PL239268B1 - Sposób spawania zbiorników na gaz cystern kolejowych - Google Patents

Sposób spawania zbiorników na gaz cystern kolejowych Download PDF

Info

Publication number
PL239268B1
PL239268B1 PL430200A PL43020019A PL239268B1 PL 239268 B1 PL239268 B1 PL 239268B1 PL 430200 A PL430200 A PL 430200A PL 43020019 A PL43020019 A PL 43020019A PL 239268 B1 PL239268 B1 PL 239268B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
welding
laser
hybrid
laser beam
joint
Prior art date
Application number
PL430200A
Other languages
English (en)
Other versions
PL430200A1 (pl
Inventor
Janusz Adamiec
Original Assignee
Zakl Aparatury Chemicznej Chemet Spolka Akcyjna
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zakl Aparatury Chemicznej Chemet Spolka Akcyjna filed Critical Zakl Aparatury Chemicznej Chemet Spolka Akcyjna
Priority to PL430200A priority Critical patent/PL239268B1/pl
Priority to SI202030125T priority patent/SI3750666T1/sl
Priority to EP20000199.8A priority patent/EP3750666B1/en
Priority to HUE20000199A priority patent/HUE060422T2/hu
Publication of PL430200A1 publication Critical patent/PL430200A1/pl
Publication of PL239268B1 publication Critical patent/PL239268B1/pl

Links

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób spawania zbiorników na gaz cystern kolejowych, które są montowane na wagonach kolejowych.
Obecnie zbiorniki na gaz montowane na podwoziach wagonów kolejowych są najczęściej wykonywane w technologii spawania łukiem krytym lub poprzez spawanie elektrodą topliwą w osłonie gazów aktywnych lub obojętnych (MAG/MIG).
Do spawania łukiem krytym stosuje się specjalistyczne wysięgniki i stanowiska wielogłowicowe. Złącza są przygotowywane na „X” z progiem spawalniczym ok. 2-3 mm, co bardzo powiększa objętość spoiny. Spawanie jest prowadzone pod topnikiem jako spawanie wielowarstwowe (osiem i więcej warstw) z prędkościami spawania dochodzącymi do 0,6 m/min. Przed spawaniem materiał jest podgrzewany palnikami gazowymi, w celu uniknięcia zbyt dużych prędkości chłodzenia i związanego z tym powstawania struktur martenzytycznych, które znacząco obniżają udarność połączenia. Tego typu technologia jest praco- i czasochłonna oraz energochłonna.
Z opisu patentowego JP2001334377 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 napromieniowana 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, plazma jest wytwarzana w dolnej warstwie i realizowany jest głęboki przetop.
Z innego opisu patentowego JP 2007260715 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 odpow iednia, 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-CCte.
Zgodny z wynalazkiem sposób spawania polega na tym, że płaszcze zbiorników na gaz cystern kolejowych oraz ich dennice są spawane za pomocą wiązki laserowej lasera dużej mocy oraz spawania hybrydowego MNAG + Laser w jednym jeziorku ciekłego metalu. Wiązką laserową wysokoenergetycznego lasera (np. fiber Laser) spawa się w osłonie gazów obojętnych np. argon próg spawalniczy, a następnie rowek spawalniczy wypełnia się poprzez spawanie hybrydowe MAG + Laser. Zaletą tego rozwiązania jest szybkie wypełnienie rowka spawalniczego, a przede wszystkim obróbki cieplnej spoiny laserowej. Spawanie prowadzi się jednostronnie lub dwustronnie z ukosowaniem na „X” lub „Y” z progiem spawalniczym od 6 mm do 8 mm i z prędkością powyżej 1 m/min. Przed spawaniem łączone elementy podgrzewa się wstępnie w temperaturze od 100-200°C, następnie spawa się wiązką laserową o mocy do 10 kW. Kolejnym etapem procesu jest wypełnienie rowka spawalniczego metodą hybrydową tj. połączeniem metody MAG i wiązki laserowej w jednym jeziorku spawalniczym, co zapewnia przetopienie i obróbkę cieplną złącza w wyniku oddziaływania cyklu cieplnego spawania hybrydowego MAG + Laser. W wyniku tego rozwiązania uzyskuje się zmniejszenie szybkości chłodzenia materiału i skłonności materiału do powstawania struktur hartowniczych. Pomiędzy wiązką laserową a spawaniem hybrydowym powinna być zachowana odległość nie mniejsza niż 10 cm.
Rozwiązanie według wynalazku umożliwia wzrost prędkości spawania powyżej 1 m/min i umożliwia uzyskanie wypukłego lica i grani spoiny oraz ogranicza liczbę koniecznych ściegów do wykonania na spoinę z ośmiu do dwóch lub trzech ściegów w zależności od grubości płaszcza zbiornika. Dodatkową zaletą wynalazku jest także rezygnacja z pospawalniczej obróbki cieplnej dla stali stosowanych na zbiorniki na gaz cystern kolejowych. W sposobie według wynalazku spawanie jest jednostronne - nie ma czasów międzyoperacyjnych, wykonanie spoiny jest z pełnym przetopem. Występuje bardzo małe odkształcenie spawalnicze, wąska strefa wypływu ciepła, a także nie ma ograniczenia
PL 239 268 B1 co do długości łączonych elementów. Istnieje możliwość spawania połączenia przygotowanego na X z progiem o wysokości do 10 mm. Wtedy wiązka laserowa wykonuje przetopienie progu w pierwszym ściegu a układ hybrydowy spawania dwustronnie wypełnia się rowek spawalniczy. Wprowadzone do złącza ciepło podczas spawania metodą hybrydową MAG + laser zapewnia obróbkę cieplną spoiny laserowej, co powoduje, że twardość złączy nie przekracza 350 HV.
Wynalazek jest objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie proces spawania zbiorników na gaz cystern kolejowych, fig. 2 ukazuje układ spawania w widoku YZ w celu określenia optymalnego układu geometrycznego spawania, z głowicami spawającymi (6, 7, 8) w płaszczyźnie YZ usytuowanymi w osi spoiny, fig. 3 przedstawia przygotowanie złącza na Y z progiem 6 mm, natomiast na fig. 4 ukazano przykład wykonanego metodą według wynalazku złącza.
Jak pokazano na fig. 1 rysunku, na którym jako 1 oznaczono materiał spawany, jako 2 oznaczono spoinę wykonaną metodą wiązką lasera 6, jako 3 spoinę wykonaną metodą hybrydową oraz jako 4 strefę wpływu ciepła wynikającą z odziaływania łuku elektrycznego i wiązki lasera układu hybrydowego i jako 5 oznaczono strefę wpływu ciepła powstającą podczas spawania laserowego, proces spawania polega na łączeniu płaszcza zbiornika 1 za pomocą złącza jednostronnego, które jest ukosowane na „Y” z progiem spawalniczym o wysokości 8 mm. Następnie po złożeniu materiału na styk łączy się tak złożony materiał laserem 2 z prędkością 1 m/min., przy tym powstająca strefa wpływu ciepła 5 jest wąska i nie przekracza wielkości 1 mm. W kolejnym etapie wypełnia się pozostały rowek spawalniczy metodą hybrydową MAG + Laser 7, 8 z prędkością do 1 mm/min. Powstająca spoina 3 i szeroka strefa wpływu ciepła 4 obrabia cieplnie całe złącze laserowe 2 i 5, co skutkuje obniżeniem twardości złącza i obniżeniem skłonności materiału do powstawania niekorzystnych struktur hartowniczych.
Złącze płaszcza zbiornika na gaz z blach ze stali P460NL2 o grubości 13,5 mm zostało przygotowane na Y z progiem 6 mm, co pokazano na fig. 3 rysunku. Spoina została wykonana z prędkością 1 m/min. W pierwszym etapie prowadzono spawanie laserowe w osłonie gazu Ar laserem d yskowym o mocy 12 kW. Moc wiązki wynosiła 4 kW. W drugim etapie wykonano spoinę wypełniającą rowek metodą spawania hybrydowego MAG + Laser, stosując energię liniową układu 0,5 kJ/mm. Przed spawaniem materiał nie był podgrzewany wstępnie. Strefa wpływu ciepła podczas spawania hybrydowego obrobiła cieplne złącze wykonane laserowo. Twardość złącza nie przekraczała 300 HV10. Przykład wykonanego złącza jest pokazany na fig. 4 rysunku.

Claims (1)

1. Sposób spawania zbiorników na gaz cystern kolejowych, w którym arkusz blachy wygina się na zimno tak, aby uformować go w kształt rury, a następnie jego stykające się części łączy się w procesie spawania hybrydowego, znamienny tym, że złącza (1) płaszcza zbiornika na gaz cystern kolejowych łączy się za pomocą wiązki laserowej (6) z prędkością powyżej 1 m/min, a następnie rowek spawalniczy wypełnia się metodą sp awania hybrydowego (7, 8), przy czym proces spawania laserowego prowadzi się w gazach obojętnych spawając złącze przygotowane na Y lub X z progiem spawalniczym powyżej 2 mm, z tym, że spawanie prowadzi się jednostronnie lub dwustronnie, natomiast spawanie hybrydowe Mag + laser wykonuje się w jednym jeziorku ciekłego metalu, minimum 30 mm za jeziorkiem ciekłego metalu spawanego laserem, kierując wiązkę laserową (6) pod kątem y - 1-5° w płaszczyźnie XZ, i z pozostawieniem w osi spoiny wszystkich głowic w płaszczyźnie YZ, co skutkuje brakiem konieczności pospawalniczej obróbki cieplnej wykonanego złącza .
PL430200A 2019-06-10 2019-06-10 Sposób spawania zbiorników na gaz cystern kolejowych PL239268B1 (pl)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL430200A PL239268B1 (pl) 2019-06-10 2019-06-10 Sposób spawania zbiorników na gaz cystern kolejowych
SI202030125T SI3750666T1 (sl) 2019-06-10 2020-05-29 Načini varjenja cistern za gorivo na železniških vagonih
EP20000199.8A EP3750666B1 (en) 2019-06-10 2020-05-29 Methods of welding of gas tanks of railway tank wagons
HUE20000199A HUE060422T2 (hu) 2019-06-10 2020-05-29 Eljárás vasúti tartálykocsik gáztartályainak hegesztésére

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL430200A PL239268B1 (pl) 2019-06-10 2019-06-10 Sposób spawania zbiorników na gaz cystern kolejowych

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL430200A1 PL430200A1 (pl) 2020-12-14
PL239268B1 true PL239268B1 (pl) 2021-11-22

Family

ID=73727767

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL430200A PL239268B1 (pl) 2019-06-10 2019-06-10 Sposób spawania zbiorników na gaz cystern kolejowych

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL239268B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL430200A1 (pl) 2020-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101329088B1 (ko) 가스 시일드 아크 용접과 서브 머지드 아크 용접을 조합한 복합 용접 방법 및 그 복합 아크 용접기
JP6714580B2 (ja) 2つのブランクを接合する方法、ブランク、及び得られた製品
JP5294573B2 (ja) レーザとアークの複合溶接装置及び方法
US8373083B2 (en) Method for connecting thick-walled metal workpieces by welding
EP2666579B1 (en) Hybrid laser arc welding process and apparatus
CN104874919B (zh) 一种厚板窄间隙激光焊接方法
CN102310289A (zh) 混合激光弧焊接工艺和设备
JP2017154156A (ja) レーザー・アークハイブリッド溶接法を用いた狭開先溶接継ぎ手及びその作製方法
EP2695694A1 (en) Method of welding of elements for the power industry, particulary of sealed wall panels of power boilers using MIG/MAG and laser welding
JP5153368B2 (ja) T型継手の貫通溶接方法及び貫通溶接構造物
CN107283060A (zh) 一种激光‑电弧复合多道焊接方法
Churiaque et al. Improvements of hybrid laser arc welding for shipbuilding T-joints with 2F position of 8 mm thick steel
JP5318543B2 (ja) レーザ・アーク複合溶接法
CN109108466A (zh) 中厚板不开坡口激光和电弧联合焊接方法
RU2578303C1 (ru) Способ лазерно-дуговой сварки вертикальных стыков толстолистовых стальных конструкций
Majumdar Underwater welding-present status and future scope
KR100631404B1 (ko) 탄소강의 편면 레이저-아크 하이브리드 용접부와 그 용접방법
PL239268B1 (pl) Sposób spawania zbiorników na gaz cystern kolejowych
PL239267B1 (pl) Sposób spawania zbiorników na gaz cystern kolejowych
PL239266B1 (pl) Sposób spawania zbiorników na gaz cystern kolejowych
Wieschemann et al. Hybrid-welding and the HyDRA MAG+ LASER processes in shipbuilding
EP3750666B1 (en) Methods of welding of gas tanks of railway tank wagons
Näsström et al. A near-vertical approach to laser narrow gap multi-layer welding
CN113210870A (zh) 一种高效的激光-电弧复合热源高强钢管道直缝焊接工艺
Kuzmikova et al. Investigation into feasibility of hybrid laser-GMAW process for welding high strength quenched and tempered steel