DE3217333C2

DE3217333C2 - Montagedorn zur Anwendung bei Stumpfstoß-Verbindungen zwischen zwei Rohrabschnitten durch Schweißung

Info

Publication number: DE3217333C2
Application number: DE3217333A
Authority: DE
Inventors: Michel St Herblain Jegousse; Yves Nantes Le Hir; Bruno de Paris Sivry; Bernard Puteaux Sudreau
Original assignee: Compagnie Francaise des Petroles SA
Current assignee: Total Compagnie Francaise des Petroles SA
Priority date: 1981-05-13
Filing date: 1982-05-08
Publication date: 1985-12-19
Also published as: ES512117A0; AU552048B2; BR8202724A; FR2505699B1; JPH0223279B2; CA1199203A; FR2505699A1; NL183707C; US4493966A; ES8304461A1; JPS5829595A; GB2098118A; NL183707B; AU8368882A; NL8201956A; DE3217333A1; NO159000B; NO821584L; GB2098118B; NO159000C

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Innendorn (22), der bei der Schweißverbindung von zwei aufeinanderfolgenden Rohrabschnitten zur Anwendung kommt und mehrere in Längsrichtung voneinander unterteilte Zonen (25, 26, 27) besitzt, die dem Ansetzen oder Anlegen eines neuen Rohrabschnittes, der Verschweißung bzw. der Schweißkontrolle zugeordnet sind. Der Dorn (22) ist außerdem mit Schrittverstelleinrichtungen versehen, durch deren Anwendung er mit seinen Zonen nacheinander an den gleichen Arbeitsplatz gebracht werden kann.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen In>:endorn zur Anwendung beim Stumpf-Aneinanderfügen von zwei Rohrabschnitten durch Schweißverbindung.

Es ist bereits bekannt, in zwei durch Stumpfstoßschweißung ihrer einander gegenüberliegenden und einen Verbindungsbereich definierenden Enden zu verbindender Rohrabschnitte eine Einrichtung einzuführen, die Tast- oder Fühlmittel zur Erkennung der Längsposition des einen Endes und weiterhin Zentriermittel umfaßt, um beide Rohrenden gegeneinander.zu zentrieren, indem sie mit vorderen und hinteren Kufen oder Tragsegmenten an die jeweiligen Innenwandungen der beiden Rohrabschnitte angelegt werden. Darüber hinaus ist es bekannt, bestimmte Schweißeinrichtungen zu installieren, die bei der Durchführung des Schweißvorganges als Schweißwerkzeuge zwischen der vorderen Anordnung der Tragsegmente und der hinteren Anordnung der Tragsegmente wirksam eingesetzt werden.

Bei Anwendung einer solchen Anordnung verbleibt nur wenig Platz zum Unterbringen der Schweißeinrichtung und im besonderen wäre es unmöglich, eine Elektronenstrahlschweißung durchzuführen.

Außerdem ist die Art der gegenseitigen Annäherung der beiden Rohrabschnitte durch das Erfordernis bestimmt, die Anordnung der vorderen Tragsegmente und die Anordnung der hinteren Tragsegmente aus dem Verbindungsbereich zu beseitigen. Schließlich kann eine verhältnismäßig selbsttätig ablaufende Zentrierung wegen des Längsdruckes des einen Rohrabschnittes gegen den anderen Rohrabschnitt praktisch nicht ins Auge gefaßt werüen.

Demgegenüber hat sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe gemacht, den Verbindungsvorgang zwischen zwei Rohrleitungsabschnitten zu vereinfachen und im Einzelfall jegliche Freiheit für die Auswahl des Schweißsystems sowie des Annäherungstast- und Zentriersystems zu ermöglichen und die entsprechend ausgewählten Einrichtungen unter optimalen Bedingungen einbauen zu können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Innendorn vorgeschlagen, bei dem die Tasteinrichtungen und die Zentriermittel in einer ersten sogenannten Anlege- oder Annäherungszone des Domes untergebracht und die Schweißeinrichtungen in einer zweiten sogenannten Schweißzone des Domes angeordnet sind, die in Längsrichtung von der Annäherungszone getrennt ist und mit Verstelleinrichtungen zur Verlage rung im Innern der Rohre derart ausgestattet ist, daß ihre Vorschub- bzw. Hublänge derjenigen von der Schweißzone zur Anlegezone gleichL

Auf diese Weise ist es möglich, nachdem man die Anlegezone des Domes dem Verbindungsbereich gegenüber angeordnet und beide Rohrabschnitte gegeneinander angenähert und -gelegt hat, automatisch die Schweißzone des Domes in den Verbindungsbereich zu bringen, um die Schweißung durchzuführen. Somit wer den die Schweißung und das Gegeneinanderlegen der Rohrenden am gleichen Arbeitsort durchgeführt, jedoch mit in abgeteilten Zonen des Domes untergebrachten Einrichtungen.

Die schrittweise Verstellung kann mit den gleichen

üblichen Förder- oder Stelleinrichtungen vorgenommen werden, die auch zum Einführen des Domes in die Rohrabschnitte benutzt werden können, wenn man diese Einrichtungen mit einem System ausstattet, das eine Verschiebung entsprechend einer Schrittlänge veran laßt, welche die Schweißzone von der Anlage- oder Ver bindungszone trennt Wenn solche Einrichtungen aus Seil und Winde bestehen, kann man ein automatisches Aufroll- und Abrollsystem einrichten, indem man eine bestimmte Seillänge gleich dem Verslellhub -/.wischen der Schweiß- und Anlagezone macht

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung sind die schrittweise arbeitenden Verschiebemittel im Innendorn selbst untergebracht und umfassen ein über einen Hydraulikzylinder betätigtes Gleitstück zur Darstellung einer von zwei Längen, deren Unterschied der Huboder Schrittlänge entspricht, und zwei Spann- oder Klemmorgane, die zum Festhalten des Domes dienen, radial ausfahrbar und in der Lage sind, sich gegen die Innenwand des Rohrabschnittes anzulegen und nahe dem einen Längsende bzw. nahe dem anderen Längsende des Gleitstückes oder der Gleitführung angeordnet sind.

Zur Vereinfachung der Beschreibung εοΐΐ unter dem »vorderen« Teil des Domes der Abschnitt verstanden werden, der am weitesten in den »vorangehenden« Rohrabschnitt des Rohres eintaucht, an das ein neuer Rohrabschnitt angefügt wird. Im Fall des Verlegens einer Rohrleitung wird der vorangehende Rohrabschnitt der letzte Rohrabschnitt sein, der durch vorherige Schweißarbeiten mit der Rohrleitung bereits verbunden worden ist.

Die Tasteinrichtungen und die Zentriereinrichtungen umfassen vorzugsweise einerseits über den Umfang verteilte Zapfen oder Finger,die an Hebeln festgemacht sind, welche mit einem Hydraulikzylinder in Verbindung stehen, dem sogenannten Zapfenspreizzylinder, der bei seiner Betätigung die Zapfen in Radialrichtung spreizt odf ausfährt, wobei die Zapfen vorn Anlageflächen darbieten, die an einem vorangehenden Rohrabschnitt zur Anlage komrr cn, während an der Rückseite geneigte Führungsflächen vorliegen, die zusammen teilweise eine Art Kegelstumpf bilden, dessen verjüngte Seite nach hinten zeigt und als Führungsaufnahme für einc:i neuen Rohrabschnitt dient — und die andererseits Tast-

eo rollen aufweisen, die vor den Zapfen angeordnet und mit Einrichtungen versehen sind, die sie radial zu spreizen suchen, sowie ein Steuer- oder betätigungsorgan für den Zapfenspreizzylinder, das beim radialen Auseinandergehen der Tastrollen anspricht und auslöst, wenn die radiale Spreizung größer ist als diejenige, in welche die Rollen gelangen können, wenn sie sich innerhalb des Rohrabschnittes befinden. Vor den Zapfen und vor den Führungsrollcn umfaßt

der Innendorn vorzugsweise ein Verriegelungsglied, das radial ausgefahren wird und in der Lage ist, sich an die Innenwund eines Rohrabsehniücs anzulegen, um den Innendorn zur Zeit der Ankopplung in Längsrichtung festzuhalten.

Wenn außerdem Schritt-Versielleinrichtungen verwendet werden, die eine Gleitführung und zwei gesteuerte Klcmmglicdcr umfassen, ist es nunmehr wirtschaftlich, wenn eines der beiden gesteuerten Klemmglieder zum Festhalten des Innendorns während seiner Verschiebung aus einem Klemmorgan gebildet wird, das während des Ankoppeins zum Festhalten des Domes dient und gesteuert wird.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung umfaßt die Schweißzone im Fall der Anwendung der Elektronenstrahlschweißung einen feuersicheren Ring, der zwischen den beiden Dichtungsanschlüssen angeordnet ist, die aufblasbar sind, um sich gegen eine Innenwand des Kohrabschnittes anzulegen, sowie Vakuum-fcrzeugungseinrichtungen zur Erzeugung eines Vakuums im Raum zwischen den beiden Dichtungsanordnungen.

In Weiterbildung der Erfindung umfaßt der Dorn eine dritte Zone, die sogenannte Schweiß-Kontrollzone, die im Vergleich mit der zweiten Zone in Längsrichtung auf der anderen Seite der ersten Zone vorgesehen und mit Einrichtungen zum Verschieben im Innern der Rohrabschnitt entsprechend einem Schritt versehen ist, der gleich dem Schritt entspricht, um von der Schweiß-Kontrollzone in die Schweißzone zu gelangen.

Die letztgenannten Verstelleinrichtungen können wie diejenigen für die Verschiebung des Doms zwischen der Schweißzone und der Anlegezone durch übliche Fördereinrichtungen oder Hebezeuge, insbesondere durch ein Kabel und eine Winde, verwirklicht werden und mit einem System versehen sein, der eine Verstellung entsprechend einer gewünschten Schritt- oder Hubiänge ermöglicht Diese Einrichtungen können auch aus einem Führungssystem und Klemm- oder Spanneinrichtungen innerhalb des Domes, wie oben beschrieben, bestehen. Im letzteren Fall ist es zweckmäßig, zwischen der Schweißzone und der Anlagezone einerseits und zwischen der Schweiß-KontroUzone und der Schweißzone andererseits die gleiche Hublänge vorzusehen und die gleichen Antriebs- oder Verschiebungsglieder vorzusehen, um beide durchfahren zu können. Selbstverständlich könnte man auch übliche Fördereinrichtungen verwenden, um den einen der Hübe auszuführen und in den Dorn Verschiebeeinrichtungen einzubauen, um den anderen der beiden Hübe auszuführen.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus einem nachfolgend anhand der Zeichnungen im einzelnen beschriebenen Ausführungsbeispiel, das im speziellen auf den Fall des Zusammenfügens von Rohrabschnitten abgestellt ist, wo diese auf bekannte Art unter Anwendung von sogenannter Verlegung in J-Form im Meer verlegt werden. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht einer Hebezeug- und Schweißanlage zum Verbinden von aufeinanderfolgenden Rohrabschnitten zu einer zusammenhängenden Rohrleitung im Verlauf der Verlegung im Meer in Form eines J,

F i g. 2 eine Ansicht eines Innendoms zum Zentrieren, Schweißen und zur Schweißkontrolle für die Anwendung beim Verbinden von Rohrabschnitten.

iip. S cine verjirfiui-i ic Anxichi ücs ,ikiiven Ab-M-hniitcN ilcs iiinciiduriis .in tier lüiiigsslollc. ilie er vor dem Anlegen von zwei aufeinanderfolgenden Rohrabschnitten einnimmt.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung, die insbesondere Anwendung findet bei einem in der FR-PS 23 10 515 (FR-OS 75 14 079) beschriebenen Verfahren zum Zusammenbau und zum Verlegen einer unterseeischen Rohrleitung und bei einem in der FR-OS 78 33 660 beschriebenen Verfahren zum Ansetzen eines zusätzlichen Rohre'ementes an eine bestehende Rohranordnung.

Eine schwimmende Plattform 1 zum Verlegen einer Rohrleitung im Meer enthält eine öffnung 2, durch die

ίο der vorangehende Rohrleitungsabschnitt 3 auftaucht, d. h. das letzte Glied einer im Begriff des Verlegens befindlichen Rohrleitung, an das ein neuer Rohrabschnitt 4 angeschlossen wird, der in der Verlängerung des Rohrabschnittes 3 von einem schwenkbaren Beschickungsarm 5 gehalten ist, auf dem ein Schüttet· 6 mit einer Haltezange 7 angeordnet ist, um den Rohrabschnitt 4 zu erfassen.

Die Anlage umfaßt entsprechend F i g. 1 außerdem ein mit Hilfe von Hydraulikzylindern verstellbares, schrägverlaufendes Gehäuse 8. Klemmzangen 9, einen Haltering 10, der auf einem ersten Tragbügel U befestigt ist, welcher über hydraulische Anschläge 12 abgestützt und über Hydraulikzylinder 13 an einen mit Spannbacken 15 versehenen zweiten Tragbügel 14 angeschlossen ist, ferner eine äußere Schweißkammer 16 für die Rohrabschnitte mit nichtgezeigten Elektronenstrahlkanonen, einen Flaschenzug 17, einen Anschlußteil (Ortscheit) 18 und eine Zentrierschneide 19. Der Anschlußteil 18 trägt eine Winde 20 mit einem Bremsmotor, auf der ein Seil 21 aufgewickelt wird, das einen Innendorn 22 trägt, wobei der Anschlußteil als Einstellplatz bzw. zur Unterbringung des Domes dient. Der Dorn umfaßt Klemmeinrichtungen, die in der Lage sind, einen Rohrabschnitt 4 festzuhalten, der in F i g. 1 mit einem Halteflansch 23 versehen ist, genau wie für den Rohrabschnitt 3 der Halteflansch 24 gezeigt ist

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wegungen beschrieben, die mit Hilfe des Innendoms 22 in dessen Bereich eingeleitet und veranlaßt werden können. Der Rohrabschnitt 4 wird durch den Haltebügel 14 hindurch mit Hilfe des Wagens 6 in die Schweißkammer 16 eingeführt und ungefähr 10 cm vor dem Rohrabschnitt 3 angehalten, worauf man den Innendom 22 am Seil 21 hängend durch den Rohrabschnitt 4 in den Rohrabschnitt 3 einführt, um dort seine weiter unten im einzelnen erklärte Anlagestellung einzunehmen. Der Rohrabschnitt 4 wird nunmehr mit Hilfe des Haltebügels 14 und der Hydraulikzylinder 13 abgesenkt, bis er auf den Rohrabschnitt 3 trifft und dabei automatisch durch den

so Innendorn 22 zentriert wird. Er wird nunmehr du^r<di die Hydraulikzylinder 13 fest an Ort und Stelle gehalten, und danach läßt sich der Dorn 22 ohne Gefahr einer Dezentrierung der Rohrabschnitte wieder verschieben. Der Innendorn 22 wird ein erstes Mal verschoben, um ihn in Schweißstellung zu bringen und nach Ausführung der Schweißung ein zweites Ma! verschoben, um ihn in die Schweißkontrollstellung zu bringen. Wenn nach Beendigung der SchweißkontroUe der Anschlußteil 18 herabgelassen und unter dem Flansch 23 festgespannt worden ist und wenn der Lastarm 5 in horizontale Position verschwenkt worden ist, wird der Innendom 22 in den Anschlußteil 18 hochgezogen und der Flaschenzug 17 eingeschaltet um mit dem Ablassen bzw. mit dem Verlegen der Rohrleitung fortzufahren, die durch den Rohr-

*& nbschnii! 4 vcr'ängcrt worden ist. bevor ein weiterer neuer Rohrabschnitt herangebracht und auf die gleiche Weise, wie zuvor beschrieben, mit dem freien Ende des Rohrabschnittes 4 verbunden wird.

Aus den in vergrößertem Maßstab gezeichneten, zusammengehörenden Fig. 2a und 2b erkennt man den Innendorn 22 in seiner Verriegelungsstellung aufgrund des Eingriffes mit nichtgezeigten Halte- oder Spanneinrichtungen im Innern des Anschlußteils 18. Der Innendorn ist mit einer Anlagezone 25, einer Schweiß/.onc 26 und einer Schweißkontrollzone 27 versehen, die in Längsrichtung voneinander getrennt sind. Die Anlagezoi.t 25, die unter Bezugnahme auf F i g. 3 näher beschrieben wird, enthält Anlagefinger 28 mit einer quergerichteten Frontseite und einer schrägverlaufenden Rückseite. Tastrollen 29 und einen Betäcigungszylinder 30 zum quergerichteten Ausfahren der Anlagefinger 28. Eine z. B. mit Klemmbacken wirkende Klemmeinrichtung 31 ermöglicht durch radiale Aufweitung, den Innendorn während des Anlagevorganges in Längsrichtung festzuhalten.

Die Schweißzonc 26, die zur Durchführung einer Elektronenstrahlschweißung vorgesehen ist, enthält einen feuerschützenden Ring 32 zwischen zwei aufblasbaren Rohrdichtungen 33, 34. Jede Rohrdichtung 33, 34 besteht aus mehreren in Längsrichtung aufeinanderfolgenden Elementardichtungen, zwischen denen mittels einer getriebenen Pumpengruppe 36 ein Unterdruck geschaffen wird. Der Unterdruck im Raum 37 zwischen den Rohrdichtungen 33 und 34 wird mittels einer Hauptpumpgruppe 38 auf ein Vakuum im Bereich zwischen 133 bis 133 Pa gebracht. Führungsrollen, wie z. B. an der Stelle 39 und auch die Tastrollen 29 stellen die Zentrierung des Innendorns 22 im Anschlußteil 18 und in den Rohrabschnitten 4 und 3 sicher. Oberhalb der Ansclnuß- oder Anlagezone 25 befindet sich ein Behälter 40, als Speicher für die Steuerflüssigkeit der verschiedenen Organe des Innendorns 22. Die Verbindungen zwischen den aufeinanderfolgenden Zonen des Innendorns 22 gewährleisten eine gewisse Nachgiebigkeit um die Verschiebung des Dorns innerhalb der Rohrabschnitte 4 und 3 zu erleichtem.

Beim Ausführungsbetspiel nach F i g. 2 ist der Dorn 22 mit einer Verstelleinrichtung längs einer Hublänge versehen, die aus einer Schieberstange innerhalb einer verschiebbarer. Hülse besteht. Die Länge der Schieberstange 41 kann zwei verschiedene Werte einnehmen, indem ein nichtgezeigter üblicher, doppelt wirkender Verschiebezylinder von der einen oder von der anderen Seite her mit Druckflüssigkeit beaufschlagt wird. Die Schieberstange 41 ist mittels einer Gelenkstelle 42 an den Behälter 40 und über eine Gelenkstelle 43 an ein Klemmglied 44 angeschlossen, das beispielsweise aufblasbar und in der Lage ist, bei radialer Aufweitung den Dorn 22 in einem Rohrabschnitt in Längsrichtung festzuhalten, was insbesondere während der schrittweisen Verstellungen oder Verschiebungen des Domes ausgenutzt wird. Man hat beim vorliegenden Beispiel einen Abstand zwischen der Anlegezone 25 und der Schweißzone 26 angenommen, der gleich dem Abstand zwischen der Schweißzone 26 und der Schweißkontrollzone 27 ist, wobei die beiden Längenwerte, die sich mit der Schieberstange 41 darstellen lassen, sich um den Wen der vorgenannten Längen unterscheiden. Das Seil 21 ist an seinem unteren Ende am Klemmglied 44 festgemacht In der Verriegelungsstellung des Domes 22 innerhalb des Anschlußteiles 18 befindet sich die Schieberstange 41 in zurückgezogenem Zustand.

Die schrittweise Verstellung des Innendoms 22 geht auf folgende Art vor sich. Nachdem der Dorn 22 in die Anlagestellung gebracht worden ist die durch Anlage der Finger 28 am oberen Ende des Rohrabschnittes 3 definiert wird und die Spann- oder Klemmeinrichtung 31 sich im aktiven, d. h. radial aufgeweiteten Zustand befindet, wird der Zylinder der Schieberstange 41 so beaufschlagt, daß er sie in den ausgefahrenen oder ver-■> lungerten Zustand bringt. Daraufhin wird die Klemmeinrichtung 44 aktiviert und die Klemmeinrichtung 32 abgeschaltet, worauf man die Schieberstange 41 durch entsprechende Beaufschlagung des Zylinders wieder einfährt, wodurch nunmehr die Schweißzonc 26 in den

ίο Verbindungsbereich gelangt, der in F i g. 3 an der Stelle 45 angedeutet ist. Um von der Schweißstellung in die Schweißkontrollstellung des Innendorns 22 zu gelangen, wird das Klemmglied 31 aktiviert und das Klemmglied 44 abgeschaltet, worauf man die zweifache Betätigung der Schieberstange 41 und der Klemmglieder 44 und 31, wie zuvor beschrieben, durchführt, so daß die Schweißkontrollzone 27 in den Verbindungsbereich 45 gelangt.

Fig.3 setzt sich uus Fig.3a und der sich darunter anschließenden F i g. 3b zusammen und zeigt den lnnendorn 22 mit weiteren Einzelheiten, und zwar unter der Annahme, daß die schrittweise Verstellung des Domes mit Hilfe des Seilzuges 21 erfolgt, so daß ein integrierter Verstellmechanismus innerhalb des Domes 22 fehlt. Die Länge eines solchen Domes 22 liegt beispielsweise in der Größenordnung von 7 m und das Gewicht in der Größenordnung von etwa 3000 kg.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Seilzug 21 ein mechanisches Lastseil. Die von einem Regiepult kommenden elektrischen Anweisungen werden dem Behälter 40 über ein elektrisches Kabel 46 zugeführt.

Der Behälter 40 wird über flexible Hydraulikleitungen 47 sowie über einen flexiblen Luftdruckanschluß 48 mit Antriebsenergie versorgt.

Entsprechend Fig.3 können die Finger 28, die an einem nicht gezeigten, vor den Fingern liegenden Gelenkpunkt gehalten sind, in Richtung des Pfeiles 49 radial nach außen auseinanderbewegt werden, und zwar mit Hilfe von Schwingarmen 50, die cincncnds an den Fingern und anderencnds nn einem Ring 51 angclcnkt sind, der /.um Zylinder 30 gehört und durch diesen in Längsrichtung verschiebbar ist. Die Betätigung dieses Hydraulikzylinders 30 wird eingeschaltet wenn die Radialstellung der Tastrollen 29 das Ende bzw. den Ausgang des Rohrabschnittes 4 anzeigen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein hydraulisches Steuerventil dienen, das von einem elektrischen Relais gesteuert wird, das auf eine bestimmte Stellung der Haltearme der Tastrollen 29 anspricht Ein im Behälter 40 am Seil 21 angesetzter, nicht dargestellter Lastanzeiger hält die Winde 20 an, wenn er das Fehlen einer Last als Folge dessen erkennt daß die Finger 28 am rückwärtigen, d. h.

oberen Ende des Rohrabschnittes 3 ankommen bzw. sich dort anlegen.

Wenn der Rohrabschnitt 4 dem Rohrabschnitt 3 z. B.

mit Hilfe der Hydraulikzylinder 13 (Fig. 1) in einem ersten Takt angenähert wird, gleitet der Rohrabschnitt 4 über eine der Schrägflächen der Finger 28, was die Zentrierung des Rohrabschnittes 4 bezüglich des Rohrabschnittes 3 zur Folge hat In einem zweiten Takt zwingt

μ die vom Rohrabschnitt 4 auf die Finger 28 ausgeübte Kraft diese sich radial nach innen zurückzuziehen, so daß nunmehr die Stirnflächen der beiden Rohrabschnitte 3 und 4 gegeneinander geführt werden können. Die radiale Spreizkraft der Finger 28 ist auf einen gewünschten einstellbaren Wert mit Hilfe eines nicht gezeigten, ins Behälter 40 untergebrachten Klappenventils eingestellt
Vor dem letzten Arbeitsgang der Annäherung der

Rohrabschnitte 3 und 4 wird das Klemmglied 31 aktiviert. Zu diesem Zweck verschiebt der Hydraulikzylinder 52 den kegelstumpfförmigen Bauteil 53 nach vorn, über den nunmehr an ihrem Außenumfang mit Klemmbacken 55 versehene Keile 54 radial nach außen gedrückt werden. Drei Klemmbacken 55 sorgen für eine vollständige Zentrierung des Innendorns 22 im Rohrabschnitt 3.

In der Sdiwciß/onc außerhalb bzw. zwischen den Rohrdichtungen 33 und 34, die jeweils aus Elementardichtungen 35 gebildet werden, sind zwei Abstreifringe 56 und 57 vorgesehen, welche die Rohrdichtungen gegen wegspritzendes, flüssiges Metall beim Schweißvorgangschützen.

Das Motor-Pumpenaggregat 36 umfaßt einen Motor 58 und eine Flügelpumpe 59. Die Hauptpumpengruppe 38 umfaßt einen Elektromotor 60, der ein Roots-Gebläse 61 und eine zweistufige Flügelpumpe 62 antreibt. Die Pumpen sind in einem Gehäuse untergebracht, das aus zwei Halbschalen besteht, so daß ein leichter Zugang zu den verschiedenen Sicherheitsorganen und auch zum Zweck der Wartung der Pumpen gewährleistet ist. Die Elektroventile und nicht gezeigten Vakuum-Messer sind ebenfalls in der Unterdruckanlage vorgesehen.

Der Feuerschutz 32 besteht aus Stahl. Er ist elektrisch vom Körper des Domes durch nicht gezeigte Aluminium-Unterlegstücke elektrisch isoliert. Zum Zweck einer optimalen Regelung der Schweißparameter ist im Fall einer Schweißung mit zwei ülektronenkanonen der Feuer- oder Funkenabweiser 32 vorzugsweise aus drei gegenseitig elektrisch isolierten Sektorabschnitten hergestellt. Um ein schnelles Auswechseln des Feuerabweisers oder Feuerschutzes zu ermöglichen, kann der Dorn 22 in Höhe der Ebene der Dichtungen 63 neben dem Feucrabweiser 32 in zwei Längsabschnitte geteilt werden. Eine nicht gezeigte Grundplatte mit isolierten Durchgängen und Ringwulstdichtungen sorgen für die Zerlegbarkeit und Ausbaumöglichkeit der elektrischen und pneumatischen Schaltungen und für die Möglichkeit, die Anordnung in Höhe der Ebene der Dichtungen 63, vorzugsweise hinter dem Feuerabweiser 32, unter Vakuum zu setzen.

Die Schweißkontrollzone 27, die auch an jede beliebige andere Kontrollfunktion angepaßt werden könnte, beispielsweise an eine Prüfung mit Hilfe von Gammastrahlung oder Ultra-Schall ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel zur Schweißkontrolle mit Hilfe von Röntgenstrahlung vorgesehen. Eine nicht dargestellte Strahlungsquelle ist auf einem Trägerkranz für die Eleklroncnkanoncn außerhalb der Rohrabschnitte 3 und 4 angeordnet. Die die Kontrolle betreffenden, im Dorn 22 angeordneten Organe befinden sich in einem drehbaren Behälter 64, der bei der Verschiebung des Röntgenstrahlensenders mittels eines Untersetzungsgetriebes 65 in Drehung versetzt wird, das im Körper des Domes angeordnet ist und mit einem am Behälter 64 angebrachten Zahnkranz 66 in Eingriff steht. Die Kontrolleinrichtung umfaßt insbesondere einen Helligkeitsverstärker 87, einen um 45° bezüglich der Achse des Dornes 22 geneigten Spiegel 68 und eine Fernsehkamera 69 zur Überprüfung und zur Übertragung des Strahlungsbildes. Selbstverständlich kann man außerdem eine Einrichtung zur Aufzeichnung des Prüfungsergebnisses vorsehen.

Wenigstens einige Gruppen von Führungsrollen 39 sind auf einem Mechanismus angeordnet der eine konzentrische Verschiebung der an der gleichen Längsstelle des Domes 22 befindlichen Rollen ermöglicht bei gleichzeitiger genauer Zentrierung des Domes innerhalb des Rohtabschnittes, und zwar unabhängig vcn Durchmesseränderungen zwischen einem Rohrabschnitt und dem nächsten. Die Rollen einer solchen An-

5 Ordnung sind an einem Ende von schwenkbar gelagerten Hebeln 70 montiert, deren Ende durch einen verschiebbaren Ring 71 betätigt bzw. angetrieben wird, der die gleiche Achse wie der Dorn 22 besitzt und der auf einem fest mit dem Dorn 22 verbundenen zentrischen Schaft 72 gegen die Kraft voreingestellter Federn 73 längsverschiebbar ist. Wenn der Dorn in einen Rohrabschnitt 3 mit sehr kleinem Durchmesser eingreift, werden die eingestellten Federn 73 zusammengedrückt. Sie kompensieren außerdem die Gewichtskomponente bei Anwendung einer geneigten Rohrverlegeeinrichtung.

Innerhalb eines Abschnittes, der vor der Gruppe von Rollen 39 liegt, die der Rohrdichtung 34 benachbart sind, ist ein Verbund des Dornkörpers nach beiden Seiten dieses Abschnittes unter Verwendung von elastisehen Unterlagscheiben 74 gezeigt, die durch ein System von Schrauben und Muttern 75 gespannt bzw. belastet sind, so daß die mechanische Kontinuität des Dornes weiterbesteht. Jenseits oder oberhalb eines bestimmten Biegemomentes wird dies Verbindungssystem flexibel, wenn die entstehenden Kräfte die Vorspannungen der Unterlegscheiben 74 übersteigen. Eine im wesentlichen gleich aufgebaute Verbindungs- oder Anschlußanordnung läßt sich vorteilhafterweise auch hinter der Gruppe von Führungsrollen 39 anbringen, die der Rohrdichtung 33 benachbart ist.

Es versteht sich, daß, je nach Anwendung und Einsatzgebiet, zahlreiche Abänderungen an den verschiedensten Bauelementen des Domes 22 angebracht oder vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Was die Vakuum-Pumpanordnung betrifft, so könnte man anstelle von Roots-Gebläsen und Flügelpumpen auch Turbo-Molekularpumpen oder Tieftemperaturpumpen einsetzen. Der Montagedorn könnte außerdem, insbesondere in der gleichen Schweißzone wie zuvor beschrieben, eine Elektronenkanone aufweisen, um eine äuPere Schweißung durch eine innere Verschweißung der beiden Rohrabschnitte zu vervollständigen. Die Schweißkontrolle kann auch mit Hilfe eines Senders und eines Empfängers durchgeführt werden, die beide auf dem Innendorn angeordnet sind, wobei die Röntgenstrahlen den Schweißbereich durchqueren und an den Rohrwandungen reflektiert werden. Eine solche Schweißkontrolle ließe sich auch mit Ultra-Schall durchführen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

!. Montage- und Arbeitsdorn zur Anwendung bei der Stoßverbindung von zwei Rohrabschnitten durch Verschweißung der Enden der Rohrabschnitte, die einander gegenüberliegen und damit einen Verbindungsbereich definieren, mit Tasteinrichtungen zur Erkennung der Längsposition eines der Rohrenden und mit Zentriereinrichtungen zum gegenscitigen Zentrieren der Rohrenden sowie mit Schweiß- oder Schweiß-Hilfseinrichtungen, die bei der Durchführung des Schweißvorganges mitwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasteinrichtungen (29) und die Zentriereinrichtungen (28) in einer ersten, der sogenannten Anlegezone (25) des Domes (22) und die Schweißeinrichtungen (32, 33, 34) in einer längs von der Anlegezone (25) abgeteilten zweiten, der sogenannten Schvzeißzone (26) angeordnet sind, während der Dom (22) mit einemüub oder einem Schritt arbeitende Längsverstelleinrichtungen aufweist, die in der Lage sind, den Dorn im Innern der Rohrabschnitte (3, 4) über eine Hublänge zu verschieben, die gleich der Länge zwischen der Schweißzone (26) und der Anlegezone (25) ist.
2. Montagedorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Hub- oder Schrittlänge arbeitenden Längsverschiebungseinrichtungen im Dorn (22) untergebracht sind und eine aus einer über einen Hydraulikzylinder verstellbaren Schieberstange (41) bestehende Einheit umfassen, die eine von zwei Längen einnehmen kann, deren Differenz gleich der Huiiläage ist, wobei die Einrichtungen außerdem zwei gesteigerte Klemm- oder Spannglieder (31,44) aufweisen, die zum Festhalten bzw. zum Abstützen des Domes bei dessen Verstellbcwcgungen dienen, wozu sie in Radialrichtung ausfahrbar oder aufweitbar sowie in der Lage sind, sich an die Innenwand des jeweiligen Rohrabschnittes (3, 4) anzulegen und die jeweils im Bereich des einen Längsendes und im Bereich des anderen Längsendes der Schieberstange (41) angeordnet sind.
3. Dorn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasteinrichtungen und die Zentriereinrichtungen einerseits über den Umfang verteilte Anlegeklauen oder -finger (28) aufweisen, die mit Hilfe von Lenkern (50) an einen Betätigungsbzw. Ausfahrzylinder (30) angeschlossen sind, um im betätigten Zustand die Finger (28) radial auswärts zu w spreizen, die nach vorn gerichtete Halteflächen zur Anlage an ein Ende eines Rohrabschnittes (3) und nach hinten gerichtete, geneigte Führungsflächen besitzen, die teilweise einen mit seinem verjüngten Ende nach hinten weisenden Kegelstumpf begren-/.cn bzw. bilden, und die andererseits Tastrollen (29) aufweisen, die vor den Anlageklauen oder -fingern (28) angeordnet und Einrichtungen versehen sind, welche die Rollen in Radialrichtung vorspannen, wobei ein Steuerglied für den Ausfahrzylinder (30) vor- t>o gesehen ist, das von der Größe des Radi.iiwcges der Tastrollen (29) abhängig betätigbar ist.
4. Dorn nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenker (50) an ihrem einen Ende gelenkig mit den Fingern (28) und an ihrem anderen Ende gelenkig an einen Ring (51) angeschlossen sind, der zum Ausfahr- oder Spreizzylinder (30) für die Finger Bchört.
5. Dom nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Anlegefingern (28) und den Tastrollen (29) ein radial aufweitbares Klemmglied (31) angeordnet ist, das sich gegen die Innenwand eines Rohrabschnittes (3) fest anlegt, um den Dorn beim Anlegevorgang eines weiteren Rehrabschnittes festzuhalten.
6. Dom nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß eines der gesteuerten I'lemmglieder (31, 44), das zum Festhalten bzw. zum Abstützen des Domes während der Domverschiebung dient, aus dem gleichen gesteuerten Klemmglied besteht, das zur Abstützung des Domes während des Anlegevorganges gebildet wird.
7. Dom nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißzone (26) einen feuerfesten Abdeckring (32) umfaßt, der zwischen zwei Rohrdichtungen (33, 34) angeordnet und elektrisch isoliert ist, wobei die Rohrdichtungen aufblasbar sind, um sich gegen eine Innenwand eines der Rohrabschnitte (3,4) anzulegen, und daß Vakuum-Erzeugereinrichtungen vorgesehen sind, um in dem zwischen den beiden Rohrdichtungen (33, 34) gebildeten Raum Unterdruck zu erzeugen.
8. Dom nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als eine dritte Zone eine sogenancie Schweißkontrollzone (27) vorgesehen ist, die in Längsrichtung auf der anderen Seite der zweiten Zone (26) wie die erste Zone (25) angeordnet ist, und daß der Dom Einrichtungen (41) zur schrittweisen Längsverschiebung aufweist, die in der Lage sind, den Dorn (22) im Innern der Rohrabschnitte (3,4) Ober eine Schrittlänge zu bewegen, die der Länge bzw. dem Abstand zwischen der Schweißkontrollzone (27) und der Schweißzone (26) entspricht
9. Dorn nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hublänge zwischen der Schweißkontrollzone (27) und der Schweißzone (26) der Hublänge zwischen der Schweißzone (26) und der Anlagezone (25) gleicht, und daß zur Längsverschiebung des Domes über eine Hublänge die gleiche Einrichtung vorgesehen ist, die den Dom über die eine und über die andere der beiden Hublängen bewegt
10. Dorn nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Schweißkontrollzone mit einem drehend angetriebenen Röntgenstrahlensender zusammenarbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißkontrollzone (27) einen Helligkeitsverstärker (67) umfaßt, der in Abhängigkeit von der Rotationsverstellung der Röntgenstrahlenquelle gesteuert wird.
11. Dorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens eine Gruppe von Führungsrollen (39) enthält, die auf Schwenkhebeln (70) gelagert sind, welche von einem in Längsrichtung des Domes verschiebbaren Ring (71) gegen die Kraft von Federn (73) angetrieben bzw. verstellbar sind.
12. Dorn nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Anordnung von Dichtungen oder Dichtringen (63) in der Nähe des Feuefäbdeckfinges (32) aufweist, die eine Trennung des Domes (22) in zwei aneinander anschließende Längsabschnitte ermöglicht.
13. Dorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens einen querverlaufenden Durchschnitt bzw. Trennstelle und beiderseits der Trcnnstelle eine Dornkörperan-

Ordnung aufweist, die unter Verwendung von elastischen Scheiben (74) mit einem aus Schrauben und Muttern bestehenden System (75) untereinander verbunden sind.
14. Dorn nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Hauptpumpensystem (38) umfaßt, um den zwischen den beiden Rohrdichtungen (33,34) begrenzten Raum unter Vakuum zu setzen, der zwischen der Schweißzone (26) und der Schweißkontrollzone (27) angeordnet ist
15. Dorn nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem ein Hilfspumpsystem (36) enthält für die Räume zwischen den Elementardichtungen (35), welche die beiden Rohrdichtungen (33,34) bilden, wobei das Hilfspumpsystem zwischen der Anlegezone (25) und der Schweißzone (26) angeordnet ist