RU2750921C1 - Method for controlling process of high-frequency welding of pipe billet - Google Patents
Method for controlling process of high-frequency welding of pipe billet Download PDFInfo
- Publication number
- RU2750921C1 RU2750921C1 RU2020139413A RU2020139413A RU2750921C1 RU 2750921 C1 RU2750921 C1 RU 2750921C1 RU 2020139413 A RU2020139413 A RU 2020139413A RU 2020139413 A RU2020139413 A RU 2020139413A RU 2750921 C1 RU2750921 C1 RU 2750921C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welding
- max
- welded joint
- welded
- edges
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
- B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
- B21C37/08—Making tubes with welded or soldered seams
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K13/00—Welding by high-frequency current heating
- B23K13/01—Welding by high-frequency current heating by induction heating
- B23K13/02—Seam welding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnology area
Изобретение относится к способу управления процессом высокочастотной сварки трубной заготовки и может быть использовано при производстве стальных электросварных труб нефтегазового сортамента.The invention relates to a method for controlling the process of high-frequency welding of a pipe billet and can be used in the production of steel electric-welded pipes of oil and gas assortment.
Уровень техникиState of the art
Известны способы управления процессом высокочастотной сварки трубной заготовки, основанные на получении с помощью скоростных видеокамер многочисленных изображений области вблизи точки схождения кромок, определении сварочных перемычек, возникающих в сварочной щели, анализе частоты образования и параметров их перемещения (см. патент Японии №6323293, опубл. 16.05.2018; патент Японии №5510615, опубл. 04.06.2014).Known methods for controlling the process of high-frequency welding of a pipe billet, based on obtaining, using high-speed video cameras, numerous images of the region near the convergence point of the edges, determining the welding bridges arising in the welding gap, analyzing the frequency of formation and parameters of their movement (see Japanese patent No. 6323293, publ. 05/16/2018; Japanese patent No. 5510615, publ. 06/04/2014).
Недостатком известных способов является сложность их практической реализации, обусловленная необходимостью защиты применяемых высокоскоростных камер, располагающихся непосредственно над точкой сварки, от воздействия на них высокой температуры, пара и искр, вылетающих из зоны сварки. Пар и капли воды, неизбежно попадающие на шов при охлаждении валков сварочной клети, влияют также на качество получаемых изображений, внося искажения в анализ и управление процессом сварки.The disadvantage of the known methods is the complexity of their practical implementation, due to the need to protect the used high-speed chambers located directly above the welding point from exposure to high temperature, steam and sparks flying out of the welding zone. Steam and water droplets that inevitably fall on the seam when cooling the rolls of the welding stand also affect the quality of the resulting images, introducing distortions in the analysis and control of the welding process.
Известен способ управления процессом высокочастотной сварки трубной заготовки путем воздействия на мощность сварочного генератора в зависимости от сигнала, характеризующего параметры сварочного процесса, при этом в качестве регулирующего сигнала используют амплитуду пульсаций высокочастотного напряжения в сварочном контуре, возникающих при периодических изменениях положения точек схода кромок трубных заготовок (см. А.С. СССР №335889, опубл. 25.06.1978). Для его реализации напряжение пульсации выделяется из общего напряжения, действующего на кромках заготовки (или элементах нагревательного устройства), выпрямляется, сглаживается и сравнивается с эталонной величиной (напряжением задания), разность этих величин усиливается и управляет мощностью источника питания.There is a known method of controlling the process of high-frequency welding of a pipe workpiece by influencing the power of the welding generator depending on the signal characterizing the parameters of the welding process, while the amplitude of the high-frequency voltage pulsations in the welding circuit, arising from periodic changes in the position of the vanishing points of the edges of the pipe workpieces ( see AS USSR No. 335889, publ. 06/25/1978). For its implementation, the ripple voltage is extracted from the total voltage acting on the edges of the workpiece (or elements of the heating device), straightened, smoothed and compared with the reference value (reference voltage), the difference between these values is amplified and controls the power of the power source.
Недостатком известного способа является низкая достоверность получаемых результатов из-за невысокой амплитуды пульсаций напряжения сварочного генератора при образовании сварочных перемычек и, как следствие, низкого соотношения полезный сигнал/шум.The disadvantage of the known method is the low reliability of the results obtained due to the low amplitude of the voltage pulsations of the welding generator during the formation of welding bridges and, as a consequence, the low useful signal-to-noise ratio.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению является способ управления процессом высокочастотной сварки трубной заготовки, раскрытый в публикации международной заявки WO 86/03443 (опубл. 19.06.1986). В соответствии с ближайшим аналогом сварочный процесс контролируется путем выделения информации об образовании сварочных перемычек не из пульсаций амплитуды сварочного напряжения, а из изменений частоты сварочного генератора, которые менее подвержены воздействию помех при возникновении сварочных перемычек. При этом из изменений частоты сварочного генератора формируют сигнал временного ряда (СВР), экстремумы которого соответствуют времени возникновения сварочных перемычек, а частота данного сигнала близка к частоте образования сварочных перемычек. Причем выделение СВР из изменений частоты сварочного генератора осуществляют с помощью схемы фазовой амплитудной подстройки частоты (ФАПЧ). Фазовый компаратор схемы ФАПЧ формирует выходной сигнал, соответствующий разности фаз между его входом и выходом внутреннего генератора схемы, частота которого управляется напряжением. Выход с компаратора через фильтр низкой частоты выводится в качестве сигнала с низкочастотной амплитудой на накопительную схему удержания (интегратор). Схема формирования сигнала определения частоты СВР производит определение частоты за выбранный временной интервал. Разница между значением, выводимым схемой формирования сигнала определения частоты СВР, и изменением частоты, выводимым схемой удержания, управляет выходной электрической мощностью сварочного генератора. При этом сварочная мощность регулируется автоматически, поддерживая величину частоты СВР на заданном уровне.The closest method for the same purpose to the claimed invention is a method for controlling the process of high-frequency welding of a pipe billet, disclosed in the publication of international application WO 86/03443 (publ. 19.06.1986). In accordance with the closest analogue, the welding process is controlled by separating information about the formation of welding bridges not from pulsations of the welding voltage amplitude, but from changes in the frequency of the welding generator, which are less susceptible to interference when welding bridges occur. In this case, from the changes in the frequency of the welding generator, a time series signal (SVR) is formed, the extrema of which correspond to the time of occurrence of welding bridges, and the frequency of this signal is close to the frequency of formation of welding bridges. Moreover, the separation of the SVR from the changes in the frequency of the welding generator is carried out using a phase amplitude frequency control (PLL) circuit. The phase comparator of the PLL generates an output signal corresponding to the phase difference between its input and the output of the circuit's internal oscillator, the frequency of which is controlled by the voltage. The output from the comparator through a low-pass filter is output as a signal with a low-frequency amplitude to a storage holding circuit (integrator). The circuit for generating a signal for determining the frequency of the SVR determines the frequency for a selected time interval. The difference between the value outputted by the CBR frequency detection signal generating circuit and the frequency change outputted by the holding circuit controls the electric power output of the welding generator. In this case, the welding power is regulated automatically, maintaining the value of the SVR frequency at a given level.
Недостатком прототипа является то, что в нем не учтено влияние скорости сварки труб, как на форму самого СВР, так и на частоту, определяемую схемой формирования сигнала определения частоты СВР. При изменении скорости сварки количество сварочных перемычек, образовавшихся в единицу времени в сварном соединении, меняется пропорционально скорости. Это обстоятельство может приводить к сбоям в процессе контроля сварочного процесса. Кроме того, при реализации прототипа, не предусмотрено осуществление контроля за величиной интервалов между моментами образования сварочных перемычек. При этом исследования, проведенные авторами заявляемого изобретения, показали, что при наличии сварочных перемычек, у которых расстояние от точки их возникновения до точки возникновения предыдущей перемычки существенно отличается от средней длины между точками возникновения соседних перемычек, в сварном соединении появляются участки, в которых остаются сварочные оксиды, снижающие ударную вязкость сварного соединения. Причем такие сварочные перемычки могут возникать и при сварке на режимах, на которых частота СВР не выходит за заданные пределы.The disadvantage of the prototype is that it does not take into account the effect of the pipe welding speed, both on the shape of the SVR itself, and on the frequency determined by the circuit for generating the signal for determining the frequency of the SVR. When the welding speed changes, the number of welding bridges formed per unit time in the welded joint changes in proportion to the speed. This circumstance can lead to failures in the process of monitoring the welding process. In addition, during the implementation of the prototype, control over the size of the intervals between the moments of the formation of welding bridges is not provided. At the same time, the studies carried out by the authors of the claimed invention have shown that in the presence of welding bridges, in which the distance from the point of their origin to the point of origin of the previous bridge significantly differs from the average length between the points of occurrence of adjacent bridges, sections appear in the welded joint in which welding oxides that reduce the toughness of the welded joint. Moreover, such welding bridges can also occur during welding in modes in which the SVR frequency does not go beyond the specified limits.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в разработке способа управления процессом высокочастотной сварки трубной заготовки, обеспечивающего получение высоких и стабильных характеристик ударной вязкости сварного соединения.The problem to be solved by the present invention is to develop a method for controlling the process of high-frequency welding of a pipe billet, which ensures high and stable characteristics of the impact toughness of the welded joint.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в снижении содержания неметаллических включений в сварном соединении.The technical result of the proposed invention is to reduce the content of non-metallic inclusions in the welded joint.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается за счет того, что способ управления процессом высокочастотной сварки трубной заготовки включает определение моментов возникновения сварочных перемычек посредством выделения дифференцированного сигнала изменения частоты напряжения сварочного генератора и последующей нормализацией данного сигнала, при этом за момент формирования сварочной перемычки принимают импульс полученного нормализованного сигнала, и выполнение этапов, на которых: определяют количество сварочных перемычек (Q), образующихся в процессе формирования участка сварного соединения заданной длины, сопоставляют полученное значение Q с заданными минимальным (QMIN) и максимальным (QMAX) допустимыми значениями, при этом, если Q<QMIN, то снижают нагрев кромок свариваемой трубной заготовки, если Q>QMAX, то повышают нагрев кромок свариваемой трубной заготовки; определяют количество и длину отрезков сварного соединения, последовательно образующихся при формировании участка сварного соединения заданной длины, границы которых соответствуют моментам возникновения соседних сварочных перемычек; определяют значения показателей X и Y, где X - доля количества упомянутых отрезков сварного соединения, длина которых больше максимального заданного значения, от общего количества упомянутых отрезков сварного соединения, последовательно образовавшихся при формировании участка сварного соединения заданной длины; Y - доля количества упомянутых отрезков сварного соединения, длина которых меньше минимального заданного значения, от общего количества упомянутых отрезков сварного соединения, последовательно образовавшихся при формировании участка сварного соединения заданной длины; сопоставляют полученное значение показателя X с заданным допустимым значением ХMAX, а полученное значение показателя Y сопоставляют с заданными допустимым значением YMAX, при этом, если Х>ХМАX, то снижают нагрев кромок свариваемой трубной заготовки, а если Y>YMAX, то повышают нагрев кромок свариваемой трубной заготовки.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved due to the fact that the method for controlling the process of high-frequency welding of a pipe billet includes determining the moments of occurrence of welding bridges by isolating a differentiated signal of changing the voltage frequency of the welding generator and subsequent normalization of this signal, while at the moment of formation of the welding bridge, the pulse of the obtained normalized signal, and the implementation of the stages at which: determine the number of welding bridges (Q) formed during the formation of a section of a welded joint of a given length, compare the obtained Q value with the specified minimum (Q MIN ) and maximum (Q MAX ) permissible values, while if Q <Q MIN , then the heating of the edges of the pipe billet being welded is reduced; if Q> Q MAX , then the heating of the edges of the pipe billet being welded is increased; determine the number and length of sections of the welded joint that are sequentially formed during the formation of a section of the welded joint of a given length, the boundaries of which correspond to the moments of occurrence of adjacent welding bridges; determine the values of the indicators X and Y, where X is the proportion of the number of the mentioned sections of the welded joint, the length of which is greater than the maximum specified value, of the total number of the mentioned sections of the welded joint, which were sequentially formed during the formation of the section of the welded joint of the given length; Y is the proportion of the number of the mentioned sections of the welded joint, the length of which is less than the minimum predetermined value, of the total number of the mentioned sections of the welded joint, successively formed during the formation of the section of the welded joint of the given length; the obtained value of the index X is compared with a given permissible value of X MAX , and the obtained value of the index Y is compared with the given permissible value of Y MAX , while, if X> X MAX , then the heating of the edges of the welded pipe workpiece is reduced, and if Y> Y MAX , then increase the heating of the edges of the welded pipe billet.
Кроме того, предусмотрены частные варианты реализации способа, согласно которым:In addition, there are specific options for implementing the method, according to which:
- после указанной корректировки нагрева кромок свариваемой трубной заготовки, проводимой для случаев, когда Q<QMIN или Q>QMAX, повторяют реализацию первого этапа до выхода на режим сварки, при котором получают Q, соответствующее диапазону QMIN÷QMAX, после чего переходят к реализации следующих описанных этапов.- after the specified correction of the heating of the edges of the welded pipe billet, carried out for cases when Q <Q MIN or Q> Q MAX , repeat the implementation of the first stage until the welding mode is reached, in which Q is obtained corresponding to the range Q MIN ÷ Q MAX , after which proceed to the implementation of the following described stages.
- после указанной корректировки нагрева кромок свариваемой трубной заготовки, проводимой для случаев, когда Х>ХМАХ или Y>YMAX, повторяют реализацию всех описанных этапов способа до выхода на режим сварки, при котором получают Х≤ХMAX и Y<YMAX.- after the specified correction of the heating of the edges of the welded pipe billet, carried out for cases when X> X MAX or Y> Y MAX , repeat the implementation of all the described steps of the method until reaching the welding mode, in which X≤X MAX and Y <Y MAX are obtained.
Снижение ударной вязкости сварных соединений труб, сваренных токами высокой частоты, обусловлено наличием неметаллических включений в линии сплавления.A decrease in the impact toughness of welded joints of pipes welded with high-frequency currents is due to the presence of non-metallic inclusions in the fusion line.
Образование таких включений в сварных соединениях объясняется возвратом расплавленного металла, смешанного с оксидами, в полости, периодически возникающими при избыточном нагреве при сварке. Включения тем не менее обнаруживаются в шве и при нагреве, считавшемся оптимальным.The formation of such inclusions in welded joints is explained by the return of molten metal, mixed with oxides, in the cavity, which periodically appear during excessive heating during welding. Inclusions, however, are found in the seam and during heating, which was considered optimal.
Исследованиями, проведенными авторами, подтверждено, что при движении перемычек по узкому сварочному зазору они производят своеобразное "подметание", очистку шва от оксидов. При этом замечено, что плотность дефектов сварки сильно зависит также от закономерностей движения перемычек. Основной причиной образования включений в процессе сварки на считавшемся оптимальном режиме является возврат расплавленного металла с кромок в сварочный зазор, вызванный нерегулярным образованием сварочных перемычек. В частности, выявлено, что при наличии сварочных перемычек, у которых расстояние от точки их возникновения до точки возникновения предыдущей перемычки существенно отличается от средней длины между точками возникновения соседних перемычек, в сварном соединении появляются участки, в которых остаются сварочные оксиды.The studies carried out by the authors have confirmed that when the jumpers move along a narrow welding gap, they produce a kind of "sweeping", cleaning the seam from oxides. It was noted that the density of welding defects also strongly depends on the laws of motion of the bridges. The main reason for the formation of inclusions during welding in the considered optimal mode is the return of molten metal from the edges to the welding gap, caused by the irregular formation of welding bridges. In particular, it was found that in the presence of welding bridges, in which the distance from the point of their origin to the point of occurrence of the previous bumper differs significantly from the average length between the points of occurrence of adjacent bridges, sections appear in the welded joint in which welding oxides remain.
Движение сварочных перемычек приводит к изменению полного сопротивления цепи сварочного тока и, соответственно, к изменению нагрузки на сварочный генератор, что, в свою очередь, вызывает изменение его частоты.The movement of the welding jumpers leads to a change in the impedance of the welding current circuit and, accordingly, to a change in the load on the welding generator, which, in turn, causes a change in its frequency.
Определение сварочных перемычек посредством анализа импульсов сигнала, полученного выделением дифференцированного сигнала изменения частоты напряжения сварочного генератора и последующей нормализацией данного сигнала, позволяет точно определить моменты возникновения сварочных перемычек, при этом исключить из анализа низкочастотные колебания частоты сварочного генератора, не связанные с образованием перемычек.Determination of welding jumpers by analyzing signal pulses obtained by separating a differentiated signal of changing the voltage frequency of the welding generator and subsequent normalization of this signal makes it possible to accurately determine the moments of welding jumpers occurrence, while excluding from the analysis low-frequency oscillations of the welding generator frequency that are not associated with the formation of jumpers.
При наличии сварочных перемычек, образовавшихся в процессе формирования отрезка сварного соединения заданной длины, в количестве менее заданного минимального значения (QMIN), определяемого опытным путем, процесс сварки идет с перегревом кромок свариваемой трубной заготовки, что негативно сказывается на качестве формируемого сварного соединения, поэтому в данном случае требуется снизить нагрев кромок трубной заготовки.In the presence of welding bridges formed during the formation of a segment of a welded joint of a given length, in an amount less than a predetermined minimum value (Q MIN ), determined empirically, the welding process proceeds with overheating of the edges of the pipe workpiece being welded, which negatively affects the quality of the welded joint being formed, therefore in this case, it is required to reduce the heating of the edges of the tubular billet.
При наличии сварочных перемычек, образовавшихся в процессе формирования отрезка сварного соединения заданной длины, в количестве более заданного максимального значения (QMAX), определяемого опытным путем, процесс сварки идет с недогревом кромок свариваемой трубной заготовки, что также негативно сказывается на качестве формируемого сварного соединения, поэтому в данном случае требуется повысить нагрев кромок трубной заготовки.In the presence of welding bridges formed in the process of forming a section of a welded joint of a given length, in an amount greater than a specified maximum value (Q MAX ), determined empirically, the welding process proceeds with underheating of the edges of the pipe workpiece being welded, which also negatively affects the quality of the welded joint being formed. therefore, in this case, it is required to increase the heating of the edges of the tubular billet.
В случаях, если Х>ХMAX или Y>YMAX, процесс образования сварочных перемычек неоптимален и нестабилен, что негативно отражается на содержании неметаллических включений в сварном соединении. При этом для стабилизации данного процесса, когда Х>ХMAX, требуется снизить нагрев кромок свариваемой трубной заготовки, а когда Y>YMAX - повысить нагрев кромок свариваемой трубной заготовки.In cases where X> X MAX or Y> Y MAX , the process of formation of welding bridges is suboptimal and unstable, which negatively affects the content of non-metallic inclusions in the welded joint. At the same time, to stabilize this process, when X> X MAX , it is required to reduce the heating of the edges of the pipe billet being welded, and when Y> Y MAX , to increase the heating of the edges of the pipe billet being welded.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включая поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения.The applicant's analysis of the prior art, including a search for patent and scientific and technical sources of information, and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, made it possible to establish that the applicant did not find a source characterized by features identical to all essential features of the claimed invention.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».Therefore, the claimed invention meets the "novelty" condition.
Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых отличительными существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного выше технического результата.To check the compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that coincide with the distinguishing features of the prototype of the claimed method. The search results showed that the claimed invention does not follow explicitly for a specialist from the prior art, since the prior art determined by the applicant has not revealed the influence of the transformations envisaged by the distinctive essential features of the claimed invention on the achievement of the above technical result.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».Therefore, the claimed invention meets the condition "inventive step".
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Настоящее изобретение раскрыто с помощью примеров реализации, которые являются чисто иллюстративными и не ограничивают объема притязаний по настоящему изобретению, определяемого только приложенной формулой изобретения с учетом эквивалентов.The present invention is disclosed by means of examples of implementation, which are purely illustrative and do not limit the scope of the claims of the present invention, defined only by the attached claims in view of equivalents.
Общая схема реализации заявленного способа управления процессом высокочастотной сварки трубной заготовки предусматривает использование индукционной катушки, располагающейся вблизи сварочного генератора или точки сварки. Сигнал с катушки поступает в электронное устройство, выход с которого управляет нагревом кромок посредством увеличения или снижения выходной электрической мощности сварочного генератора. The general scheme for implementing the claimed method for controlling the process of high-frequency welding of a pipe workpiece involves the use of an induction coil located near the welding generator or the welding point. The signal from the coil goes to an electronic device, the output from which controls the heating of the edges by increasing or decreasing the output electrical power of the welding generator.
Электронное устройство содержит:The electronic device contains:
- блок В1 - блок выделения изменений частоты генератора;- block B1 - block for detecting changes in the generator frequency;
- блок В2 - блок определения количества сварочных перемычек, образующихся в процессе формирования отрезка сварного соединения заданной длины;- block B2 - a block for determining the number of welding bridges formed in the process of forming a segment of a welded joint of a given length;
- блок В3 - блок определения количества и длины отрезков сварного соединения, последовательно образующихся при формировании участка сварного соединения заданной длины, границы которых соответствуют моментам возникновения соседних сварочных перемычек;- block B3 - a block for determining the number and length of welded joint segments, which are sequentially formed during the formation of a welded joint of a given length, the boundaries of which correspond to the moments of occurrence of adjacent welding bridges;
- блок В4 - блок оценки и корректировки процесса.- block B4 - block for evaluating and adjusting the process.
Данное электронное устройство может быть реализовано специалистом с использованием микросхем, промышленного компьютера и устройств обработки информации, оборудованных различными типами интерфейсов.This electronic device can be implemented by a specialist using microcircuits, an industrial computer and information processing devices equipped with various types of interfaces.
При включении сварочного генератора в индукционной катушке наводится напряжение, поступающее в блок В1, в котором выделяется сигнал изменения частоты напряжения сварочного генератора. Выделенный сигнал дифференцируется для того, чтобы устранить медленные изменения частоты, не связанные с образованием сварочных перемычек. После этого дифференцированный сигнал передается в блоки В2 и В3, где он нормализуется для выделения экстремумов. Кроме этого в блоки В2 и В3 также передаются мерные импульсы, идущие через определенное расстояние с каждого миллиметра свариваемой трубной заготовки, снимаемые с мерного колеса, непрерывно контактирующего со свариваемой трубной заготовкой.When the welding generator is turned on, a voltage is induced in the induction coil, which is supplied to block B1, in which the signal for changing the voltage frequency of the welding generator is highlighted. The highlighted signal is differentiated to eliminate slow frequency changes not associated with welding bridges. After that, the differentiated signal is transmitted to blocks B2 and B3, where it is normalized to highlight the extrema. In addition, blocks B2 and B3 also transmit measured pulses that travel through a certain distance from each millimeter of the pipe workpiece being welded, removed from the measuring wheel, which is in continuous contact with the pipe workpiece being welded.
В блоке В2 счетчик формирования длины участка сварного соединения, в пределах которой определяется количество образовавшихся перемычек, считает заданное количество мерных импульсов, определяя тем самым требуемый интервал по длине шва. В пределах заданного интервала по длине шва счетчик количества перемычек производит счет количества импульсов нормализованного дифференцированного сигнала изменения частоты напряжения сварочного генератора. Далее в блоке В4 осуществляется сопоставление полученного значения количества образовавшихся перемычек Q с заданными минимальным (QMIN) и максимальным (QMAX) допустимыми значениями, при этом, если Q<QMIN, то на выходе блока В4 формируется сигнал на снижение выходной электрической мощности сварочного генератора, т.е. на снижение нагрева кромок свариваемой трубной заготовки, а если Q>QMAX, то на выходе блока В4 формируется сигнал на увеличение выходной электрической мощности сварочного генератора, т.е. на повышение нагрева кромок свариваемой трубной заготовки. Величина, на которую требуется увеличить или снизить выходную электрическую мощность сварочного генератора, определяется опытным путем.In block B2, the counter of the formation of the length of the section of the welded joint, within which the number of formed bridges is determined, counts the specified number of measured pulses, thereby determining the required interval along the length of the seam. Within a specified interval along the length of the seam, the counter of the number of jumpers counts the number of pulses of the normalized differentiated signal of changing the voltage frequency of the welding generator. Further, in block B4, the obtained value of the number of formed jumpers Q is compared with the specified minimum (Q MIN ) and maximum (Q MAX ) permissible values, while if Q <Q MIN , then the output of block B4 generates a signal to reduce the output electrical power of the welding generator, i.e. to reduce the heating of the edges of the pipe workpiece being welded, and if Q> Q MAX , then at the output of block B4 a signal is generated to increase the output electric power of the welding generator, i.e. to increase the heating of the edges of the welded pipe billet. The amount by which it is required to increase or decrease the output electrical power of the welding generator is determined empirically.
В частном случае реализации способа после проведения указанной корректировки процесса сварки трубной заготовки вышеописанные действия повторяются для следующего участка сварного соединения с целью оценки эффективности выполненной корректировки. Данные действия повторяются до выхода на режим сварки, при котором Q соответствует диапазону QMIN÷QMAX. Данный вариант направлен на повышение эффективности способа и его целесообразно применять при производстве сортамента продукции, для которого не определена величина, на которую требуется увеличить или снизить выходную электрическую мощность сварочного генератора по результатам анализа количества образующихся сварочных перемычек.In the particular case of the implementation of the method after carrying out the specified adjustment of the welding process of the pipe billet, the above steps are repeated for the next section of the welded joint in order to assess the effectiveness of the performed adjustment. These actions are repeated until the exit to the welding mode, in which Q corresponds to the range Q MIN ÷ Q MAX . This option is aimed at increasing the efficiency of the method and it is advisable to use it in the production of a product mix for which the amount by which it is required to increase or decrease the output electric power of the welding generator is not determined based on the analysis of the number of welding bridges formed.
Далее в блоке В3 в пределах заданного интервала по длине шва осуществляется счет количества отрезков сварного соединения, границы которых соответствуют моментам возникновения соседних сварочных перемычек, т.е. соседним импульсам нормализованного дифференцированного сигнала изменения частоты напряжения сварочного генератора, и определяется длина данных отрезков сварного соединения. После чего в блоке В4 осуществляется определение значения показателя X - доли количества отрезков сварного соединения, длина которых больше максимального заданного значения, от общего количества отрезков сварного соединения, последовательно образовавшихся при формировании участка сварного соединения заданной длины, и значение показателя Y - доли количества отрезков сварного соединения, длина которых меньше минимального заданного значения, от общего количества отрезков сварного соединения, последовательно образовавшихся при формировании участка сварного соединения заданной длины. Далее в блоке В4 осуществляется сопоставление полученного значения показателя X с заданным допустимым значением ХMAX, а полученного значения показателя Y - с заданными допустимым значением YMAX, при этом, если Х>ХМАХ, то на выходе блока В4 формируется сигнал на снижение выходной электрической мощности сварочного генератора, т.е. на снижение нагрева кромок свариваемой трубной заготовки, а если Y>YMAX, то на выходе блока В4 формируется сигнал на увеличение выходной электрической мощности сварочного генератора, т.е. на повышение нагрева кромок свариваемой трубной заготовки. Величина, на которую увеличивается или снижается выходная электрическая мощность сварочного генератора, определяется опытным путем.Further, in block B3, within a predetermined interval along the length of the seam, the number of welded joint segments is counted, the boundaries of which correspond to the moments of occurrence of adjacent welding bridges, i.e. adjacent pulses of the normalized differentiated voltage frequency change signal of the welding generator, and the length of these segments of the welded joint is determined. After that, in block B4, the value of the indicator X is determined - the proportion of the number of welded joint segments, the length of which is greater than the maximum specified value, of the total number of welded joint segments that were sequentially formed during the formation of the welded joint section of a given length, and the value of indicator Y is the fraction of the number of welded joint segments. joints, the length of which is less than the minimum specified value, of the total number of welded joint segments that were sequentially formed during the formation of a welded joint section of a given length. Next, in block B4, the obtained value of the indicator X is compared with a given permissible value of X MAX , and the obtained value of the indicator Y is compared with the given permissible value Y MAX , while, if X> X MAX , then a signal is generated at the output of block B4 to reduce the output electrical power of the welding generator, i.e. to reduce the heating of the edges of the pipe workpiece being welded, and if Y> Y MAX , then at the output of block B4 a signal is generated to increase the output electric power of the welding generator, i.e. to increase the heating of the edges of the welded pipe billet. The amount by which the output electrical power of the welding generator is increased or decreased is determined empirically.
В частном случае реализации заявленного способа после указанной корректировки нагрева кромок свариваемой трубной заготовки, проводимой для случаев, когда Х>ХМАХ или Y>YMAX, полностью повторяют реализацию вышеописанных действий до выхода на режим сварки, при котором получают Х≤ХМАX и Y≤YMAX. Данный вариант направлен на повышение эффективности способа и его целесообразно применять при производстве сортамента продукции, для которого не определена величина, на которую требуется увеличить или снизить выходную электрическую мощность сварочного генератора по результатам анализа процесса возникновения сварочных перемычек.In the particular case of the implementation of the claimed method, after the specified correction of the heating of the edges of the welded pipe billet, carried out for cases when X> X MAX or Y> Y MAX , the implementation of the above actions is completely repeated until the welding mode is reached, in which X≤X MAX and Y are obtained ≤YMAX. This option is aimed at increasing the efficiency of the method and it is advisable to use it in the production of a product mix for which the amount by which it is required to increase or decrease the output electric power of the welding generator is not determined based on the analysis of the process of the welding bridges.
Заявленный способ управления процессом высокочастотной сварки опробован в трубоэлектросварочном цехе АО «Выксунский металлургический завод» при сварке труб размером 245×8 мм из стали 09ГСФ.The claimed method of controlling the process of high-frequency welding was tested in the electric-pipe shop of Vyksa Metallurgical Plant JSC when welding pipes 245 × 8 mm in size from 09GSF steel.
Блок выделения изменения частоты генератора был собран на основе микросхемы фазовой автоподстройки частоты ФАПЧ CD4046A (К561ГГ1).The generator frequency change isolation unit was assembled on the basis of a CD4046A (K561GG1) phase-locked loop.
Определение количества сварочных перемычек, количества отрезков сварного соединения и их длины осуществлялось для участка сварного соединения длиной 500 мм.Determination of the number of welding bridges, the number of welded joint sections and their length was carried out for a section of a welded joint with a length of 500 mm.
При сварке трубной заготовки для указанной длины сварного соединения было установлено образование 315-ти сварочных перемычек, что соответствовало допустимому диапазону значений. При установленных значениях максимальной допустимой длины отрезков сварного соединения, последовательно образующихся при формировании участка сварного соединения заданной длины, границы которых соответствуют моментам возникновения соседних сварочных перемычек, равном 6 мм, и минимально допустимой длины - 1 мм, значения показателей X и Y составили, соответственно, 2,7 и 6%. При этом полученное значение показателя X превышало заданное допустимое значение ХMAX. По данному режиму сварки была изготовлена первая партия труб.When welding a pipe billet for the specified length of the welded joint, the formation of 315 welding bridges was established, which corresponded to the permissible range of values. With the established values of the maximum allowable length of the welded joint segments, which are sequentially formed during the formation of the welded joint section of a given length, the boundaries of which correspond to the moments of occurrence of adjacent welding bridges equal to 6 mm, and the minimum allowable length is 1 mm, the values of the X and Y indicators were, respectively, 2.7 and 6%. In this case, the obtained value of the index X exceeded the specified permissible value X MAX . The first batch of pipes was manufactured using this welding mode.
При производстве второй партии труб в соответствии с заявленным изобретением снизили сварочную мощность генератора. По результатам анализа скорректированного процесса сварки на участке соединения длиной 500 мм было установлено образование 325-ти перемычек, что также соответствовало допустимому диапазону значений, при этом получили значения Х=0,7% и Y=7,5%, что также не превышало заданные допустимые значения ХMAX и YMAX.In the production of the second batch of pipes in accordance with the claimed invention, the welding power of the generator was reduced. According to the results of the analysis of the corrected welding process in the joint section with a length of 500 mm, the formation of 325 bridges was established, which also corresponded to the permissible range of values, while the values of X = 0.7% and Y = 7.5% were obtained, which also did not exceed the specified allowable values X MAX and Y MAX .
Результаты испытаний сварного соединения на растяжение, сплющивание и загиб оказались удовлетворительны для труб обеих партий. При испытаниях сварного соединения труб первой партии на ударный изгиб KCU-60 средние значения ударной вязкости составили 224 Дж/см2, а при испытаниях сварного соединения труб второй партии 257 Дж/см2, при стандартных отклонениях равных 35,6 Дж/см2 и 9,5 Дж/см2 соответственно. Дополнительно проведены металлографические исследования поверхности излома испытанных образцов, которые показали наличие в образцах, отобранных от труб первой партии и имеющих низкие значения ударной вязкости, областей со скоплениями неметаллических включений. В образцах, отобранных от труб второй партии, на поверхности излома участков со скоплениями оксидов вблизи надреза не наблюдалось.The results of tensile, flattening and bending tests of the welded joint were found to be satisfactory for both pipe batches. When testing the welded joint of pipes of the first batch for impact bending KCU- 60, the average values of impact toughness were 224 J / cm 2 , and when testing the welded joint of pipes of the second batch, 257 J / cm 2 , with standard deviations equal to 35.6 J / cm 2 and 9.5 J / cm 2, respectively. Additionally, metallographic studies of the fracture surface of the tested samples were carried out, which showed the presence in the samples taken from the pipes of the first batch and having low values of impact strength, areas with accumulations of non-metallic inclusions. In the samples taken from the pipes of the second batch, no areas with accumulations of oxides near the notch were observed on the fracture surface.
Таки образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного способа следующей совокупности условий:Thus, the stated information testifies to the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed method:
- заявленный способ, предназначен для использования в промышленности, в частности, для производства стальных электросварных труб нефтегазового сортамента;- the claimed method is intended for use in industry, in particular, for the production of electric-welded steel pipes for oil and gas assortment;
- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.- for the claimed method in the form as it is described in the independent claim, the possibility of its implementation is confirmed using the means and methods described in the application or known before the priority date.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020139413A RU2750921C1 (en) | 2020-11-30 | 2020-11-30 | Method for controlling process of high-frequency welding of pipe billet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020139413A RU2750921C1 (en) | 2020-11-30 | 2020-11-30 | Method for controlling process of high-frequency welding of pipe billet |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2750921C1 true RU2750921C1 (en) | 2021-07-06 |
Family
ID=76823062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020139413A RU2750921C1 (en) | 2020-11-30 | 2020-11-30 | Method for controlling process of high-frequency welding of pipe billet |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2750921C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115302065A (en) * | 2022-08-05 | 2022-11-08 | 燕山大学 | Efficient heating device and method |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU994182A1 (en) * | 1981-09-29 | 1983-02-07 | Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Method of automatic control of high frequency welding process |
| WO1986003443A1 (en) * | 1984-12-06 | 1986-06-19 | Nippon Steel Corporation | Apparatus for automatically controlling heat input by a high-frequency power supply for welding |
| SU1648684A1 (en) * | 1988-10-10 | 1991-05-15 | Выксунский металлургический завод | Method for automatically controlling hf pipe welding |
| JP2016078056A (en) * | 2014-10-14 | 2016-05-16 | 新日鐵住金株式会社 | Electro resistance weld operation management device and electro resistance weld operation management method |
| RU2722957C1 (en) * | 2019-06-27 | 2020-06-05 | Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" | Method of controlling process of high-frequency welding of pipes and device for implementation thereof |
-
2020
- 2020-11-30 RU RU2020139413A patent/RU2750921C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU994182A1 (en) * | 1981-09-29 | 1983-02-07 | Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Method of automatic control of high frequency welding process |
| WO1986003443A1 (en) * | 1984-12-06 | 1986-06-19 | Nippon Steel Corporation | Apparatus for automatically controlling heat input by a high-frequency power supply for welding |
| SU1648684A1 (en) * | 1988-10-10 | 1991-05-15 | Выксунский металлургический завод | Method for automatically controlling hf pipe welding |
| JP2016078056A (en) * | 2014-10-14 | 2016-05-16 | 新日鐵住金株式会社 | Electro resistance weld operation management device and electro resistance weld operation management method |
| RU2722957C1 (en) * | 2019-06-27 | 2020-06-05 | Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" | Method of controlling process of high-frequency welding of pipes and device for implementation thereof |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115302065A (en) * | 2022-08-05 | 2022-11-08 | 燕山大学 | Efficient heating device and method |
| CN115302065B (en) * | 2022-08-05 | 2023-09-26 | 燕山大学 | Efficient heating device and method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6429404B1 (en) | Method and apparatus for determining seam tracking control of arc welding | |
| RU2750921C1 (en) | Method for controlling process of high-frequency welding of pipe billet | |
| US20150090697A1 (en) | Electric resistance welding operation management device, electric resistance welding operation management method, and computer program | |
| Cui et al. | Analysis of the frequency features of arc voltage and its application to the recognition of welding penetration in K-TIG welding | |
| KR20120120424A (en) | Operation management device, operation management method, and operation management program for high-frequency resistance welding and induction welding | |
| JP5332287B2 (en) | ERW welding system | |
| JP5257790B2 (en) | Induction hardening monitoring apparatus and method | |
| Näsström et al. | Measuring the effects of a laser beam on melt pool fluctuation in arc additive manufacturing | |
| CN110935983B (en) | Method for controlling welding penetration by utilizing reflected laser stripe image | |
| JP2008212961A (en) | Method for manufacturing electric resistance welded tube | |
| RU2722957C1 (en) | Method of controlling process of high-frequency welding of pipes and device for implementation thereof | |
| Silva et al. | Multiple output analysis for advanced waveform and controlled short-circuit MIG/MAG variants | |
| JP7188270B2 (en) | Metal tube manufacturing method, metal tube manufacturing apparatus and program | |
| JP4987625B2 (en) | Steel plate centering method and centering device | |
| JP4532977B2 (en) | Welding method for ERW steel pipe with excellent welding quality | |
| JPH0259179A (en) | Arc welding method | |
| JP2008238257A (en) | Method for producing continuously cast slab and continuous caster | |
| CN108637448B (en) | Method for monitoring heterogeneous metal ultrasonic welding edge cracks | |
| JPH11254031A (en) | Manufacture of tube by high frequency | |
| Ghasempoor et al. | Automatic detection of lack of fusion defects in CO 2 laser gear welding | |
| JP2004298916A (en) | Method for determining quality of continuously cast slab | |
| Veiga et al. | Effect of the Metal Transfer Mode on the Symmetry of Bead Geometry in WAAM Aluminum. Symmetry 2021, 13, 1245 | |
| Garmendia et al. | Optical monitoring of fiber laser based cutting processes for in-situ quality assurance | |
| SU994182A1 (en) | Method of automatic control of high frequency welding process | |
| Bendikiene et al. | Monitoring of welding process parameters in gas tungsten arc welding of carbon steel weldments |