DE10255898B4 - Method and device for detecting the seam offset of welded sheets or pipes - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Erfassung des Nahtversatzes in Lage und Gegenlage stumpfnahtgeschweißter Bleche oder Rohre, bei dem die scharfkantigen Übergänge der Schweißnaht zum angrenzenden Körper als Bezugspunkte herangezogen werden, wobei in einem ersten Schritt die scharfkantigen Übergänge (4, 5, 6, 7) zum angrenzenden Körper (1, 19 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 berührungslos mit einer Messeinrichtung angepeilt werden und die dabei zurückgelegten Verfahrwege in Beziehung zueinander gesetzt werden und daraus der Nahtversatz ermittelt wird.method for detecting the seam offset in position and counterstay blunt seam welded sheets or pipes in which the sharp-edged transitions of the weld to the adjacent body are used as reference points, in a first step the sharp-edged transitions (4, 5, 6, 7) to the adjacent body (1, 19 of the foreign and inner seam (2, 3) on the front side of the sheet or tube visually be marked visibly and in a further step these marked Starting from a selected one Place of origin without contact be targeted with a measuring device and thereby covered Traversing paths are set in relation to each other and from this the seam offset is determined.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung des Nahtversatzes stumpfnahtgeschweißter Bleche und Rohre.The The invention relates to a method for detecting the seam offset butt seam welded Sheets and pipes.

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.Tube, in particular longitudinally welded large pipes, be through circular molded sheets on their longitudinal edges through one external and an inseam made. Likewise, pipes are formed from helically steel strips be produced, at the longitudinal edges of the volume with an exterior and inseam welded. For the production of larger metal sheets The individual panels are also on a longitudinal edge with an exterior and Inseam welded.

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. Normen bzw. Kundenspezifikationen geben eine einzuhaltende Toleranz für diesen Nahtversatz vor.at the production of this, z. B. produced by submerged arc welding Welds can It happens that the seam centers of the inner layer and the outer layer not ideal on top of each other lie. Standards and / or customer specifications give a to be kept Tolerance for this seam offset before.

Um sicherzustellen, dass die Kundenanforderung bezüglich des Nahtversatzes eingehalten wird, muss dieser reproduzierbar mit ausreichender Genauigkeit ermittelt werden können.Around ensure that the customer requirement regarding the seam offset is met must be reproducibly determined with sufficient accuracy can be.

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.So far is the seam offset between outer and inner seam, in particular to the pipe or Blechenden, by areal, radiographic Recordings made visible and by measuring the seam center distances of the Seam offset determined.

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.Approaches the seam offset is a critical value, i. H. the tolerance value is an additional control test performed. In this test is by etching the seam area at the front edge is also rendered areally visible and by visually marking the seam centers using the seam offset Measure the ruler manually.

Diese Verfahren zur Ermittlung des Nahtversatzes haben jedoch mehrere Nachteile.These However, methods for determining the seam offset have several Disadvantage.

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.The X-ray inspection is done while the final inspection and thus at a relatively late date in the Manufacturing process, allowing corrective action in the welding process only at a much later date carried out can be. Because of economical reasons would it be therefore desirable that the detection and correction of a possibly too large seam offset to one as possible early Time after welding he follows.

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.One Another disadvantage is that the determined by the X-ray inspection Seam offset is too inaccurate because different suture widths are wrong be interpreted as seam offset. Any necessary additional exam by etching the weld and manual measurement of the seam offset is relatively time consuming and expensive. requirement for the etching is a finely polished, planned surface of the frontal weld area which also means effort.

Eine Schweißnaht-Messlehre, die unter anderem dazu dient, die Breite einer Schweißnaht zu ermitteln, ist aus der Patentschrift CH 203464 bekannt.A weld gauge, which serves, inter alia, to determine the width of a weld is known from the patent CH 203464 known.

Diese Messlehre besteht aus einem Y-förmigern Halter, in dem eine Messzunge in Längsrichtung geführt ist. An den beiden Schenkeln des Halters sind im rechten Winkel zueinander zwei Lineale verschiebbar angeordnet. Der Halter mit der Messzunge befindet sich unter einem Winkel von 45° zwischen den beiden Schenkeln.These Measuring gauge consists of a Y-shaped Holder in which a measuring tongue is guided in the longitudinal direction. At the two thighs of the holder are at right angles to each other two rulers slidably arranged. The holder with the measuring tongue is at an angle of 45 ° between the two legs.

Zur Messung der Nahtbreite werden die verschiebbaren Lineale bis zu den als Bezugspunkte fungierenden Übergänge von der Schweißnaht zum angrenzenden Körper herangeschoben, wobei die Nahtbreite dann relativ zu einem festgelegten Eichpunkt von der Messskala des Messlineals abgelesen werden kann.to Measuring the seam width, the sliding rulers are up to the transitions from the weld to the reference points adjacent body pushed, the seam width then relative to a fixed Calibration point can be read from the measuring scale of the measuring rule.

Diese Messlehre hat mehrere Nachteilen. Da sie rein mechanisch arbeitet, müssen zur exakten Positionierung der Messlineale ausgeprägte Absätze an den Schweißnahtübergängen zum angrenzenden Körper vorhanden sein, da ansonsten eine genaue Messung nicht möglich ist.These Measuring gauge has several disadvantages. Since she works purely mechanically, have to for the exact positioning of the rulers pronounced heels on the Weld seam transitions to adjacent body present be, otherwise an accurate measurement is not possible.

Diese zur Messung notwendigen Absätze stehen aber im Widerspruch zur Forderung eines möglichst glatten Nahtüberganges, um die Kerbwirkung so gering wie möglich zu halten. Andererseits kann ohne diese Absätze keine genaue Messung durchgeführt werden, da die Anschläge für die Messlineale fehlen.These paragraphs necessary for the measurement stand in contradiction to the demand of a possible smooth seam transition to keep the notch effect as low as possible. On the other hand, without these paragraphs, no accurate measurement can be made because the stops for the rulers are missing.

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.task the invention is to provide a method and a device, with the easy and inexpensive Way reproducible the seam offset in position and counterstay butt weld welded sheets or pipes can be determined.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.These Task is solved with the features of claim 1 and 2 respectively. advantageous Further developments are the subject of dependent claims.

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.To The teaching of the invention, a method is used which by positional recording the previously marked weld seam transition points the foreign and inner seam on the front side of the sheet or tube, as well as the Recording the traverses traveled from a place of origin Seam offset determined. As weld seam transition points are doing denotes the places where the weld contour, starting for example from an elevation, mostly sharp-edged merges into the adjacent body.

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.In front The actual measurement will be the most visible, usually sharp-edged Seam transitions of the weld to the body the foreign and inseam first Visually marked on the front side, giving a total of four measuring points available.

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.The inventive device consists of a substantially U-shaped headband with one at this - and thus transversely to the weld - slidable Drive means, with a the travel of the drive means is provided detecting measuring device.

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.Around the headband temporary to be able to fix on the sheet metal or pipe, are according to a further feature of the invention at the ends of Leg of the retaining clip Magnets arranged. For an adaptation to different pipe bends they are pivotable attached to the thighs.

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.At the longeron of the retaining clip is a parallel guide attached to a direction finder and an electronic Measuring device transverse to the weld are arranged displaceably. The guide can be used as a riding seat, as T-slot or be designed as a separate rod. The measuring device points to it complementary trained elements on to an unhindered shift too enable.

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.The direction finder consists of a frame and a herein fastened and prestressed wire for exact control of the weld seam transition points. For measurement, we fixed the headband with the help of the magnets on the outside of the tube or the sheet at the respective end so that the direction finder can be moved immediately in front of the frontal weld of the sheet or tube and the previously marked points of the weld seam transitions are controlled with the wire can. Starting from a selected place of origin, the marked points are controlled via the wire and the traversed paths are measured and calculated according to the formula: (V 1A + V 2A ) / 2 - (V 3A + V 4A ) / 2 = X the seam offset X determined.

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

Where:

V _1A

= Travel to the point 5 - outside seam

V _2A

= Travel to the point 4 - outside seam

V _3A

= Travel to the point 7 - inseam

V _4A

= Travel to the point 6 - inseam

Der Ursprungsort kann rechts oder links neben der Schweißnaht liegen. Dementsprechend ergibt sich für den Nahtversatz X ein positiver oder negativer Wert.Of the Place of origin may be to the right or left of the weld. Accordingly, results for the seam offset X is a positive or negative value.

Die Ermittlung des Nahtversatzes X erfolgt mittels einer Auswerteeinheit, die auch den Wert anzeigt.The Determining the seam offset X by means of an evaluation unit, which also indicates the value.

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.However, a prerequisite for the application of this method is that the welds an annä Have symmetrical shape, so that it can be assumed that the desired weld center is located centrally to the two weld seam transition points.

Das vorgeschlagene Verfahren hat den Vorteil, dass für die Ermittlung des Nahtversatzes nur noch vier leicht visuell ermittelbare Messpunkte notwendig sind.The proposed method has the advantage that for the determination of the seam offset only four easily visually determinable measuring points are necessary.

Die Auswertung einer zeitaufwändigen und kostenintensiven flächenhaften Darstellung der Schweißnaht mittels Röntgen oder Anätzen ist damit nicht mehr notwendig.The Evaluation of a time-consuming and costly areal Representation of the weld by X-ray or etching is no longer necessary.

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.This Measurement method also has the advantage that it immediately after completion the welding used can be made so that any corrections without much delay can be.

Zudem ist das vorgeschlagene Messverfahren objektiver als das bisher bekannte manuelle Ausmessen mit Lineal.moreover is the proposed measurement method more objective than the previously known Manual measurement with ruler.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.Further Features, advantages and details of the invention will become apparent the following description.

Es zeigen:It demonstrate:

1 schematische Darstellung einer Schweißverbindung mit Nahtversatz an einem Blech oder Rohr mit einer Außen- und Innennaht, 1 schematic representation of a weld joint with seam offset on a sheet or tube with an outer and inner seam,

2 schematisch dargestellte Frontansicht des erfindungsgemäßen Schweißnahtmessgerätes. 2 schematically illustrated front view of the weld seam measuring device according to the invention.

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 erfindungsgemäße Verfahren zur Erfassung des Nahtversatzes (X). 1 shows a welded joint having a seam offset (X) on a metal sheet or tube (FIG. 1 . 1' ) with an outer seam ( 2 ) and an inner seam ( 3 ). In order to clarify the relationships, the seam offset (X) is exaggerated here. The locations of the weld seam transitions ( 4 . 5 . 6 . 7 ), starting from the exemplified seam superelevation to the main body ( 1 . 1' ), indicate the to be controlled measuring points for the inventive method for detecting the seam offset (X).

Die Vorrichtung nach 2 besteht erfindungsgemäß aus einem im wesentlichen U-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.The device after 2 consists according to the invention of a substantially U-shaped headband ( 8th . 8th' . 9 ) at the free leg ends ( 8th . 8th' ) movably arranged magnets ( 10 . 10 ' ) are mounted. At the longitudinal spar ( 9 ) of the retaining clip is a parallel guide ( 11 ) - here in the form of a rod - at the a digitally working, transversely movable to the weld caliper ( 12 ) is attached.

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.The caliper ( 12 ) is with a transverse to the longitudinal spar ( 9 ) extending direction finding device ( 13 . 14 ) connected. This direction finder ( 13 . 14 ) consists of an open frame ( 13 ), in which a wire ( 14 ) is clamped for exact positioning.

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.Furthermore, the device has an electronic evaluation unit ( 15 ) for determining the seam offset (X). The evaluation unit ( 15 ) is with the vernier caliper ( 12 ) electrically connected.

Bezugszeichenliste

LIST OF REFERENCE NUMBERS

Claims (8)

Verfahren zur Erfassung des Nahtversatzes in Lage und Gegenlage stumpfnahtgeschweißter Bleche oder Rohre, bei dem die scharfkantigen Übergänge der Schweißnaht zum angrenzenden Körper als Bezugspunkte herangezogen werden, wobei in einem ersten Schritt die scharfkantigen Übergänge (4, 5, 6, 7) zum angrenzenden Körper (1, 19 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 berührungslos mit einer Messeinrichtung angepeilt werden und die dabei zurückgelegten Verfahrwege in Beziehung zueinander gesetzt werden und daraus der Nahtversatz ermittelt wird.Method for detecting the seam offset in the position and counter position of butt weld-welded sheets or pipes, in which the sharp-edged transitions of the weld to the adjacent body are used as reference points, wherein in a first step the sharp-edged transitions ( 4 . 5 . 6 . 7 ) to the adjacent body ( 1 . 19 the outer and inner seam ( 2 . 3 ) are marked visually visibly on the end face of the sheet or tube and in a further step, these marked points are targeted from a selected place of origin contactless with a measuring device and the traversed paths are set in relation to each other and from the seam offset is determined. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass an einem im Wesentlichen U-förmig ausgebildeten, aus einem Längsholm (9) und zwei an den Enden daran befestigten Schenkeln (8, 8) bestehender Haltebügel, ein an diesem verschiebbares Rahmengestell (13) angeordnet ist, in dem mittig ein eingespannter Peildraht (14) angebracht ist und mit einem den Verfahrweg des Rahmengestells (13) erfassenden Messeinrichtung versehen ist.Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that formed on a substantially U-shaped, from a longitudinal spar ( 9 ) and two legs attached thereto at the ends ( 8th . 8th ) existing retaining bracket, a sliding frame on this ( 13 ) is arranged, in the middle of a clamped wire ( 14 ) and with a travel of the frame ( 13 ) is provided detecting measuring device. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende mindestens eines Schenkels (8, 8') mit einem den Haltebügel temporär auf dem Blech oder Rohr fixierenden Befestigungsmittel versehen ist.Device according to claim 2, characterized in that one end of at least one leg ( 8th . 8th' ) is provided with a fixing bracket temporarily fixing on the sheet or pipe fixing means. Vorrichtung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement als ein schwenkbar angeordneter Magnet (10, 10') ausgebildet ist.Apparatus according to claim 3, characterized in that the fastening element as a pivotally mounted magnet ( 10 . 10 ' ) is trained. Vorrichtung nach Anspruch 2–4 dadurch gekennzeichnet, dass der Längsholm (9) mit einer parallel liegenden Führung (11) versehen ist, an der das Ansteuermittel und die Messeinrichtung verschiebbar angeordnet sind.Device according to claims 2-4, characterized in that the longitudinal spar ( 9 ) with a parallel guide ( 11 ) is provided, on which the drive means and the measuring device are arranged displaceably. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung als Messschieber (12) ausgebildet ist.Apparatus according to claim 2 and 5, characterized in that the measuring device as a caliper ( 12 ) is trained. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Messschieber (12) mit einer den Verfahrweg erfassenden und visuell ablesbaren Digitalanzeige versehen ist.Device according to claim 6, characterized in that the caliper ( 12 ) is provided with a travel path detecting and visually readable digital display. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2–7 dadurch gekennzeichnet, dass der Messschieber (12) mit einer Auswerteeinheit (15) verbunden ist.Device according to one of claims 2-7, characterized in that the caliper ( 12 ) with an evaluation unit ( 15 ) connected is.