DE2146423A1

DE2146423A1 - Verfahren zum Spannungsfreiglühen der Schweißnaht endlos geschweißter Metallrohre und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens

Info

Publication number: DE2146423A1
Application number: DE19712146423
Authority: DE
Inventors: Andre Aulnoye-Aymeries Garnier (Frankreich). P
Original assignee: CALLOUREC USINES A TUBES DE LO
Current assignee: CALLOUREC USINES A TUBES DE LO
Priority date: 1970-09-17
Filing date: 1971-09-16
Publication date: 1972-03-23
Also published as: NL167471B; LU61704A1; DE2146422B2; NL7112471A; FR2107758A5; US3767882A; AT321344B; ES395553A1; FR2107757A5; DE2146423B2; JPS5216051B1; DE2146422C3; BR7106146D0; GB1368981A; AU463646B2; ZA716202B; AU3355271A; CH551841A; IL37716A; CA934449A

Description

PATENTANWÄLTE · 7 STUTTGART 1 ß.,.9...1.97l.

DR-ING WOLFF H BARTFLS lange strasse 5i

UK. IINlJ. WULff, tt. BAK ItLJ), TELEFON, (0711) 296310 und 297295

DR. BRANDES, DR.-ING. HELD 214"6^2S telex, 0722312

DIPL.-PHYS. WOLFF

Verfahren zum Spannungsfreiglühen aer Schweißnaht endlos geschweißter Metallrohre und Vorrichtung zum

Durchführen des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spannungsfreiglühen der Schweißzone endlos geschweißter Metallrohre, bei denen das Metallrohr nach dem Schweißen unter einerReihe von langgestreckten Induktionsköpfen hindurchgeführt wird, die auf die Schweißnaht mittig ausgerichtet sind und diese eine bestimmte Zeitlang auf einer bestimmten höheren Temperatur halten. Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Bei Stahlrohren, die aus endlosen Stahlbändern hergestellt werden, indem man diese durch geeignete Rollen zu einem Schlitzrohr verformt, dessen Ränder, in einer Schweißstation beispielsweise durch Induktionserwärmung mittels!Hochfrequenz miteinander verschweißt werden, ist es bekanntlich erforderlich, die Schweißzone auszuglühen, das heißt spannungsfrei zu glühen, um eine gleichmäßige Elastizitätsgrenze im ganzen Rohr zu erzielen. Dieses Ausglühen besteht darin, daß man die Schweißzone während einer genügend langen Zeitspanne auf einer bestimmten höheren und konstanten Temperatur hält. Zu diesem Zweck erwärmt man die Schweißzone durch eine Reihe langgestreckter Induktionsköpfe, die auf die Schweißnaht derart mittig ausgerichtet sind, daß nach ihren beiden Seiten hin die Temperatur symmetrisch abnimmt. Diese Induktionsköpfe müssen ausreichend nahe beieinander und in ausreichend großer Anzahl angeordnet sein, damit die Erwärmung gleichmäßig ist und eine ausreichende Zeit die erforderliche Temperatur erhalten bleibt, was von der Durchlaufgeschwindigkeit des Rohres abhängt.

Es ist auch bekannt, daß namentlich aufgrund der Tatsache, daß das Ausgangsstahlband nicht völlig gerade ist und dazu neigt, säbelförmig zu verlaufen, eine mehr oder minder ausgeprägte Verwindung der Schweißnaht auftritt, das heißt, daß

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diese in einer gewissen Entfernung von der Schweißstation sich nicht mehr in der durch die Rohrachse gehenden Vertikalebene befindet. Aufgrund dieser Verwindung, die auf einer Länge von mehreren Metern mehrere Zentimeter erreichen kann, befindet sich die Schweißzone außerhalb der Erwärmungszonen der letzten Induktionsköpfe .

Weiterhin verursacht das Schweißen einen Temperaturgradienten ^ symmetrisch zur Schweißstelle. Dieser Gradient nimmt mit der Zeit ab, aber die gespeicherte Wärme sorgt dafür, daß beim Auftreten einer Verwindung die in einer Ebene senkrecht zur Rohrachse gemessene Temperaturkurve im Hinblick auf die fest angeordneten Induktionsköpfe nach dem Durchlauf unter diesen nicht mehr symmetrisch ist. Das hat zur Folge, daß das zur Temperaturkontrolle eingesetzte Strahlungspyrometer, das nicht mehr die Schweißnaht anvisiert, eine falsche Temperatur anzeigt, selbst wenn die Induktionsköpfe eine gegenüber der Schweißnaht verlagerte Zone gleichmäßig erwärmen.

Um diesem Nachteil abzuhelfen, hat man schon vorgeschlagen, die Induktionsköpfe horizontal zu verschieben, d.h. in einer * Ebene parallel zur Tangentialebene der obersten Mantellinie des Rohrs, um zu versuchen, daß die Wärme mittig zur Schweißnaht zugeführt wird. Diese einfache Lösung reicht aber nicht aus, wenn die Schweißnaht sich erheblich von der obersten

dennoch

Mantellinie des Rohrs entfernt, da dann die Erwärmung/unsymmetrisch wird und die höchste Temperatur nicht mehr in der Mitte der Schweißnaht auftritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Spannungsfreiglühen der Schweißzone endlos geschweißter Metallrohre anzugeben, bei dem die Wärmezufuhr regelmäßig und mittig zur Schweißnaht erfolgt, ohne Rücksicht auf eine ver-

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hältnismäßig bedeutsame urdveränderliche Verwindung derselben.

Diese Aufgabe ist bei dem eingangs genannten Verfahren gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in der Laufrichtung des Rohrs vor jedem Induktionskopf die Winkellage der Schweißzone festgestellt und jeder der in geeigneter Weise gelagerten Induktionsköpfe dementsprechend bis zu einer mittigen Einstellung auf die Schweißnaht um die Längsachse des Rohres verschwenkt wird. Durch diese von der jeweiligen Lage der Schweißnaht selbst gelenkte Verschwenkung der einzelnen Induktionsköpfe kann die Wärmezufuhr für das Spannungsfreiglühen der Schweißzone stets symmetrisch zur Schweißnaht erfolgen, was eine entsprechend gleiche Glühbehandlung und damit gleiche Eigenschaften der beiderseits der Schweißnaht gelegenen Abschnitte der Schweißzone zur Folge hat, und zwar in jedem Falle unabhängig von dem tatsächlichen Verlauf der Schweißnaht in Bezug auf eine feststehende Bezugsebene,wie zum Beispiel der durch die Rohrachse hindurchgehenden Vertikalebene.

Bei einer bevorzugten Ausführungsweise des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß für die Steuerung der Schwenkbewegung jedes Induktionskopfes an einer in der Laufrichtung des Rohres vor ihm liegenden Stelle die Temperatur beiderseits der Schweißnaht gemessen und jeder Induktionskopf jeweils so verschwenkt wird, daß die Meßergebnisse von beiden Seiten einander gleich sind. Dabei macht man sich in vorteilhafter Weise den Temperaturgradienten der Schweißzone zu Nutze, der dort aufgrund der vom Schweißen her gespeicherten Wärme vorhanden ist. Dieser Temperaturgradient liefert einen einfach erfaßbaren Parameter für die Winkellage der Schweißzone und damit ein einfaches und sicheres Mittel für die Steuerung der Schwenkbewegung der einzel-

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nen Induktionsköpfe, zumal dieser Gradient oder die Temperaturverteilung auch beim Durchlauf des Rohres unter aufeinanderfolgenden Induktionsköpfen hindurch aufgrund deren Nachführung seine symmetrische Lage beiderseits der Schweißnaht beibehält.

Der sich aus der Temperaturvefteilung ergebende Temperaturgradient an einer Stelle vor dem zweiten Induktionsfe kopf, unter dem die Schweißnaht vorbeizieht, flient dazu, diesen auf die Schweißnaht einzustellen. .Für die weiteren Induktionsköpfe gilt dasselbe, d.h. man geht schrittweise vor, und diese folgen der Scheißnaht selbst dann, wenn die Temperaturverteilungskurve eine abgeflachte Sinuskurve ist.

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Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit der das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise ausgeführt werden kann. Diese Aufgabe ist bei einer Vorrichtung mit einer Reihe von langestreckten, in Laufrichtung des Rohres hinter einer Schweißstation angeordneten Induktionsköpfen, die auf die Schweißnaht mittig ausgerichtet sind, dadurch gelöst, daß jeder Induktionskopf auf einem Support angeordnet ist, der durch kreisbogenförmig verlaufende Führungen, die an einem Rahmen befestigt sind, auf einer Kreisbahn um die Längsachse des Metallrohres schwenkbar gelagert und mittels eines Antriebs so einstellbar ist, daß der Induktionskopf die gleiche Winkelstellung wie die Schweißnaht einnimmt. Dadurch kann jeder einzelne Induktionskopf unter Auswertung der jeweils zuvor festgestellten Winkellage der Schweißzone individuell mittig darauf eingestellt werden, so daß die

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von ihm hervorgerufene Erwär-/ der Schweißzone stets symmetrisch zur Schweißnaht erfolgt und damit die beiderseits der Schweißnaht gelegenen Teile der Schweißzone die gleiche Behandlung erfahren.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung anhand eines

in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles

der Vorrichtung gemäß der Erfindung im einzelnen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform;

Fig. 2 eine Vorderansicht der Aus führungsform;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht auf ein Rohrstück mit schematisch eingezeichneter Schweißstation und mit ebenfalls schematisch eingezeichneten

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Induktionsköpfen der" Aus f ührungsf orm;

Fig,4*Temperaturverteilungskurven in einem ausschnittweise dargestellten Querschnitt eines geschweißten Rohres beim Durchlauf durch eine SchwelSstation und unter mehreren Induktionsköpfen.

Im folgenden wird anhand der Fig. 1 und 2 der Aufbau einer Vorrichtung zum Spannungsfreiglühen der Schweißzone endlos geschweißter Metallrohre dargestellt. Das Ausglühen wird mit Hilfe eines Induktionskopfes 2 ausgeführt, der zusammen mit seinem in einem Gehäuse 3 untergebrachten Zubehör auf einem Support 7 verschiebbar angeordnet ist. Die Gesamtheit von Induktionskopf 2 und Gehäuse 3 kann gegenüber dem Support 7 einerseits durch eine Schraubenwinde 6 und andererseits durch eine Hydraulikwinde 5 verschoben werden. Die Schraubenwinde ist einerseits am Support 7 und andererseits an der Hydraulikwinde befestigt. Letztere ist mit der Schraubenwinde 6 mechanisch gekoppelt _una am Gelenkpunkt 4 mit dem Gehäuse 3 verbunden.

Die Schraubenwinde 6 erlaubt es,falls die Kolbenstangen der Hydraulikwinde 5 ganz eingezogen ist, den Luftspalt zwischen dem Induktionskopf 2 und einem Rohr 1 einzustellen, .und zwar in Abhängigkeit von dem Außendurchmesser des Rohres.

Die mit der Schraubenwinde 6 gekoppelte . Hydraulikwinde 5 ist dafür vorgesehen, um beispielsweise bei einer Fabrikationsstörung ein Schnellabheben des Induktionskopfes 2 vom Rohr 1 zu ermöglichen.

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Außerdem ist der Support 7 mit Rollen 10 und 11 versehen, welche sich in kreisbogenförmig verlaufenden Führungen 9 bewegen. Diese Führungen bilden Teile eines Stuhles 8, der auf Führungsschienen 12 verschiebbar gelagert ist und durch eine Schraubenwinde 13 auf und ab verschoben weiden kann. Durch eine Betätiqunq der Schraubenwinde 13 kann man die

Achse der kreisbogenförmig verlaufenden Führungen 9 mit der Längsachse des Rohres 1 in Übereinstimmung bringen, gleichgültig wie groß dessen Durchmesser ist.

Neben den der Einstellung dienenden Schraubenwinden 6 und ist noch eine Schraubenwinde 14 vorgesehen, die auf dem Stuhl 8 angeordnet ist und im Gelenkpunkt 15 mit dem Support 7 gelenkig verbunden ist. Diese durch einen Antriebsmotor 14a betätigte Schraubenwinde 14 dient der Bewegung der Rollen 10 und 11 des Support 7 längs der Führungen 9 des Stuhles 8. Auf diese Weise schwenken der Support 9 und alle daran befestigten Teile , insbesondere der Induktionskopf 2, um die Schwenkachse der kreisbogenförmig verlaufenden Führungen 9 und dadurch wiederum um die Längsachse des Rohres 1, die mit jener zusammenfällt.

Auf diese Weise kann die Gesamtheit des Induktionskopfes 2, des Gehäuses 3 und des Supportes 7 auf beiden Seiten der

werden

obersten Mantellinie des Rohres 1 so verschwenkt/, daß der Induktionskopf 2 mittig zur Schweißnaht aus ge rich te t/^b *· ^e*^b gleichgültig, welche Verlagerung sie im Laufe der Fertigung erfährt, so daß stets ein gleichbleibender Luftspalt erhalten bleibt.

Vorzugsweise ordnet man einen Rahmen 16 verschiebbar an, auf dem der Stuhl 8, der Support 7 und damit das Gehäuse 3 und der Induktionskopf 2 angeordnet sind, so daß er unter der Wirkung einer Hydraulikwinde 20 aus dem Arbeitsbereich heraus-

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gefahren werden kann. Zu diesem Zweck, weist der Rahmen 16 Räder 17 und 18 auf, die auf Schienen 19 lauf en". " ""' \

Im allgemeinen wird eine Fertigungsstraße mehrere aufeinander folgende Stationen / zum Glühen dfer Schweißzone aufweisen, die derjenigen gem.Fig. 1 und 2 gleich sind. Das ist in Fig. 3 angedeutet, in der mit 21 ein Hochfrequenz-Induktionskopf einer Schweißstation bezeichnet ist und in der beispielsweise angenommen worden ist, daß die Schweißnaht iri einer Rechts- · drehung verwunden ist.

Die aufeinanderfolgenden Induktionsköpfe 22 bis 27 der Vorrichtungen zum Glühen der Schweißzone sind im gleichen Sinne wie die Schweißnaht verschwenkt, so daß ein jeder Induktionskopf mittig zur Schweißnaht ausgerichtet bleibt. Selbstverständlich hängt die Anzahl der längs der Schweißzone angeordneten Glühvorrichtungen von der Durchlaufgeschwindigkeit

von
des Rohres und/der erforderlichen Glühzeit ab.

Wie oben angegeben, wird die Winkellage eines jeden der Induktionsköpfe nach der Winkellage der Schweißnaht am Einlauf der jeweiligen Station gesteuert,und zwar jeweils durch die Schraubenwinde 14. Die Meßgeräte im engeren Sinne ebenso wie die übrigen für das Verschwenken erforderlichen Einrichtungen der Vorrichtungen sind nicht dargestellt worden, da sie von herkömmlicher Bauart sind und zum Stand der Technik gehören.

Allgemein ordnet man vor jedem Induktionskopf einerseits eine Meßeinrichtung an, die auf die Schraubenwinde 14 einwirkt, um den Induktionskopf mittig zur Schweißnaht einzustellen, und andererseits einen bekanntes pyrometer an, das die höchste

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Temperatur im rechten Winkel zur Schweißnaht mißt. Auf die letztgenannte Weise wird die Energiemenge gesteuert, die vom Induktionskopf auf das Metall des Rohres übertragen wird, um die höchste Temperatur auf dem richtigen Wert für den Glühvorgang zu halten.

Die Fig. 4 zeigt die Temperaturverteilung beiderseits der Schweißnaht beim Durchlauf des Rohres unter den aufeinanderfolgenden Induktionsköpfen hindurch, wobei die höchste Temperatur auf einem bestimmten, mittig zur Schweißnaht liegenden Wert konstant bleibt. Gleichzeitig ist die Lage der Meßgeräte angegeben, -die in Form von Differentialvisierfernrohren

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LD. und LD,/? ebenso wie die Lage des Steuerpyrometers LC.

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Claims

Patent a η s ρ r ü c h e

1. Verfahren zum Spannungsfreiglühen der Schweißzone endlos geschweißter Metallrohre, bei dem das Metallrohr nach dem Schweißen unter einer Reihe von langgestreckten Induktionsköpfen hindurchgeführt wird, die auf die Schweißnaht mittig ausgerichtet sind und diese eine bestimmte Zeitlang auf einer bestimmten höheren Temperatur halten, dadurch gekennzeichnet, daß in der Laufrichtung des Rohres (1) vor jedem Induktionskopf (2) die.Winkellage der Schweißzone festgestellt und jeder der in geeigrfter Weise gelagerten Induktbnsköpfe (2) dementsprechend bis zu einer mittigen Einstellung auf die Schweißnaht um die Längsachse des Rohres (1) verschwenkt wird.

für

2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß/die

Steuerung der Schwenkbewegung jedes Induktionskopfes (2). an einer in der Laufrichtung des Rohres (1) vor ihm liegenden Stelle die Temperatur beiderseits der'Schweißnaht gemessen und jeder Induktionskopf (2) jeweils so verschwenkt wird, daß die Meßergebnisse von beiden Seiten einander gleich sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Schweißnaht in der Iaufrichtung des Rohres (1) vor jedem Induktionskopf (2) im rechten Winkel zur Längsachse des Rohres gemessen und die dem Induktionskopf (2) zuzuführende Leistung entsprechend der gemessenen Temperatur gesteuert wird,um diese auf einem gleichbleibenden Wert zu halten.

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4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Reihe von langgestreckten, in Laufrichtung des Rohres hinter einer Schweißstation angeordneten Induktionsköpfen, die auf die Schweißnaht mittig ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Induktionskopf (2) auf einem Support (7) angeordnet ist, der durch kreisbogenförmig verlaufende Führungen {9\ die an einem Rahmen (16) befestigt sind, auf einer Kreisbahn-um die Iängsachse des Metallrohres schwenkbar gelagert und mittels eines Antriebes (14a) so einstellbar ist, daß der Induktionskopf (2) die gleiche Winkelstellung wie die Schweißnaht einnimmt.

5.Vorrichtung nach Anspruch 4 zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Bezugsstelle jedes Supportes (7) je ein Temperaturfühler (LD^, LD₂) für jede Seite der Schweißnaht vorgesehen ist und daß eine Pegeleinrichtung vorhanden ist, welche aufgrund der Meßwerte der Temperaturfühler (LD₁, LD₂) die Stellgröße für den Antrieb (14a) des Supportes (7) liefert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4,oder 5 zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, daß jeder Support (7) einen weiteren Temperaturfühler (LC) aufweist, der an einer in Laufrichtung des Rohres (1) vor dem Support (7) gelegenen Stelle die Temperatur der Schweißnaht im rechten Winkel zur Längsachse des Rohres mißt,und daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, welche die dem Induktionskopf zuzuführende Leistung in Abhängigkeit von der durch den Temperaturfühler (LC) gemessenen Temperatur der Schweißnaht steuert.

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