DE3044619C2

DE3044619C2 - Verfahren und Vorrichtung zum fortlaufenden Innenschweißen von Großrohren aus Stahlblech

Info

Publication number: DE3044619C2
Application number: DE19803044619
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 4630 Bochum Kirchhoff; Fritz 4354 Datteln Sprey
Original assignee: Bergrohr Herne 4690 Herne De GmbH
Current assignee: Bergrohr Herne 4690 Herne De GmbH
Priority date: 1980-11-27
Filing date: 1980-11-27
Publication date: 1984-04-26
Also published as: DE3044619A1

Description

— die für das Schweißen vorbereiteten Rohre werden nacheinander ohne Unterbrechung der durch das Schweißen vorgegebenen Vorschubbewegung jeweils an das hintere Ende eines vorhergehenden Rohres mit fluchtenden Längsspalten durch Heftschweißen vorübergehend befestigt,

— die auf diese Weise einen Rohrstrang bildenden Rohre werden anschließend mit Hilfe von Innen- und Außenrollen an ihren den Längsspalt begrenzenden Blechenden nachgerundet,

— danach wird der Rohrstrang an der Innenfuge fortlaufend verschweißt und

— nach dem Verschweißen wird Rohr für Rohr während der Vorschubbewegung vom Rohrstrang abgetrennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrstrang mit kontinuierlicher Geschwindigkeit bewegt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie in bezug auf die Bewegungsrichtung des Rohrstranges nacheinander folgende Hauptelemente umfaßt:

a) eine parallel zur Rohrachse bewegbare Kopplungsvorrichtung (1) zum vorübergehenden Verbinden durch Schweißen von zwei aufeinanderfolgenden Rohren, die sich jeweils nach dem Anlegen eines Rohres an das Ende des vorhergehenden Rohres mit dein Rohrstrang mitbewegt und nach Beendigung des Befestigungsvorganges in ihre Ausgangslage mit Hilfe eines Antriebes (26) zurückbewegt wird,

b) eine Biegevorrichtung (2) mit Innenrollen (21) und wenigstens einer mittig zum Längsspalt (14) am Rohr anliegenden Außenrolle (19), wobei die Außenrolle (19) mit einem Antrieb (20) ausgestattet ist,

c) eine an sich bekannte Schweißeinrichtung (3) mit den üblichen Elementen für die Zufuhr von Schweißstrom, Schweißdraht und Pulver durch den Längsspalt (14) zum vorkragenden Schweißkopf(12),

d) eine an der Schweißstelle angeordnete Rollenslalion (4) mit einem Paar Außenrollen (Ifi, 17) mit waagerechten Drehachsen, die den Rohrkörper vollständig umschließen, wobei die obere Rolle (16) gegen den Rohrkörper andrückbar ist und die untere Rolle (17) einen Antrieb (18) aufweist und zusammen mit der Außenrolle (19) der Biegevorrichtung (2) den Vorschub des Rohrstrances (6) bewirkt und

e) eine Trennvorrichtung (5), bestehend aus einem mitlaufenden und zurückbewegbaren Wagen (10), auf dem ein Schweißbrenner (11) zum Trennen der Schweißverbindung an den Stoßstellen der Rohre angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsvorrichtung (1) auf einem unterhalb des Rohrstranges mittels Schienen geführten Schlitten (25) angeordnet ist und daß ein den Schlitten (25) hin- und herbewegbarer motorischer Antrieb (26) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Schlitten (25) eine vordere, am Ende des vorderen Rohres (8) angreifende und eine hintere, am Anfang des anschließenden Rohres (7) angreifende Haltevorrichtung (28 bzw. 27) zum vorübergehenden Festlegen der Rohre in bezug auf den Schlitten (25) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß jede Haltevorrichtung (27 bzw. 28) ein das Rohr umschlingendes Spannband (29) aufweist, an deren Enden das öffnen und Zusammenziehen des Spannbandes bewirkende Betätigungsorgane wie Hubzylinder (30) oder dergleichen angreifen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Schlitten (25) ein auf die senkrechte Mittenebene des Rohrstranges (6) ausgerichtetes, hochstehendes Flacheisen (32) angeordnet ist. welches sich im Längsspalt (14) erstreckt und in der Befestigungsstellung die Stoßstelle von zwei zu verbindenden Rohren (7, 8) überbrückt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Schlitten (25) zum Höhenausgleich der Rohrenden höhenverstellbare Formbacken (33,34) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Schlitten (25) auf jeder Seite des Rohrstranges (6) eine Schweißeinrichtung (35 bzw. 36) zur Bildung einer die Stoßstelle überbrückenden Verbindungsnaht angeordnet sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Inncnseliwcißen von aus Stahlblech geformten Großrohren mit einem Längsspalt, bei dem das zu verschweißende Rohr gegenüber einer ortsfesten Lichtbogenschweißeinrichtung entsprechend der Schweißgeschwindigkeit bewegt wird, wobei das Rohr an der Schweißstelle durch Walzen geformt wird und der Schweißkopf durch den Längsspalt in das Rohr hinein bis zur Schweißstelle vorkragt. Als Großrohre bezeichnet man im allgemeinen Stahlrohre, deren Rohrdurchmesser größer ist als 400 mm.

Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Großrohren aus Stahlblech bekannt. Nach einem dieser Verfahren werden Stahlbleche beispielsweise mit Hilfe einer Biegemaschine oder einer Presse zu Rohren mit einem Längsspalt gclormt. wonach anschließend die am Längsspalt einander gegenüberstehenden Kanten innen und außen verschweißt werden. 1 licibei geht man in der Regel so vor, daß das Rohr mit dem Längsspalt zunächst außen geheftet, dann innen geschweißt, danach die Heftnaht wieder ausgefugt und anschließend außen fcrtiKceschwcißt wird. Das Heften. Fugen und Außen-

schweißen sind Arbeitsgänge, die im Durchlaufverfahren vorgenommen werden können. Für das Innenschweißen solcher Rohre sind dagegen mehrere Arbeitsgänge notwendig.

Bei einem häufig angewendeten Verfahren zum Innenschweißen wird das Rohr zur.ächst auf einen Wagen oder Rollgang gelegt und anschließend zur Ausführung der Innenschweißnaht auf einen der Rohrlänge entsprechenden Holm gefahren, an des>sen vorkragendem Ende sich der Schweißkopf befindet. Nach Beendigung der Innenschweißnaht muß das Rohr vom Holm wieder abgezogen und beiseite gelegt werden, bevor das nächste Rohr in Schweißposition gebracht werden kann. Dieses Verfahren hat nicht nur technische Nachteile, sondern ist auch umständlich und sehr zeitaufwendig.

Die Erfindung will hier Abhilfe schaffen. Sie hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zum kontinuierlichen Innenschweißen von Großrohren aus Stahlblech zu entwickeln. Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ausgehend von einem Verfahren zum Innenschweißen der Längskanten an Großrohren aus Stahlblech der eingangs beschriebenen Art sieht die Erfindung zur Lösung der gestellten Aufgabe ein Verfahren mit folgenden Verfahrensschritten vor:

— danach wird der Rohrstrang an der Innenfuge fortlaufend verschweißt und

Zweckmäßigerweise wird der Rohrstrang mit kontinuierlicher Geschwindigkeit bewegt.

Dieses Verfahren bietet die Möglichkeit, Großrohre aus Stahlblech innen im Durchlaufverfahren zu schweißen. Gegenüber dem bekannten diskontinuierlichen Verfahren entfallen bei dem neuen Verfahren die Arbeitsvorgänge Heften und Fugen. Überdies werden Nebenzeiten, wie sie bislang durch das mehrfache Umsetzen der Einzelrohre anfallen, weitgehend eliminiert. Dies bedeutet, daß die Arbeitsleistung Draktisch nur noch von der Schweißgeschwindigkeit abhängt.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt nach der weiteren Erfindung in bezug auf die Bewegungsrichtung des Rohrstranges nacheinander folgende Hauptelemente:

a) eine parallel zur Rohrachse bewegbare Kopplungsvorrichtung zum vorübergehenden Verbinden von zwei aufeinanderfolgenden Rohren, die sich jeweils nach dem Anlegen eines Rohres an das Ende des vorhergehenden Rohres mit dem Rohrstrang mitbewegt und nach Beendigung des Befestigungsvorganges in ihre Ausgangslage mit Hilfe eines Antriebes zurückbewegt wird,

b) eine Biegevorrichtung mit Innenrollen und wenigstens einer mittig zum Langsspalt am Rohr anliegenden Außenrolle, wobei dit Außenrolle mit einem Antrieb ausgestattet ist,

c) eine an sich bekannte Schweißeinrichtung mit den -, üblichen Elementen für die Zufuhr von Schweißstrom, Schweißdraht und Pulver durch den Längsspalt zum vorkragenden Schweißkopf,

d) eine an der Schweißstelle angeordnete Rollenstation mit einem Paar Außenroller, mit waagerechten

in Drehachsen, die den Rohrkörper vollständig umschließen, wobei die obere Rolle gegen den Rohrkörper andrückbar ist und die untere Rolle einen Antrieb aufweist und zusammen mit der Außenrolle der Biegevorrichtung den Vorschub des Rohrstranges bewirkt und

e) eine Trennvorrichtung, bestehend aus einem mitlaufenden und zurückbewegbaren Wagen, auf dem ein Schweißbrenner zum Trennen der Schweißverbindung an den Stoßstellen der Rohre

:o angeordnet ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Kopplungsvorrichtung auf einem unterhalb des Rohrstranges mittels Schienen geführten Wagen angeordnet, wobei ein motorischer Antrieb vorgesehen ist, der zum Bevegen des Wagens in beiden Fahrtrichtungen dient.

Für das vorübergehende Festlegen bzw. Verbinden der Rohre mit dem Wagen sind nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung auf dem Wagen eine vordere, am Ende des vorderen Rohres angreifende und eine hintere, am Anfang des anschließenden Rohres angreifende Haltevorrichtung angeordnet. Die Haltevorrichtung kann zweckmäßigerweise so ausgebildet sein, daß sie ein das Rohr umschlingendes Spannband aufweist, an deren Enden das öffnen und Zusammenziehen des Spannbandes bewirkende Betätigungsorgane wie Hubzylinder oder dergleichen angreifen.

Damit die einzelnen Rohre in bezug auf ihren Längsspalt auf einfache Weise genau ausgerichtet werden können, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung auf dem Wagen ein auf die senkrechte Mittenebene des Rohrstranges ausgerichtetes, hochstehendes Flacheisen angeordnet, welches sich im Längsspalt erstreckt und in der Befestigungsstellung die Stoßstelle von zwei zu verbindenden Rohren überbrückt. Zusätzlich sind auf dem Wagen höhenverstellbare Formbacken angeordnet, die zur gegenseitigen Ausrichtung der aufeinanderfolgenden Rohre in der

so Höhenrichtung dienen. Die Verbindung von zwei aufeinanderfolgenden Rohren wird zweckmäßigerweise mit zwei Schweißeinrichtungen bewirkt, die zu beiden Seiten des Rohrstranges auf dem Wagen angeordnet sind und zur Erzeugung einer die Stoßstelle überbrükkenden kurzen Verbindungsnaht dienen.

Die Erfindung hat erkannt, daß ein fortlaufendes Innenschweißen von Stahlrohren mit einem Längsspalt am einfachsten zu verwirklichen ist, wenn die Rohre für den Schweißvorgang vorübergehend zu einem durchgehe) henden Rohrstrang miteinander verbunden werden. Um keine Unterbrechung im Schweißvorgang eintreten zu lassen, ist es notwendig, das vorübergehende Verbinden der Rohre während der Bewegung durchzuführen. Wesentliche Voraussetzung für eine Verbindung ohne

b5 Unterbrechung der Vorschubbewegung ist die vorstehend beschriebene Kopplungsvorrichtung. Zudem wird auch das Trennen der Rohre nach dem Innenschweißen mit einer verfahrbaren Vorrichtung, die vorzugsweise

mit einem Schneidbrenner ausgestattet ist, bewirkt, so daß auch durch das Abtrennen der fertiggeschweißten Rohre der Schweißvorgang nicht unterbrochen werden muß.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum kontinuierlichen Innenschweißen schematisch dargestellt ist. näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht der Gesamtvorrichtung,

F i g. 2 einen Querschnitt am Ort der Schweißstelle in der Ebene der Linie 1-1,

Fig. 3 einen Querschnitt in Höhe der Schweißvorrichtung in der Ebene der Linie H-II,

F i g. 4 einen Querschnitt irn Bereich der Biegevor richtung in der Ebene IH-IlI,

Fig. 5 eine Seitenansicht der Kopplungsvorrichtung in einem größeren Maßstab,

Fig. 6 einen Querschnitt der Kopplungsvorrichtung in der Ebene der Linie IV-IV und

Fig. 7 einen Querschnitt der Kopplungsvorrichtung in der Ebene der Linie V-V.

Die dargestellte Vorrichtung zum fortlaufenden Innenschweißen von Stahlrohren umfaßt in bezug auf die Vorschubrichtung der Rohre nacheinander eine verfahrbare Kopplungsvorrichtung 1, eine Biegevorrichtung 2, eine Lichtbogenschweißeinrichtung 3, eine Rollenstation 4 am Ort der Schweißstelle und eine verfahrbare Trennvorrichtung 5. !n der Zeichnung ist ein Rohrstrang 6 dargestellt, der sich aus einzelnen Rohren 7,8 und 9 zusammensetzt.

Die Trennvorrichtung 5 besteht im wesentlichen aus einem auf Schienen geführten Wagen !0 mit einem auf dem Wagen montierten Brennschweißgerät 11 zum Auftrennen der Verbindungsschweißnähte. Der Wagen 10 wird während des Trennvorganges vom Rohrstrang 6 mitbewegt und nach dem Trennen der Verbindungsnähte durch einen geeigneten Antrieb in seine Ausgangsposition zurückbewegt.

Am Ort der Schweißstelle befindet sich im Innern des Rohres 8 der Schweißkopf 12, der über einen Holm 13 mit der ortsfesten Lichtbogenschweißeinrichtung 3 in Verbindung steht. Schweißstrom. Schweißdraht und Pulver werden dem Schweißkopf 12 durch den an der Unterseite des Rohres vorhandenen Längsspalt 14. in dem sich ein schwertartiger Halter 15 erstreckt, zugeführt (vgl. Fig. 3). Die Lichtbogenschweißeinrichtung 3 ist an sich bekannt und braucht hier nicht erläutert zu werden.

Die Rollenstation 4 besteht aus einem Paar

16, 17 ΓΓιϊΐ Waagerechten DrciiSCnSCPi, ui

den Rohrkörper vollständig umschließen. Die obere Rolle 16 ist gegen den Rohrkörper andrückbar. Die untere Rolle 17 ist über ihre Antriebswelle mit einem regelbaren Antriebsmotor 18 gekuppelt. Sie bewirkt allein oder in Verbindung mit einer Außenrolle der Biegevorrichtung 2 den Vorschub des Rohrstrangs 6 mit der gewünschten Schweißgeschwindigkeit. Mit Hilfe der Rollen 16,17 wird das Rohr an der Schweißstelle so zusammengedrückt, daß die den Längsspalt 14 begrenzenden Kanten an der Schweißstelle unmittelbar voreinander stehen.

Bei der Herstellung von Rohren aus Stahlblechen durch Walzen bereitet es Schwierigkeiten, die Enden, die den Längsspalt begrenzen, voll auszurunden. Es ist daher bekannt, die geraden Enden vor dem Verschwelßen der Längsnaht nachzurunden. Dies wird bei der in der Zeichnung veranschaulichten Vorrichtung durch die Biegevorrichtung 2 bewirkt. Sie enthält auf der Unterseite des Rohrstranges eine Außenrolle 19, die mit einem Antriebsmotor 20 gekuppelt ist. Im Innern des Rohrstranges 6 befindet sich ein Paar innenrollen 21, die an einem in der Längsrichtung des Rohrsiranges sich erstreckenden Längsbalken 22 gelagert sind. Dieser Längsbalken 22 ist als einarmiger Hebel ausgebildet und an einem Ende an einer ortsfesten Konsole 23 angelenkt, die durch den Längsspalt 14 in das Innere des Rohrstranges 6 hineinragt. Am anderen Ende des Längsbalkens greift eine Kraft P an, die den für das Nachrunden der Enden erforderlichen Anpreßdruck der Innenrollen 21 erzeugt.

Die Kopplungsvorrichtung 1 ist auf einem auf Schienen 24 geführten Schlitten 25 angeordnet. Für das Bewegen des Schlittens in entgegengesetzten Bewegungsrichtungen ist ein Antrieb 26 in der Art eines Spindelantriebes mit Servomotor vorgesehen.

Zum vorübergehenden Verbinden der Rohre 8, 7 mit dem Schlitten 25 sind zwei voneinander unabhängige Haltevorrichtungen 27, 28 auf dem Schlitten angeordnet. Diese Haltevorrichtungen bestehen im wesentlichen aus einem das Rohr umschlingenden Spannband 29 an deren unterhalb des Rohrstranges sich befindenden Enden das Öffnen und Zusammenziehen des Spannbandes 29 bewirkende Hubzylinder 30 über geeignete Verbindungslaschen 31 angreifen. F i g. 7 zeigt die Haltevorrichtung 27 in der Schließstellung, in der die Kolben der Hubzylinder 30 in Richtung auf das Rohr 7 ausgefahren sind.

Auf dem Schlitten 25 ist weiterhin ein auf die senkrechte Mittenebene des Rohrstranges 6 ausgerichtetes, hochstehendes Flacheisen 32 feststehend angebracht, welches sich im Bereich der Stoßstelle im Längsspalt der aufeinanderfolgenden Rohre 7, 8 erstreckt. Beim Spannen der Haltevorrichtungen 28 und 27 werden die den Längsspalt begrenzenden Blechkanten gegen das Flacheisen 32 gedrückt, womit zugleich eine Ausrichtung des nächstfolgenden Rohres 7 auf das vorhergehende Rohr 8 erzielt wird dahingehend, daß der Längsspalt des Rohres 7 genau mit dem Längsspalt des Rohres 8 fluchtet.

Auf dem Schlitten 25 sind weiterhin im Bereich der Stoßstelle höhenverstellbare Formbacken 33, 34 angeordnet, mit deren Hilfe die Rohrenden im Hinblick auf eine gleiche Höhenlage ausgerichtet werden können.

Das vorübergehende Verbinden von zwei aufeinanderfolgenden Rohren 8,7 wird mit zwei Schweißeinrichtungen 35, 36 auf jeder Seite des Rohrstranges bewirkt. Diese Schweißeinrichtungen 35, 36 erzeugen nach dem

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Unterseite der Rohre auf beiden Seiten des Längsspaltes 14 je eine kurze, zum Längsspalt 14 parallel verlaufende Verbindungsnaht, die später mit Hilfe der Trennvorrichtung 5 wieder aufgetrennt wird.

Während des Betriebes der Schweißvorrichtung wird die Kopplungsvorrichtung 1 aus der in F i g. 5 dargestellten rückwärtigen Endstellung mit dem jeweils letzten Rohr mitbewegt und mit Hilfe der Haltevorrichtung 28 mit diesem verbunden. Danach wird das nächstfolgende Rohr von hinten in Richtung auf den Rohrstrang 6 herangeführt, bis es mit seiner vorderen Stirnfläche an der hinteren Stirnfläche des vorhergehenden Rohres anliegt. Nun wird die Haltevorrichtung 27 betätigt und auf diese Weise das herangeführte Rohr mit dem sich bewegenden Rohrstrang gekoppelt. Soweit erforderlich, wird vorher noch eine Ausrichtung in bezug auf die Höhenlage mit Hilfe der Formbacken 33, 34 durchgeführt. Anschließend werden mit den

Schweißeinrichtungen 35, 36, deren Schweißköpfe gegenüber dem Schlitten 25 in Rohrlängsrichtung begrenzt bewegbar sind, die beiden Verbindungsnähte erzeugt, die die Stoßstelle überbrücken. Danach werden beide Haltevorrichtungen 27,28 gelöst und der Schlitten 25 kann nun mit Hilfe seines Antriebes 26 in die

Ausgangslage zurückbewegt werden.

Die Länge der Vorschubbewegung des Schlittens 25 beträgt bei einer Rohrlänge von z. B. 12 in ca. 2 m. Die Schweißgeschwindigkeit und damit die Geschwindigkeit der Vorschubbewegung des Rohrstranges liegt bei ca. 0,03 m/s.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Innenschweißen der Längskanten an Großrohren, die aus einzelnen Blechtafeln hergestellt werden, bei dem das vorgeformte Rohr gegenüber einer ortsfesten Lichtbogenschweißeinrichtung entsprechend der Schweißgeschwindigkeit bewegt wird und das Rohr vor Erreichen der Schweißstelle durch Schließwalzen geführt wird, wobei der Schweißkopf durch den Längsspalt in das Rohr hinein bis zur Schweißstelle vorkragt, g e kennzeichnet durch folgenden Verfahrensablauf: