PL223908B1 - Sposób kontrolowania odkształceń spawania połączenia między skośną dyszą wstawianą o dużych rozmiarach a cylindrem - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Dziedzina wynalazku

Wynalazek dotyczy sposobu kontrolowania odkształceń spawania między skośnymi dyszami wstawianymi o dużych rozmiarach a cylindrami chemicznymi i należy do dziedziny spawania.

Opis stanu techniki

W technologii bloku gazowo-parowego ze zintegrowanym zgazowaniem paliwa (IGCC) wykorzystywana jest obecnie przedstawiona na fig. 1 konstrukcja spawanego połączenia między skośną dyszą wstawianą o dużych rozmiarach 11 a komorą powrotną gazu 12. Połączenie posiada grubą spoinę, zaś jej spawanie jest skrajnie pracochłonne. W patencie „Method for welding non-right angle Crossing joint between insertion nozzle and cylinder” (patent nr CN200610024861.9) należącym do Shanghai Boiler Works Co., Ltd. opisano spawanie skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach do cylindra komory powrotnej gazu z wykorzystaniem siodłowego spawania łukiem krytym, gdzie położenie spawania podolnego i spawanie blokowe w ogromnym stopniu ułatwiają zwiększenie wydajności spawania, skrócenie cyklu wytwarzania, skuteczne zapewnienie odpowiedniej jakości spawania, uniknięcie problemów związanych z obróbką spoin takiego połączenia i uzyskanie właściwych rezultatów.

Ze względu na to, że spawane połączenie między skośną dyszą wstawianą o dużych rozmiarach a komorą powrotną gazu charakteryzuje się dużym rozmiarem spoiny i długim cyklem spawania, oraz ze względu na większe wymagania konstrukcyjne dotyczące dokładności wymiarowej połączenia skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach i komory powrotnej gazu, kontrolowanie odkształceń takiego połączenia spawanego stanowi znaczny problem. Jeżeli odkształcenia spawania tak dużych połączeń nie spełniają przyjętych norm, stosowanie skutecznych metod ich poprawiania jest trudne i skutkuje fatalnymi wynikami. W patencie „Method for welding of non-right angle crossing joint between insertion nozzle and cylinder” należącym do Shanghai Boiler Works Co., Ltd. odkształcenia spawania wyeliminowano przez rozmieszczenie w ten sam sposób w kierunku obwodowym na zewnątrz cylindra przy podstawie spoiny wytrzymałych usztywnionych płyt mocujących, co zapewnia uzyskanie pewnych rezultatów, aczkolwiek rezultaty uzyskiwane tym sposobem są niepewne. W sposobie tym odkształcenie połączenia monitorowane jest w czasie rzeczywistym przez oprzyrządowanie pomiarowe, zaś wyniki pomiarów wykorzystywane są w odpowiednim momencie do korygowania odkształceń spawania korzystając z danych pomiarowych i sposobu sztywnego mocowania.

Streszczenie wynalazku

Celem wynalazku jest udostępnienie sposobu kontrolowania odkształceń spawania połączenia między skośną dyszą wstawianą o dużych rozmiarach a dużym cylindrem chemicznym przez mierzenie za pomocą stacji elektronicznej odkształcenia połączenia między skośną dyszą wstawianą o d użych rozmiarach a cylindrem chemicznym podczas spawania skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach do cylindra chemicznego oraz kontrolowanie odkształceń spawania połączenia tak, aby produkty spełniały wymagania wymiarowe, co dokonywane jest przez modyfikowanie w odpowiednim momencie sekwencji i procedur spawania na podstawie danych pomiarowych.

W celu osiągnięcia celu wynalazku udostępniono w nim sposób kontrolowania odkształceń spawania połączenia między skośną dyszą wstawianą o dużych rozmiarach a cylindrem obejmujący następujące kroki:

krok 1: wykonanie w boku cylindra otworu metodą cięcia gazowego;

krok 2: zmontowanie skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach i cylindra oraz umieszczenie i zespawanie we właściwy i jednakowy sposób wytrzymałych usztywnionych płyt mocujących zapobiegających odkształceniom w kierunku obwodowym, na zewnątrz połączenia;

krok 3: mierzenie wymiarów połączenia między cylindrem a skośną dyszą wstawianą o dużych rozmiarach za pomocą stacji elektronicznej z wykorzystaniem punktów pomiarowych rozmieszczonych na cylindrze i skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach oraz ustawienie wartości dopuszczalnego odkształcenia odwrotnego z wykorzystaniem kąta a zawartego między osiową linią środkową cyli ndra a osiową linią środkową skośnej dyszy o dużych rozmiarach;

krok 4: pełne spawanie dolnych spoin skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach i cylindra z wykorzystaniem spawarki siodłowej;

krok 5: spawanie środkowych i dolnych spoin skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach i cylindra, mierzenie kąta β zawartego między osiową linią środkową skośnej dyszy o dużych rozmiarach a linią środkową przy połączeniu cylindra za pomocą stacji elektronicznej z wykorzystaniem

PL 223 908 B1 punktów pomiarowych rozmieszczonych na cylindrze i skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach oraz kontrolowanie podczas spawania zawartego kąta β przy wartości wynoszącej 180°;

krok 6: przemieszczenie platformy spawalniczej do góry i spawanie środkowych i górnych spoin skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach i cylindra, mierzenie zawartego kąta β za pomocą stacji elektronicznej z wykorzystaniem punktów pomiarowych rozmieszczonych na cylindrze i skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach oraz kontrolowanie podczas spawania zawartego kąta β przy wartości wynoszącej 180°; i krok 7: przemieszczenie platformy spawalniczej do góry i właściwe spawanie spoin górnych.

W sposobie kontrolowania odkształceń połączenia między skośną dyszą wstawianą o dużych rozmiarach a cylindrem, w kroku 3 dopuszczalne odkształcenie odwrotne powinno być określone z wyprzedzeniem podczas montażu, ponieważ podczas spawania połączenia występuje tendencja do zmniejszania się kąta a zawartego między skośną dyszą wstawianą o dużych rozmiarach a cylindrem. Dopuszczalne odkształcenie odwrotne wyrażone jako kąt a jest większe niż 0°, lecz nie przekracza 0,5°.

W sposobie kontrolowania odkształceń połączenia między skośną dyszą wstawianą o dużych rozmiarach a cylindrem, w kroku 4 i kroku 5 krok kontrolowania zawartego kąta β przy wartości wynoszącej 180° obejmuje następujące kroki specjalne: zatrzymanie spawania spoin z jednej strony w tym samym kierunku i spawanie jedynie spoin po drugiej stronie przeciwnie do kierunku przesunięcia, aż do momentu, w którym ponowne przeprowadzenie pomiarów wykaże powrót kąta przesunięcia do dopuszczalnego zakresu tolerancji, jeżeli zawarty kąt β jest przesunięty w kierunku dodatnim (i przeciwnie, jeżeli zawarty kąt β jest przesunięty w kierunku przeciwnym).

W sposobie kontrolowania odkształceń połączenia między skośną dyszą wstawianą o dużych rozmiarach a cylindrem dopuszczalny zakres tolerancji przesunięcia kąta zawartego β wynosi ± 0,1°.

Rozwiązanie techniczne według wynalazku ułatwia mierzenie odkształceń połączeń za pomocą stacji elektronicznej w połączeniu ze sposobem sztywnego mocowania stosowanym po dczas automatycznego siodłowego spawania tukiem krytym skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach i cylindra oraz kontrolowanie odkształceń spawania połączenia przez modyfikowanie w odpowiednim m omencie sekwencji i procedur spawania na podstawie danych pomiarowych, przy czym sposób kontrolowania odkształceń spawania charakteryzuje się dużym udziałem produktów dopuszczonych do eksploatacji, zapewnieniem odpowiedniej jakości spawania, możliwością spełnienia wymagań wymiarowych produktów, prostotą sposobu i dobrymi wynikami kontrolowania odkształceń spawania tak dużych połączeń wstawianych.

Krótki opis rysunków

Fig. 1 przedstawia schematycznie konstrukcję połączenia spawanego między konwencjonalną skośną dyszą wstawianą o dużych rozmiarach a cylindrem;

Fig. 1 przedstawia schemat kontrolowania odkształceń spawania połączenia między skośną dyszą wstawianą o dużych rozmiarach a cylindrem według wynalazku; i

Fig. 3 przedstawia schemat przedstawiony na fig. 2 w kierunku A według wynalazku.

Opis korzystnego wykonania wynalazku

Wynalazek zostanie szerzej opisany w odniesieniu do przedstawionych na fig. 2 i fig. 3 załączonych rysunków i wykonania wynalazku.

Wykonanie wynalazku

Wymiary wstawianej dyszy 21 komory powrotnej gazu wykorzystywanej w technologii bloku gazowo-parowego ze zintegrowanym zgazowaniem paliwa (IGCC): średnica wewnętrzna wynosi 1620 mm, zaś grubość ściany wynosi 280 mm; wymiary cylindra 22: średnica wewnętrzna wynosi 4400 mm, zaś grubość ściany wynosi 230 mm.

Połączenie między skośną dyszą wstawianą o dużych rozmiarach 21 a cylindrem 22 spawane jest z wykorzystaniem sposobu opisanego w patencie CN200610024861.9, zaś podczas spawania kontrolowane są odkształcenia połączenia, przy czym sposób obejmuje zasadniczo następujące kroki:

krok 1: wykonanie w boku cylindra otworu metodą cięcia gazowego;

krok 2: zmontowanie skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach 21 i cylindra 22, tak jak to przedstawiono na fig. 2, oraz umieszczenie i zespawanie we właściwy i jednakowy sposób wytrzym ałych usztywnionych płyt mocujących zapobiegających odkształceniom 23 w kierunku obwodowym, na zewnątrz połączenia;

krok 3: mierzenie wymiarów połączenia za pomocą stacji elektronicznej 26 z wykorzystaniem punktów pomiarowych 27 rozmieszczonych na cylindrze 22 i skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach 21 oraz ustawienie wartości dopuszczalnego odkształcenia odwrotnego z wykorzystaniem

PL 223 908 B1 kąta α zawartego między osiową linią środkową cylindra a osiową linią środkową skośnej dyszy o dużych rozmiarach wynoszącej 0,08° (tj. rzeczywista wartość kąta a wynosi 45,08°);

krok 4: pełne spawanie dolnych spoin skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach 21 i c ylindra 22 z wykorzystaniem spawarki siodłowej 24 (spawarka jest zawieszona we wnętrzu cylindra z wykorzystaniem dźwigu i przymocowana do wewnętrznej ściany skośnej dyszy o dużych rozmiarach z wykorzystaniem stalowych rur podporowych) oraz przemieszczanie spawarki i platformy spawalniczej 25 do góry;

krok 5: spawanie środkowych i dolnych spoin skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach 21 i cylindra 22, mierzenie kąta β zawartego między osiową linią środkową skośnej dyszy o dużych rozmiarach a linią środkową przy połączeniu cylindra (przedstawioną na fig. 3 jako kierunek A) za pomocą stacji elektronicznej 26 z wykorzystaniem punktów pomiarowych 27 rozmieszczonych na cylindrze 22 i skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach 21; rozmieszczenie więcej niż 5 punktów pomiarowych odpowiednio na cylindrze 22 i skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach 21, gdzie 3 punkty pomiarowe są jak najbardziej równomiernie rozmieszczone na tej samej płaszczyźnie obwodowej, zaś inne punkty pomiarowe rozmieszczone są w innych miejscach cylindra; rozmieszczenie punktów p omiarowych w taki sposób, by uzyskać za pomocą stacji elektronicznej symulację cylindra i skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach oparta o dane pochodzące z punktów pomiarowych, co ma na celu uzyskanie wartości kąta β zawartego między cylindrem a skośną dyszą wstawianą o dużych rozmiarach; analizowanie kierunku kąta i podjęcie odpowiednich środków mających na celu kontrolowanie zawartego kąta β przy wartości wynoszącej 180°: zatrzymanie spawania środkowych i dolnych spoin z jednej strony w tym samym kierunku i spawanie jedynie środkowych i dolnych spoin po drugiej stronie przeciwnie do kierunku przesunięcia, aż do momentu, w którym ponowne przeprowadzenie pomiarów wykaże powrót kąta przesunięcia do dopuszczalnego zakresu tolerancji (± 0,1°), jeżeli z awarty kąt β jest przesunięty w kierunku dodatnim (i przeciwnie, jeżeli zawarty kąt β jest przesunięty w kierunku przeciwnym);

krok 6: przemieszczenie platformy spawalniczej 25 do góry i spawanie środkowych i górnych spoin skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach 21 i cylindra 22, mierzenie kąta β zawartego między skośną dyszą wstawianą o dużych rozmiarach 21 a cylindrem 22 (tak jak to przedstawiono na fig. 3) za pomocą stacji elektronicznej 26 z wykorzystaniem punktów pomiarowych 27 rozmieszczonych na cylindrze 22 i skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach 21 oraz analizowanie ki erunku kąta i podjęcie odpowiednich środków mających na celu kontrolowanie zawartego kąta β przy wartości wynoszącej 180° (środki te są takie same jak w kroku 5); i krok 7: przemieszczenie platformy spawalniczej 25 do góry i pełne spawanie spoin górnych.

Spawanie skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach do dużego cylindra chemicznego z wykorzystaniem procedur spawania i sposobu kontrolowania odkształceń zakończono powodzeniem, zaś przeprowadzony po zakończeniu spawania proces wykrywania wad z wykorzystaniem ultradźwięków za pierwszym razem dał wyniki zgodne z wymaganiami. Po przeprowadzeniu pośredniej obróbki cieplnej zmierzono za pomocą stacji elektronicznej wymiary połączenia: wartość przesunięcia kąta α wynosiła 0,02°, zaś wartość przesunięcia kąta β wynosiła 0,04°, co w pełni spełnia wymagania wymiarowe przedstawione na rysunkach.

Niniejszy wynalazek opisano szczegółowo w odniesieniu do jego korzystnego wykonania, należy jednak zdawać sobie sprawę z tego, że wynalazek nie jest ograniczony do tego w ykonania. Dla specjalistów w tej dziedzinie widoczne jest, że w obrębie wynalazku możliwe jest wprowadzanie różnych zmian i modyfikacji. Zakres wynalazku jest zatem ograniczony wyłącznie przez załączone zastrzeżenia patentowe.

Claims (3)

1. Sposób kontrolowania odkształceń spawania połączenia między skośną dyszą wstawianą o dużych rozmiarach a cylindrem, znamienny tym, że obejmuje następujące kroki:

krok 1: wykonanie w boku cylindra (22) otworu metodą cięcia gazowego;

krok 2: zmontowanie skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach (21) i cylindra (22) oraz umieszczenie i zespawanie w jednakowy sposób wytrzymałych usztywnionych płyt mocujących zap obiegających odkształceniom (23) w kierunku obwodowym, na zewnątrz połączenia między skośną dyszą o dużych rozmiarach a cylindrem;

PL 223 908 B1 krok 3: mierzenie wymiarów połączenia między cylindrem a skośną dyszą wstawianą o dużych rozmiarach za pomocą stacji elektronicznej (26) z wykorzystaniem punktów pomiarowych (27) ro zmieszczonych na cylindrze (22) i skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach (21) oraz ustawienie wartości dopuszczalnego odkształcenia odwrotnego z wykorzystaniem kąta a zawartego między osiową linią środkową cylindra a osiową linią środkową skośnej dyszy o dużych rozmiarach;

krok 4: pełne spawanie dolnych spoin skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach (21) i c ylindra (22) z wykorzystaniem spawarki siodłowej (24);

krok 5: spawanie środkowych i dolnych spoin skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach (21) i cylindra (22), mierzenie kąta β zawartego między osiową linią środkową skośnej dyszy o dużych rozmiarach a linią środkową przy połączeniu cylindra za pomocą stacji elektronicznej (26) z wykorzystaniem punktów pomiarowych (27) rozmieszczonych na cylindrze (22) i skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach (21) oraz kontrolowanie podczas spawania zawartego kąta β przy wartości wynoszącej 180°;

krok 6: spawanie środkowych i górnych spoin skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach (21) i cylindra (22), mierzenie kąta β zawartego między skośną dyszą o dużych rozmiarach (21) a cylindrem (22) za pomocą stacji elektronicznej (26) z wykorzystaniem punktów pomiarowych (27) rozmieszczonych na cylindrze (22) i skośnej dyszy wstawianej o dużych rozmiarach (21) oraz kontrolowanie podczas spawania zawartego kąta β przy wartości wynoszącej 180°; i krok 7: spawanie spoin górnych.

2. Sposób kontrolowania odkształceń spawania połączenia między skośną dyszą wstawianą o dużych rozmiarach a cylindrem według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że w kroku 3 dopuszczalne odkształcenie odwrotne wyrażone jako kąt a jest większe niż 0°, lecz nie przekracza 0,5°.

3. Sposób kontrolowania odkształceń spawania połączenia między skośną dyszą wstawianą o dużych rozmiarach a cylindrem według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że w kroku 4 i kroku 5 krok kontrolowania zawartego kąta β przy wartości wynoszącej 180° obejmuje następujące kroki: zatrzymanie spawania spoin z jednej strony w tym samym kierunku i spawanie jedynie spoin po drugiej stronie przeciwnie do kierunku przesunięcia, aż do momentu, w którym ponowne przeprowadzenie pomiarów wykaże powrót kąta przesunięcia do dopuszczalnego zakresu tolerancji, jeżeli zawarty kąt β jest przesunięty w kierunku dodatnim, i przeciwnie, jeżeli zawarty kąt β jest przesunięty w kierunku przeciwnym.