SU1299743A1

SU1299743A1 - Installation for butt induction resistance welding

Info

Publication number: SU1299743A1
Application number: SU853922292A
Authority: SU
Inventors: Александр Александрович Андреев; Александр Романович Устименко; Василий Валентинович Боганский; Петр Никитович Григорьев; Юрий Сергеевич Бузин; Леонид Николаевич Гапоненко
Original assignee: Научно-производственное объединение "Атомкотломаш"; Производственное Объединение "Красный Котельщик" Им.60-Летия Ссср
Priority date: 1985-07-04
Filing date: 1985-07-04
Publication date: 1987-03-30

Abstract

Изобретение относитс к сварочному оборудованию и может быть использовано дл стыковой индукционной сварки труб (Т). Изобретение решает задачу повышени качества сварного соединени путем обеспечени равномерного нагрева стыкуемых кромок свариваемых Т. Установка имеет станину , на которой смонтированы подвижна и неподвижна бабки. -Кажд бабка имеет самоцентрируюшие патроны дл Т. Между бабками размещен индуктор (И) 6 с системой поиска зазора, включающий источник 8 света и фотоэлемент 9. И жестко закреплен в корпусе 12, в котором выполнены ловители 14, 15 дл центрировани И на концах Т 16, 17. Корпус расположен с возможностью перемещени в радиальном направлении в обойме 18, котора жестко св зана с приводом 20 перемещени И. В корпусе И в гнездах установлены датчики температуры 21, 22, визированные на торцовую поверхность Т. Датчики св заны с устройством сравнени , сумматором. Имеетс также регул тор нагрева с задатчиком температуры. Устройством устран етс вли ние изгиба Т, локальной неоднородности материала Т. 2 3. п. ф-лы, 3 ил. i (Л 1чЭ СО со 4 СОThe invention relates to welding equipment and can be used for butt induction welding of pipes (T). The invention solves the problem of improving the quality of the welded joint by ensuring uniform heating of the joined edges of the welded T. The installation has a frame on which the movable and fixed headstock is mounted. -Each grandma has self-centering cartridges for T. Between the heads there is an inductor (I) 6 with a gap search system including a light source 8 and a photocell 9. And rigidly fixed in the housing 12, in which catchers 14, 15 are made for centering AND at the ends T 16, 17. The housing is located with the possibility of moving in the radial direction in the casing 18, which is rigidly connected with the displacement drive 20 I. Temperature sensors 21, 22, sighted on the end surface T, are installed in the housing And in the sockets. The sensors are connected to the comparison device summat orom There is also a heating controller with a temperature setter. The device eliminates the influence of the bending T, the local heterogeneity of the material T. 2 3. p. F., 3 ill. i (Л 1ЧЭ СО со 4 СО

Description

Изобретение относитс к сварочному оборудованию и может быть использовано дл стыковой индукционной сварки труб в различных отрасл х машиностроени , в частности в атомном машиностроении и котлостроении при сварке токами высокой частоты различных изделий, например труб теплообменных аппаратов.The invention relates to welding equipment and can be used for butt induction welding of pipes in various fields of mechanical engineering, in particular in nuclear engineering and boiler construction when welding with high-frequency currents of various products, such as heat exchanging tubes.

Цель изобретени состоит в разработке конструкции, позвол ющей повысить качество сварного соединени путем обеспечени равномерного нагрева стыкуемых поверхностей труб.The purpose of the invention is to develop a design that can improve the quality of the welded joint by ensuring uniform heating of the abutting surfaces of the pipes.

На фиг. 1 изображена установка, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - блок-схема управлени перемещением индуктора в осевом направлении. Установка дл индукционной сварки имеет станину 1, на которой смонтирована подвижна 2 и неподвижна 3 бабки. Кажда бабка содержит зажимы дл труб, выполненные в виде самоцентрирующих патронов 4 и 5- св занных с соответствующими пневмоцилиндрами (не показаны), установленными на бабках. Между бабками 2 и 3 размещен индуктор 6 со сквозным отверстием 7, с одной стороны которого расположен источник 8 света, а на другой - фотоэлемент 9. Сквозное отверстие 7, источник 8 и фотоэлемент 9 образуют систему поиска зазора. В индукторе 6 выполнены каналы 10 и 11, вл ющиес составной частью устройства 12 подачи охлаждающей жидкости и защитного газа (не показаны). Индуктор 6 жестко закреплен в корпусе 13, выполненном с Ловител ми 14, 15 дл центрировани индуктора на концах труб 16, 17, которые представл ют собой конусообразные отверсти .FIG. 1 shows the installation, general view; in fig. 2 shows section A-A in FIG. one; in fig. 3 is a block diagram of the control of the movement of the inductor in the axial direction. The induction welding unit has a frame 1 on which a movable 2 and a fixed 3 headstock are mounted. Each attendant contains pipe clamps made in the form of self-centering cartridges 4 and 5-associated with corresponding pneumatic cylinders (not shown) mounted on the heads. Between the heads 2 and 3 there is an inductor 6 with a through hole 7, on one side of which a source of light 8 is located, and on the other side is a photocell 9. A through hole 7, a source 8 and a photocell 9 form a gap search system. The inductor 6 has channels 10 and 11, which are an integral part of the device 12 for supplying coolant and protective gas (not shown). The inductor 6 is rigidly fixed in the housing 13, made with catchers 14, 15 for centering the inductor at the ends of the pipes 16, 17, which are cone-shaped holes.

Диаметр большего основани конусов ловителей 14, 15 выбран из услови обеспечени захвата труб при их максимальном радиальном биении и равен сумме максимального радиального биени сечени трубы радиального биени продольной оси трубы и точности установки в патроне. Корпус 13 расположен с возможностью перемещени в радиальном направлении в обойме 18, причем глубина кольцевой проточки обоймы 18, внутренний диаметр D обоймы и высота Н выступа 19 корпуса 13, вход щего в кольцевую проточку обоймы 18, рассчитываютс из услови обеспечени перемещени корпуса 13 в обойме 18 при максимальном суммарном радиальном биении концов труб. Обойма 18 имеет жесткую св зь с приводом 20 перемещени индуктора 6, взаимодействующим с направл ющими станины 1 дл перемещени обоймы 18 в осевом направлении (не показаны). В корпусе 13 на одинаковом рассто нии от продольной оси индуктора 6 выполнены гнезда со сквозными отверсти ми дл датчиков 21 и 22 температуры , например фотодиодов, причем оптическа ось каждого из датчиков 21, 22 направлена к оси соответствующих ловителей под углом, выбранным из расчета обеспечени визировани датчиков на торцовую поверхность стыкуемых труб и завис щим от типоразмера свариваемых труб, геометрии индуктора, зазора между свариваемыми трубами, а также чувствительности датчиков температуры (например, дл сварки труб диаметром 32 мм, при внутреннем диаметре индуктора 44 мм, щирине индуктора 8 мм,The diameter of the larger base of the cones of catchers 14, 15 is selected from the condition of pipe gripping at their maximum radial beating and is equal to the sum of the maximum radial beating of the pipe of the radial beating of the longitudinal axis of the pipe and the accuracy of installation in the cartridge. The housing 13 is movable in the radial direction in the casing 18, the depth of the annular groove of the casing 18, the inner diameter D of the casing and the height H of the protrusion 19 of the housing 13 entering into the annular groove of the casing 18 are calculated from the condition that the casing 13 moves in the casing 18 at the maximum total radial runout of the pipe ends. The yoke 18 is rigidly coupled with the actuator 20 for moving the inductor 6, cooperating with the guides of the frame 1 for moving the yoke 18 in the axial direction (not shown). In the housing 13 at the same distance from the longitudinal axis of the inductor 6 there are holes with through holes for temperature sensors 21 and 22, for example photodiodes, with the optical axis of each of the sensors 21, 22 directed towards the axis of the respective catchers at an angle selected from the calculation of providing sensors on the end surface of the joined pipes and depending on the size of the pipes being welded, the inductor geometry, the gap between the pipes being welded, and the sensitivity of the temperature sensors (for example, for welding pipes with 32 mm, with an internal diameter of 44 mm inductor width of 8 mm,

зазоре между трубами 3-4 мм, если в качестве датчика температуры прин т фоторезистор ФСД-1, угол наклона оптической оси датчиков к оси ловителей составит 50± .±3° при базе ловителей 150 мм).the gap between the pipes is 3-4 mm, if the FSD-1 photoresistor is used as a temperature sensor, the angle of inclination of the optical axis of the sensors to the axis of the catchers will be 50 ±. ± 3 ° at the base of catchers 150 mm).

Выходы датчиков 21 и 22 соединены соThe outputs of the sensors 21 and 22 are connected to

входами устройства 23 сравнени , представл ющего собой, например, операционный усилитель серии 140, а также - со входами сумматора 24. Выход устройства 23 сравнени св зан с приводом 20 перемещени инд дуктора. Выход сумматора 24 подключен через делитель 25 на два (устройство с коэффициентом передачи 0,5) к одному из входов регул тора 26 нагрева (включающего в себ , например, устройство сравнени и тиристор- ный выпр митель), к другому входу которо5 го подключен задатчик 27 температуры (например, переменный резистор), а выход регул тора 26 нагрева подключен к высокочастотному генератору 28, имеющему св зь с индуктором 6. the inputs of the comparator device 23, representing, for example, the 140 series operational amplifier, as well as the inputs of the adder 24. The output of the comparator device 23 is connected to the drive of the inductor 20 movement. The output of the adder 24 is connected via a divider 25 to two (a device with a transfer coefficient of 0.5) to one of the inputs of the heating controller 26 (which includes, for example, a comparison device and a thyristor rectifier), to the other input of which is connected 27 temperature (for example, a variable resistor), and the output of the heating controller 26 is connected to a high frequency generator 28 having communication with the inductor 6.

Установка содержит также привод 29The installation also contains the drive 29

перемещени подвижной бабки 2 и приводы 30 и 31 соответственно подачи и удалени труб, а также привод 32, который через пары шестерен 33, 34 и 35, 36 (трансмиссию) св занные с самоцентрирующими патронами 4, 5, предназначен дл сообщени вращательного движени свариваемым трубам 16 и 17. movement of the movable headstock 2 and the actuators 30 and 31, respectively, of the supply and removal of pipes, as well as the actuator 32, which through pairs of gears 33, 34 and 35, 36 (transmission) associated with self-centering cartridges 4, 5, is designed to communicate the rotational movement of the welded pipes 16 and 17.

При этом токоподвод щие шины 37 к индуктору 6, газопровод 38 и водовод 39, вл ющиес составными част ми устройстваIn this case, the current-carrying busbars 37 to the inductor 6, the gas pipeline 38 and the conduit 39, which are integral parts of the device

0 подачи защитного газа и системы охлаждени индуктора 6, выполнены гибкими.0, the supply of protective gas and the cooling system of the inductor 6 are made flexible.

Установка работает следующим образом.The installation works as follows.

Трубы посредством механизмов 30 и 31Pipes through mechanisms 30 and 31

подаютс в зону сварки. При этом корпус 13fed to the weld zone. With this case 13

индуктора 6 своими ловител ми 14, 15 при5 нимает торцы труб 16, 17 и центрируетс на их концах. Трубы зажимаютс в самоцентрирующих патронах 4 и 5, стыкуютс , а затем создаетс рабочий зазор в стыке. Включаетс источник 8 света, фотоэлемент 9 и посредством привода 19 перемещени индуктора происходит передвижение индуктора до момента попадани луча от источника 8 на фотоэлемент 9. По вление сигнала на фотоэлементе 9 означает, что индуктор 6 установлен симметрично относительно тор- 5 Цов труб 16, 17. Источник света 8, фотоэлемент 9 и привод 20 отключаютс . Включаетс привод 32, который посредством пар шестерен 33, 34 и 35, i36 начинает вращатьinductor 6 with its catchers 14, 15 accepts the ends of pipes 16, 17 and is centered at their ends. The tubes are clamped in the self-centering chuck 4 and 5, joined, and then a working gap is created in the joint. The light source 8 is turned on, the photocell 9 and by means of the inductor movement actuator 19, the inductor moves until the beam enters from the source 8 on the photocell 9. A signal on the photocell 9 means that the inductor 6 is installed symmetrically relative to the pipe end of the 16, 17. The light source 8, the photocell 9 and the actuator 20 are turned off. The actuator 32 is turned on, which by means of pairs of gears 33, 34 and 35, i36 begins to rotate

5five

00

трубы. Одновременно включаютс устройство подачи защитного газа, система охлаждени индуктора и высокочастотный генератор 28, энерги которого потребл етс индуктором 6. По мере разогрева труб на выходах датчиков 21, 22 по вл етс напр - жение.pipes. At the same time, the protective gas supply device, the inductor cooling system, and the high-frequency generator 28, whose energy is consumed by the inductor 6, turn on. As the pipes heat up, the voltages appear at the outputs of the sensors 21, 22.

Сигналы с датчиков 21 к 22 поступают на устройство 23 сравнени . При наличии градиента температур между торцами труб на выходе устройства 23 сравнени по в- л етс сигнал, который, воздейству на привод 20 перемещени индуктора 6, обеспечивает перемещение последнего в сторону той трубы, торец которой имеет меньшую температуру нагрева. Движение индуктора продолжаетс до тех пор, пока сигналы с датчиков 21 и 22 не уравн ютс .The signals from the sensors 21 to 22 are fed to the comparison device 23. In the presence of a temperature gradient between the ends of the pipes, the output of the comparator device 23 is a signal that, acting on the actuator 20 for moving the inductor 6, moves the latter towards that pipe, the end of which has a lower heating temperature. The motion of the inductor continues until the signals from the sensors 21 and 22 equalize.

Регулирование температуры нагрева осуществл етс следующим образом.The heating temperature is controlled as follows.

Сигналы с датчиков 21 и 22 складываютс сумматором 24 и дел тс на два делите- лем 25. Сигнал на выходе делител 25 будет пропорционален среднеарифметическому значению температур торцов труб.The signals from sensors 21 and 22 are added by adder 24 and divided by two divider 25. The signal at output of divider 25 will be proportional to the arithmetic mean temperature of the ends of the pipes.

Этот сигнал сравниваетс регул тором 26 нагрева с выходным сигналом (эталонным) задатчика 27 температуры.This signal is compared with the heating controller 26 to the output (reference) of the temperature setter 27.

Выходной сигнал регул тора 26 нагрева управл ет высокочастотным генератором 28, таким образом, чтобы среднеарифметическое значение температур торцов труб было равно эталонной температуре, по достижении которой отключаетс высокочастотный генератор 28 и подаетс команда на осадку труб посредством привода 29. Происходит сварка труб. Затем они удал ютс из зоны сварки при помощи механизмов 30 или 31.The output of heating controller 26 controls the high-frequency generator 28, so that the arithmetic average of the temperatures of the pipe ends is equal to the reference temperature, after reaching which the high-frequency generator 28 is turned off and the pipe draft command is given by means of the drive 29. The pipes are welded. They are then removed from the weld zone using mechanisms 30 or 31.

Предлагаема конструкци стыковой индукционной сварки позвол ет обеспечить равномерный нагрев стыкуемых поверхностей свариваемых труб как по периметру, так и в осевом направлении. Устройством обеспечиваетс безынерционное самоцентрирование индуктора на концах свариваемых труб, что дает возможность отреагировать на возможные биени труб, устран нестабильность рассто ни между внешней поверхностью трубы и внутренней поверхностью индуктора, т. е. устран градиент температуры в радиальном направлении.The proposed butt-weld welding design ensures uniform heating of the abutting surfaces of the pipes being welded both along the perimeter and in the axial direction. The device provides inertialess self-centering of the inductor at the ends of the pipes being welded, which makes it possible to respond to possible beating of the pipes, eliminating the instability of the distance between the outer surface of the pipe and the inner surface of the inductor, i.e. eliminating the temperature gradient in the radial direction.

Кроме того, устройство позвол ет учесть возможные локальные неоднородности материала труб, устран возможный градиент температуры в осевом направлении.In addition, the device allows to take into account possible local inhomogeneities of the pipe material, eliminating the possible temperature gradient in the axial direction.

Равномерный нагрев стыкуемых поверхностей свариваемых труб позвол ет повысить качество сварного соединени .The uniform heating of the joined surfaces of the pipes being welded improves the quality of the welded joint.

Claims

1. An installation for butt-induction welding of pipes, comprising a base, movable and fixed headstock with clamps for pipes, a drive for rotating pipes, a mechanism for feeding and removing pipes from the welding zone, a draft mechanism, an inductor connected with current-carrying tires with a high-frequency generator, drive longitudinal movement of the inductor, the device for supplying protective gas and coolant, connected to the inductor by flexible hoses, a control circuit characterized in that, in order to improve the quality of the welded joint by ensuring equal As the heating edges of the pipe edges to be welded, the inductor is provided with a ferrule rigidly connected with its longitudinal movement, the inductor case mounted in the holder with the ability to move in the direction perpendicular to the axis of the inductor, is made with catchers for centering the inductor at the ends of the pipes to be welded and connected a control circuit mounted in the case of the inductor by temperature sensors of the ends of the pipes being welded, the optical axes of which are directed at an angle to the longitudinal axis of the inductor.

2. The installation according to claim 1, wherein the control circuit is equipped with a comparison device and an adder connected to the outputs of the temperature sensors, a divider into two, connected by means of a divider to the adder with a heating controller with a temperature sensor, the output of the comparison device is connected with the drive of the longitudinal movement of the inductor, and the output of the heating controller to the high-frequency generator.

3. Installation under item I, characterized in that the current-carrying busbars to the inductor and the hoses for supplying coolant and protective gas are made flexible.

five

5 3 33

// f / //

39 38 37

2 JS- 4

figure 1

/} f

J

20

2

25

26

28