RU2475345C2

RU2475345C2 - Device to apply reverse potential to welded structure

Info

Publication number: RU2475345C2
Application number: RU2011116359/02A
Authority: RU
Inventors: Алексей Владимирович Зинченко
Original assignee: Алексей Владимирович Зинченко
Priority date: 2011-04-25
Filing date: 2011-04-25
Publication date: 2013-02-20
Also published as: RU2011116359A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to electric arc welding. Proposed device comprises means to attach it relative to structure component to be welded. Besides, it includes means to apply electric potential and load distribution unit. Said means to apply electric potential comprises contact cam. Said contact cam allows for a contact with grooving of butt joint to be welded. Said load distribution unit allows connection of welding cable to apply electric potential to contact cam.

EFFECT: minimised defects on welded structures in electric arc welding.

3 cl, 7 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION

Данное изобретение относится к электродуговой сварке и более конкретно к устройству для электродуговой сварки стыковых соединений.This invention relates to electric arc welding and more particularly to a device for electric arc welding of butt joints.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Известно устройство для электродуговой сварки, предназначенное для обеспечения контакта обратного кабеля со свариваемым изделием. Устройство представляет собой болт, приваренный к изделию. Электрический контакт обратного кабеля со свариваемым изделием обеспечивался путем соединения конца обратного кабеля с болтом и закрепления при помощи гайки [«Иллюстрированное пособие сварщика», издательство «Соуэло», Москва, 2000 г., сост.: В.А.Лосев, Н.А.Юхин, с.10].A device for electric arc welding, designed to ensure contact of the return cable with the welded product. The device is a bolt welded to the product. The electrical contact of the return cable with the welded product was provided by connecting the end of the return cable to the bolt and securing with a nut [“Illustrated Welder's Guide”, Sowelo Publishing House, Moscow, 2000, comp .: V.A. Losev, N.A. .Yukhin, p.10].

Указанный способ не подходит для сварки цилиндрических конструкций, таких как трубопроводы, так как при приваривании болта к трубе повреждается тело трубы. Кроме того, приваривание к телу трубы каких-либо деталей запрещено руководящими документами компаний ОАО «Газпром» и ОАО «АК «Транснефть» в целях предотвращения повреждений трубопровода. Присоединение к конструкции нескольких обратных кабелей требует приваривания дополнительных болтов, что связано с дополнительным повреждением тела конструкции.The specified method is not suitable for welding cylindrical structures, such as pipelines, since when the bolt is welded to the pipe, the pipe body is damaged. In addition, welding of any parts to the pipe body is prohibited by the governing documents of Gazprom and AK Transneft in order to prevent damage to the pipeline. Attaching several return cables to the structure requires welding of additional bolts, which is associated with additional damage to the body of the structure.

Кроме того, в уровне техники известно другое устройство для обеспечения контакта обратного кабеля со свариваемым изделием, принятое в качестве прототипа (ближайшего аналога) настоящей полезной модели. Известное устройство «контакт магнитный КМ-500 обратного сварочного кабеля» состоит из металлической пластины, механически присоединенной к постоянному магниту (также постоянный магнит может включать в себя пластину). При этом обратный кабель электрически присоединяется к металлической пластине. Контакт пластины со свариваемой трубой обеспечивается путем прижатия ее к телу трубы с помощью постоянного магнита [см. http://tt-spb.ruprom.net/p44819-kontakt-magnitnyj-500a.html, 17.04.2009 г.].In addition, in the prior art, another device is known for ensuring contact of the return cable with the welded product, adopted as a prototype (closest analogue) of this utility model. The known device "contact magnetic KM-500 reverse welding cable" consists of a metal plate mechanically attached to a permanent magnet (also a permanent magnet may include a plate). In this case, the return cable is electrically connected to the metal plate. The contact of the plate with the pipe being welded is ensured by pressing it to the pipe body using a permanent magnet [see http://tt-spb.ruprom.net/p44819-kontakt-magnitnyj-500a.html, 04.17.2009].

Устройство согласно прототипу обладает некоторыми недостатками. Основной из них заключается в том, что на практике практически невозможно обеспечить качественный электрический контакт пластины с поверхностью трубы. Происходит это из-за наличия на металлических поверхностях окислов, загрязнений, а также из-за неполного прилегания поверхностей пластины и конструкции друг к другу. В результате этого поверхность трубы в месте плохого контакта подгорает и тело трубы повреждается. Повреждения тела трубы также недопустимы по руководящим документам. Кроме того, невозможность обеспечения качественного контакта пластины с поверхностью конструкции обуславливает дополнительное электрическое сопротивление контакта и, соответственно, потери мощности на этом сопротивлении.The device according to the prototype has some disadvantages. The main one is that in practice it is practically impossible to ensure high-quality electrical contact of the plate with the surface of the pipe. This happens due to the presence of oxides, contaminants on the metal surfaces, and also due to the incomplete abutment of the surfaces of the plate and structure to each other. As a result, the surface of the pipe burns at the site of poor contact and the pipe body is damaged. Damage to the pipe body is also unacceptable according to guidance documents. In addition, the inability to ensure high-quality contact of the plate with the surface of the structure causes additional electrical resistance of the contact and, consequently, loss of power on this resistance.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Задача, стоявшая перед разработчиками заявленного изобретения, заключалась в создании устройства для сварки стыковых соединений, обеспечивающего качественный контакт для приложения потенциала к конструкции, подлежащей свариванию, при работе которого не образуется повреждений тела трубы.The challenge facing the developers of the claimed invention was to create a device for welding butt joints, providing high-quality contact for the application of potential to the structure to be welded, during operation of which no damage to the pipe body is formed.

Техническим результатом настоящего изобретения является минимизация повреждений свариваемых конструкций при электродуговой сварке.The technical result of the present invention is to minimize damage to welded structures during electric arc welding.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для электродуговой сварки соединений включает в себя средство закрепления устройства относительно тела конструкции, подлежащей свариванию, и по меньшей мере одно средство приложения электрического потенциала, выполненное с возможностью электрического контакта непосредственно с разделкой стыкового соединения конструкций, подлежащих свариванию.The specified technical result is achieved in that the device for electric arc welding of joints includes means for securing the device relative to the body of the structure to be welded, and at least one means of applying electric potential, made with the possibility of electrical contact directly with the cutting butt joint of structures to be welded.

Таким образом, потенциал прикладывается не к телу конструкции, а непосредственно к самой разделке стыкового соединения свариваемых конструкций, где подгорание и образование ожогов не является критичным для герметичности конструкции.Thus, the potential is applied not to the body of the structure, but directly to the cutting of the butt joint of the structures to be welded, where burning and burning is not critical for the tightness of the structure.

Ниже настоящее изобретение в предпочтительном варианте осуществления будет раскрыто более детально со ссылкой на прилагаемые чертежи.Below the present invention in a preferred embodiment will be disclosed in more detail with reference to the accompanying drawings.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Фиг.1 показывает вид контактного кулачка в перспективе.Figure 1 shows a perspective view of a contact cam.

Фиг.2 показывает вид в перспективе устройства для сварки стыковых соединений.Figure 2 shows a perspective view of a device for welding butt joints.

Фиг.3 показывает вид в перспективе устройства для сварки стыковых соединений согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения.Figure 3 shows a perspective view of a device for welding butt joints according to a preferred embodiment of the invention.

Фиг.4 показывает вид в перспективе устройства для сварки стыковых соединений согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения.Figure 4 shows a perspective view of a device for welding butt joints according to a preferred embodiment of the invention.

Фиг.5 показывает вид в перспективе устройства для сварки стыковых соединений, установленного на цилиндрической конструкции, согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения.FIG. 5 shows a perspective view of a device for welding butt joints mounted on a cylindrical structure according to a preferred embodiment of the invention.

Фиг.6 показывает вид в перспективе устройства для сварки стыковых соединений, установленного на цилиндрической конструкции, с поднятым правым кулачком, согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения.6 shows a perspective view of a butt welding device mounted on a cylindrical structure with a right cam raised, according to a preferred embodiment of the invention.

Фиг.7 показывает принципиальную электрическую схему устройства.7 shows a circuit diagram of a device.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Устройство 1 для электродуговой сварки стыковых соединений включает в себя средство 2 закрепления устройства 1 относительно тела конструкции 3, подлежащей свариванию, и по меньшей мере одно средство 4 приложения электрического потенциала, выполненное с возможностью электрического контакта непосредственно с разделкой 5 стыкового соединения конструкций 3, подлежащих свариванию.The device 1 for electric arc welding of butt joints includes means 2 for fixing the device 1 relative to the body of the structure 3 to be welded, and at least one means 4 for applying electric potential, made with the possibility of electrical contact directly with the groove 5 of the butt joint of structures 3 to be welded .

Как видно из приложенных чертежей, средство 2 закрепления устройства 1 относительно тела конструкции может содержать шарнирно сочлененные траверсы, на двух из которых установлены средства 4 приложения электрического потенциала. В рабочем состоянии устройство 1 для электродуговой сварки стыковых соединений при помощи средства 2 закрепления устанавливается на конструкции 3, подлежащей свариванию. В предпочтительном варианте осуществления изобретения средство 2 закрепления дополнительно содержит пояс (не показан), закрепленный на средстве 2 закрепления, который, огибая конструкцию 3, фиксирует устройство 1 относительно тела конструкции 3. Пояс служит для более надежной фиксации устройства 1 относительно конструкции 3, повышая безопасность эксплуатации устройства 1.As can be seen from the attached drawings, the means 2 for fixing the device 1 relative to the body of the structure may contain articulated traverses, on two of which there are means 4 for applying electric potential. In working condition, the device 1 for electric arc welding of butt joints using fixing means 2 is installed on the structure 3 to be welded. In a preferred embodiment of the invention, the fixing means 2 further comprises a belt (not shown) mounted on the fixing means 2, which, enveloping the structure 3, fixes the device 1 relative to the body of the structure 3. The belt serves to more securely fix the device 1 relative to the structure 3, increasing security device operation 1.

Средство 4 приложения электрического потенциала в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения содержит контактный кулачок 6, четыре трубы 7, приспособленные для размещения внутри них кабеля (не показан), и двух пластин 8 и 9, соединяющих вышеуказанные детали между собой.The electric potential application means 4 in a preferred embodiment of the present invention comprises a contact cam 6, four pipes 7 adapted to accommodate a cable (not shown) inside them, and two plates 8 and 9 connecting the above parts to each other.

Контактный кулачок 6 в рабочем состоянии выполнен с возможностью обеспечения электрического контакта непосредственно с разделкой 5 стыкового соединения конструкций 3, подлежащих свариванию. По меньшей мере один кабель, прокладываемый внутри по меньшей мере одной трубы 7, электрически соединен с контактным кулачком 6, чем обеспечивается возможность приложения потенциала к разделке 5 стыкового соединения конструкций 3, подлежащих свариванию.The contact cam 6 in working condition is configured to provide electrical contact directly with the groove 5 of the butt joint of structures 3 to be welded. At least one cable laid inside the at least one pipe 7 is electrically connected to the contact cam 6, which makes it possible to apply potential to the cutting 5 of the butt joint of structures 3 to be welded.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения устройство 1 для электродуговой сварки стыковых соединений содержит два средства 4 приложения электрического потенциала. По меньшей мере одно средство 4 приложения электрического потенциала может быть дополнительно выполнено с возможностью разрыва электрического контакта. В предпочтительном варианте осуществления изобретения возможность разрыва электрического контакта может обеспечиваться посредством наличия шарнирного соединения 8 средства 4 приложения электрического потенциала и средства 2 закрепления устройства 1 относительно тела конструкции 3. При помощи шарнирного соединения 8 средство 4 приложения электрического потенциала может подниматься относительно разделки 5 стыкового соединения конструкций 3, подлежащих свариванию, как показано на Фиг.6, тем самым разрывая электрический контакт между кулачком 6 и разделкой 5 стыкового соединения конструкций 3, подлежащих свариванию.In a preferred embodiment of the present invention, the device 1 for electric arc welding of butt joints contains two means 4 for applying electric potential. At least one electric potential application means 4 may be further configured to rupture an electrical contact. In a preferred embodiment of the invention, the possibility of breaking the electrical contact can be achieved by having a swivel joint 8 of the electric potential application means 4 and a means 2 of securing the device 1 relative to the body of the structure 3. Using the swivel joint 8, the electric potential application means 4 can be raised relative to the groove 5 of the butt joint of the structures 3 to be welded, as shown in FIG. 6, thereby breaking the electrical contact between the cu achkom 6 and bunching 5 butt connection structures 3, to be welded.

Для обеспечения надежного соединения устройства 1 с источником электрического потенциала устройство 1 дополнительно может содержать блок 9 распределения питания. В предпочтительном варианте осуществления изобретения блок 9 распределения питания установлен на средстве 2 закрепления устройства 1. Блок 9 распределения питания, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения содержит средство 10 подключения обратных силовых сварочных кабелей в виде контактных гнезд. Обратные силовые сварочные кабели предназначены для подвода электрического потенциала от источника электрического потенциала, например от источника питания сварочного тока (одного или нескольких сварочных постов). Далее потенциал посредством по меньшей мере одного кабеля, прокладываемого от блока 9 распределения питания через отверстия 11 и далее внутри труб 7, подается на по меньшей мере один контактный кулачок 6, обеспечивая возможность протекания сварочного тока. Важной особенностью электрической схемы является то, что каждый обратный сварочный кабель электрически соединен с каждым кулачком 6, как показано на принципиальной электрической схеме устройства 1 на Фиг.7. То есть каждый сварочный пост, подключенный к устройству 1, подает потенциал на оба кулачка 6.To ensure reliable connection of the device 1 with a source of electric potential, the device 1 may further comprise a power distribution unit 9. In a preferred embodiment of the invention, the power distribution unit 9 is mounted on the fixing means 2 of the device 1. The power distribution unit 9, according to a preferred embodiment of the present invention, comprises means 10 for connecting the reverse power welding cables in the form of contact sockets. Reverse power welding cables are designed to supply electric potential from a source of electric potential, for example, from a power source for welding current (one or more welding stations). Further, the potential by means of at least one cable laid from the power distribution unit 9 through the openings 11 and further inside the pipes 7 is supplied to at least one contact cam 6, allowing welding current to flow. An important feature of the electrical circuit is that each reverse welding cable is electrically connected to each cam 6, as shown in the circuit diagram of the device 1 in FIG. 7. That is, each welding station connected to device 1 supplies potential to both cams 6.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения устройство 1 выполнено с возможностью подключения до 4 обратных кабелей, то есть с возможностью подвода потенциала к контактным кулачкам посредством от 4 сварочных постов. Это обусловлено тем, что источники сварочного тока обычно содержат 4 сварочных поста, и при обеспечении подвода потенциала со всех сварочных постов электрическая нагрузка будет распределена по всем сварочным постам.In a preferred embodiment of the present invention, the device 1 is configured to connect up to 4 return cables, that is, with the possibility of supplying potential to the contact cams by means of 4 welding stations. This is due to the fact that the welding current sources usually contain 4 welding stations, and while ensuring the supply of potential from all welding stations, the electric load will be distributed across all welding stations.

Необходимо также отметить, что конструкция раскрытого устройства предполагает контакт нескольких обратных сварочных кабелей непосредственно (в отличие от прототипа, где контакт опосредован пластиной) на два кулачка 6, обладающих малым электрическим сопротивлением. Таким образом, общая площадь сечения проводника сварочного тока значительно больше, чем в прототипе, и, соответственно, больше его проводимость. Большая же проводимость обеспечивает более стабильную вольт-амперную характеристику, что крайне важно для обеспечения стабильного напряжения на сварочной дуге.It should also be noted that the design of the disclosed device involves the contact of several reverse welding cables directly (in contrast to the prototype, where the contact is mediated by the plate) on two cams 6 having low electrical resistance. Thus, the total cross-sectional area of the welding current conductor is much larger than in the prototype, and, accordingly, its conductivity is greater. Greater conductivity provides a more stable current-voltage characteristic, which is extremely important to ensure a stable voltage on the welding arc.

Для приведения устройства 1 в рабочее состояние, траверсы средства 2 закрепления устанавливаются на конструкцию 3 так, чтобы при опускании средства 4 приложения электрического потенциала контактные кулачки 6 могли входить в электрический контакт с разделкой 5 стыкового соединения конструкций 3. При помощи пояса устройство 1 фиксируется относительно тела конструкции, подлежащей свариванию. По меньшей мере одно средство 4 приложения электрического потенциала опускаются в рабочее положение, обеспечивая электрический контакт по меньшей мере одного контактного кулачка 6 с разделкой 5 стыкового соединения, и на контактные кулачки 6 с по меньшей мере одного источника обратного сварочного тока подается электрический потенциал.To bring the device 1 into working condition, the traverses of the fixing means 2 are installed on the structure 3 so that when lowering the means 4 of applying the electric potential, the contact cams 6 can enter into electrical contact with the groove 5 of the butt connection of the structures 3. Using the belt, the device 1 is fixed relative to the body design to be welded. At least one electric potential application means 4 is lowered to the operating position, providing at least one contact cam 6 with a butt joint cutting 5 in electrical contact, and an electric potential is supplied to contact cams 6 from at least one reverse welding current source.

Наличие двух средств 4 приложения электрического потенциала, выполненных с возможностью разрыва электрического контакта, обеспечивает возможность распределения сварочной цепи по двум сторонам стыкового соединения, как того требует технология сварки (одновременно двумя или четырьмя сварщиками). При сварке стыкового соединения устройство 1 не создает помехи в работе двух или четырех электросварщиков за счет откидывания поочередно одного из контактных кулачков в зависимости от того, какой полупериметр стыкового соединения они заваривают.The presence of two means 4 of application of electric potential, made with the possibility of breaking the electrical contact, makes it possible to distribute the welding circuit on two sides of the butt joint, as required by the welding technology (simultaneously by two or four welders). When welding a butt joint, device 1 does not interfere with the work of two or four electric welders by tilting one of the contact cams in turn, depending on which half-perimeter of the butt joint they weld.

Условно разделим периметр стыкового соединения на четыре по существу равные части вертикальной и горизонтальной осями (плоскость стыкового соединения при этом разделится на 4 квадранта). Так, если правый контактный кулачок 6 поднят (Фиг.6), при работе двух электросварщиков одновременно могут свариваться части периметра, находящиеся в правом верхнем и в левом нижнем квадрантах. Далее, для сварки остальных частей периметра, правый контактный кулачок 6 опускается, а левый поднимается. Таким образом, при смене точек приложения потенциала сварочная цепь не разрывается.We conditionally divide the perimeter of the butt joint into four essentially equal parts of the vertical and horizontal axes (the plane of the butt joint will be divided into 4 quadrants). So, if the right contact cam 6 is raised (Fig.6), when two electric welders are working, the parts of the perimeter located in the upper right and lower left quadrants can be simultaneously welded. Further, to weld the remaining parts of the perimeter, the right contact cam 6 lowers and the left rises. Thus, when changing the points of application of the potential, the welding circuit does not break.

Таким образом, устройство в предпочтительном варианте осуществления, позволяя разрывать непосредственный электрический контакт одного контактного кулачка 6 со стыком свариваемых конструкций независимо от положения другого контактного кулачка, обеспечивает возможность выполнения сварки трубопровода по всей окружности стыка непрерывно.Thus, the device in the preferred embodiment, allowing you to break the direct electrical contact of one contact cam 6 with the junction of the welded structures, regardless of the position of the other contact cam, provides the ability to perform pipeline welding around the entire circumference of the joint continuously.

Настоящее изобретение было подробно описано со ссылкой на предпочтительный вариант его осуществления, однако очевидно, что оно может быть осуществлено в различных вариантах, не выходя за рамки заявленного объема правовой охраны, определяемого формулой изобретения.The present invention has been described in detail with reference to a preferred embodiment, however, it is obvious that it can be implemented in various ways, without going beyond the stated scope of legal protection defined by the claims.

Claims

1. A device for applying the inverse electric potential to the body of the structure being welded during the electric arc welding process, including means for securing the device relative to the body of the structure to be welded, at least one electric potential application means comprising a contact cam configured to provide electrical contact directly with the cutting of the butt joint of the structures to be welded, and the load distribution unit, made with possible Stu connecting thereto at least one welding cable, and with the possibility of electrical potential to the at least one cam pin.

2. The device according to claim 1, characterized in that at least one means of applying an electric potential is arranged to rupture an electrical contact.

3. The device according to claim 1, characterized in that it includes two means for applying an electric potential and a load distribution unit configured to connect at least one welding cable to it and with the possibility of applying an electric potential to both contact cams, this, each means of applying electric potential is made with the possibility of breaking the direct electrical contact of the cam with the junction of the welded structures, regardless of the position of the contact cam other means of electrical potential.