PL227290B1 - Sposób automatycznego spawania łukiem krytym wstawianej dyszy o duzych rozmiarach na stozku - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Dziedzina wynalazku

Wynalazek dotyczy sposobu automatycznego spawania łukiem krytym wstawianej dyszy o dużych rozmiarach na stożku zbiornika wykorzystywanego w przemyśle chemicznym podczas wytwarzania zbiorników ciśnieniowych wykorzystywanych w przemyśle chemicznym, przy czym należy on do dziedziny spawania.

Opis stanu techniki

Na fig. 1 przedstawiono schemat konstrukcyjny spawanej dyszy wstawianej i stożka, przy czym wstawiana dysza 12 o dużych rozmiarach i stożek 11 przecinają się osiowo pod kątem prostym w celu utworzenia spoiny 13. W przypadku takich spoin, obecnie zwykle stosowane jest spawanie osłoniętym łukiem metalową elektrodą. W przypadku stożków o dużej grubości i wstawianej dyszy o średnicy nie mniejszej niż 500 mm, jeśli stosowane jest spawanie osłoniętym łukiem metalową elektrodą, to wydajność spawania jest mała i trudno jest zapewnić odpowiednią jakość spawania, a obróbka po zakończeniu spawania jest skrajnie trudna. Stąd, warty opracowania jest sposób umożliwiający zapewnienie odpowiedniej jakości spawania i podwyższenie wydajności spawania przy spawaniu dysz o dużych rozmiarach na stożku.

Z dokumentu CN101041200A znany jest sposób spawania dysz o dużych rozmiarach, wykorzystujący platformę, do której przymocowane jest urządzenie do automatycznego spawania. Podczas procesu spawania, platforma wraz z urządzeniem jest cyklicznie przesuwana z góry na dół, z wykorzystaniem tymczasowego wyciągu oraz dźwigu. W sposobie według CN101041200A, dysza o dużych rozmiarach i grubości jest wprowadzana nieprostopadle do rury o kształcie kolumnowym, w celu utworzenia miejsca spawania.

Z chińskiego opisu patentowego CN101041201A znany jest sposób spawania dysz o małych rozmiarach. W sposobie tym dysza jest wprowadzana do otworu o małych rozmiarach.

Celem wynalazku jest udostępnienie sposobu automatycznego spawania łukiem krytym wstawianej dyszy o dużych rozmiarach (średnica > 500 mm) pod kątem prostym względem stożka w kierunku osiowym o wysokiej wydajności spawania, dobrej jakości spawania i wygody przeprowadzania sposobu.

W celu osiągnięcia celu, wynalazek udostępnia sposób automatycznego spawania łukiem krytym wstawianej dyszy o dużych rozmiarach na stożku, przy czym sposób ten obejmuje następujące kroki:

krok 1, wykonanie otworu w stożku metodą cięcia gazowego, przy czym ściana wewnętrzna otworu jest większa niż ściana zewnętrzna;

otwór wykonywany w stożku posiada pewne nachylenie, zaś kąt zawarty między powierzchnią cięcia gazowego a położeniem pionowym (kąt rowka spawania) wynosi 10-15°;

krok 2, wprowadzenie dyszy do stożka, zespawanie po okręgu stalowego uszczelnienia pierścieniowego w celu uzyskania połączenia między zewnętrzną powierzchnią stożka a dyszą;

krok 3, wyłożenie dużego końca otworu i małego końca otworu stożka podkładkami, ustawienie dyszy w położeniu pionowym względem podłoża w kierunku osiowym oraz odsunięcie kołnierzowej powierzchni dyszy od podłoża;

krok 4, zespawanie odcinka stalowej rury ze skośnym zakończeniem z dyszą stożka przy ścianie wewnętrznej oraz ustawienie stalowej rury w położeniu pionowym względem podłoża w kierunku osiowym w celu podparcia siodłowego urządzenia do spawania łukiem krytym;

krok 5, wstępne podgrzanie przed spawaniem strony ze stalowym uszczelnieniem pierścieniowym, określenie temperatury podgrzewania wstępnego na podstawie rodzaju stali i utrzymywanie temperatury podgrzewania wstępnego przez cały czas trwania procesu spawania;

krok 6, utworzenie przez spawanie spoiny między stożkiem a dyszą z wykorzystaniem siodłowego urządzenia do spawania łukiem krytym;

krok 7, pokrycie spoiny ściany wewnętrznej materiałem izolacyjnym po przeprowadzeniu spawania, przeprowadzenie wodorowej obróbki powierzchni z wykorzystaniem energii elektrycznej i promieniowania podczerwonego, zwiększenie temperatury do 250-350°C i utrzymywanie jej przez 2 do godzin; i krok 8, struganie wzdłużne spoinowego wzmocnienia ściany wewnętrznej przez żłobienie powietrzne z wykorzystaniem elektrody węglowej, doszlifowywanie w celu uzyskania gładkości, usunięcie stalowego uszczelnienia pierścieniowego ze ściany zewnętrznej, przeprowadzenie po doszlifowywaniu

PL 227 290 B1 w celu uzyskania gładkości testów z wykorzystaniem cząstek magnetycznych i prawidłowe zespawanie zewnętrznego wzmocnienia spoinowego.

W sposobie spawania łukiem krytym na stożku wstawianej dyszy o dużych rozmiarach, według wynalazku, w kroku 5 korzystnie wstępne podgrzewanie przeprowadzane jest z wykorzystaniem energii elektrycznej i promieniowania podczerwonego lub paliwa gazowego.

W sposobie spawania łukiem krytym na stożku wstawianej dyszy o dużych rozmiarach, według wynalazku, krok 6 korzystnie obejmuje ponadto następujące kroki specjalne:

krok 6.1, spawanie spoiny dolnej: rozpoczynając od dołu, stopniowe spawanie do góry w położeniu spawania podolnego, obracanie siodłowego urządzenia do spawania łukiem krytym o pewien kąt po każdym przejściu procesu spawania, stopniowe zwiększanie szerokości spoiny na każdej warstwie, zmniejszenie wysokości spadku między spoiną dolną a podstawą spoiny górnej, gdy spoina dolna osiągnie pewną wysokość, ciągłe spawanie pełnego okręgu z wykorzystaniem siodłowego urządzenia do spawania łukiem krytym, aż do całkowitego zaspawania spoiny dolnej, gdy wysokość spadku między spoiną dolną a spoiną górną będzie mniejsza niż 30-35 mm; i krok 6.2, spawanie spoiny górnej: jak największe nieciągłe spawanie w położeniu spawania podolnego, dopuszczając pewną wysokość spadku między punktem początkowym spawania a górnym punktem szczytowym mniejszą niż 30-35 mm, stopniowe zmniejszanie długości spoiny, aż do całkowitego zaspawania spoiny górnej po każdym przejściu procesu spawania.

Duży koniec otworu i mały koniec otworu są odpowiednio wyłożone, a zatem dysza znajduje się w położeniu pionowym względem podłoża, wstawiana dysza o dużych rozmiarach i stożek przecinają się osiowo pod kątem prostym, zaś konwencjonalną metodę spawania osłoniętym łukiem metalową elektrodą zastąpiono spawaniem wstawianej dyszy i stożka od strony ściany wewnętrznej z wykorzystaniem dodatkowego oprzyrządowania i siodłowego automatycznego urządzenia do spawania łukiem krytym, co zapewniło ogromne zwiększenie wydajności spawania, ograniczenie wpływu czynnika ludzkiego na jakość spawania, skuteczne zapewnienie odpowiedniej jakości spawania, uniknięcie trudności związanych z przerabianiem takiej spoiny dyszy, skrócenie cyklu wytwarzania i zmniejszenie kosztów wytwarzania. Rozwiązanie techniczne według wynalazku nadaje się w szczególności do automatycznego spawania łukiem krytym osiowego styku połączenia pod kątem prostym dyszy o dużych rozmiarach (średnica > 500 mm) i stożków.

Krótki opis rysunków

Fig. 1 przedstawia schemat konstrukcji wstawianej dyszy i stożka zespawanych z wykorzystaniem konwencjonalnego spawania osłoniętym łukiem metalową elektrodą.

Fig. 2 przedstawia sche m at ideowy wstawianej dyszy o dużych rozmiarach i stożka zespawanych z wykorzystaniem sposobu automatycznego spawania łukiem krytym.

Fig. 3a-3d przedstawiają schematy ideowe sekwencji spawania spoin dyszy z wykorzystaniem sposobu automatycznego spawania łukiem krytym wstawianej dyszy o dużych rozmiarach na stożku według wynalazku: fig. 3a przedstawia nieciągłe spawanie spoiny dolnej, fig. 3b przedstawia nieciągłe spawanie spoiny dolnej i spoiny środkowej, fig. 3c przedstawia ciągłe spawanie pełnego okręgu spoiny, a fig. 3d przedstawia nieciągłe spawanie spoiny górnej.

Opis korzystnych postaci wynalazku

Wynalazek zostanie szczegółowo omówiony w odniesieniu do fig. 2 i fig. 3a-3d spośród dołączonych figur.

Postać wynalazku:

Wymiary wstawianej dyszy 22: średnica wewnętrzna wynosi 838 mm, grubość ściany wynosi 132 mm, materiał stanowi stal SA-182F11CI1; wymiary stożka 21: średnica wewnętrzna małego otworu wynosi 3200 mm, średnica wewnętrzna dużego otworu wynosi 3800 mm, grubość ściany stożka wynosi 120 mm, zaś materiał stanowi stal SA-387Gr11CI2.

Spoina 28 znajdująca się pomiędzy wstawianą dyszą 22, a stożkiem 21 spawana jest z wykorzystaniem sposobu siodłowego spawania łukiem krytym, który obejmuje następujące konkretne kroki:

krok 1: wykonanie w stożku 21 otworu metodą cięcia gazowego, przy czym ściana wewnętrzna otworu jest większa niż ściana zewnętrzna, zaś kąt rowka spawania wynosi 12°, co oznacza, że otwór wykonany w stożku 21 posiada pewne nachylenie (tj. kąt zawarty pomiędzy powierzchnią cięcia gazowego a położeniem pionowym) (tj. położeniem pionowym względem podłoża);

krok 2: wprowadzenie dyszy 22 do stożka 21, zmontowanie elementów w sposób przedstawiony na fig. 2, zespawanie po okręgu stalowego uszczelnienia 23 pierścieniowego w celu uzyskania połączenia pomiędzy zewnętrzną powierzchnią stożka a dyszą 22 dla podparcia;

PL 227 290 B1 krok 3: wyłożenie, odpowiednio, dużego końca otworu i małego końca otworu stożka 21 podkładkami 26, przy czym w tej postaci wykonania zastosowano podkładki żelazne, ustawienie dyszy 22 w położeniu pionowym względem podłoża 27 w kierunku osiowym (w stanie techniki płaszczyzna spawania jest zwykle pozioma, lecz tu płaszczyzna spawania jest skośna) oraz odsunięcie kołnierzowej powierzchni dyszy 22 na określoną odległość od podłoża;

krok 4: zespawanie odcinka stalowej rury 24 ze skośnym zakończeniem z dyszą stożka 21 przy ścianie wewnętrznej oraz ustawienie stalowej rury 24 w położeniu pionowym względem podłoża 27 w kierunku osiowym w celu podparcia siodłowego urządzenia 25 do spawania łukiem krytym, przymocowanie urządzenia 25 do spawania do stalowej rury 24 z wykorzystaniem zacisku oraz usunięcie stalowej rury 24 po zespawaniu;

krok 5: wstępne podgrzanie przed spawaniem strony wyposażonej w stalowe uszczelnienie 23 pierścieniowe z wykorzystaniem energii elektrycznej i promieniowania podczerwonego (lub podgrzanie z wykorzystaniem paliwa gazowego) do temperatury 150-200°C, i utrzymywanie przez cały czas trwania procesu spawania temperatury podgrzewania wstępnego określonej na podstawie rodzaju materiałów zastosowanych do wykonania stożka i dyszy;

krok 6: utworzenie przez spawanie spoiny 28 pomiędzy stożkiem 21 a dyszą 22 z wykorzystaniem siodłowego urządzenia 25 do spawania łukiem krytym, co obejmuje dodatkowo:

krok 6.1: spawanie spoiny dolnej: rozpoczynając od dołu, stopniowe spawanie do góry w położeniu spawania podolnego, obracanie siodłowego urządzenia do spawania łukiem krytym o pewien kąt po każdym przejściu procesu spawania, stopniowe zwiększanie długości spoiny na każdej warstwie, tak jak to jest widoczne na fig. 3(a) i 3(b), dopuszczając pewną wysokość spadku pomiędzy punktem początkowym spawania a punktem dolnym mniejszą niż 35 mm, gdy długość łuku każdej ze spoin stopniowo się zwiększa; zmniejszenie wysokości spadku pomiędzy spoiną dolną a podstawą spoiny, spoiny górnej, gdy spoina dolna osiągnie pewną wysokość, ciągłe spawanie pełnego okręgu z wykorzystaniem siodłowego urządzenia do spawania łukiem krytym, aż do całkowitego zaspawania spoiny dolnej, gdy wysokość spadku pomiędzy spoiną dolną a spoiną górną będzie mniejsza niż 35 mm, tak jak to przedstawiono na fig. 3(c);

krok 6.2: spawanie spoiny górnej: wykorzystanie jak największego nieciągłego spawania w położeniu spawania podolnego, dopuszczenie pewnej wysokość spadku pomiędzy punktem początkowym spawania a górnym punktem szczytowym mniejszej niż 35 mm, stopniowe zmniejszanie długości spoiny, aż do całkowitego zaspawania spoiny górnej po każdym przejściu procesu spawania, tak jak to przedstawiono na fig, 3(d);

krok 7, pokrycie spoiny ściany wewnętrznej materiałem izolacyjnym po poprowadzeniu spawania, natychmiastowe przeprowadzenie wodorowej obróbki powierzchni z wykorzystaniem energii elektrycznej i promieniowania podczerwonego, ogrzewanie do temperatury do 250-350°C i utrzymywanie jej przez 2 godziny; i krok 8; struganie wzdłużne spoinowego wzmocnienia ściany wewnętrznej przez żłobienie powietrzne z wykorzystaniem elektrody węglowej, doszlifowywanie w celu uzyskania gładkości, usunięcie stalowego uszczelnienia pierścieniowego ze ściany zewnętrznej, po doszlifowywaniu w celu uzyskania gładkości, przeprowadzenie testów z wykorzystaniem cząstek magnetycznych i prawidłowe zespawanie zewnętrznego wzmocnienia spoinowego.

W przypadku stożka i wstawianej dyszy o dużych rozmiarach zespawanych z wykorzystaniem sposobu, udział wyników spawania zgodnych z wymaganiami określonymi podczas testów z wykorzystaniem ultradźwięków przeprowadzonych po zakończeniu spawania może osiągnąć 98%, co zapewnia ogromne zwiększenie skuteczności spawania, skrócenie cyklu wytwarzania i zmniejszenie kosztów wytwarzania.

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

Claims (3)

1. Sposób automatycznego spawania łukiem krytym wstawianej dyszy o dużych rozmiarach na stożku, znamienny tym, że obejmuje następujące kroki:

krok 1, wykonanie w stożku (21) otworu metodą cięcia gazowego, przy czym ściana wewnętrzna otworu jest większa niż ściana zewnętrzna;

otwór wykonywany w stożku (21) posiada pewne nachylenie, zaś kąt zawarły między powierzchnią cięcia gazowego a położeniem pionowym (kąt rowka spawania) wynosi 10 -15°;

krok 2, wprowadzenie dyszy (22) do stożka (21) i zespawanie po okręgu stalowego uszczelnienia pierścieniowego (23) w celu uzyskania połączenia między zewnętrzną powierzchnią stożka (21) a dyszą (22);

krok 3, wyłożenie dużego końca otworu i małego końca otworu stożka (21) podkładkami (26), ustawienie dyszy (22) w położeniu pionowym względem podłoża (27) w kierunku osiowym oraz odsunięcie kołnierzowej powierzchni dyszy (22) od podłoża;

krok 4, zespawanie odcinka stalowej rury (24) ze skośnym zakończeniem z dyszą stożka (21) przy ścianie wewnętrznej oraz ustawienie stalowej rury w położeniu pionowym względem podłoża (27) w kierunku osiowym w celu podparcia siodłowego urządzenia do spawania łukiem krytym (25);

krok 5, wstępne podgrzanie przed spawaniem strony ze stalowym uszczelnieniem pierścieniowym (23) i utrzymywanie temperatury podgrzewania wstępnego przez cały czas trwania procesu spawania;

krok 6, utworzenie przez spawanie spoiny (28) między stożkiem (21) a dyszą (22) z wykorzystaniem siodłowego urządzenia do spawania łukiem krytym (25);

krok 7, pokrycie spoiny ściany wewnętrznej materiałem izolacyjnym po przeprowadzeniu spawania, przeprowadzenie wodorowej obróbki powierzchni z wykorzystaniem energii elektrycznej i promieniowania podczerwonego, zwiększenie temperatury do 250-350°C i utrzymywanie jej przez 2 do 4 godzin; i krok 8, struganie wzdłużne spoinowego wzmocnienia ściany wewnętrznej przez żłobienie powietrzne z wykorzystaniem elektrody węglowej, doszlifowywanie w celu uzyskania gładkości, usunięcie stalowego uszczelnienia pierścieniowego ze ściany zewnętrznej, przeprowadzenie po doszlifowywaniu w celu uzyskania gładkości testów z wykorzystaniem cząstek magnetycznych i prawidłowe zespawanie zewnętrznego wzmocnienia spoinowego.

2. Sposób automatycznego spawania łukiem krytym wstawianej dyszy o dużych rozmiarach na stożku według zastrz. 1, znamienny tym, że w kroku 5 wstępne podgrzewanie przeprowadzane jest z wykorzystaniem energii elektrycznej i promieniowania podczerwonego lub paliwa gazowego.

3. Sposób automatycznego spawania łukiem krytym wstawianej dyszy o dużych rozmiarach na stożku według zastrz. 1, znamienny tym, że krok 6 obejmuje ponadto następujące kroki specjalne:

krok 6.1, spawanie spoiny dolnej: rozpoczynając od dołu, stopniowe spawanie do góry w położeniu spawania podolnego, obracanie siodłowego urządzenia do spawania łukiem krytym o pewien kąt po każdym przejściu procesu spawania, stopniowe zwiększanie szerokości spoiny na każdej warstwie, zmniejszenie wysokości spadku między spoiną dolną a podstawą spoiny górnej, gdy spoina dolna osiągnie pewną wysokość, ciągłe spawanie pełnego okręgu z wykorzystaniem siodłowego urządzenia do spawania łukiem krytym, aż do całkowitego zaspawania spoiny dolnej, gdy wysokość spadku między spoiną dolną a spoiną górną będzie mniejsza niż 30-35 mm; i krok 6.2, spawanie spoiny górnej: jak największe nieciągłe spawanie w położeniu spawania podolnego, dopuszczając pewną wysokość spadku między punktem początkowym spawania a górnym punktem szczytowym mniejszą niż 30-35 mm, stopniowe zmniejszanie długości spoiny, aż do całkowitego zaspawania spoiny górnej po każdym przejściu procesu spawania.