NO822710L - Sveising av roer til roerplater. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører sveising av rør til rørplater ved fremstilling av varmevekslere, særlig høytrykks-varmevekslere som benyttes i sterkt korrosive miljøer.

Ved fremstilling av høytrykks-varmevekslere som skal benyttes

ved meget høye trykk og/eller i korrosive miljøer er det nød-vendig å benytte rør og rørplater av særlig egnede metaller, såsom titan og titanlegeringer. Da slike metaller er meget dyre, utføre ikke nødvendigvis rørplatene helt ut av det spes-ielle metall, men kan være belagt på minst en side med titan eller en titanlegering eller lignende. Av årsaker som det skal gjøres rede for vil i et slikt tilfelle sveisingen av røret til en slik rørplate skje til beleggmetallet, dvs. til titanet eller titanlegeringen eller lignende.

Ved fremstilling av varmevekslere rent generelt, og særlig ved fremstilling av varmevekslere som skal benyttes i et korrosivt miljø, eksempelvis varmevekslere som kommer i kontakt med sjø-vann eller benyttes i et kjemisk anlegg, er det nødvendig å ut-føre sveisingen av rørene til rørplaten på baksiden av platene og på en slik måte at det oppnås full sveisegjennomtrengning ved sveiseroten uten dannelse av sprekker i sveisesømmen, hvor korrosjon kan finne sted. Dette er årsaken til at sveisingen til et rør til en rørplate som er belagt med et korrosjons-motstandsdyktig metall, vil skje mot beleggmetallet.

For å få en sveising av et rør til en rørplate uten sprekk-dannelser i sveiesømmen er det kjent å benytte en teknikk som innbefatter bruk av en ikke-forbrukseleketrode som er montert i den ene enden av en roterbar holder, idet elektroden føres inn i eller plasseres nær enden av røret, som er ført inn i et hull i rørplaten, slik at når elektroden beveges rundt inne i røret eller rundt en ringformet rørendeflate, vil den bue som tilveiebringes mellom elektroden og røret generere en intens hete med lokal smelting av rørveggen og et hosliggende rørplate-areal, hvorved rør og rørplate smeltes sammen over hele den' strekning hvormed røret er ført inn i rørplaten. Den resulterende forbindelse er slik at det fremkommer en overgang med jevnt endret lysåpning fra rørets lysåpning til hullet i rørplaten. Man har imidlertid funnet at bruk av denne teknikk er noe vanskelig å gjennomføre når rørene og rørplaten er av såkalte reaktive metaller, såsom titan eller titanlegeringer-(eller når rørplatene er belagt med slike reaktive metaller som foran nevnt). Årsaken tii denne vanskelighet er kompleks, men generelt kan sies at det oppstår vanskeligheter i forbindelse med balanseringen av delenes varmesumper. Man kan oppleve at en sveiseoperasjon kan påbegynnes og kan skride frem tilfreds-stillende over en hvis tid, men at den ikke kan fullføres uten en for stor varmeoppbygging i tilhørende områder av rør og rørplate, hvilken varmeoppbygging hindrer en skikkelig gjennomføring av sveisingen. Av denne grunn må varmetilfør-selen til forbindelsen som fremstilles styres skikkelig.

Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å råde bot på den foreliggende problemsituasjon. Oppfinnelsen løser det problem man står overfor ved sveising av et rør til en rørplate, når de to delene er av et reaktivt metall, og løsningen skjer på en måte som gir full sveisegjennomtrengning ved sveiseroten, uten at det dannes sprekker i sveisesømmen.

De fordeler som man oppnår med oppfinnelsen er hovedsakelig at oppfinnelsen gir en meget enkel måte for balansering av varmesumpene til delene som skal forbindes med hverandre, slik at man ved en omsorgfull styring av sveiseparameterne kan oppnå skikkelige høykvalitetssveiser over hele rørplaten. Et stort antall rør kan sveises i tur og orden til en rørplate uten at det bygger seg opp varme i rørplaten som vil kunne hindre den skikkelige fullføring av sveisearbeidet.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningene hvor: Fig. 1 viser et snitt av et rør innført i et hull i en rør-plate, klar for sveising,

fig. 2 viser et snitt hvor en ikke-forbrukselektrode er klar

for sveising,

fig. 3 viser et snitt av en typisk sveis som kan oppnås med

den kjente sveisemetodikk ved sveising av rør og rør-plate av metall som ikke er alt for vanskelig å sveise, fig. 4 viser et snitt av en sveiseforberedelse som utgjør en del

av oppfinnelsen, og

fig. 5 viser et snitt som i fig. 3, gjennom en typisk sveis

som oppnås under utnyttelse av sveiseforberedelsen i-følge oppfinnelsen, selv når rør og rørplate er fremstilt av metaller som er vanskelig å sveise, såsom titan og titanlegeringer. Fig. 1 og 2 viser kjent sveiseteknikk. Et rør 10 føres inn i et hull 12 i en rørplate 14 og sveises til rørplaten under utnyttelse av en ikke-forbrukselektrode 16 som er montert på enden av en roterbar holder 18. Elektroden føres inn i eller plasseres nær rørenden, som vist i fig. 2, slik at når holderen roterer vil elektroden beveges rundt inne i røret eller rundt rørets ringendeflate. Den bue som oppstår mellom elektroden og røret vil tilveiebringe en intens hete med lokal smelting av veggen i røret og et hosliggende rørplateområde. Derved smeltes de to deler sammen over hele den strekning hvormed røret til å begynne med var innført i rørplaten. Sveise-teknikken utføres i en inertatmosfære slik at metallsammen-setningen ikke endres under sveisingen. Som atmosfære benyttes vanligvis argon. I fig. 3 er det vist en typisk sveis man oppnår med den kjente metodikk. Man ser at det er en overgang med jevn endring av lysåpningen i fra røret og til hullet i rørplaten. Fig. 4 viser en såkalt sveiseforberedelse som utgjør en del av oppfinnelsen og som foretas før sveising skjer, under utnyttelse av den foran nevnte kjente teknikk. Sveiseforberedelsen er særlig beregnet brukt når rør og rørplate er av et metall som er vanskelig å sveise, dvs. et reaktivt metall såsom titan eller en titanlegering. Sveiseforberedelsen innbefatter at man i rørplaten, hvor det er uttatt flere hull 12 hvori rørendene skal fastsveises, maskirierer ut respektive ringspor 20. Disse ringsporene tas ut på den siden av rørplaten hvorfra rørene settes inn i hullene 12. Ringsporene er konsentriske med de respektive hull og hele arrangementet er slik at rørplaten vil fremstå som en plate med flere korte hylselignende partier 22 hvori rørene kan stikkes inn for sammensveising. Disse hylselignende partier er utformet innenfor rørplatens opprinnelige tykkelse. I utførelseseksempelet har hvert ringspor V-form i snitt, og sporbunnen er lett avrundet slik at man her unngår en skarp overgang som ellers skulle være et svakt sted.

Dybden D til hvert spor er omtrent lik rørets veggtykkelse. Dimensjonen t, som er den strekning som røret føres inn i hullet med for etterfølgende sveising, vil også i hovedsaken være lik veggtykkelsen til det angjeldende rør.

Det hylselignende, tilspissede rørplateområde rundt hvert

hull 12 avsmalner som vist mot en skarp kant der hvor hylse-delen møter hullets diameter. For oppnåelse av optimale resultater har man funnet at vinkel a, dvs. kjeglevinkelen til hylsepartiet, bør ligge i området 84°. Man har funnet at den andre sideveggen i hvert spor, dvs. sporets radielt sett ytre sidevegg, kan skrå med en relativt mindre vinkel 8 i for-hold til hullaksen, og at denne vinkel ideelt sett bør være ca. 15°. I dette tilfelle vil således sporvinkelen være i området 57°.

Etter avsluttet sveising vil man få en sveis av den type som

er vist i fig. 5. Man ser at sveisen er meget lik den som er vist i fig. 3. Sveisen er fri for sprekker i sveisesømmen og det fremkommer en jevn overgang mellom rørtverrsnittet og hullet i rørplaten. Dette skyldes at den "sveisedam" som fremkommer under sveisingen, vil størkne i den viste traktform som følge av den herskende overflatespenning. Det området hvori metallet er smeltet, er vist med krysskravering. En slik størr-else og form for sveisen har man funnet gir en meget tilfreds-

stillende ferdig sveis. Sveisingen lettes meget som følge av det faktum at den nevnte sveiseforberedelse gjør det mulig å tilpasse delenes varmesumper til hverandre selv når rørene og rørplatene er fremstilt av titan eller en titanlegering. Titan og titanlegeringer er som nevnt såkalte reaktive metaller som er meget vanskelige å sveise.

Ulike modifikasjoner kan forekomme. Eksempelvis skal nevnes at ringsporene 2 0 ikke behøver å ha nøyaktig den tverrsnitts-form som er vist på tegningen. Man vil imidlertid forstå at det avsmalnende tverrsnitt for hylsepartiet 22 er viktig for oppnåelsen av en skikkelig sveising av de nevnte reaktive metaller. Oppfinnelsen vil eventuelt kunne utnyttes også ved sveising av rør og rørplater fremstilt av andre metaller som er vanskelige å sveise, og oppfinnelsen er således ikke ute-lukkende begrenset til bruk i forbindelse med reaktive metaller som titan og titanlegeringer.

De enkelte sveiseparametre bestemmes ut i fra dimensjonene

til rørene og rørveggen (tykkelsen) slik parametre er beveg-elseshastigheten til den anvendte ikke vendte forbrukselektrode (dette kan være en modulert bevegelse eller ikke) og den elek-triske strøm (som kan være modulert eller ikk). Man har funnet at den nye fremgangsmåte best kan gjennomføres når det benyttes en bue som er hetere enn vanlig ved boringssyeising. Pros-essen har derfor vært gjennomført i en inertatmosfære, bestå-ende av en blanding av helium og argon, men dette vil ikke nødvendigvis være aktuelt eller nødvendig i alle tilfeller.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte ved sveising av et rør (10) til en rørplate (14) under utnyttelse av en ikke-forbrukselektrode (16) som er montert i den ene enden av en roterbar holder (18), hvilken elektrode føres inn i eller plasseres nær enden av røret (10), som er ført inn i et hull (12) i rørplaten (14), slik at når elektroden beveges rundt inne i røret eller rundt en ringformet rørendeflate, vil den bue som tilveiebringes mellom elektroden (16) og røret (10) generere en intens hete med lokal smelting av rørveggen og et hosliggende røplate-areal, hvorved røret (10) og rørplaten (14) smeltes sammen over hele den strekning hvormed røret er ført inn i rør-platen, karakterisert ved at rørplaten (14) før sveising maskineres for tilveiebringelse av et med hullet (12) i rørplaten (14) konsentrisk ringspor (20) i den rlrplateside hvorfra røret (10) skal innføres i rørplaten (14).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at sveisingen utføres i en atmosfære som består av en blanding av helium og argon.

3. Sveiseforberedelse i forbindelse med en rørplate hvori flere rør skal sveises fra baksiden, karakterisert ved at rørplaten (14) forsynes med flere hull (12) hvori endene til rør (10) skal fastsveises, og at det på den ene siden av rørplaten (14) maskineres ringspor (20), hvilke ringspor er konsentriske med de respektive hull (12) hvori rørene skal innføres, idet arrangementet er slik at i realiteten rørplaten (14) forsynes med flere hylselignende partier (22) hvori rørene (10) skal innføres for fastsveising, idet disse hylselignende partier er utformet innenfor rør-platens (14) opprinnelige tykkelse.

4. Sveiseforberedelse ifølge krav 3, karakterisert ved at hvert ringspor har V-formet tverrsnitt, idet bunnen av sporet er lett avrundet.

5. Sveiseforberedelse ifølge krav 4, karakterisert ved at det avsmalnende hylseparti (22) av rørplatemetallet som omgis av sporet (20) , avsmalner mot en skarp kant der hvor hylsepartiet møter hulldiameteren.

6. Sveiseforberedelse ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at kjeglevinkelen til det avsmalnende hylselignende parti (22) av rørplatemetallet ligger i området 84°, dvs. mellom 78° og 90°.

7. Sveiseforberedelse ifølge krav 6, karakterisert ved at den andre sporsidevegg, dvs. den radielt sett ytre sidevegg i sporet (20), danner en skråvinkel på mellom 5° og 25° med aksen til hullet (12).

8. Sveiseforberedelse ifølge et av kravene 3-7, karakterisert ved at dybdentil ringsporet (20) i hovedsaken er lik veggtykkelsen til røret (10) som skal inn-føres i hullet (12) for fastsveising.