DE2701169B2

DE2701169B2 - Verfahren und Einrichtung zum Fertigen von Rohrkrümmern mit schweißplattierter Innenschicht

Info

Publication number: DE2701169B2
Application number: DE772701169A
Authority: DE
Inventors: Alfred Winterthur Ludwig (Schweiz)
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1977-01-10
Filing date: 1977-01-13
Publication date: 1979-03-01
Also published as: FR2376721B1; JPS5633193B2; IT1088850B; CH609268A5; DE2701169A1; CA1090172A; US4253006A; IN148277B; JPS5387953A; FR2376721A1; ES465241A1; US4165245A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Einrichtung zur teilweisen Durchführung des Verfahrens.

Große Rohrkrümmer bestehen im allgemeinen aus Gründen der Festigkeit und der Wirtschaftlichkeit ai-s relativ dicken ferritischen Grundkörpern, die zum Schutz gegen Korrosionen auf ihrer Innenseite mit einer austenitischen Schweißplattierung versehen sind. Für ihre Herstellung geht man bisher von Blechen aus, die im Gesenk warm zu Torussektor-Halbschalen gepreßt und vergütet, an den Kanten vorbearbeitet und darauf innenplattiert werden, worauf sie in zwei Längsnähten zusammengeschweißt werden. Dieses Zusammenschweißen geschieht von außen auf folgende Weise: In einem ersten Arbeitsgang werden die in der äußersten Materialschicht — d. h. in der innersten Schicht der Halbschalen — über das Grundmaterial an der Nahtstelle herausragenden austenitischen Plattierungsschichten mit Hilfe des TIG (Tungsten Inert Gas)-Verfahren dicht geschweißt, woraufhin mit Hilfe eines austenitischen Schweißmaterials (Arosta 347) die ganze Dicke von einigen Millimetern der Plattierungsschicht gefüllt wird.

Um eine Aufkohlung der austenitischen Schicht beim nachfolgenden Zusammenschweißen der ferritischen Grundkörper zu verhindern, ist es nötig, als nächste Schweißnaht eine sogenannte Kardo-Naht als »Isolierschicht« zu legen, die aus sehr kohlenstoffarmem Material besteht, dessen Zusammensetzung beispielsweise lautet (in Gew.-%)_: C 0,01; Mo = 0,05; Si = 0,05; Cu = 0.045: P = 0,01; S - 0,08; Rest Fe. Diese Kardo-Naht

überragt die Plattierschicht nach außen um einige

Millimeter, z. B. 3 mm, und reicht damit an der Nahtstelle der zu schweißenden Halbschalen ins Gewicht fallend in den Grundkörper hinein. Auf diese Kardo-Naht folgt dann mindestens eine Handnaht aus

ferritischem Schweißmaterial, worauf die Nahtstelle vorzugsweise nach der Unterpulver-Schweißtechnik aufgefüllt wird.

Die in das ferritischs Grundmaterial hineiuragende

ίο Kardo-Naht stellt für die Festigkeit des Rohrkrümmers eine Unstetigkeitsstelle dar, die bei der Dimensionierung der Wanddicke berücksichtigt werden muß.

Bei dem geschilderten Schweißprozeß zum Zusammenfügen der Halbschalen deformiert sich darüber hinaus der Querschnitt im allgemeinen so stark, daß der Körper nachgerichtet werden muß. Bei diesem Richtprozeß werden Dehnungen und Spannungen eingeführt, die beim anschließenden Ausglühen zu Gefügeänderungen führen, wobei infolge der Bildung von Grobkorn ungünstige Sprödbrucheigenschaften auftreten können.

Aufgabe der Erfindung ist es, den geschilderten Mangel bisheriger Rohrkrümmer zu vermeiden und

gleichzeitig das gegebenenfalls auftretende, ungünstige

Sprödbruchverhalten zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß das im Kennzeichen des Anspruchs 1 Erfaßte vorgeschlagen.

Da nach dem neuen Fertigungsverfahren das Zusammenschweißen der Halbschalen vor ihrer Schweißplattierung erfolgt, kann die geschilderte Kardo-Naht entfallen, so daß die erwähnte Festigkeitsunstetigkeit bisheriger Rohrkrümmer aus gepreßten und zusammengeschweißten Halbschalen dabei überhaupt nicht mehr auftritt. Darüber hinaus kann nach dem neuen Verfahren beim Richten des zusammengeschweißten Torusformkörpers gegebenenfalls gebildetes Grobkorn beim anschließenden Vergüten wieder verfeinert werden, was bei dem geschilderten bekannten Herstellungsverfahren nicht mißlich ist, weil bereits

<o platierte Toniskörper nicht mehr den hohen Vergütungstemperaturen ausgesetzt warden dürfen, da es dabei zu einer schädlichen Aufkohlung der austenitischen Plattierungsschicht kommen würde. Zur Durchführung des Verfahrens wird erfindungsge-

«5 maß eine Einrichtung vorgeschlagen, die durch das im Anspruch 2 Erfaßte gekennzeichnet ist.

Sollen auf der gleichen Einrichtung Torusformkörper mit unterschiedlichen Krümmungen schweißplattiert werden, so ist es vorteilhaft, wenn der Ausleger

so austauschbar an der Umschlageinrichtung befestigt ist. Die Justierung des Auslegers relativ zur Drehachse des Drehtisches sowie seine Anpassung an Rohrkrümmer mit unterschiedlichen Querschnittsdurchmessern und/oder Wanddicken läßt sich vereinfachen, wenn der Ausleger relativ zur Drehachse und zur Niveauhöhe des Drehtisches einstellbar ist, wobei die Einstellung des Auslegers und die justierung des Drehpunktes der Schweißplattierungseinrichtung relativ zur Seelenachse des Torusformkörpers erleichtert werden, wenn die Schweißplattierungseinrichtung lösbar an dem Ausleger befestigt ist; dabei kann der Drehpunkt der Schweißplattierungseinrichtung vorteilhafterweise in jedem Querschnitt des Torusformkörpers im Mittelpunkt des diesen Körper erzeugenden Kreises angeordnet sein,

d. h., bei einer Drehung des Drehtisches um seine Achse in der Seelenachse des Torusformkörpers verlaufen.

Eine Einrichtung zum Schweißplattieren nach dem neuen Verfahren wird nachfolgend anhand von Figuren

näher beschrieben, woran sich eine kurze Erläuterung des neuen Fertigungsverfahrens anschließt. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht der neuen Einrichtung mit einer Aufsicht auf den leicht aus der horizontalen Lage gekippten Drehtisch,

F ig. 2 einen Schnitt H-II von F ig. 1.

In den Lagern 1 (Fig. 1) von zwei Lagerböcken 2, 3 ist eine gekröpfte Welle 4 mit Wangen 5,5', Zapfen 6,6' und einem Querhaupt 7 gelagert

Das Querhaupt 7 weist in der Mitte ein Auge 8 mit zur Hauptrichtung der Wangen 5, 5' parallel laufender Achse auf; im Auge 8 ist ein Drehzapfen 9 eines Drehtisches 10 gelagert Der Drehzapfen 9 ist an seinem freien Ende abgesetzt und mit einem Gewinde 12 versehen. Auf dem in der Zeichnung nicht erkennbaren Absatz sitzt mit einem Keil gegen Verdrehung und mit einer Mutter 13 gegen Verschiebung gesichert, ein Schraubenrad 14.

Die Höhe der Lagerböcke 2,3 und die Gestaltung der die Umschlageinrichtung bildenden Teile 5 bis 7 ist so gewählt, daß der Tisch 10 — einschließlich aufgespannter Aufbauten sowie an der Wange 5' befesti^ier, später beschriebener Einrichtungen — um die Achse der Zapfen 6, 6' um einen Winkel von 360° umgeschlagen werden kann. Bei diesem Umschlagen führt die Drehachse 9 einen Umlauf in einer Vertikalebene 22 aus.

Der Drehtisch 10 hat seinerseits eine zentrale Eindrehung 20 und zehn radiale Befestigungsnuten 21 für das Aufspannen der zu plattierenden Torusformkörperll.

Im Gegensatz zum Zapfen 6 ist der Zapfen 6' über das Lager des Lagerbockes 2 hinaus verlängert; auf der Verlängerung ist beispielsweise mit Hilfe eines nicht gezeigten Keiles, ein Schraubenrad 25 auf dem Zapfen 6' befestigt

In den beiden Schraubenrädern 14 und 25, von denen das eine 14 für die Drehung um die Achse 9 und das andere für das Umschlagen des Drehtisches 10 um die Achse 6-6' vorgesehen sind, greift je eine Schnecke 26 bzw. 27 eir.js Getriebemotors 28 bzw. 29 ein; die Motoren 28 und 29 sind auf nicht gezeigte Weise, z. B. durch einen Computer programmgesteuert

Auf der Wange 5' sitzt, durch eine Schraube 24 festgehalten, eine mit einem Schlitz 31 versehene Platte 30. Im vom Schlitz 31 nicht berührten Bereich der Platte 30 sitzt eine Schraube 32; mittels der Schraube 32 sind ein Distanzstück 33 und ein Arm 34 eines Auslegers 35 auf der Platte 30 befestigt Der Ausleger 35 ist über den größten Teil seiner Länge gekrümmt, wobei der Krümmungsmittelpunkt Jer Auslegerkrümmung in die Drehachse des Zapfens 9 fällt und sein Krümmungsradius dem Krümmungsradius des Torusformkörpers 11 entspricht. Für Formkörper 11 mit unterschiedlichen Krümmungsradien sind verschieden gekrümmte Ausleger 35 vorgesehen, deren Befestigung an der Umschlageinrichtung daher lösbar gestaltet ist

Am freien Ende des Auslegers 35 sitzt, gegenüber dem Ausleger 35 und damit auch gegenüber dem Drehtisch 10 und der Umschlageeinrichtung 5—7, in der Vertikalebene 22 durch die Achse des Drehzapfens 9 drehbar, eine Schweißplattiereinrichtung 37. Das bandförmige Schweißgut zu dieser Schweißplattiereinrichtung 37 ist auf einer Rolle 40 gespeichert, die auf dem Ausleger 35 drehbar angeordnet ist. Zur einfacheren Führung dez 3andes kann es zweckmäßig sein, die Rolle 40 nicht, wie gezeigt, mit horizontaler, sondern mit zum Drehzapfen 9 paral der Achse anzuordnen, so daß das Band mit seiner Fläche vertikal zum Drehtisch 10 verläuft

Das Distanzstück 33 kann aus elektrisch nicht leitendem Material bestehen und auch die Schraube 32 kann mit meinem Isolator umhüllt oder unterlegt sein, so daß der Ausleger 35 von der Wange 5' elektrisch getrennt ist In diesem Fall läßt sich der Schweiß-Strom über den Ausleger 35 der Schweißplattierungseinrichtung 37 zuführen, was nicht gezeigt und näher beschrieben ist

Die Schweißplattierungseinrichtung 37 läßt sich, synchron mit dem Getriebemotor 29, derart steuern, daß die Hauptachse der Schweißplattierungseinrichtung stets senkrecht im Raum verharrt; es ist jedoch auch möglich, vor jedem Arbeitsgang des Schweißpiattierens, dem jeweils ein Schritt des Drehtisches 10 in Umschlagrichtung vorausgeht die Plattiereinrichtung neu in die Raumvertikale einzustellen und in der Ebene 22 zu justieren.

Auf dem Drehtisch 10 ist mittels dreier Briden 42 ein

Μ 90°-Torusformkörper 11 so aufgespannt, daß seine Krümmungsachse derjenigen des Drehzapfens 9 koaxial verläuft Der Ausleger 35 ist durch passendes Verschieben der Platte 30 und des Armes 34 in den von den Schlitzen gebotenen Bereichen mit Vorteil derart eingestellt, daß der Drehpunkt der Schweißplattierungseinrichtung 37 mit dem Mittelpunkt des die Torusfläche des Formkörpers 11 bei einer Drehung des Tisches 10 erzeugenden Kreises in jedem Querschnitt zusammenfällt d. h. bei dieser Drehung um die Achse des Zapfens 9 in der Scelenachse des Toruskörpers 11 verläuft

Nach dem neuen Verfahren ist der Ablauf der Fertigung eines Rohrkrümmers wie folgt:

Aus passend zugeschnittenen Blechen werden zwei Torussektor-Halbschalen in bekannter Weise durch Schmiedepressen hergestellt Diese Halbschalen werden darauf an den Längskanten bearbeitet — d. h. für das anschließende Zusammenschweißen zugerichtet, wobei z. B. die Kanten abgegratet gereinigt und mit einer für die Schweißung geeigneten Oberfläche versehen werden — und zu einem Torusformkörper 1', zu$ :mmengesch weißt; zur Beseitigung von beim Schweißen entstandener Deformation wird der geschweißte Körper 11 dann gerichtet und anschließend zur Milderung oder Beseitigung beim Richten entstandener Spannungen vergütet. Die Vergütung besteht in einer Wärmeverhandlung mit Temperatur von 900-950⁰C und anschließendem Abschrecken des Werkstücks in Wasser, öl oder Luft.

Der Torusformkörper 11 wird nun auf dem Drehtisch 10 mit seiner Krümmungsachse parallel zur Achse des Drehzapfens 9 ausgerichtet und mittels der Briden 42 befestigt. Falls der Ausleger 35 und die Schweißplattierungseinrichtung 37 nicht — wie bei der Herstellung einer Anzahl gleichdimensionierter und gleichgeformier Krümmer — berei's montiert und mit der Schweißeinrichtung in der Vertikalebene 22 eingerichtet und justiert sind, wird nun der Ausleger 35 entsprechend der Krümmung des Toruskörpers 11 ausgewählt, auf der Wange 5' mit Ηϊ1Γ<; der Platten 30 und 31 so montiert und eingerichtet, daß die Schweißeinrichtung 37 mit ihrem Drehpunkt in der Ebene 22, und zwar im Mittelpunkt des den Toruskörper Il erzeugenden Kreises, liegt. Vorteilhafterweise kann bei dieser Einstellung die Schweißeinrichtung 37 vom Ausleger 35 abgenommen sein, wenn ihr Drehpunkt am Ausleger 35 markiert ist. Die gegenseitige Ausrichtung der Elemente 11,35 und 37 erfolgt, wie bereits mehrfach beschrieben, dabei so, daß der Drehpunkt der Schweißplailierein-

richtung 37 vorteilhafterweise — bei einer Drehung des Tisches 10 um die Achse 9 — auf der Seelenachse des Torusformkörpers 11 verläuft. Es ist jedoch auch möglich, die Schweißeinrichtung 37 mit ihrem Drehpunkt exzentrisch zu dieser Achse anzuordnen; das bedingt allerdings, daß der genannte Drehpunkt nach jedem Kippen des Drehtisches 10 in LJmschlagrichtung neu eingerichtet wird.

Das Aufbringen der Plattierschicht erfolgt schrittweise, indem jeweils einem Vorwärts-Arbeitshub, bei dem Material aufgetragen wird, ein Rückwärts-Leerhub folgt. Beide Hübe bestehen in einer Drehung des Tisches 10 um die Achse 9 um einen Winkel, der mindestens dem Winkel des Torusformkörpers 11 entspricht. Zwischen je zwei Arbeitshüben wird jeweils die Neigung des Drehtisches 10 in Umschlagrichtung der Plattierungs breite entsprechend durch schrittweises Kippen de Tisches 10 um die Achse 6-6' verstellt, wobei, wie schon angedeutet, die SchweiBplattiereinrichtung 37 relati zum Ausleger 35 entweder selbsttätig im entgegenge setzten Sinne verstellt wird oder von Hand nachgerich tet werden muß, so daß die Plattiereinrichtung 37 ihr vertikale Stellung für jeden Arbeitshub beibehält Weiterhin wird gegebenenfalls zwischen zwei Arbeits

ίο hüben ein an der Plattiereinrichtung 37 vorhandenei Schweißpulvertrichter neu gefüllt, sofern keine automa tische Einspeisung für das Pulver vorgesehen ist.

Das abschließende Spannungsfreiglühen geschieh durch eine Aufheizung des fertigen Rohrkrümmers au etwa 600°C und langsames Abkühlen in Luft.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Fertigung von Rohrkrümmern mit schweißplattierter Innenschicht, bei dem Torus-Sektor-H albschalen aus Blech gepreßt werden, deren Kanten vor dem Zusammenschweißen von jeweils zwei der Halbschalen bearbeitet werden, und bei dem außerdem die Maßnahmen des Innen-Schweißplattierens, des Richtens, des Vergütens und des Spannungsfreiglühens durchgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusammenschweißen der Halbschalen nach dem Kantenbearbeiten durchgeführt wird, worauf das Richten, Vergüten, Innen-Schweißplattieren — entlang tangentialer Mantellinien — und das Spannungsfreiglühen der Torusformkörper folgen.

2. Einrichtung zum Innen-Schweißplattieren von gepreßten und zu Rohrkrümmern zusammengeschweißtem Torusformkörpern, gekennzeichnet durch einen Drehtisch (10), der um 350° umschlagbar ist, wobei seine Drehachse (9) in einer Vertikalebene (22) umläuft, ferner durch einen an der Umschlageinrichtung (5 bis 7) befestigten gekrümmten Ausleger (35), dessen Krümmungsmittelpunkt in der Drehachse (9) des Drehtisches (10) liegt und dessen Krümmungsradius demjenigen des zu plattierenden Torusformkörpers (11) entspricht, und schließlich durch eine von dem Ausleger (35) getragene Schweißplattiereinrichtung (37), die im Bereich der vertikalen U^schlagebene (22) für die Drehachse (9) angeordnet und in dieser relativ zum Ausleger (35) drehbar ist.