PL220073B1

PL220073B1 - Sposób spawania elementów dla przemysłu energetycznego, zwłaszcza paneli ścian szczelnych kotłów energetycznych

Info

Publication number: PL220073B1
Application number: PL399947A
Authority: PL
Inventors: Janusz Adamiec
Original assignee: Energoinstal Spółka Akcyjna
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2015-08-31
Also published as: HRP20141013T1; EP2695694B1; ES2511024T3; EP2695694A1; PL399947A1; PL2695694T3; PT2695694E

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób spawania paneli ścian szczelnych, zwłaszcza kotłów i wytwornic pary dla przemysłu energetycznego.

Obecnie, panele ścian szczelnych są spawane za pomocą metody spawania łukiem krytym, a w procesie spawania stosuje się maszyny dwu- i czterogłowicowe. Spawanie jest prowadzone pod topnikiem, jako spawanie dwustronne z prędkościami spawania ok. 1 m/min.

Z opisu patentowego nr JP 2001 334 377 jest znany sposób spawania doczołowego z użyciem wiązki lasera, dzięki której czas pracy zostanie skrócony przy zachowaniu wysokiej jakości spawania doczołowego, w którym używane są wiązka lasera i łuk. Zgodnie z ujawnionym rozwiązaniem szczelina (otwór) rozciętej części od strony energii liniowej jest odpowiednio większa od szczeliny po stronie przeciwnej, a w przekroju poprzecznym tworzy się kształt podobny do Y, gdy blacha jest rozcięta z użyciem gazu lub podobnie. Powierzchnie czołowe i od strony energii liniowej przylegają do siebie na styk, jeśli elementy, które mają być spawane są wycięte przy użyciu gazu lub podobnie, a brzegi przylegających do siebie elementów tworzą szczelinę w kształcie Y. Powierzchnia brzegowa, gdzie szczelina między elementami, które mają zostać złączone jest większa, zostaje napawana wiązką lasera i łukiem i wykonywane jest spawanie doczołowe z użyciem łącznie wiązki promieni lasera i łuku, gdzie plazma indukowana wiązką lasera wprowadza plazmę łukową w dolną część rowka i realizowany jest głęboki przetop.

Z innego opisu patentowego nr JP 2007 260 715 jest znany sposób produkcji spawanej rury stalowej o wysokiej wytrzymałości, która posiada wytrzymałość na rozciąganie > 800 MPa oraz charakteryzuje się doskonałą odpornością na propagację pęknięć i jest odpowiednia, jako taka do transportu gazu ziemnego i ropy naftowej. W tym celu blachę stalową o wytrzymałości na rozciąganie > 800 MPa, charakteryzującą się doskonałą odpornością na propagację pęknięć, poddaje się zgięciu na zimno tak, aby uformować ją w kształt rury, a następnie jej stykające się części łączy się poprzez spawanie w procesie spawania hybrydowego, który jest kombinacją spawania laserowego w osłonie gazów z użyciem CO2 oraz spawania łukowego w osłonie gazów z użyciem Ar + CO2.

Zgodny z wynalazkiem sposób spawania paneli ścian szczelnych, zwłaszcza kotłów i wytwornic pary dla przemysłu energetycznego polega na tym, że rury tworzące panele ścian szczelnych łączy się z płaskownikami za pomocą wysokoenergetycznego lasera włóknowego, przy czym spawanie prowadzi się dwustronnie doczołowo typu „I”, bez ukosowania brzegów łączonych elementów z prędkością powyżej 1 m/min. Wiązkę laserową prowadzi się w jeziorku ciekłego metalu powstającego podczas spawania metodą MAG lub bezpośrednio za nim, co umożliwia uzyskanie wypukłego lica i grani spoiny.

W innym wykonaniu, będącym opcją spawania laserowego z zimnym lub gorącym drutem, rury tworzące panele ścian szczelnych łączy się z płaskownikami za pomocą wysokoenergetycznego lasera włóknowego z wprowadzonym drutem spawalniczym w ognisko wiązki i/lub jeziorko spawalnicze.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia wzrost prędkości spawania powyżej 1 m/min i umożliwia uzyskanie wypukłego lica i grani spoin, natomiast stosunek wysokości spoiny do szerokości płaskownika wynosi co najmniej 1.

W sposobie według wynalazku spawanie jest prowadzone dwustronnie z pełnym przetopem, przez co występujące odkształcenie spawalnicze jest znikomo małe, natomiast strefa wpływu ciepła jest bardzo wąska. W zgodnym z wynalazkiem sposobie spawania brak ograniczeń, co do długości łączonych elementów.

Wynalazek jest objaśniony w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 i fig. 2 przedstawiają schematycznie proces spawania paneli ścian szczelnych odpowiednio z jedną spoiną i z wykonanymi dwoma spoinami pomiędzy rurami i łączącym je płaskownikiem, natomiast fig. 3 i fig. 4 przedstawiają optymalny dobór kątów wiązki lasera i łuku elektrycznego procesu MAG w płaszczyźnie XZ (fig. 3) i w płaszczyźnie YZ (fig. 4), a fig. 5 jest zdjęciem makrozgładu ukazującym spoinę dwustronną wykonaną z wykorzystaniem hybrydowego układu spawania.

Panele ze stali S235GH - rura Φ 57 x 5 mm łączy się z płaskownikiem 20 x 5 mm.

Połączenie wykonano jako doczołowe typu „l” prowadząc proces spawania z prędkością 4 m/min. Do spawania stosowano metodą MAG w osłonie gazu Ar/CO2, laser dyskowy o mocy 12 kW i osłonę gazu obojętnego. Jako pierwsze wykonano spawanie w osłonie gazów metodą MAG, kierunkując łuk elektryczny procesu MAG pod kątem β - 40-80° w płaszczyźnie XZ oraz w płaszczyźnie YZ

PL 220 073 B1 pod kątem δ - 40-80°, po czym spoinę przetopiono wiązką laserową, kierunkując ją pod kątem padania w płaszczyźnie XZ α - 1-5° i odpowiednio w płaszczyźnie YZ pod kątem γ - 1-5°.

Na fig. 1 rysunku pokazano dwie sąsiadujące rury 1 panelu ściany szczelnej połączone płaskownikiem 2 z zaznaczeniem usytuowania głowic laserowych 3 i głowic procesu MAG z wykonaną pierwszą spoiną 5 złącza dwustronnego, na fig. 2 pokazano układ jak wyżej z dwoma spoinami 5, 6 złącza dwustronnego. Wzajemne zależności pomiędzy kątami łuku elektrycznego procesu MAG i kątami podania wiązki laserowej w płaszczyznach XZ oraz YZ są zilustrowane na fig. 3 i fig. 4 rysunku. Twardość połączenia nie przekraczała 380 HV.

W innym przykładzie realizacji panele ze stali S235GH - rura Φ 57 x 5 mm łączono z płaskownikiem 20 x 5 mm, wykonując połączenie jako doczołowe typu „1”, prowadząc proces spawania z prędkością 4 m/min. Do spawania stosowano metodą MAG w osłonie gazu Ar/CO2, laser dyskowy o mocy 12 kW i osłonę gazu obojętnego, a w ognisko wiązki lasera wprowadzono drut spawalniczy. Pozostałe parametry procesu jak w przykładzie pierwszym.

Claims

1. Sposób spawania elementów dla przemysłu energetycznego, zwłaszcza paneli ścian szczelnych kotłów energetycznych i wytwornic pary, znamienny tym, że rury tworzące panele ścian szczelnych łączy się z płaskownikami za pomocą wysokoenergetycznego lasera włóknowego, przy czym spawanie prowadzi się dwustronnie doczołowo typu „I” bez ukosowania łączonych brzegów z prędkością powyżej 1 m/min, prowadząc wiązkę laserową w jeziorku ciekłego metalu powstającego podczas spawania metodą MAG w osłonie gazów szlachetnych lub bezpośrednio za nim w odległości do 10 mm, przy czym łuk elektryczny procesu MAG kierunkuje się pod kątem β - 40-80° w płaszczyźnie XZ oraz pod kątem δ - 40-80° w płaszczyźnie YZ, po czym spoinę przetapia się wiązką laserową, kierunkując ją pod kątem padania w płaszczyźnie XZ α - 1-5° i odpowiednio w płaszczyźnie YZ pod kątem γ - 1-5°.

2. Sposób spawania elementów dla przemysłu energetycznego, zwłaszcza paneli ścian szczelnych kotłów energetycznych i wytwornic pary, znamienny tym, że rury tworzące panele ścian szczelnych łączy się z płaskownikami za pomocą wysokoenergetycznego lasera włóknowego, przy czym spawanie prowadzi się dwustronnie doczołowo typu „I” bez ukosowania łączonych brzegów z prędkością powyżej 1 m/min, wprowadzając w ognisko wiązki i/lub jeziorko spawalnicze drut spawalniczy, a wiązkę laserową prowadzi się w jeziorku ciekłego metalu powstającego podczas spawania metodą MAG w osłonie gazów szlachetnych lub bezpośrednio za nim w odległości do 10 mm, przy czym łuk elektryczny procesu MAG kierunkuje się pod kątem β - 40-80° w płaszczyźnie XZ oraz pod kątem δ 40-80° w płaszczyźnie YZ, po czym spoinę przetapia się wiązką laserową, kierunkując ją pod kątem padania w płaszczyźnie XZ α - 1-5° i odpowiednio w płaszczyźnie YZ pod kątem γ - 1-5°.