RU2181320C2

RU2181320C2 - Method of and device for pipe and tube welding

Info

Publication number: RU2181320C2
Application number: RU99109130A
Authority: RU
Inventors: Уильям Д. ПАРКЕР
Original assignee: Линкольн Электрик Компани
Priority date: 1996-10-10
Filing date: 1996-10-10
Publication date: 2002-04-20

Abstract

FIELD: construction of pipelines of different application. SUBSTANCE: electric welder is mounted on outer side of pipe. When welding end face of first pipe with end face of second pipe, welder is constantly moved along guide. First initial pass is carried out for welding root using electrode wire for forming welding pool between end faces of pipes. To hold end of electrode wire in front of welding pool when carrying out initial pass, speed of welder travel is changed without stopping the welder. Power generator is mounted on welding tractor for setting the latter in operation. Power source is connected with generator. Proposed device has also electric welder with electrode wire feeder, welding head and mechanism to control travel of welder over pipe circumference and devices for connecting welding head with power supply source and device to regulate electric welder travel speed in process of welding when it moves along guide. Power supply source is made to provided surface tension and form small flat weld on outer surface of pipe without use of additional equipment. EFFECT: improved quality of welds. 28 cl, 13 dwg

Description

Сущность изобретения
1. Область изобретения
Данное изобретение относится к области сварки секций труб для формирования длинного трубопровода, в частности к системам, где сварка производится автоматически.SUMMARY OF THE INVENTION
1. Field of invention
This invention relates to the field of welding of pipe sections for forming a long pipeline, in particular to systems where welding is performed automatically.

2. Уровень техники
Одним из основных способов транспортировки продуктов, таких как нефть, газ, или вода, является использование трубопроводов. Подобные трубопроводы обычно прокладываются под землей и буквально пересекают США и многие другие страны. Траншеи, как правило, выкапываются траншеекопателями по намеченному маршруту трубопровода.2. The level of technology
One of the main ways to transport products, such as oil, gas, or water, is through pipelines. Such pipelines are usually laid underground and literally cross the United States and many other countries. Trenches are usually excavated by trenchers along the intended route of the pipeline.

Секции трубы, длиной примерно от тридцати до шестидесяти футов, протягиваются по району укладки трубопровода. Торцы прилегающих друг к другу секций соединяются сваркой. Сварные швы должны выполняться очень аккуратно. Не допускаются даже мельчайшие отверстия в сварном соединении. Для улучшения качества сварки торцы трубы обычно скашиваются. Трубы скрепляются друг с другом так, чтобы достигнуть максимальной пригонки смежных секций. Внутри трубы в местах стыков материал сварного соединения должен максимально гладко прилегать к внутренней поверхности трубы. В любом случае, сварной шов должен как можно меньше выступать внутрь трубы. Чрезмерное выпирание может вызвать всевозможные проблемы при перемещении внутри трубы устройств, таких как устройства для выявления разнообразных дефектов, развивающихся в трубопроводах. Также в трубопроводах применяются заглушки с целью разделить различные продукты, одновременно находящиеся в трубопроводе. Скажем, через трубопровод прокачивается бензин. Устанавливается разделительная заглушка, и по тому же трубопроводу может затем прокачиваться сырая нефть. При этом следует обеспечивать последовательное разделение двух веществ. Sections of the pipe, ranging in length from about thirty to sixty feet, extend along the pipe laying area. The ends of adjacent sections are connected by welding. Welds should be done very carefully. Not even the smallest holes in the welded joint are allowed. To improve the quality of welding, the ends of the pipe are usually beveled. The pipes are fastened together so as to achieve the maximum fit of the adjacent sections. Inside the pipe at the joints, the material of the welded joint should fit as smoothly as possible to the inner surface of the pipe. In any case, the weld should protrude into the pipe as little as possible. Excessive bulging can cause all kinds of problems when moving devices inside the pipe, such as devices for detecting a variety of defects developing in pipelines. Also, plugs are used in pipelines in order to separate the various products that are simultaneously in the pipeline. Let's say gasoline is pumped through a pipeline. A separation plug is installed, and then crude oil can then be pumped through the same pipeline. In this case, a consistent separation of the two substances should be ensured.

Для того чтобы предотвратить выпирание расплавленного сварочного материала внутрь трубы, чаще всего принято осуществлять начальный проход при заварке корня шва изнутри трубы. Для этого предлагаются специально разработанные дорогостоящие агрегаты. Стоимость аренды подобных агрегатов для работы внутри трубы диаметром в три фута может доходить до 1.200 долларов США на один шов или составлять порядка двух миллионов долларов в месяц. Такая процедура требует очень много времени и обходится очень дорого. Очевидно, что требуется более совершенный и дешевый Способ сварки труб. In order to prevent bulging of the molten welding material inside the pipe, it is most often customary to make an initial pass when welding the root of the seam from the inside of the pipe. For this purpose specially developed expensive units are offered. The rental cost of such units for working inside a pipe with a diameter of three feet can reach up to 1,200 US dollars per seam or up to about two million dollars a month. Such a procedure requires a lot of time and is very expensive. Obviously, a more advanced and cheaper method of pipe welding is required.

В современной практике в качестве полуавтоматических сварочных агрегатов иногда используются специальные электросварочные аппараты. Электросварочный аппарат дополняет специальная направляющая дорожка, закрепленная по контуру трубы в месте обращения электросварочного аппарата. Электросварочный аппарат оснащен приводным электродвигателем, который при посредстве роликов перемещает аппарат по направляющей. Ролики поддерживают электросварочный аппарат на направляющей, даже когда тот практически перевернут. Специальные фиксаторы предотвращают сход с направляющей. Также придаются устройства для подгонки агрегата под различные диаметры трубы. Электросварочный аппарат оснащен генератором, обеспечивающим колебание рабочего конца электрода по сварочной ванне. In modern practice, special electric welding machines are sometimes used as semi-automatic welding units. The electric welding machine is supplemented by a special guide track fixed along the pipe contour at the place of circulation of the electric welding machine. The electric welding machine is equipped with a drive motor, which, through the rollers, moves the machine along the guide. The rollers support the electric welding machine on the rail, even when it is almost turned upside down. Special clips prevent it from coming off the guide. Also attached are devices for fitting the unit to various pipe diameters. The electric welding machine is equipped with a generator that provides oscillation of the working end of the electrode in the weld pool.

Электросварочный аппарат также имеет механизм подачи электродной проволоки с мотором, пропускающим проволоку через сварочную головку для непосредственной сварки двух секций трубы. The electric welding machine also has an electrode wire feed mechanism with a motor passing the wire through the welding head for direct welding of two pipe sections.

В процессе работы приводной электродвигатель перемещает электросварочный аппарат по направляющей с определенной постоянной скоростью. Однако при перемещении от верхней точки вертикальной оси к левой точке горизонтальной оси полуокружности скорость составляет одну неизменную величину. Но для уравновешивания нисходящего движения к нижней точке вертикальной оси скорость следует увеличить из-за возрастающей гравитации в сварочной ванне. Для осуществления этого в существующей практике приводной электродвигатель отключают. Затем оператор регулирует приводной электродвигатель так, чтобы увеличить скорость. Затем вновь запускает его, и сварка продолжается. Для изменения скорости электросварочный аппарат всегда останавливают. During operation, the drive motor moves the electric welding machine along the guide with a certain constant speed. However, when moving from the top point of the vertical axis to the left point of the horizontal axis of the semicircle, the speed is one constant value. But to balance the downward movement to the lower point of the vertical axis, the speed should be increased due to increasing gravity in the weld pool. To implement this in existing practice, the drive motor is turned off. The operator then adjusts the drive motor to increase speed. Then it starts it up again, and welding continues. To change the speed, the electric welding machine is always stopped.

Остановка электродвигателя влечет за собой потерю времени сварочного цикла. Кроме того, возникают другие проблемы, которые следует принимать во внимание, как, например, сохранение неразрывности наплавленного валика сварного шва. Но даже с учетом вышеупомянутых проблем описанный Способ широко применяется, так как он более всего предпочтителен. Stopping the motor entails a loss of welding cycle time. In addition, other problems arise that should be taken into account, such as, for example, maintaining the continuity of the weld bead weld. But even taking into account the above problems, the described Method is widely used, since it is most preferred.

Таким образом, целью настоящего изобретения является разработка оборудования и технологии, при которых начальный проход при заварке корня шва может выполняться с наружной поверхности трубы, и где отсутствует выпячивание внутрь сварочной ванны. Thus, the aim of the present invention is to develop equipment and technologies in which the initial passage when welding the root of the seam can be performed from the outer surface of the pipe, and where there is no protrusion inside the weld pool.

Краткое изложение сущности изобретения
Предложены способ и устройство для сварки торца первой трубы с торцом второй трубы с применением усовершенствованного электросварочного аппарата. Электросварочный аппарат снабжен устройством подачи электродной проволоки, средствами для управления устройством подачи электродной проволоки и оборудованием для перемещения аппарата по направляющей на наружной стороне трубы. Имеется механизм для изменения скорости аппарата при его постоянном перемещении по направляющей. В процессе сварки труба находится в горизонтальном положении, то есть ось трубы обычно горизонтальна. Начальный сварочный проход осуществляют при заварке корня шва у прилегающих торцов первой и второй труб. В этом способе нет необходимости использовать внутренние центрирующие детали с поддерживающими башмаками.Summary of the invention
A method and apparatus for welding an end face of a first pipe with an end face of a second pipe using an improved electric welding apparatus are proposed. The electric welding machine is equipped with an electrode wire feed device, means for controlling the electrode wire feed device and equipment for moving the device along a guide on the outside of the pipe. There is a mechanism for changing the speed of the apparatus with its constant movement along the guide. In the welding process, the pipe is in a horizontal position, that is, the axis of the pipe is usually horizontal. The initial welding pass is carried out when welding the root of the seam at the adjacent ends of the first and second pipes. In this method, there is no need to use internal centering parts with support shoes.

Обычно используют два аппарата: один - для прохода по одной половине направляющей, а другой - для прохода приблизительно по другой половине. Из положения "12 часов" в положение "9 часов" один аппарат перемещается из приблизительно горизонтального положения в приблизительно вертикальное. В течение этого времени скорость аппарата должна регулироваться так, чтобы удерживать электрод электродной проволоки немного впереди сварочной ванны. Другой аппарат перемещается из положения "12 часов" через положение "3 часа" в положение "6 часов". Два аппарата движутся одновременно. Однако один аппарат будет начинать и заканчивать движение немного раньше другого и будет вовремя удален из последней рабочей зоны, поэтому в том месте, где встречаются сварочные проходы от двух аппаратов, образуется непрерывный сварной шов. Для осуществления сварочного прохода по заварке корня шва используют источник электроэнергии с обеспечением поверхностного натяжения (STT), что является новым в этой комбинации. При использовании данной системы с надлежащими скоростями аппарата и электродной проволоки каждый край свариваемой фаски лишь незначительно проплавляется насквозь. Обеспечиваемое сварочным режимом поверхностное натяжение приводит к соединению фасок друг с другом с получением на внутренней стороне трубы маленького плоского шва. Таким образом, отпадает необходимость в выполнении начального прохода при заварке корня шва с внутренней стороны трубы, другими словами, в использовании оборудования внутри трубы. Ранее, при сварке труб сварочными аппаратами, начальный проход с заваркой корня шва выполняли изнутри трубы или с использованием внутри трубы установочного оборудования, например закрепляющих деталей, поддерживающих башмаков и т. д. В данном изобретении не требуется применять такое оборудование. Usually two devices are used: one for passing along one half of the guide, and the other for passing along approximately the other half. From 12 o’clock to 9 o’clock, one unit moves from approximately horizontal to approximately vertical. During this time, the speed of the apparatus should be adjusted so as to hold the electrode of the electrode wire slightly in front of the weld pool. Another unit moves from the 12 o’clock position through the 3 o’clock position to the 6 o’clock position. Two devices move simultaneously. However, one device will begin and end the movement a little earlier than the other and will be removed in time from the last working area, therefore, in the place where the welding passages from two devices meet, a continuous weld is formed. To carry out a welding pass for welding the root of the seam, an electric source with surface tension (STT) is used, which is new in this combination. When using this system with the proper speeds of the apparatus and electrode wire, each edge of the welded bevel is only slightly melted through. The surface tension provided by the welding mode leads to the connection of the chamfers with each other to obtain a small flat seam on the inside of the pipe. Thus, there is no need to perform the initial pass when welding the root of the seam from the inside of the pipe, in other words, to use the equipment inside the pipe. Previously, when welding pipes with welding machines, the initial passage with welding of the root of the seam was performed from the inside of the pipe or using the installation equipment inside the pipe, for example, fixing parts, supporting shoes, etc. In this invention, such equipment is not required.

Имеются также средства для изменения скорости подачи электродной проволоки, чтобы вводить в сварочную ванну требуемое количество проволоки. В другом варианте осуществления изобретения скорость подачи проволоки регулируют и изменяют в соответствии с изменением скорости перемещения аппарата так, чтобы достигался требуемый расход проволоки. Means are also available for varying the electrode wire feed speed in order to introduce the required amount of wire into the weld pool. In another embodiment of the invention, the wire feed speed is controlled and changed in accordance with the change in the speed of movement of the apparatus so that the desired wire flow is achieved.

При работе сварочный оператор непрерывно следит за положением электрода, т.е. конца подаваемой электродной проволоки относительно сварочной ванны для того, чтобы удерживать этот конец чуть впереди ванны. Поэтому оператор будет изменять скорость аппарата для поддержания надлежащего положения сварочной головки без остановок аппарата и сварочного процесса. При текущем движении сварочного аппарата подачу проволоки можно изменять для получения требуемого количества проволоки для электрода. Далее, при желании скорость подачи проволоки можно изменять в соответствии со скоростью сварочного аппарата. During operation, the welding operator continuously monitors the position of the electrode, i.e. the end of the supplied electrode wire relative to the weld pool in order to hold this end slightly in front of the bath. Therefore, the operator will change the speed of the machine to maintain the proper position of the welding head without stopping the machine and the welding process. With the current movement of the welding machine, the wire feed can be changed to obtain the required amount of wire for the electrode. Further, if desired, the wire feed speed can be changed in accordance with the speed of the welding machine.

Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет схему основных компонентов изобретения.Brief Description of the Drawings
Figure 1 is a diagram of the main components of the invention.

Фиг. 2 изображает электросварочный аппарат, установленный на направляющей, и участка трубы, который должен быть приварен к другому участку. FIG. 2 depicts an electric welding machine mounted on a guide and a portion of a pipe to be welded to another portion.

Фиг.3 представляет вид спереди аппарата на фиг.2. Figure 3 is a front view of the apparatus of figure 2.

Фиг.4 представляет вид сзади аппарата на фиг.3. Figure 4 is a rear view of the apparatus of figure 3.

Фиг.5 представляет вид слева аппарата на фиг.4. Figure 5 is a left view of the apparatus of figure 4.

Фиг. 6 изображает разъемные устройства для фиксации направляющих и ведущих роликов электросварочного аппарата на направляющей дорожке. FIG. 6 shows detachable devices for fixing the guides and driving rollers of the electric welding machine to the guide track.

Фиг. 7 -аналогична фиг.6 за исключением того, что фиксаторы находятся в разъединенном положении. FIG. 7 is similar to FIG. 6 except that the latches are in a disconnected position.

Фиг.8 и 9 вместе показывают колебание сварочной головки. Figures 8 and 9 together show the oscillation of the welding head.

Фиг.10 представляет вид аппарата снизу. Figure 10 is a bottom view of the apparatus.

Фиг. 11 показывает соединение потенциометра для перемещения устройства подачи электродной проволоки с потенциометром устройства приводного электродвигателя, так чтобы поступление электродной проволоки было увязано с изменением скорости электросварочного аппарата. FIG. 11 shows a connection of a potentiometer for moving an electrode wire feed device with a potentiometer of a drive electric motor device so that the input of the electrode wire is linked to a change in the speed of the electric welding machine.

Фиг. 12 представляет схему системы контроля скорости двигателя электросварочного аппарата. FIG. 12 is a diagram of a motor speed control system of an electric welding apparatus.

Фиг. 13 представляет график циклов контрольной системы, показанной на фиг.12. FIG. 13 is a cycle diagram of the control system shown in FIG.

Описание изобретения
Первоначально рассматривается фиг.1, представляющая схематическое изображение основных частей системы для сварки с использованием усовершенствованного электросварочного аппарата. Там же показаны торцы первой трубы 10 и второй трубы 12, которые должны быть сварены вместе. Направляющая дорожка 14 располагается и закрепляется снаружи трубы, рядом с местом соединения торцов. По этой направляющей перемещается электросварочный аппарат 16. Как правило, используются два электросварочных аппарата, но показан только один. Положение направляющих роликов 20 позволяет удерживать электросварочный аппарат на дорожке 14 во время его перемещения. В электросварочном аппарате имеется приводной двигатель 18 для перемещения имеющих насечку ведущих роликов 21 по направляющей 14. Скорость двигателя контролируется потенциометром 22.Description of the invention
Figure 1 is initially considered, representing a schematic representation of the main parts of a system for welding using an advanced electric welding machine. The ends of the first pipe 10 and the second pipe 12, which should be welded together, are also shown there. The guide track 14 is located and fixed on the outside of the pipe, near the junction of the ends. An electric welding apparatus 16 moves along this guide 16. As a rule, two electric welding apparatus are used, but only one is shown. The position of the guide rollers 20 allows you to hold the welding machine on the track 14 during its movement. The electric welding machine has a drive motor 18 for moving the notched leading rollers 21 along the guide 14. The speed of the motor is controlled by a potentiometer 22.

Сварочная головка 30 закреплена на электросварочном аппарате 16 и осуществляет подачу электродной проволоки 28, проходящей через сварочную головку 30 в виде электрода 29. The welding head 30 is mounted on the electric welding machine 16 and feeds the electrode wire 28 passing through the welding head 30 in the form of an electrode 29.

Направляющая 14 расположена на трубе 12 так, что конец электродной проволоки 28 должным образом размещается по отношению к торцам труб 10 и 12. СО₂ электромагнитный клапан 32 крепится на электросварочном аппарате 16 и подает СО₂ или другой газ так, чтобы тот выходил из нижнего конца сварочной головки 30 у кончика электродной проволоки 29.The guide 14 is located on the pipe 12 so that the end of the electrode wire 28 is properly placed relative to the ends of the pipes 10 and 12. The CO ₂ solenoid valve 32 is mounted on the electric welding machine 16 and delivers CO ₂ or other gas so that it exits the lower end welding head 30 at the tip of the electrode wire 29.

При работе устройства, показанного на фиг.1, СО₂ клапан первоначально открывается так, чтобы любой другой газ вытеснялся из пространства вокруг электрода 29, прежде чем на него подается электрический ток. Электроэнергия для сварочной головки 30 подается через кабель 84 от источника электроэнергии с обеспечением поверхностного натяжения 31, который в дальнейшем будет описан как новый источник энергии для автоматических сварочных систем с применением электросварочного аппарата. Для работы источник энергии включается.When the device shown in FIG. 1 is operating, the CO ₂ valve initially opens so that any other gas is expelled from the space around the electrode 29 before an electric current is supplied to it. Electricity for the welding head 30 is supplied through a cable 84 from the electric power source with the provision of surface tension 31, which will be described below as a new energy source for automatic welding systems using an electric welding machine. For operation, the power source is turned on.

Затем одновременно включаются двигатель устройства подачи 24 и приводной двигатель перемещения электросварочного аппарата 18. В результате электросварочный аппарат 16 начинает двигаться по направляющей 14. Оператор наблюдает за процессом, обращая особое внимание на сварочную ванну. Скорость перемещения электросварочного аппарата должна быть такова, что конец электрода 29 находится непосредственно перед ванной. По мере перемещения электросварочного аппарата вокруг трубы сила гравитации влияет на движение ванны. Оператор компенсирует это с помощью потенциометра 22, контролирующего изменение скорости в процессе сварки. Если устройство подачи не обеспечивает достаточно быстрое поступление электродной проволоки, контрольный потенциометр 26 может увеличить скорость подачи, а в случае необходимости уменьшить. Указанная операция также производится в процессе перемещения электросварочного аппарата 16 по направляющей 14. (Прежде скорость перемещения электросварочного аппарата никогда не варьировалась в процессе сварки.)
Вместо того, чтобы контролировать скорость двигателя 18 независимо от скорости двигателя подачи электродной проволоки 24, можно сделать скорость двигателя подачи зависящей от скорости двигателя перемещения аппарата. Необходимая аппаратура показана на фиг.11. Оператор сварочного аппарата поворачивает рукоятку 38, чтобы отрегулировать скорость электросварочного аппарата. Изменение скорости производится по обычной схеме работы потенциометра. В подобном случае имеется приводная цепь или приводной ремень 40, соединяющий оси или ротор 34 потенциометра устройства подачи 26 с ротором 36 потенциометра двигателя перемещения 28. Таким образом, при вращении колеса 38 приводная цепь 40 заставляет ротор 34 регулировать потенциометр устройства подачи 26. Таким образом, при изменении скорости перемещения электросварочных аппаратов скорость поступления электродной проволоки тоже изменяется.Then, the motor of the feed device 24 and the drive motor for moving the electric welding apparatus 18 are simultaneously turned on. As a result, the electric welding apparatus 16 begins to move along the guide 14. The operator monitors the process, paying particular attention to the weld pool. The speed of movement of the electric welding machine should be such that the end of the electrode 29 is located directly in front of the bath. As the electric welder moves around the pipe, the force of gravity affects the movement of the bath. The operator compensates for this using a potentiometer 22, which controls the change in speed during the welding process. If the feed device does not provide a sufficiently fast entry of the electrode wire, the control potentiometer 26 can increase the feed rate, and if necessary, reduce. The indicated operation is also performed in the process of moving the electric welding machine 16 along the guide 14. (Before, the speed of movement of the electric welding machine has never been varied during the welding process.)
Instead of controlling the speed of the motor 18 regardless of the speed of the feed motor of the electrode wire 24, it is possible to make the speed of the feed motor dependent on the speed of the motor moving the apparatus. The necessary equipment is shown in Fig.11. The operator of the welding machine rotates the handle 38 to adjust the speed of the electric welding machine. The change in speed is made according to the usual scheme of the potentiometer. In such a case, there is a drive chain or a drive belt 40 connecting the axes or rotor 34 of the feed device potentiometer 26 to the rotor 36 of the displacement motor potentiometer 28. Thus, when the wheel 38 rotates, the drive chain 40 causes the rotor 34 to adjust the feed device potentiometer 26. Thus, when the speed of movement of electric welding machines changes, the rate of arrival of the electrode wire also changes.

Трактор для сварки 42 трубопровода оснащен генератором, подающим электроэнергию к источнику электроэнергии с обеспечением поверхностного натяжения 31. В принципе, источник электроэнергии с обеспечением поверхностного натяжения позволяет передавать и изменять ток электрода в пределах микросекунд, например, на практике зафиксирована величина в 750 микросекунд. Поставки источника лектроэнергии с обеспечением поверхностного натяжения осуществляет Линкольн Электрик Компани, Кливленд, штат Огайо 44117-1199, США. The tractor for welding 42 pipelines is equipped with a generator that supplies electricity to an electric power source with a surface tension of 31. In principle, an electric power source with surface tension allows you to transfer and change the electrode current within microseconds, for example, in practice, a value of 750 microseconds is recorded. Lincoln Electric Company, Cleveland, Ohio 44117-1199, USA supplies a source of electrical energy with surface tension.

Далее рассматривается фиг.2, изображающая усовершенствованный электросварочный аппарат 16, смонтированный на направляющей 14, идущей вокруг трубы 44. В качестве направляющей 14 может использоваться обычная дорожка для электросварочного агрегата. Принципиальные узлы электросварочного аппарата 16 включают сварочный электрод 31 на сварочной головке 30, оснащенной коническим газовым соплом 50, направляющим сварочный газ, обычно СO₂, к электроду 29. Кабель 84 подсоединяет источник электроэнергии с обеспечением поверхностного натяжения 31 к сварочной головке 30. Сварочная проволока, т.е. электрод, намотана на барабан 58 и проходит через щиты 60 и 62, между которыми располагается устройство подачи электродной проволоки 64. Устройство для подачи электродной проволоки является стандартным и имеет регулировку натяжения 65. Устройство 64 предназначено для подачи электродной проволоки с установленной скоростью через сварочную головку 30. Шланг для подачи СO₂ газа 82 соединяется со сварочной головкой 30 обычным путем. Генератор 66 обеспечивает работу колебательного механизма 68, подсоединенного через разъем 70 для обеспечения колебания сварочной головки 30 так, чтобы электрод двигался туда и обратно по пространству между свариваемыми торцами трубы. Разъем 70 может использоваться для регулировки сварочной головки 30. Ручка 85 используется для регулировки высоты сварочной головки.The following is considered figure 2, depicting an advanced electric welding machine 16 mounted on a guide 14 extending around the pipe 44. As a guide 14 can be used a conventional track for the electric welding unit. The principal components of the electric welding machine 16 include a welding electrode 31 on the welding head 30, equipped with a conical gas nozzle 50, directing the welding gas, usually CO ₂ , to the electrode 29. Cable 84 connects the electric power source with surface tension 31 to the welding head 30. Welding wire, those. the electrode is wound on a drum 58 and passes through shields 60 and 62, between which the electrode wire feed device 64 is located. The electrode wire feed device is standard and has a tension adjustment of 65. The device 64 is designed to feed the electrode wire at a set speed through the welding head 30 The hose for supplying CO ₂ gas 82 is connected to the welding head 30 in the usual way. The generator 66 provides the operation of the oscillating mechanism 68, connected through a connector 70 to provide oscillation of the welding head 30 so that the electrode moves back and forth in the space between the welded ends of the pipe. Connector 70 can be used to adjust the welding head 30. Knob 85 is used to adjust the height of the welding head.

Далее рассматривается фиг.3, где показан электросварочный аппарат 16 в увеличенном масштабе. Представлен регулировочный механизм 74 генератора, позволяющий регулировать высоту петли колебаний, т.е. ширину колебаний. (Система может быть аналогичной используемой на обычных электросварочных аппаратах.)
Далее рассматриваются фиг.8, показывающая колеблющийся конец электрода в одном положении, и фиг.9, где конец электрода показан в другом положении. Конец электрода 52 удерживается в сварочной головке 30. Подобная система используется и в обычных электросварочных аппаратах и показана здесь только для облегчения понимания предлагаемого устройства в целом.Next, figure 3, which shows an electric welding machine 16 on an enlarged scale. The adjusting mechanism 74 of the generator is presented, which makes it possible to adjust the height of the oscillation loop, i.e. the width of the vibrations. (The system may be similar to that used on conventional electric welding machines.)
Next, FIG. 8 is shown showing the oscillating end of the electrode in one position, and FIG. 9, where the end of the electrode is shown in a different position. The end of the electrode 52 is held in the welding head 30. A similar system is used in conventional electric welding machines and is shown here only to facilitate understanding of the proposed device as a whole.

На фиг. 3 также показана регулировочная ручка 85 для регулировки высоты сварочной головки по отношению к электросварочному агрегату и свариваемой трубе. In FIG. 3 also shows an adjustment knob 85 for adjusting the height of the welding head with respect to the electric welding unit and the pipe being welded.

Обязательно следует обеспечить подводку газа, желательно углекислого, к сварочной головке. На фиг.4 показан газопроводный шланг 78, подсоединенный к электромагнитному клапану 89, от которого в свою очередь отходит шланг 82 к сварочной головке. Газ поступает через клапан, когда тот открыт. Силовой кабель 84 от источника электроэнергии с обеспечением поверхностного натяжения 31 обеспечивает рабочий ток для сварочной головки 30. Be sure to ensure the supply of gas, preferably carbon dioxide, to the welding head. Figure 4 shows a gas hose 78 connected to a solenoid valve 89, from which in turn a hose 82 to the welding head. Gas enters through the valve when it is open. A power cable 84 from a power source providing surface tension 31 provides an operating current for the welding head 30.

Различные шарнирные соединения 86 при необходимости обеспечивают изменение угла наклона сварочной головки. Various swivel joints 86, if necessary, provide a change in the angle of inclination of the welding head.

Далее рассматривается приводной двигатель 18 и ведущие ролики 21 относительно того, как они удерживают и перемещают аппарат по направляющей 14. Ведущие ролики могут быть обычными, и показаны для довершения общей картины. Далее рассматриваются фиг. 6, 7 и 10. Фиг.10 представляет вид снизу электросварочного аппарата 16. На нем показаны гнезда 88А, 88В, 88С и 88D для роликов. Внутри блоков 88А и 88С показаны боковые ролики 90, а в блоках 88В и 88D показаны приводные ролики с насечкой 92А и 92В, работающие от двигателя 18. Боковые ролики плотно удерживают электросварочный аппарат на направляющей. Ролики с насечкой обеспечивают движение электросварочного аппарата по направляющей. На фиг. 6 и 7 показан защелкивающийся рычаг для фиксации роликов. На фиг. 7 механизм фиксации отсоединен так, чтобы ролики могли быть правильно расположены. Ролики должны плотно прилегать к направляющей дорожке. Для этого имеется пружина и установочные гайки 104. The following describes the drive motor 18 and the drive rollers 21 with respect to how they hold and move the apparatus along the guide 14. The drive rollers can be conventional and shown to complete the picture. Next, FIG. 6, 7 and 10. FIG. 10 is a bottom view of the electric welder 16. It shows the sockets 88A, 88B, 88C and 88D for the rollers. Inside the blocks 88A and 88C, side rollers 90 are shown, and in blocks 88B and 88D, drive rollers with a notch 92A and 92B are shown operating from the engine 18. The side rollers tightly hold the electric welding machine on the guide. Notched rollers provide movement of the electric welding machine along the guide. In FIG. 6 and 7 show a snap lever for securing the rollers. In FIG. 7, the locking mechanism is detached so that the rollers can be positioned correctly. The rollers should fit snugly against the guide track. There is a spring and set nuts 104 for this.

Как показано на фиг.5, опорные подшипники 141 и 143 на верху направляющей 14, и подшипники 145 и 147 внизу направляющей 14, удерживают электросварочный аппарат 16 в контакте с направляющей 14. As shown in FIG. 5, the thrust bearings 141 and 143 at the top of the rail 14, and the bearings 145 and 147 at the bottom of the rail 14, hold the welding machine 16 in contact with the rail 14.

Также на фиг.10 показаны: вид снизу сварочной головки 30, приводного мотора генератора 66 и регулировки генератора 74. Figure 10 also shows: a bottom view of the welding head 30, the drive motor of the generator 66 and the adjustment of the generator 74.

Механизм подачи электродной проволоки был усовершенствован по сравнению с аналогичными устройствами обычных электросварочных аппаратов. Для того, чтобы изменить скорость мотора подачи электродной проволоки или скорость приводного двигателя прежде требовалось останавливать электросварочный аппарат. В данном изобретении осуществлена модификация, позволяющая изменять скорость подачи электродной проволоки без остановки движения электросварочного аппарата. Механизм перемещения электросварочного аппарата по направляющей 14 был модифицирован по сравнению с механизмом обычных аппаратов так, чтобы скорость приводного двигателя могла варьироваться без остановки процесса сварки. The electrode wire feed mechanism has been improved compared to similar devices of conventional electric welding machines. In order to change the speed of the electrode wire feed motor or the speed of the drive motor, it was previously necessary to stop the electric welding machine. In this invention, a modification is made that allows you to change the feed speed of the electrode wire without stopping the movement of the electric welding machine. The mechanism for moving the electric welding machine along the guide 14 was modified in comparison with the mechanism of conventional devices so that the speed of the drive motor could vary without stopping the welding process.

Приспособления для контроля скорости двигателя электросварочного аппарата и скорости мотора подачи электродной проволоки будут рассмотрены в отношении фиг.12 и 13. Devices for controlling the speed of the motor of the electric welding apparatus and the speed of the motor for feeding the electrode wire will be discussed in relation to Figs. 12 and 13.

Далее рассматривается фиг.12, где схематично показаны приспособления контроля скорости двигателя электросварочного аппарата 18. (Показанная система может также использоваться для контроля скорости мотора подачи электродной проволоки 24. ) Он включает генератор ширины колебаний 120 с силовым входом 122. Генератор ширины колебаний 120 имеет опорное напряжение 124, нормально составляющее 2,5 В. Силовая цепь 132 соединяется с двигателем 18. Скорость двигателя 18 изменяется в зависимости от напряжения цепи 132. Вывод двигателя обеспечивается через цепь 134 и реостат 128 обратно на генератор 120. Имеется цепь обратной связи 130 от цепей 134 к генератору 120 с резистором 126, обеспечивающим высокоточную обратную связь с генератором 120. Реостат 128 может регулироваться для изменения скорости двигателя 18 (перемещением рычага потенциометра 22). С изменением сопротивления реостата 128 изменяется выходное напряжение в цепи 132. Затем напряжение цепи 130 сравнивается с опорным напряжением генератора 124. Ширина колебаний 140, 142, показанная на фиг. 13, изменяется до тех пор, пока обратные показания в цепи 130 не уравниваются с опорным напряжением. Так контролируется скорость двигателя 18. Опытный конструктор мог бы с легкостью применить систему контроля скорости на основе прилагаемых схематических чертежей и объяснения. Для контроля скорости двигателя могут применяться и иные способы. 12 is further described, where the motor speed control devices of the electric welding apparatus 18 are shown schematically. (The shown system can also be used to control the speed of the electrode wire feed motor 24.) It includes an oscillation width generator 120 with a power input 122. The oscillation width generator 120 has a reference a voltage 124, normally 2.5 V. The power circuit 132 is connected to the motor 18. The speed of the motor 18 varies depending on the voltage of the circuit 132. The output of the motor is provided through the circuit 134 resistor 128 back to the generator 120. There is a feedback loop 130 from the circuit 134 to the generator 120 with resistor 126 providing a high-precision feedback generator 120. Rheostat 128 may be adjusted to change the speed of the motor 18 (by moving the arm 22 of the potentiometer). As the resistance of the rheostat 128 changes, the output voltage in the circuit 132 changes. Then, the voltage of the circuit 130 is compared with the reference voltage of the generator 124. The oscillation width 140, 142 shown in FIG. 13 is changed until the reverse readings on circuit 130 equalize with the reference voltage. This controls the speed of the engine 18. An experienced designer could easily apply a speed control system based on the attached schematic drawings and explanations. Other methods may be used to control engine speed.

На фиг. 4 и 5 показаны ручки потенциометра управления скоростью перемещения электросварочного аппарата 22А и скоростью устройства подачи электродной проволоки 26А, смонтированные на блоке управления 27. Эти ручки могут применяться совместно с регулировочным устройством, показанным на фиг. 2, чтобы регулировать скорость двигателя перемещения электросварочного аппарата и двигателя подачи электродной проволоки вместе или по отдельности. Контрольные кабели 147 и 149 соединяют блок управления 27 с двигателем перемещения 18 и двигателем подачи 24. In FIG. 4 and 5 show the knobs of the potentiometer for controlling the movement speed of the electric welding apparatus 22A and the speed of the electrode wire feed device 26A mounted on the control unit 27. These knobs can be used in conjunction with the adjusting device shown in FIG. 2, to adjust the speed of the motor for moving the electric welding apparatus and the motor for feeding the electrode wire together or separately. Control cables 147 and 149 connect the control unit 27 to the displacement motor 18 and the feed motor 24.

Описав основные составные части изобретения, в дальнейшем переходим к описанию процесса. В процессе торцы секций труб 10 и 12 располагаются вплотную друг к другу, как показано на фиг.1. Направляющая 14 закреплена вокруг секции трубы 12. Источник электроэнергии с обеспечением поверхностного натяжения 31 соединен с генератором 33 трактора для монтажа трубопровода для обеспечения энергии для сварки. Направляющая 14 установлена так, что конец электрода 29 расположен точно в зазоре между секциями труб 10 и 12. В дальнейшем производится нормальная подгонка высоты и колебаний сварочной головки 30. Having described the main components of the invention, in the future we proceed to the description of the process. In the process, the ends of the pipe sections 10 and 12 are located close to each other, as shown in figure 1. A guide 14 is fixed around the pipe section 12. A power source with surface tension 31 is connected to the tractor generator 33 for mounting the pipeline to provide energy for welding. The guide 14 is set so that the end of the electrode 29 is located exactly in the gap between the pipe sections 10 and 12. Subsequently, the height and vibrations of the welding head 30 are normally adjusted.

Затем к соленоиду двуокиси углерода 80 подается энергия, чтобы открыть источник доступа СО₂ и подвести СО₂ к сварочной головке 30. Теперь двигатель перемещения 18 и двигатель подачи электродной проволоки 24 будут запускаться автоматически, как только конец электрода 29 оказывается в соответствующем положении.Then, energy is supplied to the carbon dioxide solenoid 80 to open the CO ₂ access source and bring CO ₂ to the welding head 30. Now, the displacement motor 18 and the electrode wire feed motor 24 will start automatically as soon as the end of the electrode 29 is in the corresponding position.

Начальный проход при заварке корня шва производится снаружи трубы в положении, показанном на фиг.1. При этом использование источника электроэнергии с обеспечением поверхностного натяжения имеет решающее значение. Источник электроэнергии с обеспечением поверхностного натяжения 31 работает ни на постоянном токе, ни на постоянном напряжении. Наоборот, это высокочастотный механизм с токовым управлением, где энергия, подводимая к дуге, основывается на моментальном соответствии, а не на "усредненном напряжении переменного тока". Это источник энергии с возможностью подачи и изменения тока электрода в пределах микросекунд. The initial pass when welding the root of the seam is made outside the pipe in the position shown in figure 1. In this case, the use of an electric power source with ensuring surface tension is crucial. An electric power source providing surface tension 31 operates neither at constant current nor at constant voltage. On the contrary, it is a high-frequency mechanism with current control, where the energy supplied to the arc is based on instantaneous correspondence, and not on the "average AC voltage". This is an energy source with the ability to feed and change the electrode current within microseconds.

В процессе того, как двигатель перемещает электросварочный аппарат 16 по направляющей 14, оператор следит за тем, чтобы конец электрода 29 находился чуть впереди сварочной ванны. По мере продвижения вниз электросварочного аппарата 16 сила гравитации обуславливает ускорение движения сварочной ванны. Оператору достаточно просто повернуть ручку 22А, как показано на фиг.4, чтобы отрегулировать нужную скорость. Оператор может также отрегулировать скорость двигателя подачи электродной проволоки 24 с помощью ручки 26А, показанной на фиг.4. Обе операции не требуют остановки как двигателя перемещения 18, так и двигателя подачи 24. На обратной стороне трубы, изображенной на фиг.1, имеется вторая сварочная головка (не показана). Второй оператор управляет своим электросварочным аппаратом по только что описанному способу. Один из электросварочных аппаратов запускается чуть раньше другого, так, чтобы не оставалось зазора наверху, где начинаются наплавленные валики сварного шва; и один из аппаратов останавливается чуть раньше другого, чтобы последний смог продолжить валик сварного шва внизу до его замыкания. Операция целиком и полностью выполняется снаружи трубы. При этом вследствие описываемой новой системы отсутствует выпирание внутрь трубы подтеков или подобных дефектов. Таким образом, исключается очень дорогостоящая процедура. После заварки корня шва повторные проходы могут при желании осуществляться с применением обычного оборудования. In the process, as the engine moves the electric welding machine 16 along the guide 14, the operator ensures that the end of the electrode 29 is slightly ahead of the weld pool. As you move down the electric welding machine 16, the force of gravity determines the acceleration of the movement of the weld pool. The operator just needs to turn the knob 22A, as shown in figure 4, to adjust the desired speed. The operator can also adjust the speed of the electrode wire feed motor 24 using the knob 26A shown in FIG. 4. Both operations do not require stopping both the displacement motor 18 and the feed motor 24. On the back of the pipe shown in FIG. 1, there is a second welding head (not shown). The second operator controls his electric welding machine according to the method just described. One of the electric welding machines starts a little earlier than the other, so that there is no gap at the top where the weld bead welds begin; and one of the devices stops a little earlier than the other, so that the latter can continue the weld bead at the bottom until it closes. The operation is entirely performed outside the pipe. Moreover, due to the described new system, there is no bulging inside the pipe of smudges or similar defects. Thus, a very expensive procedure is excluded. After welding the root of the seam, repeated passes can, if desired, be carried out using conventional equipment.

Хотя изобретение описывалось достаточно подробно, понятно, что в детали конструкции могут вноситься многочисленные изменения при сохранении общего подхода и рамок данного изобретения. Принимается, что изобретение не ограничено описанным для примера комплектом оборудования, но ограничивается только рамками прилагаемой формулы изобретения, включая полный спектр эквивалентного оборудования, указанного для каждого элемента. Although the invention has been described in sufficient detail, it is understood that numerous changes may be made to the structural details while maintaining the general approach and scope of the present invention. It is understood that the invention is not limited to the set of equipment described by way of example, but is limited only by the scope of the appended claims, including the full range of equivalent equipment indicated for each item.

Claims

1. A method of welding the end face of the first pipe with the end face of the second pipe, including continuous movement during welding along a guide located on the outside of the pipe, an electric welding machine having an electrode wire feed device and equipment for moving it, and performing an initial pass when welding the root of the seam with using electrode wire to form a weld pool between the ends of the pipes, characterized in that for holding the end of the electrode wire in front of the weld pool during execution on cial carried passage changing moving speed welding apparatus without stopping it.

2. The method according to p. 1, characterized in that after completing the initial passage perform additional passes.

3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that the initial passage when welding the root of the seam is carried out by a source of electricity with surface tension.

4. The method according to p. 3, characterized in that they apply a source of electricity made with the possibility of supplying and changing the electrode current within microseconds.

5. The method according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that observe the position of the end of the electrode wire relative to the weld pool.

6. The method according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that the speed of movement of the electric welding machine is changed depending on the results of monitoring the state of the weld pool during its movement around the circumference to hold the end of the electrode wire in front of the weld pool.

7. The method according to p. 1, characterized in that the feed rate of the electrode wire is changed.

8. The method according to p. 7, characterized in that the feed speed of the electrode wire is changed depending on the speed of movement of the welding machine along the guide.

9. The method according to any one of paragraphs. 6-8, characterized in that the speed of movement of the welding machine is changed remotely.

10. The method according to any one of paragraphs. 1-9, characterized in that the initial passage is performed without the use of internal clamps and pipe supports.

11. The method according to any one of paragraphs. 1-10, characterized in that the oscillation of the welding head of the electric welding apparatus between the ends of the first and second pipes.

12. The method according to p. 11, characterized in that they regulate the amplitude of the oscillations of the welding head.

13. The method according to any one of paragraphs. 1-12, characterized in that they control the height of the welding head from the ends of the pipes.

14. The method according to any one of paragraphs. 1-13, characterized in that in the process of forming the weld pool inert gas is supplied to the welding head.

15. The method according to any one of paragraphs. 1-14, characterized in that they adjust the angle of the welding head relative to the ends of the pipes.

16. The method according to any one of paragraphs. 1-15, characterized in that for welding the ends of the pipes using additional electric welding machines.

17. The method according to any one of paragraphs. 1-16, characterized in that the speed of movement of the electric welding machine is changed regardless of the location of the welding head on the pipe.

18. A device for welding the end face of the first pipe with the end face of the second pipe, containing a welding tractor mounted on it and driven by a power generator, an electric power source connected to the generator, an electric welding machine with an electrode wire feed device, a welding head and a movement control mechanism electric welding machine around the circumference of the pipe and means for connecting the welding head with a source of electricity, characterized in that it is equipped with means for controlling the speed of premises of the electric welding machine during welding along a guide located on the pipe, and the electric power source is configured to provide surface tension.

19. The device according to p. 18, characterized in that the means for controlling the speed of movement of the electric welding machine is made in the form of a mechanism for changing the speed of the welding machine when it moves around the circumference of the pipe.

20. The device according to p. 19, characterized in that it is configured to remotely change the speed of movement of the welding machine.

21. The device according to any one of paragraphs. 18-20, characterized in that the electrode wire feed device is configured to change its feed rate.

22. The device according to p. 21, characterized in that the electrode wire feed device is configured to change its feed rate depending on the speed of movement of the electric welding machine along the guide.

23. The device according to any one of paragraphs. 18-22, characterized in that it has a mechanism for oscillation of the welding head between the ends of the first and second pipes.

24. The device according to p. 23, characterized in that it is configured to control the amplitude of the oscillations of the welding head.

25. The device according to any one of paragraphs. 18-24, characterized in that it has a mechanism for regulating the height of the location of the welding head from the ends of the pipes being welded.

26. The device according to paragraphs. 18-25, characterized in that the welding head is configured to supply inert gas during the welding process.

27. The device according to any one of paragraphs. 18-26, characterized in that it has a mechanism for adjusting the angle of the welding head relative to the ends of the pipes being welded.

28. The device according to any one of paragraphs. 18-27, characterized in that it is equipped with additional electric welding machines.