Способ лазерной сварки труб

Изобретение относится к способу лазерной сварки труб большого диаметра, в частности к сварке продольных швов цилиндрической трубной заготовки. Осуществляют наложение технологического шва с наружной стороны трубы и последующее наложение рабочего шва посредством лазерной сварки. Предварительно осуществляют разметку в виде линий, нанесенных с помощью лазерного маркера на наружную поверхность трубной заготовки вдоль притупления кромок на расстоянии 3-5 мм от линий до стыка кромок, которую сканируют посредством первого лазерного датчика по длине трубы с занесением в базу данных. Затем после выполнения технологического шва с помощью, по крайней мере, одного сканирующего поперек стыка второго лазерного датчика определяют расстояние между линиями разметки, и на основании полученных ранее данных вычисляют точное положение стыка кромок, на который наводят лазерный луч при нанесении рабочего шва. Изобретение позволяет повысить качество лазерной сварки, увеличить точность нахождения стыка кромки. 3 ил.

 

Изобретение относится к способу лазерной сварки труб большого диаметра, в частности к сварке продольных швов цилиндрической трубной заготовки.

Наведение и последующее ведение луча лазера при лазерной и гибридной лазерно-дуговой сварке по стыку свариваемых кромок является достаточно сложной технической задачей. Обнаружение стыка разделки должно быть предельно точным, диаметр фокального пятна сфокусированного лазерного луча составляет 0,3-0,5 мм и отклонение оси лазерного луча от центра разделки при сварке даже на 0,1 мм может привести к несплавлению кромок и, как следствие, к непровару, что недопустимо. Существует проблема точного наведения лазерного луча на стык кромок для равномерного их оплавления в условиях существующих производств, поскольку перед наложением рабочих швов (лазерного или гибридного лазерно-дугового, наружного и внутреннего облицовочных) трубная заготовка собирается технологическим (прихваточным) швом, который скрывает стык кромок от датчика наведения.

Известен способ изготовления стальной трубы лазерной сваркой (патент RU 2456107, 3.22.06.2009, опубл. 20.07.2012), по которому шов варят путем воздействия на внешнюю поверхность лазерным лучом и отслеживают со стороны внутренней поверхности открытой трубы точку воздействия лазерного луча, которым облучают продольные края и при обнаружении сквозного проплавления снаружи до внутренней поверхности условия сварки не изменяют, а если не обнаруживают сквозного проплавления, условия сварки лазерным лучом изменяют, обеспечивая сварку со сквозным проплавлением. Однако по этому способу при уходе луча в сторону от стыка сквозное проплавление может прекратиться, а при изменении условий сварки - мощности лазерного луча и возобновлении проплавления положение дел не изменится - стык по-прежнему останется в стороне от центра луча.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является способ изготовления трубы лазерной или гибридной лазерно-дуговой сваркой, при котором наносят с наружной стороны трубы технологический шов, а затем с использованием данных о разметке, занесенных в базу данных, рабочий шов по технологии лазерной или лазерно-гибридной сварки (патент RU 2564504, опубл. 10.10.2015). Разметку выполняют сканирующим поперек оси трубы лазерным датчиком путем фиксации через определенное расстояние по всей длине трубы точек на виртуально получаемой поперечной плоскости разделки, при этом создают базу данных расстояний между этими точками по длине трубы.

При выходе из сварочного стана координаты фактического положения кромки могут измениться, например стать шире, что приведет к несовпадению реального стыка кромок и стыка, определяемого базой данных, и соответственно к уходу лазерного луча при сварке в сторону от стыка.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение качества лазерной сварки, исключение непроплавления кромок и дефектов сварного шва.

Техническим результатом является увеличение точности нахождения стыка кромки, что обеспечивает одинаковое распределение мощности на обеих свариваемых кромках заготовки за счет точного наведения луча на стык кромок.

Технический результат достигается тем, что в способе лазерной сварки труб, при котором наносят с наружной стороны трубы технологический шов, а затем с использованием данных о разметке, занесенных в базу данных наносят рабочий шов по технологии лазерной сварки, согласно изобретению разметка представляет собой линии, нанесенные лазерным маркером на наружную поверхность трубной заготовки вдоль притупления кромок на расстоянии 3-5 мм от линий до стыка кромок, которую сканируют первым датчиком по длине трубы и заносят в базу данных, затем после выполнения технологического шва с помощью по крайней мере одного сканирующего поперек стыка второго датчика определяют расстояние между линиями, и используя полученную ранее базу данных, вычисляют точное положение стыка кромок, на который наводят лазерный луч при нанесении рабочего шва.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен лист с фрезерованными кромками и нанесенными маркерными линиями.

На фиг. 2 - стык кромок трубной заготовки, собранный технологическим швом.

На фиг. 3 - поперечное сечение стыка кромок трубной заготовки.

Изобретение осуществляют следующим образом.

Предварительно осуществляют фрезеровку кромок листа 1 под сварку. На отфрезерованные продольные кромки с той стороны листа 1, которая будет являться наружной поверхностью трубы 2 посредством лазерных маркеров 3 наносят линии 4 (далее маркерные линии), нанесенные вдоль притупления кромок 5, при этом расстояние от линий до стыка кромок составляет 3-5 мм. Первым датчиком 6, в качестве которого используют лазерный триангуляционный датчик, производят сканирование профиля разделки кромок и затем происходит привязка положения стыка кромок 7 к маркерной линии 4 путем записи в базу данных в каждый момент времени расстояний а и b между стыком кромок 7 и маркерными линиями 4. Далее трубную заготовку формуют и собирают технологическим (прихваточным) швом. После этого с помощью по крайней мере одного сканирующего поперек стыка второго датчика определяют расстояние с между маркировочными линиями 4 и, зная из базы данных расстояния а и b, вычисляют точное положение оси 8 стыка кромок 7. После этого осуществляют точное наведение лазерного луча 9 на стык кромок 7, если сборка производилась без зазора, и посередине зазора, если зазор есть. Таким образом, траектория движения луча относительно стыка кромок задается путем вычисления положения оси стыка кромок в каждый момент времени по сканируемым маркерным линиям. При наложении наружного облицовочного шва нанесенные маркерные линии переплавляются, не оставляя следов на поверхности трубы.

Заявляемое изобретение обеспечивает высокую точность наведения лазерного луча на стык кромок, даже когда их скрывает технологический (прихваточный) шов.

Способ лазерной сварки труб, включающий наложение технологического шва с наружной стороны трубы и последующее наложение рабочего шва посредством лазерной сварки, отличающийся тем, что предварительно осуществляют разметку в виде линий, нанесенных с помощью лазерного маркера на наружную поверхность трубной заготовки вдоль притупления кромок на расстоянии 3-5 мм от линий до стыка кромок, которую сканируют посредством первого лазерного датчика по длине трубы с занесением в базу данных, затем после выполнения технологического шва с помощью, по крайней мере, одного сканирующего поперек стыка второго лазерного датчика определяют расстояние между линиями разметки, и на основании полученных ранее данных вычисляют точное положение стыка кромок, на который наводят лазерный луч при нанесении рабочего шва.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам лазерной нейтрализации взрывоопасных объектов и может быть использовано для бездетонационного обезвреживания взрывоопасных объектов, содержащих энергонасыщенные аминные комплексы кобальта(III), а также деактивации инициируемых лазером запалов.

Изобретение относится к способу лазерной сварки материалов, имеющих разные толщины. Располагают встык две пластины (10), (12), имеющие разные толщины так, что одна поверхность пластины (10) и одна поверхность пластины (12) расположены заподлицо друг с другом.

Изобретение относится к области поверхностной обработки прокатных цилиндров для получения заданной шероховатости. Установка (M) содержит устройство (МА) для поддержания обрабатываемого цилиндра (C) и приведения его во вращение вокруг его собственной продольной оси (X) и по меньшей мере одно устройство (MB), взаимодействующее с указанной первой станцией (МА) для создания и испускания с помощью оптоволоконного устройства импульсного лазерного излучения, случайным образом воздействующего на поверхность (S) цилиндра (C) и создающего заданную шероховатость на этой поверхности (S).
Изобретение относится к способу лазерной или гибридной лазерно-дуговой сварки стыковых соединений толстостенных металлоконструкций, в частности к сварке продольных швов труб большого диаметра, кольцевых швов трубопроводов и трубопроводных изделий.

Изобретение относится к способу лазерно-дуговой сварки с использованием плавящегося электрода в среде защитного газа, и может быть использовано для сварки сформованных трубных заготовок.

Изобретение относится к устройству (10) облучения обрабатывающим светом объекта, устройству и способу герметизации объекта и носителю информации. Группы источников света генерируют свет для обработки объекта, причем группы источников света изображают в рабочей плоскости (17) посредством блока (16) формирования изображения для получения обрабатывающего света.

Изобретение относится к способу для лазерной сварки встык по меньшей мере одной заготовки (1, 2) из отверждаемой под прессом марганцево-борной стали. Заготовка (1) или заготовки (1, 2) имеют толщину по меньшей мере 1,8 мм и/или на стыке (3) имеется скачок (d) толщины по меньшей мере 0,4 мм.

Изобретение относится к способу изготовления металлической детали (200) для турбореактивного двигателя летательного аппарата. Упомянутая деталь (200) содержит, в частности, первую совокупность элементов (203), имеющих малую толщину, и вторую совокупность элементов (201; 202), имеющих большую толщину.

Изобретение относится к области лазерной техники, в частности к способам формирования лазерного излучения в системе генератор - усилитель на парах металлов, и может быть использовано в лазерной обработке материалов, лазерного сканирования и других областях, где необходимо использование лазерного излучения на уровне дифракционной расходимости.

Изобретение относится к способу лазерного отжига неметаллических материалов и может быть использовано для отжига полупроводниковых, керамических и стеклообразных материалов.

Изобретение относится к способу гибридной лазерно-дуговой сварки продольного шва толстостенных трубных заготовок. Технический результат: повышение качества сварного шва при сварке заготовки стыка кромок как с максимально допустимым зазором, так и излишним зазором. Для сварки используют одновременно два лазерных луча, которые располагают со стороны наружной поверхности стыка кромок трубной заготовки. Осуществляют подачу в зону сварки расплавляемой электрической дугой присадочной проволоки в защитной среде с образованием единой сварочной ванны. Электрическую дугу располагают позади лучей для заполнения разделки кромок трубной заготовки. Оси лучей располагают в одной плоскости, перпендикулярной направлению сварки, и под равными углами от вертикальной оси с пересечением их в области фокуса. Фокус располагают выше поверхности обрабатываемой заготовки, а области расфокусировки располагают с обеспечением попадания луча на соответствующую противоположную кромку стыка. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способу сварки труб методом лазерной сварки. Осуществляют наложение технологического шва и лазерную сварку стыка кромок, при этом при наложении технологического шва виртуально задают три точки, соответствующие точкам на кромках трубной заготовки и включающие точку на стыке кромок и две точки на краях кромок, лежащие на соответствующих касательных линиях к поперечной плоскости трубной заготовки. Осуществляют измерение координат заданных точек путем сканирования поперечного сечения посредством лазерного датчика по всей длине трубной заготовки с сохранением в базе данных. Во время лазерной сварки, которую выполняют по упомянутым измеренным координатам, сохраненным в базе данных, осуществляют виртуальное построение вектора перемещения лазерной сварочной головки при ее движении между смежными кромками, и при обнаружении посредством лазерного датчика отклонения, по крайней мере, одной точки края кромки трубной заготовки от сохраненной в базе данных осуществляют перемещение лазерной сварочной головки по направлению вектора, построенного на предыдущем участке шва. Изобретение обеспечивает точность наведения лазерной сварочной головки на стык кромок при лазерной сварке трубных заготовок на участках, имеющих дефекты и отклонения, препятствующие нанесению технологического шва. 1 ил.

Изобретение может быть использовано для сварки толстостенных металлоконструкций, собранных между собой встык, в частности, при изготовлении стальных прямошовных труб для магистральных газо- и нефтепроводов с использованием лазерной или гибридной лазерно-дуговой сварки. Кромки трубной заготовки соединяют с использованием лазерной или гибридной лазерно-дуговой сварки в одну сварочную ванну. Сварку осуществляют при перемещении трубной заготовки относительно неподвижной сварочной головки в горизонтальной плоскости с введением в сварочную ванну ультразвуковых колебаний на протяжении всего цикла сварки. Ультразвуковой волновод устанавливают за лазерным лучом на расстоянии не более 50 мм от сварочной ванны, которое поддерживают в процессе сварки посредством скользящего контакта. Между волноводом и поверхностью трубы наносят контактную жидкость в виде воды или глицерина. Способ обеспечивает повышение качества сварного шва за счет снижения скорости кристаллизации металла в парогазовом канале, исключающего образование нежелательных закалочных структур в металле сварного шва. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способам лазерной сварки внахлест листов конструкционной стали и сплавов алюминия и может быть использовано в машиностроении. Перед сваркой контактируемые поверхности соединяемых листов обрабатывают лазерной чисткой. Затем листы плотно прижимают. Сварной шов образуют периодической повторяемостью базисных элементов V-, U-, Ω-образной геометрической формы, в частности, эллипсов или кругов, лазерным лучом с постоянной скоростью под углом 90° относительно соединения в два этапа - нагрев поверхности стали разфокусированным лучом до температуры 600°÷700° и проплавление листа стали сфокусированным лучом с защитой расплава газовой смесью аргона и гелия. Для различных соотношений толщин соединяемых листов расплав стали обеспечивает проплавление листа алюминия на толщины. В результате достигается упрощение технологии сварки, возможность осуществления подбора рациональной геометрической формы сварного шва, повышение качества сварного соединения и снижение производственного брака. 4 ил., 3 пр., 3 табл.

Изобретение относится к способам лазерной наплавки и может быть использовано при наплавке различных материалов лазерным излучением и при выращивании монокристаллов или осуществлении направленной кристаллизации в образцах путем лазерного спекания порошковых материалов газопорошковой смеси. Cпособ выращивания монокристалла включает подачу направленного потока газопорошковой смеси из сопла устройства на подложку с одновременным расплавлением порошкового материала газопорошковой смеси на подложке лазерным лучом и перемещением сопла относительно подложки, при этом в процессе наплавки сопло перемещают относительно подложки с кристаллизатором с одновременным подъемом и меняют направление угла его наклона или положение в пространстве таким образом, чтобы осуществлялись бесконечно непрерывный рост монокристалла и заданное изменение направления его роста, при этом процесс осуществляют при скорости потока газопорошковой смеси 1-50 г/мин, линейной скорости движения лазерного луча 0,1-50 мм/с, мощности лазерного излучения 0,5-10 кВт и скорости перемещения сопла относительно подложки 0,001-30 м/с. Способ осуществляют в устройстве, содержащем лазерный блок, сопло 1 с входным патрубком для подачи газопорошковой смеси 6 на подложку 4 и волоконным кабелем, соединенным с лазерным блоком для транспортировки лазерного луча 7, столик 3 для размещения подложки 4, систему приводов для взаимного перемещения корпуса сопла относительно поверхности столика с подложкой 4, при этом устройство снабжено кристаллизатором 2, расположенным ниже выходного отверстия сопла 1 и представляющим собой водоохлаждаемый патрубок, по крайней мере, с одним ответвлением, подведенным к поверхности подложки. Технический результат изобретения заключается в получении монокристаллических изделий или изделий с направленными кристаллами в структуре без ограничения в размерах, с заданной ориентировкой и формой монокристалла. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к стыковой сварке металлопродукции, в частности к сварке продольных швов труб большого диаметра, кольцевых швов трубопроводов, а также швов трубопроводных изделий (отводов, тройников и т.д). Для улучшения микроструктуры сварного шва после лазерной или лазерно-дуговой сварки труб путем воздействия лазерным лучом на свариваемые участки труб до полного их проплавления осуществляют охлаждение зоны сварки. Охлаждение сварного шва выполняют в интервале от температуры Ms, где Ms - температура начала образования мартенсита, и до температуры не ниже Mf, где Mf - температура завершения образования мартенсита. Затем повторно нагревают до температуры Ms (+100…300)°С с дальнейшим окончательным охлаждением. При этом охлаждение производят на воздухе, или водой, или водовоздушной смесью. Повторный нагрев выполняют индукционным методом или лазером. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится способу ремонта трубы с продольном швом. Ремонт включает обнаружение дефекта, выборку дефекта и заплавление выборки. Оборудование для обнаружения, выборки дефекта и заплавления выборки устанавливают с возможностью работы через блок управления в единой системе координат. При этом для обнаружения дефекта осуществляют ультразвуковой контроль путем сканирования вдоль линии шва с использованием ультразвуковых преобразователей до обнаружения дефекта, при котором строят координатную модель дефекта, данные которой используют для задачи параметров выборки, которые вводят в блок управления, осуществляющий на стадии выборки дефекта позиционирование фрезерной головки, а на стадии заплавления выборки - позиционирование оптической лазерной головки, осуществляющей очистку зоны выборки, и позиционирование оборудования наплавки. Изобретение обеспечивает точное наведение ремонтного оборудования на зону дефекта шва трубы, нанесенного методом лазерной сварки, позволяет устранить любой дефект лазерного шва с минимальным объемом выборки, максимальным сохранением геометрии шва и минимизирует тепловложение в ремонтный участок сварного шва. 11 ил.

Изобретение относится к области изготовления стального профиля посредством лазерной сварки. С помощью устройства для лазерной сварки приваривают боковые края стеночного элемента (4) к двум полочным элементам (2, 3), при этом стеночный элемент удерживают роликовым устройством (30), которое содержит множество роликов (31) первой поверхности, которые вращаются вдоль одной поверхности стеночного материала и расположены с интервалами в направлении транспортировки, и множество роликов (32) второй поверхности, которые вращаются вдоль другой поверхности стеночного материала и расположены с интервалами в направлении транспортировки. При этом для участка, на котором зажат стеночный элемент, обеспечивается условие плохого прилипания брызг, рассеянных из точек сварки, или условие, при котором он не подвергается нагреву от точек сварки. Использование изобретения позволяет повысить качество изготовления сварного стального профиля. 4 н.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к способу и оборудованию для наплавки металлической детали (202) турбореактивного двигателя летательного аппарата, содержащей множество подлежащих наплавке металлических частей (203, 204). Для наплавки используют форсунку (211), излучающую лазерный пучок. Способ включает следующие этапы: размещение подлежащей наплавке металлической детали (202) на поворотной плите (201); размещение крышки (205) на поворотной плите (201), позиционирование форсунки (211) на уровне отверстия (206), имеющегося в крышке (205); введение инертного газа под крышку (205); наплавку первой части (203) из множества металлических частей металлической детали (202). Осуществляют лазерную наплавку металлического порошка на упомянутую первую металлическую часть (203) с перемещением форсунки (211) относительно упомянутой первой металлической детали (203). 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способу двухлучевой лазерной сварки алюминиевых сплавов и конструкционных сталей и может найти применение в различных отраслях машиностроения, в частности при сварке изделий в камере сварки с инертным газом. Способ заключается в направлении лазерных лучей к месту сварки и выполнении ее в среде инертного газа. Лучи лазеров сводят в одну оптическую систему, а после лучи лазеров через фокусный объектив направляют к месту сварки. Непрерывный лазер во время сварки включают с опережением и выключают с задержкой относительно импульсного лазера. Изобретение позволяет получать качественный сварной шов при сварке алюминиевых сплавов и трудносвариваемых конструкционных сталей за счет увеличения глубины провара более чем в 2 раза и осуществлять сварку деталей сложной геометрии. 6 ил., 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к способу лазерной сварки труб большого диаметра, в частности к сварке продольных швов цилиндрической трубной заготовки. Осуществляют наложение технологического шва с наружной стороны трубы и последующее наложение рабочего шва посредством лазерной сварки. Предварительно осуществляют разметку в виде линий, нанесенных с помощью лазерного маркера на наружную поверхность трубной заготовки вдоль притупления кромок на расстоянии 3-5 мм от линий до стыка кромок, которую сканируют посредством первого лазерного датчика по длине трубы с занесением в базу данных. Затем после выполнения технологического шва с помощью, по крайней мере, одного сканирующего поперек стыка второго лазерного датчика определяют расстояние между линиями разметки, и на основании полученных ранее данных вычисляют точное положение стыка кромок, на который наводят лазерный луч при нанесении рабочего шва. Изобретение позволяет повысить качество лазерной сварки, увеличить точность нахождения стыка кромки. 3 ил.

Наверх