompensering ikke effektivt og ved dybder under f. eks.

22,5 m kan den bryte helt sammen. Den resulterende ustabilitet for sveiseparametrene gjør MIG, MAG og flussmiddelkjerne buesveising meget vanskelig. Man er av den oppfatning at grunnen til nedbrytningen av selvkompensasjonen er en kombinert effekt

av spenningstapet gjennom kablene som benyttes for å tilføre kraft fra over vann til under vann og kravet til å benytte relativt høye buespenninger når det sveises under betingelser med overatmosfærisk trykk som det oppnås under vann. Nedbrytingen av selvkompenseringen gjør helningen på buespenning/sveise-strømdiagrammet mer markant, dvs. for en gitt liten reduksjon i buespenningen viløkningen i sveisestrømmen være mindre mar-kert enn over vann. Således vil tiden som metoden tar for å reagere på en forandring i buelengde økes, og under visse om-stendigheter kan det finnes at metoden ikke vil reagere i det hele tatt.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er det til-veiebragt en fremgangsmåte for buesveising under vann med gassmetall eller flussmiddelkjerne, hvilken fremgangsmåte innbefatter følgende trinn: a) tilførsel av den elektriske strøm og kraften til sveisebrenneren under vann, b) måling av spenningen ved eller nær buen eller forskjellen mellom spenningen og en valgt referansespenning og c) regulering av spenningsutgangen til kraftkilden, slik at buespenningen innstilles på en verdi ved hvilken den er ved

eller nær en valgt spenning eller buespenningen holdes ved eller nær den valgte verdi.

Spenningen som måles er fortrinnsvis tatt fra trådmateren som bør, slik det vanligvis er, være forbundet med sveisebrenneren bare over en relativt kort lengde av en elektrisk ledende kabel. Denne spenning er fortrinnsvis matet til en spenningsreguleringsenhet som er forbundet med eller danner en del av kraftkilden, som vanligvis er plasert over vann, f. eks. på et forrådsfartøy. Spenningen er fortrinnsvis målt automatisk ved sammenligning med en valgt spenning. En elektrisk innretning som trekker den ene spenning fra den andre kan benyttes til dette formål. Differensialspenningen kan så benyttes som et kontrollsignal for å regulere utgangsspenningen fra kraftkilden.

Den elektriske krets for sammenligning av spenningen fra buen eller nær denne med en referansespenning og å forsterke forskjellen bør fortrinnsvis ha en rekasjon som er mindre hurtig enn reaksjonen f&r sveiseprosessen på forandring i buelengden. Typisk vil et spenningsreguleringssystem med en tidskonstant i

størrelsesorden \ sekund være egnet.

For sveising opptil 75 - 90 m under sjønivå bør den kombinerte kraftkilde og spenningsregulator ha en maksimal spenn-ingsutgang på 50 volt og en maksimal strømutgang på 400 ampere. Hvis det er ønsket å sveise under 90 m, må .såvel den maksimale utgangsspenning som den maksimale strøm økes. F. eks. ved buesveising i dybder opptil 75 - 90 m under overflaten, vil det kreves en buespenning som er mellom 15 og 4 0 volt.

Fortrinnsvis er den kombinerte kraftkilde og spennr ingsregulator istand til å tilveiebringe ved buen en spenning/ strømkarakteristikk med en stigning på mellom -\■■ volt/100;:.ampér.é og -2 volt/100 ampere. Fortrinnsvis er stigningen i området volt/100 ampere og 1 volt/100 ampere.

Det er ønskelig at kraftkilden er stabilisert, slik

at den kan forbindes med en ikke stabilisert generator.

Foreliggende oppfinnelse er basert på den erkjennelse at det er et behov for å innstille utgangsspenningen til kraftkilden for å kompensere for spenningsfallet som opptrer i kablene som føres under vann og det overatmosfæriske trykk ved svei-sebuen isteden for en innretning for oppnåelse av kompensasjon.

Oppfinnelsen innbefatter innenfor sin ramme alt sveisemetall som utfelles ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere beskrives

ved hjelp av et utførelseseksempel som er fremstilt på tegningen, som viser: fig. 1 et blokkdiagram som skjematisk viser utstyret som er egnet for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 et blokkdiagram som skjematisk viser en egnet spenningsreguleringskrets for bruk ved utstyret som er vist på fig. 1.

På fig. 1 er jen likespenningskraftkilde 1 forbundet med en spenningsregulator og plasert over vannivået. Et. navlestrengs-rør 2 bærer en elektrisk kraftkabel og en beskyttelsesgass til en neddykket trådmateenhet 6 som er plasert under vann noen få fot borte fra arbeidsstykket som skal sveises. Et annet navle-strengsrør 4 bærer den elektriske kraftkabel, sveisetråden og be-skyttelsesgassen til en MIG sveisebrenner 8. En returstrømkabel som er plasert i navlestrengsrøret 10 fører tilbake fra arbeids stykket 12 som skal sveises til trådmateenheten. Returstrømmen føres så fra trådmateenheten til spenningsregulatoren over vann ved hjelp av en elektrisk ledende kabel som er plasert i navle-strengsrøret 14.

Hvis det er ønsket å sveise f. eks. 30 m under vann-flaten, vil kabelen som forbinder trådmateenheten til spenningsregulatoren være minst 60 m lang.

For å føre tilbake spenningen til spenningsregulatoren, tas spenningen fra over trådmateenheten og føres tilbake til spenningsregulatoren ved hjelp av kablene 16.

På fig. 2 er det vist en krets for regulering av spenningen. Buespenningstilbakeøfringen fra trådmateren mates til en sammenligningsenhet sammen med et variabelt referansesig-nal som kan være forutsatt til en valgt verdi ved drift av et potensiometer. Sammenligningsenheten trekker fra hverandre bue-spenningstilbakeføringen fra trådmateren og referansesignalet og fører forskjellen .eller differansen som et spenningssignal til en differanseforsterker som forsterker spenningsdifferansen. Den forsterkede spenningsdifferanse blir så matet til en like-strøms kontrolledning i en magnetisk forsterker som sammen med en likeretter og en transistorbenk eller lignende innretning,

f. eks. tyristorer, danner en kraftkilde. Størrelsen for utgangsspenningen til kraftkilden reguleres av spenningsinnmatin-gen i likestrømskontrolledningen. Ved drift settes referansesignalet til den ønskede buespenning eller en spenning noe større. Kraftkilden kan så settes slik at den gir en utgangsspenning som vil være egnet for sveising på land. På grunn av spenningsfallet gjennom kabelen som utstrekker seg fra regulatoren til trådmateenheten under vann, vil den virkelige buespenning være meget mindre enn ønsket. Dette vil bli målt av sammenligningsenheten som deretter vil sende et relativt stor signal til differanse-forsterkeren og følgelig vil spenningen som tilføres fra over vann bli betydelig øket.

Kraftkilden har fortrinnsvis en karakteristikk mellom og 2 volt/100 ampere..

Ved drift av apparatet som er vist på fig. 1 vil sveisetråden gjøres negativ og arbeidsstykket positiv.

'Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er istand til å kompensere for forandringer i motstanden til kablene som opptrer f. eks. når de er neddykket i vann og gjør det

også mulig å unngå ustabile sveisebetingelser som kan oppstå hvis et standard stigerør med kraftkilde benyttes i et forsøk på å overvinne den effekt som arbeider under akseptable vanndybder har på buespenningen og andre sveiseparametre. Ved bruk av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er det gene-relt, hvis ikke bestandig, mulig å oppnå stabile sveiseparametre.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for gassmetall eller flussmiddelkjerne buesveising under vann, karakterisert ved at den innbefatter følgende trinn: a) tilførsel av elektrisk strøm og kraft til sveisebrenneren under vann, b) måling av spenningen ved eller nær buen eller differansen mellom spenningen og en valgt referansespenning og c) regulering av spenningsutgangen fra kraftkilden for å innstille buespenningen til en verdi ved hvilken den er ved eller nær en valgt spenning, eller at buespenningen holdes ved eller nær en valgt spenning.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at buespenningen som skal måles tas fra en trådmater som benyttes for å mate sveisetråd til sveisebrenneren.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at buespenningsreguleringsenheten forbindes med en formende del av en kraftkilde som benyttes for å tilføre den elektriske strøm og kraft.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at buespenningen måles automatisk ved sammenligning med en valgt spenning, idet differansen mellom de to spenninger benyttes som et kontrollsignal for å regulere utgangsspenningen til kraftkilden.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at det benyttes en elektrisk krets for sammenligning av spenningen fra buen eller nær denne med en referansespenning, og forsterkning av differasen, hvilken elektriske krets har en reaksjon som er mindre hurtig enn reaksjonen for sveiseprosessen på forandring i buelengden.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at den elektriske krets har en reaksjonstid på et halvt sekund.

7. Fremgangsmåte ifølge ett .eller flere av de foranstå-ende krav, karakterisert ved at spenningsregulatoren og kilden for den elektriske kraft har en kombinert maksimal utgang på 50 volt.

8. • Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av de foranstå-ende krav, karakterisert ved at kilden for elektrisk kraft og spenningsregulatoren er istand til i kombina-sjon å tilveiebringe ved buen en spenning/strømparakteristikk med en stigning mellom -0,5 volt/100 ampere og -2 volt/100 ampere.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at stigningen ligger i området mellom -0,5 vol.t/ 100 ampere og -1 volt/100 ampére.