RU2136468C1 - Laser welding set for pipelines - Google Patents

Laser welding set for pipelines Download PDF

Info

Publication number
RU2136468C1
RU2136468C1 RU98110278/02A RU98110278A RU2136468C1 RU 2136468 C1 RU2136468 C1 RU 2136468C1 RU 98110278/02 A RU98110278/02 A RU 98110278/02A RU 98110278 A RU98110278 A RU 98110278A RU 2136468 C1 RU2136468 C1 RU 2136468C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
laser
welding
pipeline
welding head
pipe
Prior art date
Application number
RU98110278/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.М. Забелин
Г.Ю. Микульшин
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "ТехноЛазер"
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 Закрытое акционерное общество "ТехноЛазер" filed Critical Закрытое акционерное общество "ТехноЛазер"
Priority to RU98110278/02A priority Critical patent/RU2136468C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2136468C1 publication Critical patent/RU2136468C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: pipeline laying in steppe, desert, tundra. SUBSTANCE: self-contained power plant, control system, pipes to be laid and welded and welding laser are mounted on platform. End of pipeline is arranged on platform in clamp. Welding head and laser are placed inside pipeline which provides minimum length of optical waveguide and vibratory oscillations of beam relative to welded joint. Welding is carried out from inside of pipe. Supply of power and, when required, cooling water, gases, etc is provided by communication boom. Each socket of magazine is furnished with boom for communications. Mechanism for connection and disconnection of communications with laser and welding head inside pipe is mounted on end of boom. EFFECT: simplified design, enhanced reliability in operation. 3 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области лазерной сварки и может быть использовано для прокладки магистральных трубопроводов различного назначения в полевых условиях, особенно в северных районах. The present invention relates to the field of laser welding and can be used for laying main pipelines for various purposes in the field, especially in the northern regions.

Известно, что прокладка трубопроводов в северных районах требует высокого темпа, ибо резко ограничен период строительства, тяжелая техника может пройти заболоченные участки трассы тундры только в зимний период [1]. It is known that laying pipelines in the northern regions requires a high pace, because the construction period is sharply limited, heavy equipment can go through the swampy sections of the tundra route only in winter [1].

Известен сварочный комплекс для изготовления непрерывного трубопровода [3] . Отличительной чертой комплекса является то, что все его оборудование располагается внутри свариваемого трубопровода. В состав комплекса входит технологический лазер, оптико-фокусирующая система с приводом ее вращения, система управления, запас топлива, двигатель, генератор, вырабатывающий электрическую энергию, необходимую для автономной работы данного сварочного комплекса. Технологический лазер для сварки труб толщиной 10 - 25 мм должен иметь выходную мощность излучения не менее 20 кВт и потребляемую мощность не менее 400 кВт. Такой сварочный комплекс технически весьма затруднительно реализовать в стесненных объемах трубопровода. Управление комплексом при его движении по трубопроводу, а также во время сварки осуществляется автономно. Known welding complex for the manufacture of a continuous pipeline [3]. A distinctive feature of the complex is that all its equipment is located inside the pipeline being welded. The complex includes a technological laser, an optical focusing system with a drive for its rotation, a control system, a fuel supply, an engine, a generator that generates electrical energy necessary for the autonomous operation of this welding complex. A technological laser for welding pipes with a thickness of 10 - 25 mm must have an output radiation power of at least 20 kW and a power consumption of at least 400 kW. Such a welding complex is technically very difficult to implement in the cramped volumes of the pipeline. The complex is controlled autonomously during its movement along the pipeline, as well as during welding.

Недостатками данного комплекса являются сложность конструкции, большие габариты комплекса, в результате чего возможна сварка только труб большого диаметра, относительно низкая надежность комплекса в целом. The disadvantages of this complex are the design complexity, large dimensions of the complex, as a result of which welding of only large diameter pipes is possible, and the relatively low reliability of the complex as a whole.

Известна установка для лазерной сварки трубопроводов [2]. Установка включает передвижное устройство, платформу с размещенным на ней технологическим лазером, аппаратуру управления, электростанцию, вспомогательное оборудование. В ее состав также входит магазин лучепроводов с расположенными на них предназначенными для приварки трубами и устройство поджима трубы к трубопроводу. A known installation for laser welding of pipelines [2]. The installation includes a mobile device, a platform with a technological laser placed on it, control equipment, a power plant, and auxiliary equipment. It also includes a beam line store with pipes designed for welding located on them and a device for clamping the pipe to the pipeline.

Установка работает следующим образом. Магазин с лучепроводами и предназначенными для приварки трубами с помощью собственного привода подводит торец одной трубы к торцу закрепленного в зажимах трубопровода. С помощью устройства поджима осуществляется поджим трубы к торцу трубопровода. После этого включается лазер и излучение по лучепроводу подается на поворотное зеркало. Далее оно подается на фокусирующий объектив и затем на свариваемый стык. После сварки кольцевого шва установка отъезжает вперед по трассе трубопровода на расстояние, равное длине трубы. Магазин лучепроводов подает в зону сварки новую трубу со своим лучепроводом и технологический цикл повторяется. Installation works as follows. A store with beam lines and pipes intended for welding using its own drive brings the end of one pipe to the end of the pipeline fixed in the clamps. Using the preload device, the pipe is pressed to the end of the pipeline. After that, the laser is turned on and the radiation through the beam line is fed to the rotary mirror. Then it is fed to the focusing lens and then to the welded joint. After welding the annular seam, the installation moves forward along the pipeline route at a distance equal to the length of the pipe. The beam path store supplies a new pipe with its beam path to the weld zone and the process cycle repeats.

Недостатками конструкции вышеназванной установки являются:
большая длина оптического тракта, что ведет к искажению волнового фронта и сложности точной наводки излучения на сварочный стык вследствие вибраций лучепровода и механически связанной с ним сварочной головки;
cложная и дорогостоящая конструкция магазина, имеющего в каждом гнезде отдельный лучепровод, на конце которого закреплен фокусирующий объектив, поворотное зеркало.
The disadvantages of the design of the above installation are:
a large length of the optical path, which leads to distortion of the wavefront and the difficulty of accurately directing radiation to the welding joint due to vibrations of the beam path and the welding head mechanically associated with it;
the complex and expensive design of the store, which has a separate beam path in each socket, at the end of which a focusing lens and a swivel mirror are fixed.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение надежности конструкции установки за счет упрощения ее конструкции и повышение качества свариваемого шва за счет уменьшения вибраций оптических элементов комплекса. The problem solved by the invention is to increase the reliability of the installation design by simplifying its design and improving the quality of the weld by reducing vibration of the optical elements of the complex.

Вышеуказанная задача решается тем, что в установке для лазерной сварки трубопроводов, включающей передвижное устройство, платформу с размещенными на ней технологическим лазером, аппаратурой управления, электростанцией, вспомогательным оборудованием, магазином с предназначенными для приварки трубами, устройством поджима трубы к трубопроводу (сварочная головка и технологический лазер находится внутри трубопровода). Установка имеет штанги подвода коммуникаций, а каждая штанга имеет механизм соединения и разъединения со сварочной головкой. The above problem is solved in that in the installation for laser welding of pipelines, which includes a mobile device, a platform with a technological laser placed on it, control equipment, a power station, auxiliary equipment, a shop with pipes for welding, a device for pressing the pipe to the pipe (welding head and technological the laser is inside the pipeline). The installation has communication supply rods, and each rod has a mechanism for connecting and disconnecting from the welding head.

Технологический лазер находится в единой конструкции со сварочной головкой. The technological laser is in a single design with a welding head.

Сварочная головка имеет колеса, находящиеся в контакте с внутренней поверхностью трубопровода. The welding head has wheels in contact with the inner surface of the pipeline.

Сварочная головка имеет аккумулятор, двигатель и исполнительные элементы перемещения внутри трубопровода. The welding head has a battery, an engine, and displacement actuators inside the pipeline.

Штанга подвода коммуникаций имеет электрические, пневматические и гидравлические коммуникации. The communications supply bar has electrical, pneumatic and hydraulic communications.

Установка выглядит следующим образом (фиг. 1). Передвижное устройство 1 перемещает платформу 2 по заранее подготовленной трассе. На платформе расположены система управления установкой 3, автономная электростанция 4, источник питания и вспомогательные системы технологического лазера 5. Магазин 6 с размещенными в его гнездах трубами 7 имеет собственный привод вращения 8 (фиг. 2). Магазин имеет также механизм поджима трубы к трубопроводу 9 и штангу подвода коммуникаций 10. Каждое гнездо магазина имеет узел соединения коммуникаций 11. В варианте, когда не весь технологический лазер находится в единой конструкции со сварочной головкой, а только его излучатель, то блок прокачки рабочей смеси 12 и источник питания лазера 5 находятся на платформе. На платформе размещено также вспомогательное технологическое оборудование 13 (баллоны с защитным газом, устройства подготовки газа и т.д.). The installation is as follows (Fig. 1). The mobile device 1 moves the platform 2 along a previously prepared track. On the platform are the control system for installation 3, an autonomous power station 4, a power source and auxiliary systems for the technological laser 5. The store 6 with tubes 7 located in its sockets has its own rotation drive 8 (Fig. 2). The store also has a mechanism for pressing the pipe to the pipeline 9 and a supply bar 10. Each socket of the store has a communication connection unit 11. In the case where not the entire technological laser is in the same design with the welding head, but only its emitter, the pumping unit for the working mixture 12 and a laser 5 power supply are located on the platform. The platform also has auxiliary processing equipment 13 (shielding gas cylinders, gas treatment devices, etc.).

Каждая штанга подвода коммуникаций имеет механизм соединения и разъединения со сварочной головкой 14 (фиг. 3). В состав сварочной головки входят фокусирующий объектив 15, поворотное зеркало 16, привод их вращения 17 вокруг оси трубопровода 18. Сварочная головка может также включать в свой состав технологический лазер 19 без источника питания и блока рабочей смеси. Для перемещения по внутренней поверхности трубопровода сварочная головка имеет аккумулятор, двигатель с исполнительными элементами 20 или колеса 20. Фокусирующий объектив имеет датчик определения положения стыка 21 и привод продольного перемещения 22. Конец трубопровода размещается на установленных на платформе зажимах 23. Each rod for supplying communications has a mechanism for connecting and disconnecting with the welding head 14 (Fig. 3). The welding head includes a focusing lens 15, a rotary mirror 16, a drive for their rotation 17 around the axis of the pipe 18. The welding head may also include a technological laser 19 without a power source and a working mixture unit. To move along the inner surface of the pipeline, the welding head has a battery, an engine with actuators 20 or wheels 20. The focusing lens has a sensor for determining the position of the joint 21 and a drive for longitudinal movement 22. The end of the pipeline is placed on the clamps 23 mounted on the platform.

Установка работает следующим образом. Магазин 6 со штангами подвода коммуникаций 10 подводит одну из предназначенных для приварки труб 7 к трубопроводу 18 и центрирует их. Конец трубопровода закреплен в зажимах 23. С помощью устройства (механизма) поджима 9 осуществляется стыковка торцов трубы и трубопровода. Installation works as follows. Shop 6 with rods for supplying communications 10 brings one of the pipes 7 to be welded to the pipeline 18 and centers them. The end of the pipeline is fixed in the clamps 23. Using the device (mechanism) clamp 9 is the joining of the ends of the pipe and pipeline.

С помощью датчика определения положения стыка 21 и привода продольного перемещения 22 фокусирующий объектив 15 сварочной головки устанавливается точно напротив стыка. Далее по команде системы управления 3 включается технологический лазер 19 (фиг. 2) и излучение подается на поворотное зеркало 16, от которого через фокусирующий объектив направляется на свариваемый стык. Привод вращения 17 обеспечивает сварку кольцевого шва. Все необходимые сигналы от системы управления, охлаждение на сопло объектива, подача защитного газа от вспомогательного технологического оборудования 13 осуществляются по штанге 10. В качестве варианта возможно вынесение блока прокачки рабочей смеси газа и источника питания 12 лазера, т. е. разделить лазер на две части. Одна часть, собственно, излучатель, все время находится внутри трубы, а другая, более габаритная, источник питания, вспомогательные системы газо- и водоподготовки находятся на платформе. Соединение между ними осуществляется подводящей штангой. Энергоснабжение комплекса обеспечивается электростанцией 4. В случае, если сварочная головка имеет аккумулятор с приводом и исполнительными механизмами 20, то после сварки кольцевого шва по команде системы управления осуществляются разъединение механизма 14, и установка с помощью передвижного устройства 1 перемещается вдоль трассы трубопровода на длину трубы. Магазин с помощью привода 8 подает новую трубу и центрирует ее с концом трубопровода. Сварочная головка с помощью привода 20 перемещается по внутренней поверхности трубопровода до места стыка. Точную установку фокусирующего объектива относительно стыка осуществляют датчик 21 и привод 22. Механизм 14 осуществляет соединение штанги 10 со сварочной головкой. Во время работы магазина переключение подводимых коммуникаций от одного гнезда к другому осуществляется с помощью узла 11. Using the sensor for determining the position of the joint 21 and the drive of the longitudinal movement 22, the focusing lens 15 of the welding head is mounted exactly opposite the joint. Then, at the command of the control system 3, the technological laser 19 is switched on (Fig. 2) and the radiation is supplied to the rotary mirror 16, from which it is directed through the focusing lens to the welded joint. The rotation drive 17 provides welding of the annular seam. All the necessary signals from the control system, cooling to the lens nozzle, shielding gas from auxiliary technological equipment 13 are carried out by the rod 10. As an option, the pumping unit for the working mixture of gas and the power source 12 of the laser can be removed, i.e., split the laser into two parts . One part, in fact, the emitter, is always inside the pipe, and the other, more dimensional, power source, auxiliary gas and water treatment systems are on the platform. The connection between them is carried out by a supply bar. The power supply of the complex is provided by the power station 4. If the welding head has a battery with a drive and actuators 20, then after welding of the annular seam, by the command of the control system, the mechanism 14 is disconnected, and the installation, using the mobile device 1, moves along the pipeline route by the length of the pipe. Store using drive 8 feeds a new pipe and centers it with the end of the pipeline. The welding head using the actuator 20 moves along the inner surface of the pipeline to the junction. The exact installation of the focusing lens relative to the joint is carried out by the sensor 21 and the drive 22. The mechanism 14 connects the rod 10 with the welding head. During the operation of the store, switching the supplied communications from one socket to another is carried out using the node 11.

В случае, если сварочная головка не имеет собственного привода, а только колеса, во время перемещения установки на длину одной трубы механизм 14 не разъединяет штангу 10 и сварочную головку. Разъединение производится только перед работой магазина, осуществляющего операцию подачи новой трубы, т.е. штанга каждый раз подтаскивает сварочную головку к новому месту сварки. If the welding head does not have its own drive, but only the wheels, while moving the installation to the length of one pipe, the mechanism 14 does not disconnect the rod 10 and the welding head. Disconnection is made only before the operation of the store, carrying out the operation of feeding a new pipe, i.e. each time, the rod pulls the welding head to a new welding location.

По сравнению с аналогом электропитание основных элементов вынесено наружу, что позволяет делать его надежным. Существенно уменьшены габариты установки, упрощена ее конструкция. По сравнению с прототипом в установке имеется только одна сварочная головка с поворотным зеркалом, фокусирующим объективом, датчиком определения положения стыка, приводами вращения и продольного перемещения, а не много - по количеству гнезд в магазине, существенно уменьшена длина оптического пути луча, поскольку он формируется в лазерной головке в непосредственной близости от свариваемого стыка. Compared to the analogue, the power supply of the main elements is carried out, which makes it reliable. The dimensions of the installation are significantly reduced, its design is simplified. Compared with the prototype, the installation has only one welding head with a swivel mirror, a focusing lens, a sensor for determining the position of the joint, rotation and longitudinal drives, and not a lot - by the number of sockets in the store, the optical path length of the beam is significantly reduced, since it is formed in laser head in the immediate vicinity of the joint being welded.

Применение такой конструкции установки позволит сделать ее максимально простой, повысить надежность ее работы и увеличить качество сварных швов в трубопроводе. The use of such a design of the installation will make it as simple as possible, increase the reliability of its operation and increase the quality of welds in the pipeline.

Список литературы
1. О.М.Серафин, А.П.Ладыжанский, М.В.Блехеров "Чем варить неповоротку?", "Потенциал", N 1, 1998 г" стр.42.
List of references
1. O.M. Serafin, A.P. Ladyzhansky, M.V. Blekherov "How to cook a short rotation?", "Potential", N 1, 1998 "p. 42.

2. "Установка для лазерной сварки трубопроводов", патент России N 2074798 B 23 K 26/06. Приоритет от 16.08.94 г., опубликовано 10.03.97 г. Бюллетень N 7. 2. "Installation for laser welding of pipelines", Russian patent N 2074798 B 23 K 26/06. Priority dated 08.16.94, published on 03.10.97, Bulletin No. 7.

3. "Сварочный комплекс для изготовления непрерывного трубопровода", патент России N 2074799, B 23 K 26/06. Приоритет от 29.08.94 г., опубликовано 10.03.97 г. Бюллетень N 7. 3. "Welding complex for the manufacture of a continuous pipeline", Russian patent N 2074799, B 23 K 26/06. Priority dated August 29, 94, published March 10, 1997 Bulletin No. 7.

Claims (3)

1. Установка для лазерной сварки трубопроводов, содержащая передвижное устройство, платформу с электростанцией, систему управления, магазин с размещенными в его гнездах и предназначенными для приварки трубами, с его приводом и устройством поджима трубы к трубопроводу, сварочную головку и мощный лазер, включающий излучатель, источник питания и вспомогательные системы, отличающаяся тем, что сварочная головка, лазер или по крайней мере излучатель лазера соединены механически между собой и выполнены с возможностью размещения внутри трубопровода, а каждое гнездо магазина снабжено штангой подвода коммуникаций с расположенным на ее конце механизмом соединения и разъединения коммуникаций с лазером и сварочной головкой внутри привариваемой трубы. 1. Installation for laser welding of pipelines, comprising a mobile device, a platform with a power station, a control system, a store with pipes placed in its sockets and intended for welding, with its drive and a device for pressing the pipe to the pipeline, a welding head and a powerful laser, including an emitter, a power source and auxiliary systems, characterized in that the welding head, laser, or at least the laser emitter are mechanically connected to each other and are arranged to be placed inside the pipe oestrus, and each slot is provided with the rod magazine communication with inlet disposed at its end of the connection and separation mechanism communications with a laser and a welding head inside the welded tube. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что сварочная головка снабжена колесами для контактирования с внутренней поверхностью трубопровода. 2. Installation according to claim 1, characterized in that the welding head is equipped with wheels for contacting with the inner surface of the pipeline. 3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что сварочная головка снабжена аккумулятором, приводом и исполнительными механизмами перемещения внутри трубопровода. 3. Installation according to claim 1 or 2, characterized in that the welding head is equipped with a battery, drive and actuators for movement inside the pipeline.
RU98110278/02A 1998-06-01 1998-06-01 Laser welding set for pipelines RU2136468C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98110278/02A RU2136468C1 (en) 1998-06-01 1998-06-01 Laser welding set for pipelines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98110278/02A RU2136468C1 (en) 1998-06-01 1998-06-01 Laser welding set for pipelines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2136468C1 true RU2136468C1 (en) 1999-09-10

Family

ID=20206611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98110278/02A RU2136468C1 (en) 1998-06-01 1998-06-01 Laser welding set for pipelines

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2136468C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2523406C1 (en) * 2013-03-19 2014-07-20 Открытое акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" Welding of large-diameter pipes by laser beam
RU193933U1 (en) * 2019-04-17 2019-11-21 Надежда Анатольевна Васильева Laser head for welding inner circumferential seams of products
RU2775615C2 (en) * 2015-03-26 2022-07-05 СиАрСи-ЭВАНС ПАЙПЛАЙН ИНТЕРНЭШНЛ, ИНК. Systems and methods used in welding pipe segments in pipeline
US11458571B2 (en) 2016-07-01 2022-10-04 Crc-Evans Pipeline International, Inc. Systems and methods for use in welding pipe segments of a pipeline
US11767934B2 (en) 2013-05-23 2023-09-26 Crc-Evans Pipeline International, Inc. Internally welded pipes

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2523406C1 (en) * 2013-03-19 2014-07-20 Открытое акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" Welding of large-diameter pipes by laser beam
US11767934B2 (en) 2013-05-23 2023-09-26 Crc-Evans Pipeline International, Inc. Internally welded pipes
RU2775615C2 (en) * 2015-03-26 2022-07-05 СиАрСи-ЭВАНС ПАЙПЛАЙН ИНТЕРНЭШНЛ, ИНК. Systems and methods used in welding pipe segments in pipeline
US11458571B2 (en) 2016-07-01 2022-10-04 Crc-Evans Pipeline International, Inc. Systems and methods for use in welding pipe segments of a pipeline
RU193933U1 (en) * 2019-04-17 2019-11-21 Надежда Анатольевна Васильева Laser head for welding inner circumferential seams of products

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0706849B1 (en) Laser welder for pipeline
US4607150A (en) Laser spot welder
CA2546586C (en) Orbital welding device for pipeline construction
CA2222252A1 (en) Arc and laser welding process for pipeline
US5616261A (en) Laser welding system
ES2121196T3 (en) PROCEDURE AND APPARATUS OF REPAIR OF DAMAGED TUBES.
SU818788A1 (en) Machine for resistance arc welding
RU2136468C1 (en) Laser welding set for pipelines
CN106964897B (en) Double-station annular pipe fitting circumferential direction laser-beam welding machine and method
NO20025331L (en) Method and apparatus for end-to-end welding of internally coated tubes
RU2116181C1 (en) Laser system for routing pipelines
KR20160000707A (en) Internal shaping roundness apparatus and pipe line connecting method in construction site using the same
RU2165344C2 (en) Laser complex for welding pipelines
RU2074799C1 (en) Complex for continuous laser welding of pipelines
RU2139780C1 (en) Laser complex for main pipeline laying
RU98113338A (en) PIPELINE WELDING LASER COMPLEX
RU2074798C1 (en) Pipeline laser welding set
ES2161113A1 (en) Laser welding machine for the welding of sections in large structural components
CN206811313U (en) Double annular pipe fitting circumference laser-beam welding machine
JPH01148486A (en) Robot for laser beam machining
RU97101824A (en) PIPELINE LASER COMPLEX
CA2481805A1 (en) Laser welder for pipeline
RU2147354C1 (en) Complex for laying underwater pipe lines
RU2070494C1 (en) Pipeline laser welding installation
CN218694907U (en) Automatic laser welding equipment for pipeline and joint

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040602