Способ сварки труб методом лазерной сварки

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

При этой сварке необходимо, чтобы лазерный луч был наведен с точностью не менее ±0,1 мм на стык кромок заготовки, иначе возможно нерасплавление одной из них и образование дефектов типа «непровар». Известно, что до наложения рабочих швов во избежание горячих трещин, образующихся при смещении кромок относительно друг друга, трубная заготовка должна быть предварительно сварена прихваточным швом, что значительно усложняет задачу наведения.

Известен способ изготовления труб лазерной или гибридной лазерно-дуговой сваркой (патент RU 2564504, з. 22.07.2014, опубл. 10.10.2015), принятый за прототип, при котором при наложении технологического шва, предшествующего лазерной сварке, задают три точки, которые соответствуют кромкам трубной заготовки, - стыка кромок и две точки краев кромок, лежащих на соответствующих касательных линиях к поперечной плоскости трубной заготовки, создают базу данных координат заданных точек путем сканирования поперечного сечения лазерным датчиком по всей длине трубной заготовки, затем при операции лазерной сварки по двум точкам краев кромок определяют точку стыка кромок трубной заготовки и наводят на нее лазерный луч.

Способ обеспечивает необходимую точность наведения на стык, но не эффективен на тех участках шва, где произведена механическая зачистка вдоль по крайней мере одной кромки, произведен ремонт технологического шва (на этих участках кромки, как правило, скрыты ремонтным швом ипоследующей зачисткой), а также когда происходит засветка датчика в процессе сварки корневого шва. Блики от металла, засветка датчика приводят к искажению измерительных показаний лазерного датчика, что приводит к смещению сварочной головки от стыка кромок и, соответственно, к появлению дефектов типа «непровар».

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

Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение точности наведения сварочной головки на стык кромок при лазерной сварке трубных заготовок на участках шва, имеющих дефекты и отклонения, препятствующие нанесению сварного шва.

Технический результат достигается тем, что в способе сварки труб методом лазерной сварки, при котором при наложении технологического шва, предшествующего лазерной сварке, виртуально задают три точки, которые соответствуют кромкам трубной заготовки, - стыка кромок и две точки краев кромок, лежащих на соответствующих касательных линиях к поперечной плоскости трубной заготовки, создают базу данных измерений координат заданных точек путем сканирования поперечного сечения лазерным датчиком по всей длине трубной заготовки, затем при операции лазерной сварки по двум точкам краев кромок определяют точку стыка кромок трубной заготовки и наводят на нее лазерный луч, согласно изобретению, во время лазерной сварки блок управления непрерывно строит вектор перемещения сварочной головки при ее движении между смежными сечениями, в которых проводились измерения координат, внесенные в базу данных, а при обнаружении лазерным датчиком отклонения или всплеска значения по крайней мере одной точки края кромки трубной заготовки от сохраненных в базе данных, перемещение сварочной головки осуществляется с вектором, построенным на предыдущем участке шва.

Заявляемый способ поясняется чертежом.

На фигуре изображено поперечное сечение стыка кромок трубной заготовки.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.

При наложении технологического шва, предшествующего лазерной сварке, виртуально задают три точки, которые соответствуют кромкам трубной заготовки, - точку стыка кромок «с» и две точки краев кромок «a» и «b», лежащие на соответствующих касательных линиях к поперечной плоскости трубной заготовки. Создают базу данных измерений координат заданных точек стыка кромок путем сканирования перед зоной сварки поперечного сечения лазерным датчиком по всей длине трубной заготовки. Блок управления использует базу данных и непрерывно строит вектор перемещения лазерной головки вдоль стыка кромок между смежными сечениями, в которых проводились измерения координат, внесенных в указанную базу данных, а при обнаружении лазерным датчиком отклонения и резкого всплеска значения, по крайней мере, одной точки края кромки трубной заготовки от сохраненных в базе данных, перемещение сварочной головки осуществляется с вектором, построенным на предыдущем участке шва. После прохождения такого участка сканирующий лазерный датчик получает измерения краев кромок, близкие по значению к заложенным в базе данных, в соответствии с которыми осуществляют определение точки стыка кромок и наведение сварочной головки.

Заявляемый способ обеспечивает точность наведения сварочной головки на стык кромок при лазерной сварке трубных заготовок на участках шва, имеющих дефекты и отклонения, препятствующие нанесению сварного шва.

Способ лазерной сварки труб, включающий 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, отличающийся тем, что 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.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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 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 гибридной лазерно-дуговой сварки. Формируют сварочную ванну одновременно электрической дугой и лазерным лучом путем расплавления металла присадочного материала в защитной среде, состоящей из инертного и активного компонентов. В качестве инертного компонента используют аргон. Присадочный материал используют в виде двух расходуемых проволок диаметром до 1,6 мм, которые вместе с защитной средой подают из одного сопла. Заполнение наружной части разделки кромок осуществляют путем одновременного плавления проволок заданного объема с формированием наружного валика. Изобретение позволяет повысить производительность процесса лазерно-гибридной сварки, уменьшить дефекты формируемого шва, а также повысить его механические свойства. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способам сварки продольных швов труб большого диаметра, применяемых преимущественно для строительства магистральных нефтепроводов и газопроводов, а также водоканалов и тепловых сетей. После стыковки кромок трубной заготовки выполняют прихваточный шов дуговой сваркой. Накладывают основной рабочий шов с переплавлением прихваточного шва лазерной или лазерно-дуговой сваркой. Затем выполняют внутренний и наружный облицовочные швы дуговой сваркой. Перед выполнением основного рабочего шва осуществляют подъем трубной заготовки до фиксированного положения посредством приводного механизма, связанного с блоком управления, на вход которого вводят значение угла наклона трубной заготовки. При помощи приводных опорных роликов, выполненных с возможностью размещения и поворота трубной заготовки на 360°, устанавливают стык кромок трубной заготовки в положение на 12 часов. Выполняют основной рабочий шов на подъем. Затем опускают трубную заготовку и выполняют либо наружный облицовочный шов на спуск, не меняя положения стыка кромок трубной заготовки, либо - внутренний облицовочный шов на спуск, предварительно установив стык кромок трубной заготовки в положение на 6 часов. 2 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.

Наверх