DE10255898A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung des Nahtversatzes geschweißter Bleche - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung des Nahtversatzes in Lage und Gegenlage stumpfnahtgeschweißter Bleche oder Rohre. Dabei werden in einem ersten Schritt die scharfkantigen Übergänge der Schweißnaht zum angrenzenden Körper der Außen- und Innennaht an der Stirnseite des Bleches oder Rohres visuell sichtbar markiert und in einem weiteren Schritt werden diese markierten Stellen, ausgehend von einemgewählten Ursprungsort, lagemäßig erfasst und die dabei zurückgelegten Verfahrwege in Beziehung zueinander gesetzt und daraus wird der Nahtversatz ermittelt. DOLLAR A Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung des Nahtversatzes geschweißter Bleche und Rohre, die in Lage und Gegenlage stumpfnahtgeschweißt werden, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Patentanspruch 2.
• Rohre, insbesondere längsnahtgeschweißte Großrohre, werden durch kreisförmig eingeformte Bleche an ihren Längskanten durch jeweils eine Außen- und eine Innennaht hergestellt. Ebenso werden Rohre, die aus schraubenlinienförmig eingeformten Stahlbändern hergestellt werden, an den Längskanten des Bandes mit einer Außen- und Innennaht verschweißt. Zur Herstellung größerer Blechtafeln werden die einzelnen Tafeln ebenfalls an einer Längskante mit einer Außen- und Innennaht verschweißt.
• Bei der Herstellung dieser, z. B. durch Unterpulverschweißen hergestellten Schweißnähte kann es vorkommen, dass die Nahtmitten der Innenlage und der Außenlage nicht ideal übereinander liegen. Nonnen bzw. Kundenspezifikationen geben eine einzuhaltende Toleranz für diesen Nahtversatz vor.
• Um sicherzustellen, dass die Kundenanforderung bezüglich des Nahtversatzes eingehalten wird, muss dieser reproduzierbar mit ausreichender Genauigkeit ermittelt werden können.
• Bislang wird der Nahtversatz zwischen Außen- und Innennaht, insbesondere an den Rohr- oder Blechenden, mittels flächenhafter, röntgenographischer Aufnahmen sichtbar gemacht und durch Ausmessen der Nahtmittenabstände der Nahtversatz bestimmt.
• Nähert sich der Nahtversatz einem kritischen Wert, d. h. dem Toleranzwert, wird eine zusätzliche Kontrollprüfung vorgenommen. Bei dieser Prüfung wird durch Anätzen der Nahtbereich an der Stirnkante ebenfalls flächenhaft sichtbar gemacht und durch visuelles Anzeichnen der Nahtmitten der Nahtversatz mittels Lineal manuell vermessen.
• Diese Verfahren zur Ermittlung des Nahtversatzes haben jedoch mehrere Nachteile.
• Die Röntgenprüfung erfolgt während der Endkontrolle und damit erst zu einem relativ späten Zeitpunkt im Fertigungsprozess, so dass Korrekturmaßnahmen im Schweißprozess erst zu einem sehr viel späteren Zeitpunkt durchgeführt werden können. Aus wirtschaftlichen Gründen wäre es deshalb wünschenswert, dass das Erkennen und Korrigieren eines möglicherweise zu großen Nahtversatzes zu einem möglichst frühen Zeitpunkt nach der Schweißung erfolgt.
• Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der durch die Röntgenprüfung ermittelte Nahtversatz zu ungenau ist, da unterschiedliche Nahtbreiten fälschlicherweise als Nahtversatz interpretiert werden. Eine eventuell notwendige zusätzliche Prüfung durch Anätzen der Schweißnaht und manuelles Ausmessen des Nahtversatzes ist vergleichsweise zeitaufwendig und teuer. Voraussetzung für das Anätzen ist eine feingeschliffene, geplante Oberfläche des stirnseitigen Schweißnahtbereiches was ebenfalls Aufwand bedeutet.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit der auf einfache und kostengünstige Weise reproduzierbar der Nahtversatz in Lage und Gegenlage stumpfnahtgeschweißter Bleche oder Rohre ermittelt werden kann.
• Diese Aufgabe wird nach dem Oberbegriff in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 bzw. 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
• Nach der Lehre der Erfindung wird ein Verfahren verwendet, welches durch lagemäßige Erfassung der zuvor markierten Schweißnahtübergangspunkte der Außen- und Innennaht an der Stirnseite des Bleches oder Rohres, sowie der Erfassung der von einem Ursprungsort zurückgelegten Verfahrwege den Nahtversatz ermittelt. Als Schweißnahtübergangspunkte werden dabei die Orte bezeichnet, bei denen die Schweißnahtkontur, ausgehend beispielsweise von einer Überhöhung, meist scharfkantig in den angrenzenden Körper übergeht.
• Vor der eigentlichen Messung werden die gut sichtbaren meist scharfkantigen Nahtübergänge von der Schweißnaht zum Körper der Außen- und Innennaht zunächst stirnseitig visuell markiert, so dass insgesamt vier Messpunkte vorhanden sind.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem im wesentlichen U-förmigen Haltebügel mit einem an diesem – und damit quer zur Schweißnaht – verschiebbaren Ansteuermittel, das mit einer den Verfahrweg des Ansteuermittels erfassenden Messeinrichtung versehen ist.
• Um den Haltebügel temporär am Blech oder Rohr fixieren zu können, sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung an den Enden der Schenkel des Haltebügels Magnete angeordnet. Für eine Anpassung an unterschiedliche Rohrkrümmungen sind sie schwenkbar an den Schenkeln befestigt.
• Am Längsholm des Haltebügels ist eine parallel liegende Führung befestigt, an der eine Peilvorrichtung und eine elektronische Weg- Messeinrichtung quer zur Schweißnaht verschiebbar angeordnet sind. Die Führung kann als Reitsitz, als T- Nut oder als separate Stange ausgebildet sein. Die Messeinrichtung weist dazu komplementär ausgebildete Elemente auf, um eine ungehinderte Verschiebung zu ermöglichen.
• Die Peilvorrichtung besteht aus einem Rahmengestell und einem hierin befestigten und vorgespannten Peildraht zur exakten Ansteuerung der Schweißnahtübergangspunkte. Zur Messung wir der Haltebügel mit Hilfe der Magnete auf der Außenseite des Rohres oder des Bleches am jeweiligen Ende so fixiert, dass die Peilvorrichtung unmittelbar vor der stirnseitigen Schweißnaht des Bleches oder Rohres verschoben werden kann und mit dem Peildraht die zuvor markierten Punkte der Schweißnahtübergänge angesteuert werden können. Ausgehend von einem gewählten Ursprungsort werden die markierten Stellen über den Peildraht angesteuert und die dabei zurückgelegten Verfahrwege gemessen und nach der Formel: (V1A + V2A)/2 – (V3A + V4A)/2 = Xder Nahtversatz X ermittelt.
• Dabei bedeuten:
  V_1A = Verfahrweg zum Punkt 5 – Außennaht
  V_2A = Verfahrweg zum Punkt 4 – Außennaht
  V_3A = Verfahrweg zum Punkt 7 – Innennaht
  V_4A = Verfahrweg zum Punkt 6 – Innennaht
• Der Ursprungsort kann rechts oder links neben der Schweißnaht liegen. Dementsprechend ergibt sich für den Nahtversatz X ein positiver oder negativer Wert.
• Die Ermittlung des Nahtversatzes X erfolgt mittels einer Auswerteeinheit, die auch den Wert anzeigt.
• Voraussetzung zur Anwendung dieses Verfahrens ist allerdings, dass die Schweißnähte eine annähernd symmetrische Form aufweisen, so dass angenommen werden kann, dass die gesuchte Schweißnahtmitte mittig zu den beiden Schweißnahtübergangspunkten liegt.
• Das vorgeschlagene Verfahren hat den Vorteil, dass für die Ermittlung des Nahtversatzes nur noch vier leicht visuell ermittelbare Messpunkte notwendig sind.
• Die Auswertung einer zeitaufwändigen und kostenintensiven flächenhaften Darstellung der Schweißnaht mittels Röntgen oder Anätzen ist damit nicht mehr notwendig.
• Dieses Messverfahren hat zudem den Vorteil, dass es unmittelbar nach Beendigung der Schweißung eingesetzt werden kann, so dass etwaige Korrekturen ohne große Verzögerung vorgenommen werden können.
• Zudem ist das vorgeschlagene Messverfahren objektiver als das bisher bekannte manuelle Ausmessen mit Lineal.
• Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
• Es zeigen:
• 1 schematische Darstellung einer Schweißverbindung mit Nahtversatz an einem Blech oder Rohr mit einer Außen- und Innennaht,
• 2 schematisch dargestellte Frontansicht des erfindungsgemäßen Schweißnahtmessgerätes.
• 1 zeigt eine mit einem Nahtversatz (X) behaftete Schweißverbindung an einem Blech oder Rohr (1, 1') mit einer Außennaht (2) und einer Innennaht (3). Um die Zusammenhänge zu verdeutlichen, ist der Nahtversatz (X) hier übertrieben dargestellt. Die Orte der Schweißnahtübergänge (4, 5, 6, 7), ausgehend von der beispielhaft dargestellten Nahtüberhöhung zum Grundkörper (1, 1^` ), kennzeichnen dabei die anzusteuernden Messpunkte für das efindungsgemäße Verfahren zur Erfassung des Nahtversatzes (X).
• Die Vorrichtung nach 2 besteht erfindungsgemäß aus einem im wesentlichen O-förmigem Haltebügel (8, 8', 9) an dessen freien Schenkelenden (8, 8') beweglich angeordnete Magnete (10, 10') angebracht sind: Am Längsholm (9) des Haltebügels ist eine parallel liegende Führung (11) befestigt – hier in Form einer Stange – an der ein digital arbeitender, quer zur Schweißnaht verschiebbarer Messschieber (12) angebracht ist.
• Der Messschieber (12) ist mit einer sich quer zum Längsholm (9) erstreckenden Peilvorrichtung (13, 14) verbunden. Diese Peilvorrichtung (13, 14) besteht aus einem offenen Rahmengestell (13), in dem ein Peildraht (14) zur exakten Positionierung eingespannt ist.
• Weiterhin weist die Vorrichtung eine elektronische Auswerteeinheit (15) für die Ermittlung des Nahtversatzes (X) auf. Die Auswerteeinheit (15) ist mit dem Messschieber (12) elektrisch verbunden.
• Bezuqszeichenliste

  

Claims (10)

1. Verfahren zur Erfassung des Nahtversatzes in Lage und Gegenlage stumpfnahtgeschweißter Bleche oder Rohre dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt die scharfkantigen Übergänge (4, 5, 6, 7) der Schweißnaht zum angrenzenden Körper (1, 1') der Außen- und Innennaht (2, 3) an der Stirnseite des Bleches oder Rohres visuell sichtbar markiert werden und in einem weiteren Schritt diese markierten Stellen ausgehend von einem gewählten Ursprungsort lagemäßig erfasst und die dabei zurückgelegten Verfahrwege in Beziehung zueinander gesetzt werden und daraus der Nahtversatz ermittelt wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass an einem im wesentlichen U-förmig ausgebildeten Haltebügel ein an diesem verschiebbares Ansteuermittel angeordnet ist, das mit einer den Verfahrweg des Ansteuermittels erfassenden Messeinrichtung versehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Haltebügel aus einem Längsholm (9) und zwei an den Enden daran befestigten Schenkeln (8, 8') besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende mindestens eines Schenkels (8, 8') mit einem den Haltebügel temporär auf dem Blech oder Rohr fixierenden Befestigungsmittel versehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement als ein schwenkbar angeordneter Magnet (10, 10') ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2 – 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Längsholm (9) mit einer parallel liegenden Führung (11) versehen ist, an der das Ansteuermittel und die Messeinrichtung verschiebbar angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung als Messschieber (12) ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Messschieber (12) mit einer den Verfahrweg erfassenden und visuell ablesbaren Digitalanzeige versehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuermittel ein mit dem Messschieber (12) verbundenes Rahmengestell (13) aufweist, in dem mittig ein eingespannter Peildraht (14) angebracht ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 – 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Messschieber (12) mit einer Auswerteeinheit (15) verbunden ist.