Способ и устройство для сварки продольных швов фасонных труб на установке для сварки труб



Способ и устройство для сварки продольных швов фасонных труб на установке для сварки труб
Способ и устройство для сварки продольных швов фасонных труб на установке для сварки труб
Способ и устройство для сварки продольных швов фасонных труб на установке для сварки труб

 


Владельцы патента RU 2607885:

СМС МЕЕР ГМБХ (DE)

Изобретение может быть использовано для сварки продольных швов фасонных труб. На сварочную установку, в частности для высокочастотной сварки продольного шва, подают трубу со стыковым швом, сформованную на формовочном стане из металлической полосы непосредственно в линии или полученную давлением по меньшей мере из одного листа металла. Формируют стыковой продольный шов посредством роликов (8), обеспечивающих прижатие соединяемых кромок свариваемой трубы друг к другу с образованием сужающегося зазора V-образной формы. Осуществляют контроль сварной точки (11) в самом узком месте кромок стыкового шва посредством тепловой видеокамеры (12), направленной на вершину V-образного зазора. Непрерывно измеряют температурные колебания сварной точки с самой высокой температурой и определяют ее миграцию в вертикальном и горизонтальном направлении. Полученные данные обрабатывают в процессоре (7) и регулируют параметры сварки из условия постоянного удержания упомянутой сварной точки в одном и том же положении. Изобретение обеспечивает оптимизацию процесса сварки для получения сварного шва высокого качества. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к способу и устройству для сварки продольных швов фасонных труб на установке для сварки труб, соединенной для регулирования процесса с процессором установки, на которую подается труба со стыковым швом, сформованная на формовочном стане из металлической полосы непосредственно в линии или обработанная давлением труба со стыковым швом по меньшей мере из одного листа металла, в частности, для высокочастотной сварки продольного шва или продольных швов, причем машина для сварки труб оснащена средством для измерения температуры, действующей в самом узком месте сварной точки, которую занимают кромки листа металла трубы со стыковым швом, прижимающиеся друг к другу посредством роликов с образованием сужающегося зазора V-образной формы.

Изготовление трубы со стыковым швом из полосы в несколько последовательных этапов известно, например, из US 2110378 A. Из DE 4215807 С2 стал известен выполненный рамочным способом трубогибочный или трубоформовочный пресс, с помощью которого лист металла обрабатывается давлением.

Независимо от того, каким способом изготовления произведена труба со стыковым швом или же, например, шлицевая фасонная труба с прямоугольным или квадратным поперечным сечением, сварка требует особой тщательности, а сварная точка, которая должна находиться вблизи точки слияния вершины или точки пересечения противолежащих кромок металлического листа с V-образным зазором, требует постоянного наблюдения. Для этого на практике при сварке продольных швов труб используются исключительно пирометры (см. фирменный проспект «optris infrared thermometers»).

В проспекте описываются другие случаи применения пирометров при обработке или изготовлении горячих продуктов, такие как при непрерывном литье, ковке, разливке в изложницы и т. п. При транспортировке расплавленной стали в ковшах определение самых горячих мест на наружной стенке ковша или резервуара описывается посредством тепловых видеокамер.

Пирометры, используемые при сварке продольных швов, обеспечивают регистрацию температуры, и если она изменяется, то, например, в одной из машин для высокочастотной сварки продольных швов мощность или степень сваривания или положение индуктора могут настраиваться на противодействие дефектам сварки.

Однако, как удалось установить в ходе опытов, при сварке продольных швов возникают не только колебания температуры, но и миграция сварной точки в горизонтальном и вертикальном направлениях, т. е. вперед, назад или вверх и вниз.

В основу изобретения положена задача создания способа и устройства вышеупомянутого типа, с помощью которых сварка продольных швов труб со стыковым швом может быть оптимизирована.

Эта задача с помощью способа согласно изобретению решается за счет того, что температурные колебания, а также миграция сварной точки определяются с помощью тепловой видеокамеры, направленной на вершину V-образного зазора, совпадающего с образующимся продольным швом, причем непрерывно измеряемые данные обрабатываются в процессоре установки для регулирования процесса сварки таким образом, чтобы сварная точка со своим самым горячим действием постоянно находилась в одном и том же положении.

Таким образом, для повышения качества сварного шва и устранения указанных недостатков для измерения температуры организуется непосредственное наблюдение за процессом с помощью тепловой видеокамеры, целенаправленно позиционированной на удалении примерно 80 см от области сварки, причем тепловая видеокамера может наблюдать также за всей окружающей средой, например в поле измерения 310Ч230 мм, и тем самым распознавать смещение сварной точки. Стабильные результаты измерения с помощью (инфракрасной) тепловой видеокамеры через процессор установки используются для регулирования, так что благодаря замкнутому контуру регулирования процесс сварки регулируется с помощью точно устанавливаемого положения самой горячей сварной точки.

Непрерывное измерение с высоким разрешением, например 30 снимков в минуту, одновременно обеспечивает обратную связь с постом управления установкой или машиной для сварки с выводом информации для оператора на экран. Оператор может незамедлительно распознать «непровар» или сигнал дефекта. Кроме того, результаты измерения могут храниться в процессоре и анализироваться или использоваться для управления качеством при последующих процессах сварки с учетом соответствующих производственных условий или записываться и документироваться для контроля или подтверждения качества.

Устройство, в частности, для осуществления способа согласно изобретению предусматривает, чтобы в машине для сварки труб для регистрации сварной точки тепловая видеокамера была направлена на область между средствами сварки. Эта камера в варианте осуществления изобретения успешно экранирована от воздействий окружающей среды от сварочных роликов электродами машины для сварки труб.

Тепловая видеокамера позиционирована и экранирована таким образом, чтобы она не подвергалась воздействию сильного электромагнитного поля, а также воздействиям окружающей среды, таким как туман, влага или жара. Воздействия окружающей среды обезвреживаются за счет того, что, например, верхние ролики выполнены с эмульсионно-отталкивающими средствами, и/или предусмотрены средства, выдувающие или отсасывающие водяной пар или туман, или что к роликам, направляющим трубу со стыковым швом в машине для сварки, охлаждающая эмульсия подводится с обратной стороны относительно направления движения продукта.

Другие подробности и признаки изобретения вытекают из формулы изобретения и последующего описания примера выполнения, изображенного на чертежах, на которых

фиг. 1 изображает в качестве частного варианта отснятый с помощью тепловой видеокамеры сливающийся V-образный зазор трубы со стыковым швом при сварке трубы с продольным швом с воспроизведением там (самой горячей) температуры сварной точки, а

фиг. 2 - схематически в качестве частного варианта установки для сварки труб частичный разрез машины для сварки труб с установленной там и направленной в сварную точку тепловой видеокамерой, показывающей на фиг. 1 примерно в области задних роликов поле измерения, обозначенное большим прямоугольником.

От установки (с индукционной и кондукционной высокочастотной сваркой) для высокочастотной сварки продольных швов труб, которая при изготовлении труб с продольным швом, таких как высококачественные нефтяные или газовые трубы с диаметром в диапазоне 10-40 мм, а также с толщинами стенок до 4 мм из катаных металлических полос, обычно включающей участок подготовки полосы, спиральный накопитель полосы, формовочный стан или участок предварительной формовки, машину для сварки труб и устройство для резки труб, на фиг. 2 изображен схематично частичный разрез только концевого участка машины 1 для сварки труб.

На фиг. 2 изображена частичная длина трубы со стыковым швом из металлической полосы со все более сужающимся V-образным зазором, последовательно обрабатываемой давлением с помощью предусмотренных в устройстве вертикальных и горизонтальных валков или роликов 2а и 2b, следующих друг за другом, вошедшей в машину 1 для сварки труб в направлении движения продукта по стрелке 3. Как показано в точках измерения 6а, 6b, определяется угол сужающегося V-образного зазора, и его форма в виде результатов измерений вводится в процессор 7 установки или подобный ему анализатор. Точка пересечения или вершина V-образного зазора находится между валками или роликами 8 рамы для сварки с размещенными в ней средствами сварки 9.

Для контроля и оптимизации сварки продольных швов, в частности места самой горячей сварной точки 11 (см. фиг. 1), в машине 1 для сварки труб установлена тепловая видеокамера 12, экранированная от воздействий окружающей среды. Последняя в направлении стрелки 13 прицельно направлена на вершину V-образного зазора 4 и может там, с одной стороны, регистрировать довольно большое поле 14 измерения и в ней, с другой стороны, самую горячую область 15, а также, в частности, и положение самой горячей сварной точки 11. Непрерывно измеряемые данные передаются для управления процессом сварки и для анализа результатов измерений в процессор 7 установки, который, как также показано стрелками, соединен с постом 16 управления для индикации, например, замкнутого контура регулирования, а также появляющихся дефектов и с банком 17 данных с записанными там, например, сравнительными данными текущего и/или предыдущего процесса изготовления.

На фиг. 1 при явном увеличении воспроизведено поле 14 измерения тепловой видеокамеры, причем более холодная область 19 обозначена меньшим скоплением точек, более горячая область 20 - несколько большим скоплением точек, а самая горячая область 15 - еще большим скоплением точек. Нанесенные стрелки 18 показывают направление неизбежной миграции самой горячей сварной точки 11 в процессе сварки вперед, назад, а также вверх и вниз. Благодаря контролю и обмену данными сварка продольных швов в замкнутом контуре регулирования регулируется таким образом, что самая горячая сварная точка 11, как показано на фиг. 1, постоянно находится в одном и том же оптимальном положении.

Перечень позиций

1 машина для сварки труб

2а вертикальный ролик/валок

2b горизонтальный ролик/валок

3 стрелка направления движения продукта

4 V-образный зазор

5 труба со стыковым швом

6а точка измерения изменения угла

6b точка измерения изменения угла

7 процессор установки

8 ролик/валок

9 средство сварки

10 готовая труба с продольным сварным швом

11 самая горячая сварная точка

12 тепловая видеокамера

13 направляющая стрелка

14 поле измерения

15 самая горячая область

16 пост управления

17 банк данных

18 стрелка направления миграции

19 более холодная область

20 более горячая область

1. Способ высокочастотной сварки продольных швов фасонных труб, включающий подачу на соединенное с процессором устройство для сварки трубы, сформованной на формовочном стане из металлической полосы непосредственно в линии или полученной давлением по меньшей мере из одного листа металла, формирование стыкового продольного шва или продольных швов посредством роликов, обеспечивающих прижатие соединяемых кромок свариваемой трубы друг к другу с образованием сужающегося зазора V-образной формы, и контроль сварной точки в самом узком месте кромок стыкового шва посредством тепловой видеокамеры, направленной на вершину V-образного зазора, отличающийся тем, что контроль упомянутой сварной точки осуществляют путем непрерывного измерения температурных колебаний сварной точки с самой высокой температурой и определения ее миграции в вертикальном и горизонтальном направлении, при этом полученные данные обрабатывают в процессоре и регулируют параметры сварки из условия постоянного удержания упомянутой сварной точки в одном положении.

2. Установка для высокочастотной сварки продольных швов фасонных труб, содержащая средства подачи трубы, сформованной на формовочном стане из металлической полосы непосредственно в линии или полученной по меньшей мере из одного листа металла, устройство для сварки, включающее средство формирования стыкового продольного шва или продольных швов, выполненное в виде роликов, обеспечивающих прижатие соединяемых кромок свариваемой трубы друг к другу с образованием сужающегося зазора V-образной формы, средства сварки и тепловую видеокамеру для контроля сварной точки в самом узком месте кромок стыкового шва, соединенную с процессором, отличающаяся тем, что тепловая видеокамера смонтирована с возможностью непрерывного измерения температурных колебаний сварной точки с самой высокой температурой и определения ее миграции в вертикальном и горизонтальном направлении, а процессор выполнен с возможностью регулирования параметров сварки из условия постоянного удержания упомянутой сварной точки в одном положении.

3. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что тепловая видеокамера оснащена средством ее экранирования от воздействий окружающей среды.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано для индукционной наплавки при упрочнении деталей машин и механизмов, подвергаемых интенсивному изнашиванию, в частности средств сельскохозяйственного и дорожно-строительного назначения.

Изобретение может быть использовано для изготовления оребренных панелей. Технологическая установка содержит сварочное устройство для приварки ленты к поверхности листовой заготовки, закрепленной на кондукторе-барабане.

Способ индукционного упрочнения почвообрабатывающего рабочего органа предназначен для использования в сельхозмашиностроении, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение может быть использовано для упрочнения деталей машин индукционной наплавкой твердых сплавов путем создания износостойких покрытий. Шихта содержит мас.%: плавленый флюс на основе борсодержащих компонентов 8-10, состав самораспространяющегося высокотемпературного синтеза 13-17, твердый сплав - остальное.

Изобретение может быть использовано для упрочнения рабочих органов машин, эксплуатируемых в условиях интенсивного изнашивания. На упрочняемой поверхности детали формируют подслой и наносят на него наплавочную шихту, содержащую высоколегированный хромистый чугун.

Изобретение может быть использовано при нанесении упрочняющего покрытия в сельхозмашиностроении, горнодобывающей промышленности, дорожном строительстве. На детали размещают наплавочную шихту, которую расплавляют высокочастотным полем.

Изобретение относится к способу индукционно-стыковой сварки профилей различной конфигурации и может быть использовано при сварке встык труб, рельсов, профилей любых сечений или внахлест лент.

Изобретение относится к материалам для упрочнения деталей индукционной наплавкой и способу упрочнения деталей индукционной наплавкой и может быть использовано в области защиты стальных деталей машин металлургического, горнорудного, сельскохозяйственного, дорожно-строительного и другого оборудования от абразивного видов изнашивания.

Изобретение относится к способу сварки профилей типа «ребро-поверхность» и может быть использовано при изготовлении теплообменной аппаратуры. Перед началом сварки в точке схождения ребра с поверхностью начало ребра фиксируют на поверхности.

Изобретение относится к способу индукционной наплавки внутренних цилиндрических поверхностей и может быть использовано в машиностроении. Изобретение позволяет оптимизировать процесс наплавки и повысить качество наплавленного слоя.

Изобретение относится к области производства квадратных или прямоугольных прямошовных сварных труб. Профилирование цилиндрической трубной заготовки осуществляют в четырех валковых неприводных калибрах.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу и устройству для непрерывной формовки прямошовных труб из листового материала. Устройство содержит расположенные друг за другом в направлении прохождения обрабатываемого листового материала формовочные узлы, на каждом из которых установлен по меньшей мере один валок.

Изобретение относится к области производства труб. Устройство для формования плоского проката (1) в трубы с прорезью (2) включает, по меньшей мере, один внутренний формовочный инструмент (3) для, по меньшей мере, пошагового формования плоского проката (1) в радиальном направлении подлежащих изготовлению поперечных сечений обечаек или трубных полуфабрикатов, а также, по меньшей мере, один внешний формовочный инструмент (4) для формовки плоского проката (1) снаружи.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам для изготовления втулок, и может быть использовано при изготовлении крупногабаритных деталей с поднутрениями, например таких, как каток гусеничного трактора.

Изобретение относится к способу производства сварных стальных труб, обладающих превосходным сопротивлением продольному изгибу, и к трубе, полученной этим способом.

Изобретение относится к области изготовления сварных труб большого диаметра, используемых для формирования трубопровода стыковой круговой сваркой. Стальная труба выполнена формовкой на U-образных и О-образных гибочных прессах с расширением трубы с помощью прессовых матриц по способу UOE.

Настоящее изобретение относится к шовообжимной клети. Она включает в себя комбинацию неподвижного участка 10, установленного в месте соединения линии производства свариваемых электросваркой сопротивлением труб, в котором обжимные валки, за исключением левого и правого верхних валков, разъемно собраны, и подвижного участка 20, располагающегося над неподвижным участком 10, внутри которого левый и правый верхние валки разъемно собраны, при этом подвижный участок наклоняется, принимая сторону задней поверхности в качестве точки поворота, по направлению к этой же стороне из положения сборки на неподвижном участке 10 в отведенное положение для открывания верхней части неподвижного участка 10.

Изобретение относится к трубному производству, в частности к трубоэлектросварочному производству, и может быть использовано при производстве прямошовных сварных труб большого диаметра.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением при производстве сварных прямошовных профильных труб прямоугольного или квадратного сечения на непрерывных линиях трубоэлектросварочных агрегатов.

Изобретение относится к производству длинномерных многослойных труб большого диаметра. Установка содержит устройство для размотки штрипсовых рулонов, подающий рольганг с правильно-натяжным роликовым устройством, станки для нанесения фаски на торцы труб-заготовок, установку для металлического напыления и сцепления металлических слоев многослойных труб-заготовок, установку сборки и сварки многослойных металлических труб-заготовок в длинномерные трубы и гидропресс для экспандирования и гидравлического испытания длинномерных многослойных металлических труб.

Изобретение относится к способу гибридной лазерной/дуговой сварки для стыковой сварки изделия из нержавеющей стали. В состыкованной части сварку осуществляют, направляя лазерное излучение и дуговой разряд по одной линии сварки таким образом, что за лазерной сваркой следует дуговая сварка TIG. Фокусная точка лазерного луча для лазерной сварки занимает положение над подлежащим сварке изделием. Лазерный луч расфокусируют до диаметра лазерного луча, направленного на подлежащее сварке изделие, не менее чем 1 мм. Интервал между положением лазерного излучения при лазерной сварке и положением дугового разряда при дуговой сварке TIG составляет от 3 до 7 мм. Способ сварки позволяет увеличить скорость сварки до приблизительно 20 м/мин с получением шва с хорошими конфигурациями и без сварочных дефектов, таких как газовые раковины. 7 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 табл., 3 пр.
Наверх