NO872361L - Rotinnsats og fremgangsmaate for sveising. - Google Patents

Abstract

Rotinnsatsen (3) for sveisesøm-mer mellom konstruksjonsdeler, spesielt slike laget av høylegert stål, har ifølge oppfinnelsen en rotdel (4) og sneltestreng .. (5) som er forbundet med rotdelen (4) såvel som skuldre (6) på begge sider av strengen (5) som,. med innsatsen (3) i montert stilling, ligger på rotsideoverflåtene av konstruksjonsdelene som skal sveises sammen. Ved de kjente metoder for det samme formål blir en sveisrot først produsert, og derefter blir ytterligere lag av sveisesømmen bygget opp. I henhold til oppfinnelsen blir før sveisroten produseres, en rotinnsats inn-ført mellom konstruksjonsdelene som skal sveises sammen, spesielt en rotinnsats ifølge et hvilket som helst av krav 1 til 5, og derefter blir sveisroten produsert ved å smelte innsatsens streng.

Description

Oppfinnelsens område

Oppfinnelsen angår en rotinnsats for sveisesømmer

som skal dannes mellom konstruksjonsdeler, spesielt slike som er laget av høylegert stål. Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for å sveise konstruksjonsdeler til hverandre, spesielt slike som er laget av høylegert stål, hvor en sveisrot først dannes, og derefter bygges de ytterligere lag av sveisesømmen opp.

Teknikkens stand

Som kjent må økede vanskeligheter tas i betraktning når sveis røttene blir dannet ved sveising av konstruksjonsdeler til hverandre. Stor dyktighet er nødvendig for å unngå brenning eller ødeleggelse av konstruksjonsdelene som skal sveises til hverandre, og at sveisroten faller sammen og således at roten buler ut eller stikker frem på

den annen side av sømmen.

For å minske denne risiko er det blitt foreslått å anvende understøttende bånd eller underlag som anbringes under sveisesømmen på rotsiden. Dersom materialet for under-lagsbåndene er det samme som grunnmaterialet, smelter de mer eller mindre sammen med sveisroten, men derefter kan de ikke fjernes. Denne kjensgjerning går ut over sømmens kvalitet og utseende, og når denne metode anvendes for rør, vil restene danne strømhindringer for det medium som skal fremføres i røret. Dessuten blir sømmens styrke ofte ikke tilstrekkelig.

Dersom materialet for de understøttende bånd er forskjellig fra materialet for konstruksjonsdelene som skal sveises til hverandre, vil båndene ikke smelte sammen med disse. I dette tilfelle er båndenes rolle bare å understøtte sveisesmelten og å unngå at roten faller sammen. En be-tydelig vanskelighet er det imidlertid at båndene skal fjernes efter at sveisesømmen er ferdig. Dersom dette ikke er mulig, hvilket ofte er tilfellet med rør, vil båndene danne strømningshindringer og således hvirvler i det frem-førte medium. På grunn av dette vil avsetninger dannes på begge sider av båndene og vil sterkt øke korrosjonsvirkningene innen dette område av konstruksjonsdelene som allerede er overdeformertQgforringet på grunn av sveisingen. Dessuten vil det også være umulig å rense rørene med vandreåpnere.

De ovennevnte mangler fører til større vanskeligheter når sterkt legerte stål, austenittiske stål, rustfrie eller syreresistente stål skal sveises til hverandre. Som kjent i disse tilfeller må sveisesømmen som skal dannes, beskyttes mot skadelige påvirkninger fra den omgivende luft. For dette formål anvendes beskyttende atmosfære i løpet av sveiseoperasjonen for slike typer av konstruksjonsdeler, og den beskyttende atmosfære tilveiebringes som regel av argongass. For rør må disse spyles med gassen over den samlede lengde under hele sveiseoperasjonen. Dette gjør selve sveisingen ganske vanskelig fordi spylingen må reguleres samtidig med sveisingen og konstant under hele sveisingen. Dersom gass-strømmen avbrytes på grunn av for eksempel at gassbe-holderen blir tom eller dersom spylingen blir utilstrekkelig på grunn av for eksempel at gasstrømmens intensitet avtar eller omgivende luft kommer inn på innsiden av røret, må sveisingen stanses, rørets innvendige rom må utluftes, og den tilstrekkelige gasstrøm i røret opprettes, dvs. den hele forberedende sekvens må utføres på ny og på ny.

Materialkarakteristikaene for konstruksjonsdeler laget av rustfritt eller syreresistent stål fører i virkeligheten til at den såkalte heftsveising for foreløpig å feste delene til hverandre vil forårsake andre skadelige for-andringer i selve materialstrukturen. Når heftsveisene igjen blir gjennomsveiset, kan sprekker eller spill komme til syne på stedene for heftsveisene, og sveisesømmene må derfor lages med øket omsorg eller forsiktighet innen disse om-råder .

I tilfellet med disse delikate materialer som nevnt ovenfor økes også faren for brenning eller ødeleggelse av materialet. Stor dyktighet er nødvendig for å danne de rustfrie eller syreresistente sveiser med regulert varmeinngang

i løpet av hvilket materialet vil bli tilstrekkelig gjennom-smeltet, men ødeleggelsen vil bli unngått. Det bør dessuten også unngås at sveisesømmen faller sammen. Hvis ikke må den

korrigeres der hvor dette i det hele tatt er mulig. For rør må delen med defekt sveisesøm skjæres ut, rørets skårne kanter må dreies og kalibreres som foreskrevet, hvilket ikke bare er et tidkrevende, omstendelig og vanskelig arbeide,

men det forårsaker også betydelige materialtap.

Oppfinnelsens kjerne

Det tas ved oppfinnelsen sikte på å unngå slike mangler og å tilveiebringe en rotinnsats for sveising såvel som en metode for sveising ved hjelp av denne rotinnsats med hvilken sømmens geometriske form kan bestemmes på forhånd, varmeoverføringen til konstruksjonsdelene som skal sveises kan reguleres under sveiseoperasjonen, den beskyttende atmosfære for sterkt legerte stål vil ikke lenger være nød-vendig på rotsiden av delene, og med hvilken sveiseoperasjonen kan gjøres enklere, lettere og sømmen vil få en bedre kvalitet.

Forbedringen av rotinnsatsen ifølge oppfinnelsen er

at innsatsen har en rotdel og en smelte streng som er forbundet med rotdelen, såvel som skuldre på begge sider av strengen og som når innsatsen er i montert stilling, ligger på rotsideoverflåtene av konstruksjonensdelene som skal sveises sammen.

I henhold til en foretrukken utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse er rotdelen på den ytre overflate av rotdelen som er motsatt i forhold til strengen forsynt med et slaggdannende belegg som når frem til planet som er definert av skuldrene.

For relativ måling av rotinnsatsen foretrekkes det i henhold til oppfinnelsen at for kaldbelegning er masseforholdet mellom rotdelen og strengen minst 2:8, og for varmebelegning er masseforholdet mellom rotdelen og strengen ikke over 3:7.

I henhold til en foretrukken utførelsesform er rotinnsatsen laget av det samme materiale som sveiseelektroden som anvendes for sveising av konstruksjonsdelene og/eller som konstruksjonsdelene som sådanne.

Forbedringen av sveisemetoden for konstruksjonsdeler ifølge oppfinnelsen er at før sveiseroten produseres, anbringes en rotinnsats mellom konstruksjonsdelene som skal sveises sammen, spesielt en rotinnsats ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5, og derefter blir sveisroten produsert ved å smelte strenger, for innsatsen.

Ifølge en foretrukken utførelsesform blir én av rotinnsatsens skuldre lagt på den mot roten vendte overflate-side av én av konstruksjonsdelene som skal sveises sammen, og derefter blir den annen konstruksjonsdel lagt på innsatsens annen skulder.

I henhold til oppfinnelsen blir når innsatsens streng smeltes ned, det første fyllingslag for sveisesømmen samtidig produsert i form av en tvillingsøm.

Det er endelig også en foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen når strengens form såvel som masseforholdet mellom rotdelen og strengen velges i overensstemmelse med materialet for konstruksjonsdelene som skal sveises sammen, varmeavgivelsen fra konstruksjonsdelene, beleggets karakter og kvaliteten for sveisesømmen som skal produseres.

Kortfattet beskrivelse av tegningene

Oppfinnelsen vil nu bli mer detaljert beskrevet på basis av en foretrukken utførelsesform med henvisning til de ledsagende tegninger, hvor Fig. 1 viser en foretrukken utførelsesform av metoden ifølge oppfinnelsen ved hjelp av et tverrsnitt gjennom en foretrukken utførelsesform av rotinnsatsen ifølge oppfinnelsen, Fig. 2 viser en rotsveis produsert ved hjelp av denne oppfinnelse .

Under henvisning til tegningene vil oppfinnelsen bli beskrevet ved hjelp av et eksempel på et rør laget av høy-legert austenittisk stål. Det fremgår av Fig. 1 at endene av rør 1 og 2 som skal sveises til hverandre, er avsluttet slik at de har den form som vanligvis er nødvendig for sveisemetoden. Mellom rør 1 og 2, ifølge oppfinnelsen, er en rotinnsats 3 tilveiebragt som, i dette spesielle tilfelle, er ringformig. Rotinnsatsen 3 har en rotdel 4 og, forbundet med denne, en streng 5. Som mer detaljert beskrevet senere ligger skuldrene 6 mot overflatene av rørene 1 og 2 i deres monterte stilling før sveising. Skuldrene 6 er anordnet på begge sider av strengen. 5 ved dens forbindelse med rotdelen 4. På denne måte har rotinnsatsen 3 en underset-sig soppformig form vendt opp-ned. Soppens vertikale

ben er strengen 5, og dens hatt danner rotdelen 4. På hattens brem ligger endene av rørene 1 og 2, som vist på Fig. 1.

Ifølge dette eksempel blir de to sideoverflater av strengen 5 regulert til formene for de ferdige rørender. Da rotinnsatsen 3 i dette spesielle tilfelle anvendes for å sveise rørene 1 og 2 laget av høylegert austenittisk stål, skal sveisesømmen som skal dannes, beskyttes mot den omgivende luft. Ifølge oppfinnelsen løses dette ved at det tilveiebringes et slaggdannende belegg 7 istedenfor spyling med argongass som vanlig er for de tidligere kjente løsninger. Dette belegg 7 dekker rotdelens 4 ytre overflate motstående

i forhold til strengen 5 inntil planet som er definert av skuldrene 6. På denne måte danner endene av belegget 7 for-lengelser av skuldrene 6 som ligger på rørenes 1 og 2 overflate på rotsiden. Følgelig er belegget 7 også i kontakt med denne overflate av rørene 1 og 2 på rotsiden, og i den monterte stilling for rotinnsatsen 3, som vist på Fig. 1,

kan omgivende luft ikke sige inn i sveisesømmen under produksjon fra rotsiden. Materialet for dette slaggdannende belegg 7 på rotinnsatsen 3 kan være det samme som for sveiseelektroden som sveisingen utføres med.

Belegget 7 er bare nødvendig der dette nødvendig-gjøres av kvaliteten av de materialer som skal sveises, såvel som av sveisesømmen som skal lages. Selvfølgelig kan også en rotinnsats 3 uten noe belegg tilveiebringes og anvendes. Belegget 7 tjener imidlertid på samme tid som en støtte for sveisesømmen under sveiseoperasjonen, og i praksis eliminerer det faren for at smeiten vil falle sammen. Anvendelsen av en rotinnsats 3 med et påført belegg 7 kan derfor være fornuftig også i slike tilfeller hvor dette ikke vil være uunnværlig på grunn av materialene som skal sveises.

På Fig. 2 er en rotsøm 8 fremstilt i overensstemmelse med oppfinnelsen vist i tverrsnitt. Denne rotsøm 8 er i virkeligheten en tvillingsøm da ikke bare en sømrot 9 i streng forstand av dette ord, men også et første fyllings-sømlag 10 er dannet.

En foretrukken realisering av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen nedenfor er beskrevet ved angivelse av bruk av en utførelsesform av rotinnsatsen 3 ifølge oppfinnelsen.

Før sveiseoperasjonen startes må endene av rørene 1 og 2 formes slik at de får den korrekte form for sveising, som vanlig. Derefter vil den ringformede rotinnsats 3 bli anordnet på enden av, for eksempel, røret 1 ved å legge rotinnsatsens 3 skulder 6 på den mot rotsiden vendte overflate av røret 1 og ved å anordne strengen 5 radialt utad. Ef ter dette vil det annet rør 2 bli plassert på rotinnsatsen 3 for å legge rørets 2 mot rotsiden vendte overflate på den annen skulder 6 av rotinnsatsen 3. I løpet av dette bør rørets 2 lengdeakse bringes i koaksial stilling i forhold til røret 1, og røret 2 bør skyves i denne koaksiale retning inn i skulderen 6. Når dette er blitt utført, ligger skarpe kanter av rørene 1 og 2 mellom skuldrene 6 og strengen 5 langs hele omkretsen av røret 1, 2. Men med dette blir sentreringen av rørene 1 og 2 også utført. Det er garantert at avstanden mellom rørenes 1, 2 ender er konstant langs hele omkretsen hvilket har en sterk betydning hva gjelder sveisesømmen som skal produseres.

Efter at rørene 1 og 2 er blitt anordnet på rotinnsatsen 3, kan sveisingen begynnes ved å smelte ned strengen 5. Dersom rørene 1 og 2 kan presses henimot hverandre og deres sikre stilling på rotinnsatsen 3 således konstant kan opprettholdes, vil den provisoriske festing av rørene 1,2 til hverandre ved smeltingen av strengen 5 på enkelte steder rundt omkretsen, den såkalte "stepping" ikke være nødvendig. Men dersom tross alt denne festing utføres, vil vanlig heftsveising ikke bli aktuelt.

I løpet av nedsmeltingen av strengen 5 blir roten også smeltet, og denne vil bli understøttet fra innersiden av belegget 7. Rotinnsatsens 3 rotdel 4 danner sømroten 9, mens det ytterligere materiale for det første fyllingssømlag 10 fås fra strengen5. Varmen som er nødvendig for smelting, blir overført via strengen 5 og de anstøtende rørkanter til roten. Varmemengden bør være tilstrekkelig for fullstendig å smelte kantene av såvel røret 1 som 2 og rotsømmen 8

såvel som for å danne slagg fra belegget 7 på rotsiden.

Da varmeoverføringen hovedsakelig finner sted gjennom strengen 5 og rørkantene, er strengens .5 form såvel som masseforholdet mellom strengen 5 og rotdelen 4 av ekstrem betydning. Den dominerende faktor er varmeavgivelsen for rørene 1 og 2 og som kan være forskjellig for de to rør 1, 2. Under hen-syntagen til alle disse faktorer må strengens 5 form og masseforholdet mellom strengens og rotdelen 4 bestemmes meget omhyggelig. For eksempel for kaldbelegning er masseforholdet mellom strengens 5 masse og rotdelen 4 fortrinnsvis minst 2:8, men rotdelen 4 kan om nødvendig være mindre i forhold til strengen 5. Hvis imidlertid varmebelegning anvendes, bør dette masseforhold være maksimalt 3:7, dvs. at forskjellen kan være mindre mellom strengens 5 masse og rotdelens 4 masse. Ikke desto mindre har strengen 5 en varmeregulerende funksjon ved at den når den er utformet som ifølge denne oppfinnelse gjør den nødvendige varmeoverføring mulig, men den motvirker brenningen av materialene for rørene 1, 2.

I løpet av sveisingen blir belegget 7 smeltet og danner slaggbelegget som beskytter sømmen som produseres, mot inn-virkningene av den omgivende luft. Én beskyttende atmosfære på rotsiden er derfor absolutt unødvendig selv for de mest ømfintlige materialer.

Selvfølgelig kan rotinnsatsen ifølge oppfinnelsen anvendes ikke bare for rør. Sveisesømmer med valgfri form og sporforløp kan lages ved hjelp av rotinnsatsen i henhold til oppfinnelsen, men rotinnsatsen må alltid ha den samme form som sveisesømmene.

Erfaring og undersøkelser med denne metode og rotinnsats som angitt tidligere har vist at formålene som nevnt i den innledende del kan nås uten unntagelse. Til vår meget store overraskelse vil dessuten rotsømmen 8 bli penere og jevnere enn forventet. Sømroten 9 løper i sterk grad sammen med rotsideoverflaten av konstruksjonsdelene som er sveiset sammen. Sammenfalning eller andre deformasjoner av sveisesømmen kan ikke iakttas. For rør har det sistnevnte meget stor betydning fordi finishing av rotsømmen ikke er mulig for rør. Rotsømmen som er smeltet sammen med naboover-flåtene, vil ikke bevirke betraktelige hindringer for strømmen av materiale i rørene, og forholdsreglene i dette henseende kan derfor oppfylles lettere enn tidligere.

Claims (9)

1. Rotinnsats for sveisesømmer mellom konstruksjonsdeler, spesielt slike laget av hø ylegerte stål, karakterisert ved at innsatsen (3) har en rotdel (4) og en smeltestreng (5) som er forbundet med rotdelen (4) såvel som skuldre (6) på begge sider av strengen (5) som i montert stilling for innsatsen (3) ligger på rotsideoverflåtene av konstruksjonesdelene som skal sveises sammen.

2. Rotinnsats som krevet i krav 1, hvor rotdelen (4) er forsynt på den ytre overflate av rotdelen (4) som er motstående i forhold til strengen (5), med et slaggdannende belegg (7) som når frem til planet definert av skuldrene (6) .

3. Rotinnsats som krevet i krav 1 eller 2, hvor i tilfellet av kaldbelegning masseforholdet mellom rotdelen (4) og strengen(5) er minst 2:8.

4. Rotinnsats som krevet i krav 1 eller 2, hvor i tilfelle av varmebelegning masseforholdet mellom rotdelen (4) og strengen (5) ikke er over 3:7.

5. Rotinnsats som krevet i et hvilket som helst av krav 1-4, hvor den er laget av det samme materiale som sveiseelektroden anvendt for sveising av konstruksjonsdelene og/eller som konstruksjonsdelene som sådanne.

6. Fremgangsmåte for å sveise konstruksjonsdeler, spesielt slike laget av høylegerte stål, til hverandre, hvor en sveisrot først dannes og derefter ytterligere lag av sveisesømmen bygges opp, karakterisert ved at før sveisroten dannes innføres en rotinnsats mellom konstruksjonsdelene som skal sveises sammen, spesielt en rotinnsats ifølge et hvilket som helst av krav 1 til 5, og derefter dannes sveisroten ved å smelte innsatsens strenq.

7. Fremgangsmåte som krevet i krav 6, hvor én av rotinnsatsens skuldre legges på rotsideoverflaten av én av konstruksjonsdelene som skal sveises sammen, og derefter legges den annen konstruksjonsdel på innsatsens annen skulder.

8. Fremgangsmåte som krevet i krav 6 eller 7, hvor det første fyllingslag av sveisesømmen produseres samtidig i form av en tvillingsøm mens innsatsens streng smeltes ned.

9. Fremgangsmåte som krevet i et hvilket som helst av krav 6 til 8, hvor strengens form såvel som masseforholdet mellom rotdelen og strengen velges i overensstemmelse med materialet for konstruksjonsdelen som skal sveises sammen, varmeavgivelsen fra konstruksjonsdelene, beleggets karakter of kvaliteten av sveisesømmen som skal produseres.