SE460774B - Foerfarande och apparat foer utfoerande av en undervattenssvets samt ett foer foerfarandet och apparaten avsett fastsvetsningselement - Google Patents

Description

460 774 2 uppfyller de kvalitetskrav, som ställts upp av olika standardi- seringskommissioner. Största hindret för att lyckas med dessa vàta svetsförfaranden har varit härdningen av stálet i under- vattensdelarna, varvid s k vätesprickor uppstätt, som kan växa med tiden och bryta upp stàlet. Pa grund av detta har exempelvis Det Norske Veritas förbjudit alla svetsförfaranden som inte upp- fyller de mycket höga krav pa svetskvaliten, som denna standardiseringskommission har satt upp. Ändamàlet med föreliggande uppfinning är dels att för- bättra, páskynda och förenkla undervattenssvetsning, dels att undanröja de nackdelar och svagheter, som alla tidigare kända undervattenssvetsförfaranden är behäftade med.

Dessa ändamàl har uppnàtts med ett förfarande enligt uppfinningen, genom att förbindelseomrádet mellan underlaget och elementet isoleras frän det omgivande vattnet genom att en skyddskàpa placeras tätt emot elementet och att svetselektroden, som roteras kring sin längdaxel, under svetsarbetet förs i rikt- ning mot underlaget via en öppning i elementet och mot kanterna av öppningen.

En apparat för utförande av undervattenssvetsar mellan ett underlag och ett pà dess yta anbragt element, som skall svetsas fast medelst en svetselektrod, kännetecknas av minst en skyddskàpa, som är placerad i tät anliggning mot den fria ytan av elementet och är anordnad att isolera ett för svetsning avsett omràde mellan underlaget och elementet fràn den omgivande vatten- massan, átminstone under svetsarbetet; minst en svetselektrod, som är roterbar kring sin längdaxel och sträcker sig genom kàpans vägg via en tätning; och drivorgan, som är anordnade att leda svetsström till svetselektroden och att rotera och föra svets- elektroden mot kanterna av en öppning i elementet under svets- arbetet.

Elementet, som skall svetsas fast genom förfarandet enligt uppfinningen och medelst apparaten enligt uppfinningen, kännetecknas av minst en i riktning mot underlaget koniskt av- smalnande öppning för svetselektroden.

Främsta fördelen med uppfinningen är att apparaten är liten, mycket enklare till sin konstruktion och àtskilligt billigare än den anordning, som användes vid det tidigare kända svetsförfarandet med undervattenhabitat. En ytterligare fördel med uppfinningen är att den kan användas helt utan dykare, d v s 3 460 774 föreliggande uppfinning kan användas under en i förväg obestämd tid. Tack vare sin ringa storlek, enkla konstruktion och snabba monteringen kan avsevärda besparingar göras med avseende pà bade investerings och driftskostnader.

I det följande beskrivs en föredragen utföringsform av uppfinningen närmare med hänvisning till bifogade ritningar.

Fig 1 visar med vissa delar i sektion av svetsapparat enligt uppfinningen fäst vid en obemannad undervattensfarkost.

Fig 2 visar fràn sidan och med vissa delar i sektion av v föredragen utföringsform av svetsapparaten enligt uppfinningen.

I det exempel, som visas i fig 1, har en svetsapparat 20 enligt uppfinningen fästs pà en fjärrstyrd, obemannad under- vattensfarkost 100, medelst vilken svetsapparaten flyttas i vattnet frán ett svetsställe till ett annat. Först rengörs den yta av underlaget 3 mot vilken elementet 1 skall svetsas fast, vilket underlag i detta exempel är ett undervattensben av en oljerigg och vilket element i detta fall är en korrosionsöver- vakande anod. Efter rengöring fästs svetsapparaten pà det föremål, som skall svetsas. För utförande av dessa arbeten har svetsapparaten 20 ett rengörings- och kvarhàllningsorgan 21, som är ledbart monterat pä den fjärrstyrda undervattensfarkosten 100 medelst hydraulmanövrerade hävarmar l0l och 102. Enligt detta föredragna utföringsexempel utgörs rengörings- och kvarhallnings- organet av skivor 21, som företrädesvis är framställda av gummi- baserat material och som roteras medelst en hydraulmotor 103.

Skivorna putsar en yta 2, som kommer att ligga under ett element 1, sa att den blir helt ren, och de àstadkommer under sin rotation nära underlagets 3 yta 2 ett kraftigt undertryck, vari- genom svetsapparaten 20 stadigt hälls pá plats tack vare under- tryckets sugverkan.

Efter det att svetsapparaten 20 har fästs pá plats, anbringas det element 1, som skall svetsas fast pà underlaget 3, varefter fogen mellan underlaget 3 och element l isoleras frán den omgivande vattenmassan. För att bringa det element l, som skall svetsas fast pà plats innefattar svetsanordningen 20 place- ringsorgan 22, som enligt det i fig 1 visade utföringsexemplet omfattar rörliga, hydraulmanövrerade saxar 22, som är fästa pà undervattensfarkosten. För att isolera fogen, som skall svetsas har svetsanordningen 20 en skálformig skyddskàpa 9, som kan förflyttas medelst rörliga, hydraulmanövrerade hävarmar 104, 105 460 774 4 och som pressas ned tättslutande runt den fog, som skall svetsas mot den fria ovansidan 8 av elementet l, som skall svetsas fast.

Skyddskäpans 9 ändyta 12, vilken skall ligga an mot elementet l, som skall svetsas fast, är för uppnàende av god tätning försedd med en tätning 13.

Alternativt kan skyddskäpan 9 fästas i förväg, t ex genom svetsning, pa ytan av det element l som skall svetsas fast sä att kápan 9 omger fogen som skall svetsas.

En distansring 6 av lämpligt elastiskt material, före- trädesvis gummi, är placerad mellan det element l, som skall svetsas fast och underlaget 3 för att bilda ett isolerat mellanrum 7 i syfte att àstadkomma en säker och helt tätad isolering av fogen, som skall svetsas, frän den omgivande vattenmassan. Distansringen 6 fästs i förväg för att underlätta montering, t ex genom att den limmas fast pà ytan av det element 1, som skall svetsas fast, vilken yta skall ligga an mot under- laget 3.

En öppning 5 för en svetselektrod 4 är borrad i elementet 1 vid fogen, som skall svetsas och sträcker sig väsent- ligen vinkelrätt mot underlagets 3 yta 2.

Säsom framgàr av fig 1 och 2, är svetselektroden 4 anordnad att avtätat skjuta ut genom skyddskäpans 9 vägg, medan en drivanordning 23, som roterar svetselektroden 4 och pressar den nedát, är fäst vid det parti av svetselektroden 4, som skjuter ut ur skyddskàpan 9. Enligt detta utföringsexempel har drivanordningen bade kvarhàllningsorgan 24 med rörliga, hydraulmanövrerade klor 26, 27, vilka haller fast den del av svetselektroden 4, som skjuter ut ur skyddskàpan 9, och rotationsorgan 25, som företrädesvis är en hydraulmotor och är vridfast förbundet med de rörliga, hydraulmanövrerade klorna 26, 27 och som är försett dels med en skruvmatning 28 för svetselektroden, vilken skruvmatning matar fram svetselektroden med en hastighet, som väsentligen motsvarar dess förbruktnings- hastighet, dels med strömledande kolstavar 29, vilka leder svetsströmmen till svetselektroden.

Sasom framgàr av fig l och 2 är bade den del av svets- elektroden 4, som är belägen inuti skyddskäpan 9 och öppningen 5 för svetselektroden 4, sä utformade att de passar varandra sà att de koniskt avsmalnande sträcker sig nedät mot underlaget 3. Tack vare denna utformning och svetselektrodens 4 rotation kommer allt 5 svetsslagg att pressas uppät in i skyddskapan 9, och nägra slagg- 460 774 inslutningar, som försvagar svetsfogen, kommer inte att uppstå.

För uppnàende av ett fullgott svetsresultat maste skyddskàpans 9 inre 10 tömmas pá vatten innan svetsarbetet pà- börjas. För detta ändamäl har skyddskápans 9 vägg ll enligt en utföringsform av uppfinningen ett utflödesorgan 14, som företrädesvis är anslutet till en undertryckskälla eller en sug- anordning. Med hjälp av detta utflödesorgan 14 kan vattnet eva- kueras frán skyddskàpans 9 inre 10 liksom de svetsgaser som bildas under svetsarbetet. Enligt en alternativ utföringsform införes ett lämpligt fyllmedel, sàsom gas, polyuretanskum eller svetsflussmedel, i skyddskápans 9 inre 10 antingen genom den öppna ändytan 12 eller genom ett utflödesorgan, företrädesvis en tryckventil 15, som är anordnad i skyddskàpans 9 vägg ll och som öppnar vid ett förutbestämt tryck för att före svetsarbetets början evakuera vatten fràn nämnda inre 10. I det senare fallet kan utflödesorganet 15 ocksa användas för att evakuera gaser, som bildas under svetsarbetet, fràn skyddskàpans 9 inre 10. När skyddslocket 9 i förväg permanent har fästs vid elementet l, som skall svetsas fast, kan man enkelt förhindra att vatten tränger in i skyddskàpans 9 inre 10 genom att öppningen i det element l, som skall svetsas fast täcks med ett lämpligt material, t ex smält harts. Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen anbringas skyddshartset pá elementet l pá den yta av den med öppningen 5 koaxiella distansringen 6, som skall ligga an mot underlaget 3. Även enligt detta utföringsexempel har skyddskàpans 9 vägg ll ett utflödesorgan av den typ, som visas i fig 2, vilket är avsett att evakuera svetsgaserna under svetsarbetet.

Sàsom framgár av fig 2, är elektrodkroppens godstjöck- lek i det koniska partiet av svetselektroden 4 konstapt och är dess höjd företrädesvis sä dimensionerad att den i varje enskilt fall motsvarar tjockleken av det element l, som skall svetsas fast. Tack vare denna konstruktion kan man utgá fràn att svets- resultatet uppfyller de nuvarande kvalitetskraven, och skydds- kapan 9, som i förväg har fästs permanent, behöver inte tas bort för inspektion.

För att vara säker pa att svetselektroden passar exakt i öppningen 5 i elementet 1, som skall svetsas fast, har skyddskápans 9 vägg ll en enklare, för svetselektroden 4 avsedd styrbussning 30, som har en tätning för tätning av svetselekt- f \___2 460 774 6 rodens 4 genomföring in i skyddskäpans 9 inre 10.

Vad gäller apparatens funktion sa bör det dessutom pàpekas att en undervattensfarkost eller en undcrvattens robot själv kan hämta de för fastgöring avsedda anoder ur en behållare, som sänks ned i vattnet, vilken kan innehàlla ett stort antal anoder, och sedan bringa dem att fästa vid arbetsstyckena.

Apparatens alla operationer kan övervakas medelst en monitor 107, som är fäst pá undervattensfarkosten och som är försedd med en belysningsanordning 106. Undervattensfarkosten kan ocksa förses med ultraljudskamera, medelst vilken man genom skyddskapan 9 kan kontrollera kvalitén pà svetsarbetet, och övervakningspersonalen kan om sa krävs följa fastsättningen av varje anod när apparaten arbetar under vatten.

Det bör dessutom påpekas att undervattensfarkosten 100 har tillräckligt manga hydraulpumpar för att driva bade svets- apparatens hävarmar och hydraulmotorn 103, och vidare är en svetsströmkälla anordnad i undervattensfarkosten, fràn vilken källa svetsströmmen leds genom rotationsorganet 25 till svets- elektroden 4. Enligt detta utföringsexempel jordas svetsström- källan via saxarna 22 till elementet l, som skall svetsas fast.

Den i det föregående beskrivna uppfinningen utgör endast en föredragen utföringsform av densamma. Uppfinningen begränsas pà intet sätt enbart till detta utföringsexempel, utan den kan, såsom inses av en fackman pà omradet, modifieras i hög grad inom ramen för efterföljande patentkrav. Det bör särskilt påpekas att svetsapparaten inte förutsätter användning av en obemannad undervattensfarkost, utan att den även kan användas av en dykare eller en bemannad undervattensfarkost.

Claims (22)

460 774 P a t e n t k r a v

1. Förfarande för utförande av en undervattenssvets medelst en svetselektrod (4), varvid ett element (1) anbringas pà en yta (2) av ett underlag (3), pà vilket elementet (1) skall svetsas fast, kännetecknat av att förbindelseomràdet mellan underlaget (3) och elementet (1) isoleras fràn det omgivande vattnet genom att en skyddskápa (9) placeras tätt emot elementet (1) och att svetselektroden (4), som roteras kring sin längdaxel, under svetsarbetet förs i riktning mot underlaget (3) via en öpp- ning (5) i elementet (1) och mot kanterna av öppningen.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att en tätande distansring (6) av flexibelt material, företrädesvis gummi, placeras mellan elementet (1) och underlaget (3) för att bilda ett fran den omgivande vattenmassan isolerat mellanrum (7) mellan elementet (1) och underlaget (3).

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att den företrädesvis skàlformiga skyddskàpan (9) pressas mot en fri yta (8) av elementet (1) ovanför förbindningsomràdet för att tätat förbindas med elementet (1) och för att i skyddskàpans (9) inre (10) stänga in förbindelseomrädet i förhållande till den omgivande vattenmassan.

4. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat av att skydds- kàpans (9) inre (10) töms pà vatten före svetsarbetet.

5. - Förfarande enligt nagot av krav 1-3, kännetecknat av att svetselektroden (4) innan skyddskàpan (9) pressas tätt mot elementet (1), placeras i skyddskàpan (9) och att skyddskápans inre (10) fylls med ett lämpligt medium, företrädesvis polyuretan eller svetsflussmedel.

6. Förfarande enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att svetselektroden (4) i förväg placeras i skyddskàpan (9), att skyddskàpan (9) permanent fästes vid elementet (l) och att den i elementet (1) upptagna öppningen (5) för svetselektroden (4) täcks med ett lämpligt material, t ex skyddande harts.

7. Förfarande enligt krav 1-6, kännetecknat av att gaser, som bildas under svetsarbetet, evakueras fràn skyddskäpans (9) inre (10). 460 774

8. Apparat för utförande av undervattenssvetsar mellan ctr underlag (3) och ett pa dess (3) yta (2) anbiagt element (1), som skall svetsas fast medelst en svetselektrod (4), kännetecknad av minst en skyddskapa (9), som är placerad i tät anliggning mot den fria ytan av elementet (1) och är anordnad att isolera ut! lör svetsning avsett område mellan underlaget (3) och elementet (1) från den omgivande vattonmassan, åtminstone under svotsnrhornt; minst en svetselektrod (4), som är roterbar kring sin längdaxel É och sträcker sig genom kápans (9) vägg (11) via en tätning (30): och drivorgan (23), som är anordnade att leda svetsström till svetselektroden (4) och att rotera och föra svetselektroden (4) mot kanterna av en öppning (5) i elementet (1) under svetsarbetet.

9. Apparat enligt krav 8, kännetecknad av att skyddskápans (9) ändyta (12), som är placerad mot elementet (1), är försedd med en tätning (13).

10. Apparat enligt krav 8, kánnetecknad av att skyddskàpan (9) är permanent fäst pa elementet (l). 4

11. ll. Apparat enligt nagot av krav 8-10, kännetecknad av att skyddskàpans (9) inre (10) är förbundet med en undertryckskälla via ett utflödesorgan (14) i skyddskàpans (9) vägg (ll).

12. Apparat enligt nagot av krav 8-ll, kännctecknad av att skyddskàpans (9) vägg har ett utflödesorgan (15), företrädesvis en tryckventil, som öppnar vid ett förutbestämt tryck.

13. Apparat enligt nàgot av krav 8-12, kånnetecknad av att skyddskàpans (9) inre (10) är fyllt med ett lämpligt fyllmedel, företrädesvis polyuretanskum eller ett svetsflussmedel.

14. Apparat enligt nagot av krav 8-13, kännetecknad av att åtminstone ett parti av svetselektroden (4) i skyddskàpans (9) inre (10) är utformat koniskt avsmalnande i riktning mot under- laget (3).

15. Apparat enligt nagot av krav 8-14, kannctccknad av att drivorganen (23) innefattar dels ett griporgan (24), vilket haller fast det parti av svetselektroden (4), som skjuter ut ur skyddskàpan (9), dels ett rotationsorgan (25), vilket roterar svetselektroden (4) under svetsarbetet och pressar elektroden mot kanterna av öppningen (5) i elementet (1) med en hastighet, som väsentligen motsvarar förbrukningen av svetselektroden (4). 9 460 774

16. Apparat enligt krav 15, kännetecknad av att griporganct (24) har röliga, hydraulmanövererade klor (26, 27).

17. Apparat enligt krav 15, kännetecknad, av att rotations- organet (25) är en hydraulmotor, som är försedd med en skruv- matning (28) för svetselektroden (4) och med strömledande kolv- stavar (29) för ledning av svetsström till svetselektroden.

18. Apparat enligt nagot av krav 8-17, kännetecknad av att en styrbussning (30) för svetselektroden (4) är anordnad i skyddskápan (9), vilken bussning har en tätning för tätning av svetselektrodens (4) genomföring.

19. Element, som skall svetsas fast genom förfarandet enligt krav 1 och medelst apparaten enligt krav 8 för utförande av en undervattenssvets, kännetecknat av minst en i riktning mot underlaget (3) konisk avsmalnande öppning (5) för svetselektroden (4).

20. Element enligt krav 19, kännetecknat av att öppningens (5) profil väsentligen motsvarar den däri inpressade svetselekt- rodens (4).

21. Element enligt krav 19 och 20, kännetecknat av att en distansring (6) av elastiskt material, företrädesvis gummi, är fäst pà elementet (1) pà den mot underlaget (3) vanda ytan, vilken distansring är placerad koaxiellt med öppningen (5) för svetselektroden (4).

22. Element enligt nagot av krav 19-21, kännetecknat av att elementet i förväg är permanent fäst vid skyddskápan (9) och att den i elementet anordnade öppningen (5) för svetselektroden (4) är täckt av ett lämpligt material, t ex skyddande harts.