Способ автоматической дуговой сварки и устройство для его осуществления

Изобретение относится к способу и устройству для автоматической дуговой сварки стыков труб и может быть использовано при прокладке магистральных и технологических трубопроводов. Техническим результатом является получение качественного сварного шва изделий, находящихся под углом к плоскости истинного горизонта. Устройство содержит каретку (1) с механизмом ее перемещения по направляющей (11), устанавливаемой на свариваемой трубе (12), основание (2) с механизмами горизонтального (7) и вертикального (8) перемещения узла (5) колебания сварочной горелки (6) поперечно сварному шву. Платформа (3) установлена на основании (2) с возможностью ее поворота на угол не более 30° к горизонту. Узел (5) колебания сварочной горелки расположен на платформе (3). Способ включает установку на одну из свариваемых труб направляющей, фиксацию сварочной горелки, выставление горелки на свариваемый шов, измерение угла наклона труб относительно горизонта, поворот платформы с узлом колебания горелки на угол, равный измеренному углу, подачу напряжения на механизм перемещения каретки, узел колебания горелки и на механизм подачи электродной проволоки и сварку стыка. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к способу и устройству для автоматической дуговой сварки стыков труб и направлено на повышение качества сварного шва труб, находящихся под углом к плоскости истинного горизонта.

Как известно, плоские металлические листы свариваются в горизонтальной плоскости, при этом расплавленный металл не вытекает из сварочной ванны. Однако в случае сварки металлических листов, расположенных под углом, возможно вытекание расплавленного металла из сварочной ванны. Традиционно для этих целей используют ручную дуговую или механизированную сварку, когда сварщик контролирует сварочный процесс и корректирует расположение штучного электрода или сварочной горелки для предотвращения вытекания расплавленного металла.

На практике чаще существует потребность в сваривании двух металлических труб, расположенных с уклоном по отношению к горизонту. Например, в нормативном документе ГЭСН-2001-01 «Земляные работы» при строительстве магистральных и промысловых трубопроводов предусмотрены работы как в нормальных условиях равнинной местности, так и в усложненных условиях - в горной местности с продольными уклонами до 28 градусов. Существующая техника для строительства трубопроводов предназначена для работы на уклонах не более 30 градусов. При этом необходимо иметь сварочное оборудование, которое позволяет производить сварочные работы при тех же уклонах местности. ОАО «Газпром» для этих целей выпустил «Инструкцию по сварке магистральных газопроводов», в которой предусмотрено изменение угла наклона горелки. Однако этого недостаточно для получения качественного шва, т.к. колебания горелки осуществляются параллельно оси трубы. При этом в момент сварки трудно удержать сварочную ванну, которая стекает со сварного шва в сторону наклона труб. Чтобы этого не происходило, сварка осуществляется вручную квалифицированным сварщиком. Существует потребность в автоматизации этого процесса, чтобы не зависеть от квалификации сварщика.

Известно устройство для автоматической сварки труб фирмы LINCOLN ELECTRIC CO (США, US 5227601, В23К 9/028, опубл. 13.07.1993), в котором имеется каретка с приводом перемещения вдоль сварочного шва, на которой установлены механизм подачи проволоки, сварочная горелка с механизмом ее колебания и катушка с электродной проволокой. Недостатком устройства является то, что при превышении угла наклона оси труб к плоскости истинного горизонта более чем на 15 градусов сварочная ванна также начинает стекать в сторону наклона труб. Формирование сварочной ванны можно видеть, в частности, в патенте США №6274845, В23К 9/173, опубл. 14.08.2001. В случае наклона оси свариваемых труб более чем 15 градусов расплавленный металл сварочной ванны трудно удержать в ней.

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого устройства является устройство по патенту США №6953909, опубл. 11.10.2005, В23К 9/02, в котором представлена сварочная головка для автоматической сварки труб, которая устанавливается на направляющую, находящуюся на свариваемой трубе.

Сварочная головка имеет каретку, механизм ее перемещения по периметру трубы, горелку, установленную на узле колебания, а также основание с механизмами горизонтального и вертикального перемещения узла колебания. В процессе сварки горелка сварочной головки производит колебательные движения поперек сварочного шва, а механизм горизонтального перемещения корректирует эти колебания в случае смещения горелки в сторону от сварочного шва. Недостатком данной конструкции является то, что при сварке труб, ось которых наклонена к линии горизонта, так же как и в других аналогах, невозможно получить качественный шов, т.к. происходит вытекание расплавленного металла из сварного шва и шов получается неоднородный. Кроме того, добиться качества сварного шва одним наклоном горелки, как отмечено выше, невозможно.

Известно техническое решение по патенту ЕР №0930950, В23К 9/028, 28.07.1999, относящееся к автоматическому способу сварки труб (прототип). Он заключается в том, что на одну из свариваемых труб устанавливают направляющую, на которой фиксируют сварочную головку. Выставляют горелку сварочной головки на свариваемый стык труб, одновременно подают напряжение на механизм подачи проволоки, механизм перемещения сварочной головки вокруг стыка и механизм колебания горелки. Сварщик наблюдает за сварочной ванной и в случае отклонения дуги от сварного шва корректирует скорость перемещения сварочной головки, скорость подачи проволоки, а также амплитуду и скорость колебаний. Однако в случае сварки труб, находящихся под наклоном, способ не обеспечивает получение качественного шва по причинам, описанным выше.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение качественного сварного шва изделий, находящихся под углом к плоскости истинного горизонта, за счет размещения механизма колебания горелки на поворотной платформе, что позволяет обеспечить осуществление колебаний в плоскости истинного горизонта и выравнивание сварочной ванны.

Технический результат достигается за счет того, что устройство для автоматической дуговой сварки стыков труб, расположенных под углом к горизонту, содержащее каретку с механизмом ее перемещения по направляющей, устанавливаемой на свариваемой трубе, основание с механизмами горизонтального и вертикального перемещения узла колебания сварочной горелки, на котором установлена сварочная горелка с возможностью колебания поперечно сварному шву, отличается тем, что оно снабжено платформой, установленной на основании с возможностью ее поворота на угол не более 30 градусов по отношению к сварному шву, при этом узел колебания сварочной горелки расположен на платформе.

Технический результат достигается также тем, что способ автоматической дуговой сварки стыков труб, расположенных под углом к горизонту посредством устройства по п.1, включает установку на одну из свариваемых труб направляющей, фиксацию сварочной горелки, выставление горелки на свариваемый шов, измерение угла наклона труб относительно горизонта, поворот платформы с узлом колебания горелки на угол, соответствующий измеренному углу, подачу напряжения на механизм перемещения каретки, узел колебания горелки и на механизм подачи электродной проволоки и сварку стыка.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами.

Фиг.1 - устройство автоматической дуговой сварки труб, расположенных в горизонтальном положении.

Фиг.2 - устройство автоматической дуговой сварки труб, расположенных под углом к плоскости истинного горизонта.

На Фиг.1 изображено устройство автоматической дуговой сварки (сварочная головка), содержащее каретку 1 с основанием 2, на котором с возможностью поворота относительно сварного шва установлена платформа 3, снабженная шкалой 4. Каретка 1 имеет узел 5 колебания горелки 6, механизмы его горизонтального и вертикального перемещения (соответственно 7 и 8), механизм 9 подачи электродной проволоки, а также механизм 10 перемещения каретки 1 по направляющей 11, установленной на трубе 12.

На Фиг.2 изображена сварочная головка с механизмом 10 перемещения каретки 1 по направляющей 11, установленной на трубе 12, расположенной под углом к плоскости истинного горизонта.

Способ автоматической дуговой сварки осуществляется следующим образом.

На одну из труб 12, расположенную под углом α, не превышающим 30 градусов к плоскости истинного горизонта, устанавливают направляющую 11 (Фиг.2), на которой фиксируют сварочную головку, выставляют горелку 6 с помощью механизмов горизонтального и вертикального перемещения (7 и 8 соответственно) на стык свариваемых труб 12. Посредством угломера (не показан) измеряют угол наклона труб 12 к плоскости истинного горизонта. Поворачивая вручную или автоматически узел 5 колебания горелки 6 на платформе 3 на угол α по шкале 4, выставляют и фиксируют его, например, посредством кулачка, винтов, клина и пр. Далее подают напряжение от источника питания сварочного тока (не показан) на механизм 10 перемещения каретки 1 по направляющей 11, механизм 5 колебания горелки и на механизм 9 подачи электродной проволоки, которая, поступая в зону сварки, зажигает сварочную дугу. При этом сварной шов получается качественным и ровным, т.к. расплавленный металл не вытекает из сварочной ванны.

Проведенные испытания показали, что использование предлагаемых способа автоматической дуговой сварки стыков труб и устройства для его осуществления позволило получить качественный сварной шов на трубах, расположенных под углом не более 30 градусов к плоскости истинного горизонта. При этом наклон платформы может отличаться от наклона трубы к горизонту на 5-7°, и это не приводит к ухудшению качества шва. Заявленного технического результата удалось достигнуть за счет размещения механизма колебания горелки на поворотной платформе, что обеспечивает изменение угла поперечных колебаний горелки относительно сварного шва и выравнивание сварочной ванны.

1. Устройство для автоматической дуговой сварки стыков труб, расположенных под углом к горизонту, содержащее каретку с механизмом ее перемещения по направляющей, устанавливаемой на свариваемой трубе, основание с механизмами горизонтального и вертикального перемещения узла колебания сварочной горелки, на котором установлена сварочная горелка с возможностью колебания поперечно сварному шву, отличающееся тем, что оно снабжено платформой, установленной на основании с возможностью ее поворота на угол не более 30° к горизонту, при этом узел колебания сварочной горелки расположен на платформе.

2. Способ автоматической дуговой сварки стыков труб, расположенных под углом к горизонту посредством устройства по п.1, включающий установку на одну из свариваемых труб направляющей, фиксацию сварочной горелки, выставление горелки на свариваемый шов, измерение угла наклона труб относительно горизонта, поворот платформы с узлом колебания горелки на угол, равный измеренному углу, подачу напряжения на механизм перемещения каретки, узел колебания горелки и на механизм подачи электродной проволоки и сварку стыка.