RU2139780C1 - Laser complex for main pipeline laying - Google Patents

Laser complex for main pipeline laying Download PDF

Info

Publication number
RU2139780C1
RU2139780C1 RU98115872A RU98115872A RU2139780C1 RU 2139780 C1 RU2139780 C1 RU 2139780C1 RU 98115872 A RU98115872 A RU 98115872A RU 98115872 A RU98115872 A RU 98115872A RU 2139780 C1 RU2139780 C1 RU 2139780C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
laser
pipe
welding
pipeline
additional
Prior art date
Application number
RU98115872A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.М. Забелин
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "ТехноЛазер"
Забелин Александр Михайлович
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", Забелин Александр Михайлович filed Critical Закрытое акционерное общество "ТехноЛазер"
Priority to RU98115872A priority Critical patent/RU2139780C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2139780C1 publication Critical patent/RU2139780C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

FIELD: laser welding, applicable for laying of main pipelines of various purpose in field conditions, especially in northern regions. SUBSTANCE: the complex comprises a travelling device, platform carrying an independent electric power plant, control equipment, process laser, auxiliary equipment, external beam guide, beam guide magazine with pipes intended for welding and having a drive of its own, device for tightening the pipe to the pipeline, supports for attachment and alignment of the pipeline. Provision is also made for another process laser for welding of circumferential seam from the outside. In combination with the available complex equipment a two-sided laser welding is provided. The inside root seam is the first to be penetrated and then the outside one. EFFECT: enhanced quality of welded joint, provision for joining of pipes of larger thicknesses. 4 cl, 4 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.

Известна установка для лазерной сварки магистральных трубопроводов [1]. Установка представляет из себя охватывающую трубу конструкцию, в состав которой входит привод и механизм перемещения ее вдоль трубы, технологический лазер с фокусирующим объективом и с приводом их вращения вокруг трубы. Электропитание и управление установкой осуществляется от автономного комплекса, передвигающегося по грунту вместе с установкой рядом с трубой. Связь между установкой и комплексом обеспечивается узлом подвода коммуникаций. A known installation for laser welding of pipelines [1]. The installation is a tube-covering structure, which includes a drive and a mechanism for moving it along the pipe, a technological laser with a focusing lens and a drive for their rotation around the pipe. Power supply and control of the installation is carried out from an autonomous complex moving along the ground with the installation next to the pipe. The connection between the installation and the complex is provided by the communications supply unit.

Установка работает следующим образом. Предназначенная для приварки труба подстыковывается торцом к торцу конца трубопровода. Далее установка, используя собственный привод и механизм перемещения, перемещается вдоль конца трубопровода до места стыка. Фокусирующий объектив устанавливается точно напротив стыка. Включается лазер и одновременно с ним включается привод вращения лазера вместе с фокусирующим объективом. Тем самым проводится сварка кольцевого шва. После проведения процесса сварки лазер отключается и установка вместе с автономным комплексом перемещается до следующего стыка. После этого технологический цикл повторяется. Installation works as follows. The pipe intended for welding is butt-joined to the butt-end of the end of the pipeline. Further, the installation, using its own drive and movement mechanism, moves along the end of the pipeline to the junction. The focusing lens mounts exactly opposite the joint. The laser turns on and at the same time the laser rotation drive with the focusing lens is turned on. Thus, welding of the annular seam is carried out. After the welding process, the laser is turned off and the installation, together with the autonomous complex, moves to the next joint. After this, the technological cycle is repeated.

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 входит также 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 проварки трубами подводит торец одной трубы к торцу конца закрепленного в зажимах трубопровода. Installation works as follows. A store with beam lines and pipes intended for welding leads the end of one pipe to the end face of the end fixed in the clamps of the pipeline.

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. 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.

Общим недостатком вышеописанных установок является односторонний способ сварки кольцевого шва - в первом случае - наружный, во втором случае внутренний. Результатом этого является получение некачественного сварного соединения, обусловленное присутствием в корне шва больших концентраций напряжений и деформаций, трещин, а также дефектов в виде включений. A common drawback of the above-described installations is a one-sided method of welding an annular seam - in the first case - external, in the second case internal. The result of this is a poor-quality welded joint due to the presence of large concentrations of stress and strain, cracks, and also defects in the form of inclusions in the root of the weld.

Все это может привести к разрушению сварного соединения и, следовательно, к выходу из строя трубопровода с большими материальными потерями. All this can lead to the destruction of the welded joint and, consequently, to failure of the pipeline with large material losses.

Кроме того, односторонний способ сварки позволяет обеспечить сварку труб определенной, ограниченной толщины. А в настоящее время существует устойчивая тенденция к применению трубопроводов все больших рабочих давлений и, следовательно, использованию труб больших толщин. In addition, a one-way welding method allows welding of pipes of a certain, limited thickness. And now there is a steady trend towards the use of pipelines of increasing working pressures and, consequently, the use of pipes of large thicknesses.

Известно, что существует двухсторонний способ лазерной сварки [3]. Данный способ позволяет обеспечить формирование швов благоприятной конфигурации, что существенно снижает все вышеперечисленные дефекты. It is known that there is a two-way laser welding method [3]. This method allows for the formation of welds of a favorable configuration, which significantly reduces all of the above defects.

Задачами, решаемыми предлагаемым изобретением, являются повышение качества свариваемых швов лучепроводов при повышении производительности работы сварочного комплекса. The problems solved by the invention are to improve the quality of the welded seams of the beam lines while increasing the productivity of the welding complex.

Вышеуказанные задачи решаются тем, что в лазерном комплексе для прокладки магистральных трубопроводов, включающем передвижное устройство, платформу с размещенными на ней автономной электростанцией, аппаратурой управления, технологическим лазером, вспомогательным оборудованием, внешним лучепроводом, магазином лучепроводов с размещенными на них предназначенными для приварки трубами и имеющим собственный привод, устройством поджима трубы к трубопроводу, опорами с закрепленным в них концом трубопровода, в месте стыка торца трубы с концом трубопровода с внешней стороны находится дополнительный лазер, имеющий привод вращения вокруг стыка. Между объективом, расположенным на лучепроводе (внутри трубы) и внешним объективом относительно оси трубы имеется угол, определяемый технологическими условиями. The above problems are solved by the fact that in the laser complex for laying the main pipelines, which includes a mobile device, a platform with an autonomous power station placed on it, control equipment, a laser, auxiliary equipment, an external beam path, a beam path store with tubes intended for welding and placed on them and having own drive, device for pressing the pipe to the pipeline, supports with the end of the pipeline fixed in them, at the junction of the pipe end with the end th pipeline from the outside is an additional laser having a rotary drive around the joint. Between the lens located on the beam line (inside the pipe) and the external lens relative to the axis of the pipe there is an angle determined by the technological conditions.

Мощность дополнительного лазера может быть равной или значительно большей мощности лазера, обеспечивающего сварку внутреннего корневого шва. Известно, что именно дефекты в корне шва определяют прочность всего сварного соединения, поэтому внутренний шов должен быть выполнен по возможности бездефектным. Известно, что количество дефектов в шве, а также растягивающие напряжения в околошовной зоне термического влияния уменьшаются с увеличением скорости сварки. Поэтому важно обеспечить максимально возможную скорость сварки внутреннего шва, даже за счет глубины провара, оставшуюся большую часть толщины стенки трубы проварив на меньшей скорости внешним дополнительным лазером. Для того, чтобы увеличить производительность процесса, можно внешний шов варить сразу несколькими лучами. Для этого дополнительный лазер необходимо выполнить многопучковым, снабженным соответствующим количеством фокусирующих объективов, ориентированных по радиусам относительно оси трубопровода и равноотстоящих друг относительно друга по углу. The power of the additional laser can be equal to or significantly greater than the power of the laser, which provides welding of the internal root seam. It is known that it is the defects in the root of the seam that determine the strength of the entire welded joint, so the inner seam should be made as defectless as possible. It is known that the number of defects in the weld, as well as tensile stresses in the heat-affected zone of the thermal influence, decrease with increasing welding speed. Therefore, it is important to ensure the maximum possible welding speed of the inner seam, even due to the penetration depth, by boiling the remaining large part of the pipe wall thickness at a lower speed with an external additional laser. In order to increase the productivity of the process, you can cook the external seam with several beams at once. For this, an additional laser must be multi-beam, equipped with an appropriate number of focusing lenses oriented along the radii relative to the axis of the pipeline and equally spaced relative to each other in angle.

Комплекс выглядит следующим образом (фиг. 1). К передвижному устройству 1 прикреплена платформа 2, на которой находятся размещаются автономная электростанция 3, аппаратура управления 4, вспомогательное оборудование 5 (газовое хозяйство) технологический лазер 6. От технологического лазера излучение отводится с помощью внешнего лучепровода 7. На платформе размещаются магазин 8 лучепроводов 9 с размещенными на нем предназначенными для приварки трубами 10. Магазин имеет привод перемещения 11 и устройство поджима трубы к трубопроводу 12. На конце каждого лучепровода размещаются механизм и привод перемещения вдоль оси трубы 13 (фиг. 2 и фиг. 3), поворотное зеркало 14 и фокусирующий объектив 15 и привод вращения объектива вокруг оси трубы 16. В месте стыка трубы с трубопроводом с наружной стороны располагается внешний объектив 17, жестко соединенный с лазером 19, имеющим привод вращения вокруг трубы 18. Лазер 19 подает излучение в объектив 17. The complex is as follows (Fig. 1). A platform 2 is attached to the mobile device 1, on which are located an autonomous power station 3, control equipment 4, auxiliary equipment 5 (gas facilities), a process laser 6. Radiation is extracted from the process laser using an external beam path 7. A store of 8 beam paths 9 s is located on the platform the pipes 10 intended for welding are placed on it. The store has a displacement drive 11 and a device for pressing the pipe to the pipe 12. At the end of each beam path there is a mechanism and displacement drive along the axis of the pipe 13 (Fig. 2 and Fig. 3), a pivoting mirror 14 and a focusing lens 15, and a lens rotation drive around the axis of the pipe 16. An external lens 17 is rigidly connected to the laser at the junction of the pipe with the pipeline from the outside 19, having a rotation drive around the pipe 18. Laser 19 delivers radiation to the lens 17.

На платформе размещены опоры 20, которые держат и одновременно центрируют конец трубопровода 21. On the platform are placed supports 20 that hold and simultaneously center the end of the pipe 21.

Комплекс работает следующим образом. По заранее проложенной трассе будущего трубопровода передвигается передвижное устройство 1 вместе со сцепленной с ним платформой 2. На платформе в передней ее части размещается автономная электростанция 3, аппаратура управления комплексом 4, вспомогательное оборудование 5. Генерируемое технологическим лазером 6 излучение направляется по внешнему лучепроводу 7, имеющему поворотные зеркала. Далее излучение попадает в лучепровод 9 и, транспортируясь по нему на поворотное зеркало 14, отражаясь от которого, направляется в фокусирующий объектив 15. В нем излучение фокусируется и направляется непосредственно на стык. Вращение фокусирующего объектива вместе с поворотным зеркалом обеспечивается приводом 16 вокруг оси привариваемых труб. При этом проваривается корневой шов. Сварка внешним фокусирующим объективом 17 проводится на некотором расстоянии от места сварки объектива 15 (фиг. 4) (угол α ). Возможна также одновременная сварка внутренних и внешних швов, в этом случае α =0. Фокусирующий объектив 17 получает излучение от технологического лазера 19, который имеет привод вращения 18 вокруг трубы. Формирование наружного сварного шва происходит по горячему внутреннему. После осуществления двухсторонней сварки кольцевого шва привод перемещения 13 фокусирующий объектив и поворотное зеркало вправо, уменьшая тем самым длину лучепровода. The complex works as follows. A mobile device 1 moves along a pre-laid route of the future pipeline along with a platform 2. The autonomous power station 3, control equipment of the complex 4, auxiliary equipment 5 are placed on the platform in front of it. The radiation generated by the process laser 6 is directed through an external beam path 7 having rotary mirrors. Then the radiation enters the beam path 9 and, being transported along it to the rotary mirror 14, reflected from which, is sent to the focusing lens 15. In it, the radiation is focused and directed directly to the junction. The rotation of the focusing lens together with the rotary mirror is provided by the actuator 16 around the axis of the welded pipes. At the same time, the root seam is boiled. Welding with an external focusing lens 17 is carried out at a certain distance from the welding spot of the lens 15 (Fig. 4) (angle α). Simultaneous welding of internal and external seams is also possible, in this case α = 0. The focusing lens 17 receives radiation from the process laser 19, which has a rotation drive 18 around the pipe. The formation of the outer weld occurs on the hot inner. After two-sided welding of the annular seam is carried out, the displacement drive 13 focuses the lens and the pivoting mirror to the right, thereby reducing the length of the beam path.

Комплекс перемещается вперед по трассе на длину одной трубы. Далее магазин лучепроводов 8 с помощью привода 11 подводит новую предназначенную для приварки трубу 10 к концу трубопровода 20. Конец трубопровода поддерживается и центрируется относительно привариваемой трубы с помощью опор 21. Устройство поджима трубы к трубопроводу 12 поджимает трубу к концу трубопровода. Привод перемещения 13 фокусирующего объектива перемещает его влево до места стыка. После этого технологический цикл работы комплекса повторяется. The complex moves forward along the highway to the length of one pipe. Next, the beam duct store 8, using the drive 11, leads the new pipe 10 to be welded to the end of the pipe 20. The end of the pipe is supported and centered relative to the pipe being welded using supports 21. The device for compressing the pipe to the pipe 12 presses the pipe to the end of the pipe. The drive movement 13 of the focusing lens moves it to the left to the junction. After that, the technological cycle of the complex is repeated.

Использование двухсторонней лазерной сварки громоздких конструкций, таких как конец трубопровода и привариваемая труба с опорами на единую платформу позволяет их точно центрировать друг с другом и, следовательно, создавать благоприятные условия формирования сварного шва. The use of double-sided laser welding of bulky structures such as the end of the pipeline and the welded pipe with supports on a single platform allows them to be precisely centered with each other and, therefore, create favorable conditions for the formation of a weld.

Список литературы. List of references.

1. Патент России N 2070494. "Установка для лазерной сварки трубопроводов". Бюл. N35, от 20.12.96. 1. Patent of Russia N 2070494. "Installation for laser welding of pipelines." Bull. N35, dated 12.20.96.

2. Патент России N 2074798. "Установка для лазерной сварки трубопроводов." Бюл. N7, от 10.03.97. (прототип). 2. Russian patent N 2074798. "Installation for laser welding of pipelines." Bull. N7, dated 10.03.97. (prototype).

3. А.А. Рыбаков, В.В. Якубовский, В.Ч. Кирьян и др. Исследование работоспособности сварных соединений трубной стали 10Г2БТ, выполненный двухпроходной лазерной сваркой. Автоматическая сварка, N 7, 1995, Киев, стр. 12-17п 3. A.A. Rybakov, V.V. Yakubovsky, V.Ch. Kiryan et al. A study of the operability of welded joints of 10G2BT pipe steel, performed by two-pass laser welding. Automatic welding, N 7, 1995, Kiev, pp. 12-17p

Claims (4)

1. Лазерный комплекс для прокладки магистральных трубопроводов, включающий передвижное устройство и платформу с расположенными на ней автономной электростанцией, аппаратурой управления, технологическим лазером, вспомогательным оборудованием, внешним лучепроводом, магазином лучепроводов с размещенными в них привариваемыми трубами и собственным приводом, устройством поджима трубы к трубопроводу и опорами для закрепления на них концов трубопровода, причем на концах каждого лучепровода закреплены фокусирующие объективы и поворотные зеркала, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным фокусирующим объективом и дополнительным лазером для сварки внешнего сварного шва, расположенным между магазином лучепроводов и опорами и выполненным с возможностью охвата конца трубопровода и привариваемой трубы и с возможностью направления выходного излучения в дополнительный фокусирующий объектив, причем дополнительный лазер и фокусирующий объектив выполнены с возможностью вращения вокруг стыка трубопровода и трубы. 1. A laser complex for laying pipelines, including a mobile device and a platform with an autonomous power station, control equipment, a laser, auxiliary equipment, an external beam path, a beam path store with welded tubes and their own drive, a device for pressing the tube to the pipeline and supports for fixing the ends of the pipeline to them, and at the ends of each beam path, focusing lenses and rotary lenses are fixed Mirrors, characterized in that it is equipped with an additional focusing lens and an additional laser for welding an external weld, located between the beam line store and supports and made with the possibility of covering the end of the pipeline and the welded pipe and with the possibility of directing the output radiation into an additional focusing lens, moreover, an additional laser and the focusing lens is rotatable around the junction of the pipe and pipe. 2. Лазерный комплекс по п.1, отличающийся тем, что дополнительный фокусирующий объектив и каждый из фокусирующих объективов лучепроводов установлены под углом по отношению друг к другу. 2. The laser complex according to claim 1, characterized in that the additional focusing lens and each of the focusing lenses of the beam paths are installed at an angle with respect to each other. 3. Лазерный комплекс по п.1, отличающийся тем, что дополнительный лазер выполнен с мощностью большей, чем мощность технологического лазера. 3. The laser complex according to claim 1, characterized in that the additional laser is made with a power greater than the power of the technological laser. 4. Лазерный комплекс по п.3, отличающийся тем, что дополнительный лазер снабжен несколькими фокусирующими объективами для обеспечения возможности получения на выходе выходных пучков числом, большим 1. 4. The laser complex according to claim 3, characterized in that the additional laser is equipped with several focusing lenses to provide the possibility of obtaining output beams with a number greater than 1.
RU98115872A 1998-08-21 1998-08-21 Laser complex for main pipeline laying RU2139780C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98115872A RU2139780C1 (en) 1998-08-21 1998-08-21 Laser complex for main pipeline laying

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98115872A RU2139780C1 (en) 1998-08-21 1998-08-21 Laser complex for main pipeline laying

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2139780C1 true RU2139780C1 (en) 1999-10-20

Family

ID=20209768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98115872A RU2139780C1 (en) 1998-08-21 1998-08-21 Laser complex for main pipeline laying

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2139780C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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 (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI68184B (en) ANALYZING FOR HOUSING WITH AVERAGE LIGHTING WITH LASERSTRAOLAR
CA2546586C (en) Orbital welding device for pipeline construction
US5593605A (en) Internal laser welder for pipeline
EP0594210B2 (en) Method and apparatus for welding material by laser beam
CA2222252A1 (en) Arc and laser welding process for pipeline
EA017579B1 (en) Method and device for connecting the ends of steel tubes by means of orbital welding using a hybrid technique
EA000158B1 (en) Apparatus for working on a tube portion using a laser beam, and use thereof on pipe tubes on a marine pipe-laying or pipe recovery barge
JPS62173092A (en) Sleeve welding method and device into steam generator tube
JPS62173093A (en) Method of matching beam-receiving and transmitting means andmatching inspection device
US4733047A (en) Spot welding technique
RU2139780C1 (en) Laser complex for main pipeline laying
JP5710171B2 (en) Laser welding method and apparatus
JP3398128B2 (en) Laser welding method
JP3541166B2 (en) Pipe joining method
Coste et al. Deep-penetration laser welding with Nd: YAG laser combination up to 11-kW laser power
RU2136468C1 (en) Laser welding set for pipelines
RU2165344C2 (en) Laser complex for welding pipelines
RU2116181C1 (en) Laser system for routing pipelines
JPH10277638A (en) Welding method for steel tube, and steel tube to be welded
JPS5978791A (en) Installation device for lining pipe
JPH07124769A (en) Method and equipment for butt laser welding of tube
RU2229367C2 (en) Light guide and method for using it
CN218533174U (en) Welding device
RU94030778A (en) Method of laser welding of tubes
RU2074798C1 (en) Pipeline laser welding set

Legal Events

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

Effective date: 20090822