SU1109044A3 - Способ сварки неповоротных стыков труб и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

1. Способ сварки неповоротных стыков труб, при котором сварку выполн ют в несколько проходов, каждый проход осуществл ют несколькими сварочными горелками, которые перемещают вокруг стыка на подъем и сверху вниз при наклоне сварочной горелки, причем каждый следующий проход выполн ют в направлении, обратном предыдущему, отличающ и и с   тем, что, с целью уменьшени  времени, затрачиваемого на сварку, при выполнении второго прохода сварку ведут с тем же самым наклоном сварочной горелки, что и при. первом проходе.

Description

2.Устройство дл  осуществлени  способа по п. I, содержащее планшайбу , в направл ющих которой с возможностью перемещени  установлены каретки со сварочными горелками с копирными роликами, опорные ролики

и средства креплени  устройства на трубе, отличающеес  тем, что оно снабжено трем  установочным роликами с силовыми приводами, закрепленными на планшайбе, и установленными с возможностью поворота в двух взаимно перпен;(икул рных направлени х .

3.Устройство по п. 2, отличающеес  тем, что кажда  каретка снабжена трем  парами роликов , которые установлены с возможностью перемещени  в направл ющих планшайбы, выполненных в виде двух

дорожек, одна из которых выполнена на большем, а друга  - -на меньшем радиусе планшайбы, причем две пары роликов размещены на дорожке большего диаметра, а треть  пара - на дорожке меньшего диаметра, каретки снабжены шарнирно установленными на них с возможностью поворота в в двух взаимно перпендикул рных направлени х кронштейнами, на которых размещены сварочные Горелки с копирными роликами.

4. Устройство по ПП.2 и 3, о т л чающеес  тем, что снабжено горизонтальной балкой с роликами и домкратами, при этом ролики установлены на ней с возможностью перемщени  в плоскости,перпендикул рной горизонтальной балке, посредством домкратов.

1

Изобретение относитс  к сварке, в частности к способам сварки неповоротиых стыков труб, преимущественно имеющих сн тую фаску, и может быть использовано дл  изготовлени  магистральных трубопроводов, преднаначенных , в частности, дл  размещени  под водой.

Известен способ сварки неповоротных стыков труб, при котором сварку выполн ют в несколько проходов, каждый проход осуществл ют несколькими сварочными горелками, которые перемещают вокруг стыка на подъем или сверху вниз при наклоне сварочн горелок, причем каждый следующий проход выполн ют в направлении, обратном предыдущему СП.

Способ осуществл ют устройством дл  сварки неповоротных стыков труб содержащим планшайбу, в направл ющи которой с возможностью перемещени  установлены каретки со сварочными горелками с копирными роликами, опорные ролики и средства креплени  устройства на трубе 2.

Недостатком известного способа  вл ютс  большие потери времени на выполнение сварки, св занные с переналадкой оборудовани  при выпол нении каждого следующего прохода.

Цель изобретени  - уменьшение времени, затрачиваемого на сварку.

Дл  достижени  поставленной цели согласно способу сварки неповоротны стыков труб, при котором сварку выполн ют в несколько проходов, каждый проход осуп1ествл ют несколькими сварочными горелками, которые перемещают вокруг стыка на подъем и сверху вниз при наклоне сварочной горелки, причем каждый следующий проход выполн ют в направлении, обратном предыдущему, при выполнении второго прохода сварку ведут с тем же самым наклоном сварочной горелки что и при первом проходе.

Кроме того, устройство дл  сварк неповоротных стыков труб, содержащее планшайбу, в направл ющих которой с возможностью перемещени  установлены каретки со сварочными горелками с копирными роликами, опорные ролики и средства креплени  устройства на трубах, снабжено трем установочными роликами с силовыми приводами, закрепленными на планшайбе , и установленными с возможностью поворота в двух взаимно перпендикул рных направлени х.

Кажда  каретка снабжена трем  парами роликов,которые установлены

с возможностью перемещени  в направЛЯЮ1ЦИХ планшайбы, выполненных в виде двух дорожек, одна из которых выполнена на большем, а друга  - на меньшем радиусе планшайбы, причем две пары роликов размещены на дорожке большего диаметра, а треть  пара на дорожке меньшего диаметра, каретки снабжены шарнирно установленными на них с возможностью поворота в двухю с взаимно перпендикул рных направлени  кронштейнами, на которых размещены сварочные горелки с копирными ролика ми. Устройство снабжено также горизонтальной балкой с роликами и домкратами , при этом ролики установлены на ней с возможностью перемещени  в плоскости, перпендикул рной горизонтальной балке, посредством домкратов На фиг, 1 представлено устройство дл  осуществлени  способа, общий вид на фиг. 2-устройство со средствами креплени  устройства на трубах, вид сбо ку на фиг.З 1- устройство, вид сзади; на фиг. 4 - средства крепле.ни  устройства на трубах; на фиг, 5 ,и 6 - установочные ролики в различые моменты их работы; на фиг, 7 форма разделки кромок под сварку труб с толщиной стенки менее 12 мм; на фиг. 8 - то же,что и на фиг, 7, дл  толщин более 12 мм; на фиг, 9 разделка со смещением кромок; на фиг. 10 - сварка стыка труб на подкладке; На фиг, И - схема осуществлени  способа при начале сварки снизу вверх; на фиг. 12 - то же, сверху вниз; на фиг. 13 - каретка с трем  парами роликов; на фиг.,14 сечение А-А на фиг, 13; на фиг. 15 узел I на фиг. 1; на фиг, 16 - крепление копирНого ролика на кронштейне на фиг. 17 - то же, вид сбоку; на фиг. 18 -: крепление устройства на горизонтальной балке; на фиг, 19 схема осуществлени  сварки. Устройство содержит планшайбу 1, имеющую опорные средства дл  опйрани на свариваемые трубы 2 и 3, Опорные средства выполнены в виде опорных роликов 4 и 5, которые опираютс  на трубу 2 и размещены сзади планшайбы Цфиг. 4)и опорного ролика 6, остающегос  на трубе 3, Ролик 6, (фиг. 4) установлен на компенсационный рычаг 7, закрепленный на планшайбе 1, и снабжен гидравлическим устройством дл  перемещени  в виде силового цилиндра 8. Ролик 6 установлен на оси 9, котора  перпендикул рна плоскости планшайбы 1 и может приводитьс  в движение вручную или, если требуетс , каким-либо пригодным приводным средством.

Устройство содержит также установочные ролики 10, И и 12 с силовыми приводами, которые установлены возможностью поворота а двух взаимно перепендикул рных плоскост х. Каждый ролик закреплен на кронштейне 13 и может вращатьс  вокруг оси 14, кронштейн 13 имеет возможность поворота относительно осей 15 и 16. Силовой привод каждого из установочных роликов состоит из силовых цилиндров 17 и 18, Устройство содержит средства креплени  его на трубах в виде зажимающих силовых цилиндров 19 и 20, св занных с зажимающими рычагами 21 и 22 с резиновыми прокладками на башмаках 23 и 24. Как видно из фиг, I, сварочные горелки 25 -г 28 расположены на двух каретках 29 и 30, причем горелки 25 .и 26 расположены вблизи от концов каретки 29, в то врем  как горелки 27 и 28 расположены вблизи от концов каретки 30. Согласно фиг. 13 и 14 каретки 29 и 30 имеют три несущих приспособлени , каждое из которых содержит три пары роликов 31 и 32, ролики 31 перемещаютс  по направл ющим 33 планшайбы I, в то врем  , как ролики 32 перемещаютс  по направл ющим 34, при этом кажда  направл кнца  34 и 33 имеет одну и ту же плоскость симметрии. Каретки 29 и 30 привод тс  в движение соответственно двигател ми 35,36(фиг.З),. которые соединены с соответствующими редукторами , звездочки(не показаны )и цепи 37 которых привод т в движение .зубчатые колеса 38, которые зацепл ютс  с зубчатыми рейками 39, жестко креп щимис  к кареткам 29 и 30. Дл  уменьшени  зазоров ролики 31 и 32 могут быть установлены на смещаемом пружиной рычаге. Ролики 31 и 32 каждого несущего приспособлени  расположены так, .что образуют треугольную конструкцию, приспособленную дл  опйрани  на концы планшайбы I (фиг. 13). Сварочные горелки 25 - 28(фиг.1) имеют соответствующие привод щие рычаги 40, приводимые в движение

посредством силовых цилиндров 41 . На фиг. 1 видны катушки 42 с наплавл емым материалом дл  сварочных горелок. Сварочные горелки снабжены копирными роликами 43 и установлены на кронштейнах в виде рычагов 40, установленных шарнирно с возможность поворота в двух взаимно перпендикул рных направлени х. Копирный ролик имеет возможность поворота вокруг осей 44 и 45.

Ролик 43(фиг. 16 и 17) вращаетс  вокруг оси 415 в вилке 47, поворачиваемой вокруг радиальной оси 44, котора  перпендикул рна оси 46 и образует средства дл  автоматической ориентации ролика 43 так, чтобы его плоскость симметрии перемещалась в центральную плоскость 48 разделки кромок и он опиралс  на кромки. Ролик 43 изготовлен из твердой стали, имеет такую форму, что точно перемещаетс  по разделке даже в: том случае, если опорные кромки ролика 43 близки к наружной поверхности трубы. Кромки ролика 43 выполнены под углом 45 и наклонены так, что их биссектрисы наклонены в точках контакта с кромками под углом 45 к центральной плоскости 48. Это уменьшает опасность столкновени  ролика с выступами сварного шва на разделение. Кроме того, V-оразное углубление с углом 133° в центре кромок ролика 43 преп тствуе любому 1 контакту с очень близким или случайно чрезмерно выпуклым сварочным швом, или швом, который может иметь рельефные выступы.

Во избежение скоплени  грата от сварного шва на ролике 43 вилка 47, котора  также изготовлена из твердой стали, контролирует боковую поверхность ролика вблизи с очень малым зазором. Нож 49, обрезанный под углом 135 и жестко прикреплённый к вилке 47, проходит в V-образную канавку ролика дл  предотвращени  ,от прилипани  сюда грата сварочного шва. Планщайба I размещена на балке 50 (фиг. 18)и установлена так, что ее ось параллельна оси 51 труб 2 и 3, и, кроме того, расположена в вертикальной плоскости. В задней части балки 50 имеетс  сдвоенный кронштейн 52, изготовленный из ЛИ.СТОВОЙ стали, трубы которого служат дл  удержани  и придани  жесткости планшайбе. Балка имеет ролики

53 с домкратами 54 дл  их перемещени  .

Перед сваркой кромки трубы обрабатывают под сварку, выполн ют разделку в зависимости от толщины свариваемых труб. Дл  труб толщиной менее 12 мм удовлетворительной  вл етс  разделка 55(фиг. 7), кромки сход тс  под углом 45°или менее. Дл  труб толщиной 12 мм основание разделки 55(фиг. 8)может быть наклонено под углом 25°к плоскости схождени  48, верхн   часть 56 которой может быть наклонена под углом 5. Можно также сваривать трубы со смещением пор дка 2 или 3 мм (фиг. 9), при этом рассто ние между трубами преимущественно равно нулю, но может составл ть пор дка 1 или даже 2 мм, что возможно, если одна из труб была разрезана не совсем пр молинейно или если конец трубы не плоский.

Сварка с разделкой кромок такого рода дает возможность обеспечить отсутствие дефектов всех трудностей, св занных С проваром и режимом сварочной ванны. Кроме того, отсустствие зазора уменьшает вес наплавл емого металла. Трубы собирают на подкладном устройстве, состо щем из медной подкладки 57 и прижима 58, между которыми размещен изол тор 59, в подкладке выполнены каналы 60 дл  .охлаждающего и защитного газа подаваемого через отверстие 61.

Затем осуществл ют сварку следующим образом(фиг.11).

Первый проход 62 выполн ют при Ьрдъеме сварочных горелок 25 - 28, причем кажда  из них имеет наклон t приблизительно между 15 и 30 к нормали 63, к месту сварки перед этой нормалью, проход щей через центральную ось трубы, так чтобы выполн ть сварку слева, за первым проходом следует второй проход 64 при опускании без изменени  положени  сварочных горелок, так чтобы выполнить сварку справа. Второй проход 64 мржет выполн тьс  в присутствии COg или аргона.

Сварку можно также начинать при движении горелок сверху вниз (фиг. 12). Первый проход 65 выполн ют при опускании с наклоном i оси сварочных горелок пор дка 5 - I О к нормали 63, а второй проход 66 представл ет собой проход при подъе ме с тем же самым наклоном оси сварочных горелок и производит сварку справа. Перва  сварка слева (, независимо от хода на подъем или на опускание имеет основное преимущество , которое заключаетс  в усилении предварительного нагрева металла там, где оседает сварочный шов,и в повьшении скорости затверде вани  сварочной ванны. Эти результа ты даже более заметны в том случае когда первый проход: представл ет собой проход на подъем, такой как проход 62. Это способствует приспосабливанию какого-либо требуемого устройства дл  защитиого газа и, в частности, дает возможность использовать чистый COg. Провар при сварке широк и глубок, причем у основани  любого вида разделок с зазором или без него между концами труб имеет место полное распларление . Поэтому удовлетворительный сварной шов может быть выполнен авт матическим без какой-либо необходимости изменени  угла наклона сварочных средств. Дл  осуществлени  сварки используют предлагаемое устройство, которое устанавливают на трубу посредством роликов 4 - 6 и установочных роликов 10 - 12, Обычно достаточно заставить устройство опиратьс  на три ролика 4-6 дл  того, чтобы переместить ролики IО и 1 в плоскость схождени  труб, потому что упругость конструкции силового цили дра 8, который толкает ролик 6 на трубу, достаточна дл  поворота устройства вокруг горизонтальной оси до тех пор, пока ролики 10 1 не войдут в разделку, при таком зацеплении устройство закрепл етс  в этом положении. Силовые цилиндры I могут быть приведены в действие под полным давлением и точно устана ливать планшайбу 1 относительно плоскости схождеии  труб, и, кроме того, шток, привод щий в действие ролик 6, может быть закреплен на соответствующем ургавне посредством прекращени  подачи свободного поток масла к цилиндру 8. Эта мера может быть дополнена каким- либо другим механи 1еским закреплением. Кроме того, так как ролик 6 может свобод но перемещатьс  на верхней части 48 трубы, его ось 9 может быть закреплена механическим тормоз.ом 67. Как только ось сварочных горелок точно установлена в плоскости схождени  труб, определ емой зацеплением роликов 10 - 12 с канавкой, ограниченной разделкой 55, устройство блокируют посредством зажимающих силовых цилиндров 19 и 20 ( фиг. 3), которые расположены на задней части планшайбы I. Давлени , создаваемые двум  цилиндрами 19 и 20, уравновешены так,чтобы избежать какого-либо захватывающего действи  и удерживани  устройства совершенно неподвижным после того, как ролики 10 - 12 возвращают в нерабочее положение. При сварке труб дл  обеспечени  точного слежени  по стыку 68 в работу устройства включают копнрный ролик 43, при зтом сварочные горелки удерживаютс  в центральной плоскости разделки, несмотр  на .отклонени  их формы. .Следовательно как только радиальный наклон х сварочных горелок относительно нормали 63 определен, допустима  глубина Е канавки, рассто ние f между наконечник.ом сварочных горелок и наружной поверхностью трубы и рассто ние F, от на:конечника до образуемого сварочного шва 69 известны, при этом длина расплавл ющейс  проволоки, выход щей из наконечника , будет сохран тьс  посто нной . Такой сварочный процесс улучшает качество сварки, нагрев посредством сварочных горелок происходит более правильно, соразмерно со всеми изменени ми рассто ний, качество сварки сохран етс  посто нным. Ширина ролика 45 определ етс  таким образом, чтобы ролик либо перемещалс  при первых двух ходах по пути, наход щемус  на половине толщины трубы, либо так, чтобы он при заключительных проходах перемещалс  очень близко к наружной поверхности трубы. Очевидно, что любое смещение кромок вызывает автоматическую корректировку условий сварки посредством перемещени  оси 70 сварочных горелок, при этом сварочные горелки перемещаютс  по направлению к разделке нижней трубы, так что проваривание лучше, а поэтому лучше и расплавление . Преимуществопредлагаемого способа заключаетс  в том, что обеспечиваетс 

возможность использовани  доступных сварочных средств, так как их качество и дефекты не оказывают какоголибо действи  на качество, обеспечиваемое автоматическим направлением,

выполн емым копирным роликом при наплавке и конечных проходах, при которых расплавленный металл растекаетс  и две боковые поверхности разделки расплавл ютс  на туже самую величину.

фиеЛ

фиб.5

17

фи8.7

l

t

фие.8

сриг.9

Claims (4)

1. Способ сварки неповоротных стыков труб, при котором сварку выполняют в несколько проходов, каждый проход осуществляют несколькими сварочными горелками, которые перемещают вокруг стыка на подъем и сверху вниз при наклоне сварочной горелки, причем каждый следующий проход выполняют в направлении, обратном предыдущему, отличающ и й с я тем, что, с целью уменьшения времени, затрачиваемого на сварку, при выполнении второго прохода сварку ведут с тем же самым наклоном сварочной горелки, что и ’ при. первом проходе.

>

1 109044

2. Устройство для осуществления способа по π. I, содержащее планшайбу, в направляющих которой с возможностью перемещения установлены каретки со сварочными горелками с копирными роликами, опорные ролики и средства крепления устройства на трубе, отличающееся тем, что оно снабжено тремя установочными роликами с силовыми приводами, за’ крепленными на планшайбе, и установленными с возможностью поворота в двух взаимно перпендикулярных направлениях .

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что каждая каретка снабжена тремя парами роликов, которые установлены с возможностью перемещения в направляющих планшайбы, выполненных в виде двух дорожек, одна из которых выполнена на большем, а другая - на меньшем радиусе планшайбы, причем две пары роликов размещены на дорожке большего диаметра, а третья пара - на дорожке меньшего диаметра, каретки снабжены шарнирно установленными на них с возможностью поворота в в двух взаимно перпендикулярных направлениях кронштейнами, на которых размещены сварочные горелки с копирными роликами.

4. Устройство по пп.2 и 3, о т л ичающееся тем, что снабжено горизонтальной балкой с роликами и домкратами, при этом ролики установлены на ней с возможностью перемещения в плоскости,перпендикулярной горизонтальной балке, посредством домкратов.