ES2263106T3 - Procedimiento y dispositivo para la fabricacion de tubos soldados de costura en espiral de acero en fleje caliente. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para la fabricacion de tubos soldados de costura en espiral de acero en fleje caliente.Info
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Abstract
Procedimiento para la fabricación de tubos soldados de costura en espiral de acero en fleje caliente, en la zona de dimensión de 400 ¿ 3.050 mm de diámetro exterior y un espesor de pared de 5 ¿ 30 mm con las fases de trabajo siguientes: desbobinado del fleje caliente, unión del principio del fleje con el final del fleje de avance, enderezado de dos etapas del fleje caliente en lisura en dirección transversal, enderezado del fleje caliente en lisura en dirección longitudinal, prueba por ultrasonidos de la superficie total del fleje caliente incluida la prueba de zonas marginales de las zonas de cantos de fleje, mecanizado de cuatro etapas de los cantos de fleje, doblado previo de los cantos de fleje, conformado del fleje caliente en un tubo de hendidura en espiral, soldadura de los cantos de fleje desde el lado interior y exterior del tubo de hendidura en espiral por medio de laser, diagnosis en línea del proceso de soldadura, medición el línea del diámetro, registro en línea del perfil de la configuración de la costura, registro tomográfico de ordenador y valoración de los defectos internos del tubo, comprobación por ultrasonidos de la costura de soldadura.
Description
Procedimiento y dispositivo para la fabricación
de tubos soldados de costura en espiral de acero en fleje
caliente.
La solicitud se refiere a un procedimiento
(reivindicación 1) y a una instalación para la fabricación de tubos
soldados de costura en espiral de acero en fleje caliente según el
preámbulo de la reivindicación 13 (véase por ejemplo el documento
DE-4-29 31 340).
Los tubos grandes soldados pueden ser tubos
soldados de costura longitudinal o tubos soldados de costura en
espiral. Los tubos soldados de costura en espiral se fabrican en la
zona de diámetros de unos 400 mm a 3.050 mm con espesores de pared
de 5 mm a 30 mm.
En tubos soldados de costura en espiral se trata
de tubos conformados de fleje caliente o chapa en una instalación de
conformado en línea de costura en espiral con radio de curvatura
constante, soldándose uno con otro los cantos de fleje que marchan
juntos.
En contraste con la fabricación de tubos de
costura longitudinal, en la que cada diámetro de tubo presupone un
ancho de chapa determinado, la fabricación de tubos soldados de
costura en espiral se caracteriza porque de un ancho de fleje o
chapa pueden fabricarse distintos diámetros de tubo.
En ángulo de entrada del fleje en la unidad
conformadora puede modificarse. Cuanto más pequeño sea el ángulo de
entrada (con ancho de fleje constante) tanto mayor será el diámetro
del tubo.
Los grandes proyectos de tuberías, y aquí
especialmente proyectos de conducción de agua, se hallan en adelante
siempre con más frecuencia en regiones con alto crecimiento de
población. Con frecuencia estas regiones están caracterizadas
todavía por una gran escasez de agua y una infraestructura mal
desarrollada. La consecuencia son grandes inversiones en tiempo y
costes con respecto a la técnica de transporte y la logística. A
menudo los estados en estas regiones sufren todavía de fuerte
escasez de divisas a causa de difíciles circunstancias económicas,
lo que conduce a consideraciones para evitar importaciones y
aumentar los servicios propios en el país.
Por esta razón en estos países se aumenta por
posibilidades propias de elaboración la fabricación estudiada de
tubos de costura en espiral, que en el tiempo más corto puedan
construirse y ponerse en funcionamiento. Estas instalaciones tienen
entonces a menudo el carácter de instalaciones de proyecto para un
solo fin.
Un procedimiento y una instalación para la
fabricación de tubos soldados de costura en espiral se describe en
el manual del tubo de acero (editorial Vulkan, Essen, 12 edición
1.995, páginas 143-152).
Según el estado de la técnica una instalación
estacionaria para la fabricación de tubos soldados bajo polvo
comprende sustancialmente las características siguientes:
conformación de flejes,
soldadura bajo polvo,
prueba por ultrasonidos de la costura de
soldadura y material de base antes y después de la soldadura
separación del ramal de tubería en tubos
individuales,
ajuste.
Para la fabricación del tubo soldado de costura
en espiral en primer lugar se desenrolla el fleje caliente enrollado
en una bobina y se suelda con el extremo del fleje antes colocado
tras el mecanizado correspondiente, de modo que así pueda realizarse
un fleje sin fin y por tanto un proceso de soldadura de tubos que
transcurra de forma continua. El fleje marcha a continuación por un
tren de rodillos enderezadores en el que el fleje se endereza en
correspondencia con las exigencias de lisura.
En la instalación de mecanizado de los cantos de
fleje se recortan en primer lugar los cantos de fleje, es decir se
recorta el fleje a un ancho constante. Al mismo tiempo se preparan
los cantos del fleje para la soldadura por medio de herramientas
adicionales (por ejemplo fresadoras o cuchillas oblicuas).
Antes del conformado del tubo se hace un doblado
previo de los cantos de fleje, para evitar un solapado en la zona de
la costura de soldadura.
Tras el conformado del tubo se unen por medio de
soldadura bajo polvo en primer lugar los cantos de fleje conducidos
juntos en posición aproximada de hora 6 en el lado interior, y en
media espira más lejos sobre el lado exterior del tubo en posición
de hora 12.
\newpage
Alternativamente puede combinarse también la
conformación del tubo con una soldadura ligera de fijación,
soldándose después el tubo así inicialmente soldado en lugares
separados de soldadura final dentro y fuera.
Directamente en conexión con el marco de los
controles de fabricación se controla la costura de soldadura en
eventuales defectos por medio de ultrasonidos, y luego se divide el
tramo de tubo en tubos individuales por un dispositivo separador de
tubos de marcha acompañante.
Estos se conducen a un ajuste, donde el tubo
soldado de costura en espiral se somete en primer lugar a un control
visual, para diagnosticar el estado del tubo tras el propio proceso
de fabricación, antes de que éste se lleve a una ulterior fase de
fabricación.
Siguen las fases de trabajo de repaso (caso de
que sea necesario), toma de muestras para la prueba destructiva,
mecanizado de extremos del tubo, prueba de presión hidráulica del
cuerpo tubular terminado, controles de ultrasonidos de toda la
costura de soldadura, así como una prueba de rayos X de la costura
de soldadura a fijar en dependencia de la extensión necesaria.
Se comprende que las múltiples fases de prueba y
control acompañen a la fabricación de tubos soldados bajo polvo de
costura en espiral, así como también a los de costura longitudinal,
para satisfacer las altas exigencias de calidad.
Pero este desarrollo de fabricación así como el
de las fases múltiples aquí necesarias de prueba y control ya no
puede considerarse como actual, en vista de las posibilidades
técnicas de hoy respecto a la técnica de soldadura y los controles
de forma continua del proceso. Con éstos, en un concepto de
instalación diseñado estacionario de forma estable, no pueden
realizarse las exigencias descritas al principio respecto a las
instalaciones de proyecto de un objetivo, que puedan en el tiempo
más corto posible instalarse y ponerse en funcionamiento.
Las desventajas pueden resumirse como sigue:
A la muy larga cadena de fabricación con las
múltiples fases de prueba y control se une un volumen muy grande de
instalaciones e intensivo de costes.
Los cambios de lugar (movilidad) con este
concepto de instalación deben realizarse con altos costes y mucho
empleo de tiempo.
En el proceso de soldadura bajo polvo se origina
un baño de fusión de volumen relativamente grande que dificulta el
empleo de sistemas modernos para el seguro de calidad.
El proceso bajo polvo requiere por regla general
una junta Y o doble Y como preparación de cantos. Esto opera en
dependencia del espesor de chapa un empleo aumentado de materiales
adicionales de soldadura (alambre de soldadura y polvo), lo que
conduce a mayores baños de fusión, a riesgos más elevados de
defectos y a costes de soldadura.
El tamaño del baño de fusión en dependencia del
diámetro del tubo (curvatura de la pared del tubo) impide un aumento
de la velocidad de soldadura. Esto se aplica especialmente a tubos
de pared delgada.
El procedimiento de soldadura bajo polvo opera
claramente una sobre-elevación de la costura de
soldadura en el interior y en el exterior, lo que repercute
desventajosamente en un posterior recubrimiento exterior e interior
del tubo. La sobre-elevación de la costura de
soldadura opera por una parte un mayor consumo en material de
recubrimiento, por otra parte existe el peligro de deterioro del
recubrimiento exterior del tubo en la zona de
sobre-elevación de la costura de soldadura en los
procesos de transporte y manipulación.
La misión del invento es indicar un
procedimiento y una instalación para la fabricación de tubos
soldados de costura en espiral, con los que puedan superarse las
desventajas del concepto de instalación conocido según el estado de
la técnica.
Esta misión se soluciona según las fases de la
reivindicación de procedimiento 1. Perfeccionamientos ventajosos son
objeto de las reivindicaciones subordinadas. Esta misión se
soluciona también según las características de la reivindicación de
instalación 13.
Según la enseñanza del procedimiento para la
solución de esta misión se emplea un procedimiento, en el que el
tubo de costura en espiral se fabrica por medio de soldadura laser
y, por controles integrados de proceso, está producido un tubo de
calidad terminado de mecanizar ya al final del propio proceso de
fabricación.
Según el invento este claro acortamiento de la
cadena de fabricación conduce a un concepto de instalación muy
simplificado, de forma que los elementos sustanciales del proceso de
fabricación, inclusive los controles continuos del proceso, se
concentran tan solo en la propia instalación de soldadura.
Según el invento este concepto de instalación
está montado modularmente, consistiendo los módulos individuales en
grupos constructivos principales montables y desmontables de forma
sencilla, que ofrecen una movilidad sustancialmente
simplificada.
Un procedimiento y un sistema de aparatos para
la fabricación de tubos de costura en espiral por medio de soldadura
laser es conocido por el documento DE 19758001 C2.
Allí se describen las bases para la fabricación
en técnica de soldadura de un tubo de costura en espiral de alto
valor cualitativo.
Sustancialmente se trata aquí de los supuestos
cualitativos de la preparación de los cantos de fleje, así como del
diseño de un sistema de aparatos para la soldadura laser, por lo que
debe conseguirse:
que la costura de soldadura esté configurada lo
más ampliamente plana en la chapa,
que se efectúe una configuración de estructura
de grano fino y que las propiedades de resistencia de la costura
correspondan al menos a las del material de base,
que los tubos de costura en espiral presenten
generalmente un cuerpo tubular cilíndrico.
Pero un tubo de calidad terminado de mecanizar,
con las exigencias descritas al principio en un concepto de
instalación ampliamente móvil, no puede así todavía realizarse.
Basándose en el estado de la técnica se ha
desarrollado el procedimiento según el invento, de modo que pueda
realizarse una puesta en práctica del concepto de instalación según
el invento para la fabricación de un tubo de costura en espiral
terminado de mecanizar.
Según el invento las características técnicas de
procedimiento e instalación se basan para la consecución de la lista
de objetivos antes mencionada en:
1. la nueva conformación de la preparación de
fleje del fleje caliente,
2. un proceso de soldadura laser en técnica de
posición-posición contraria,
3. un seguro integrado de calidad consistente en
diagnosis en línea foto-óptica, registro en línea foto-óptico del
perfil de la configuración de la soldadura, prueba por ultrasonidos
de la sección transversal de la soldadura, registro tomográfico por
ordenador y valoración de los defectos internos en el tubo,
4. una medición en línea del diámetro del tubo y
medición de la longitud del tubo,
5. un concepto de instalación acortada en forma
constructiva modular.
\vskip1.000000\baselineskip
Con respecto a 1. Nueva conformación de la
preparación de fleje del fleje caliente:
La idea del procedimiento en que se basa este
invento presupone una junta alisada y conformada limpia de los
cantos de fleje con una hendidura de soldadura igual a "cero".
Esto se consigue por:
- enderezado plano del fleje ancho caliente,
- enderezado de dos etapas en dirección transversal por un par de rodillos Duo,
- enderezado en dirección longitudinal por un tren enderezador de varios rodillos,
- procedimiento de cuatro etapas de la preparación de cantos de fleje para la producción de un fleje recto con cantos paralelos colocados oblicuos (junta I oblicua), por medio de fresado de desbastado o corte, fresado de acabado, cepillado en la zona próxima a los cantos, alisado.
Tras el enderezado plano de chapa y la
preparación de los cantos de fleje, como primera fase para el seguro
de calidad del producto final, se prueba el fleje saliente por medio
de la técnica de ultrasonidos sin destrucción respecto a la
inexistencia de defectos por toda la longitud y ancho.
Después de esto se junta de forma de línea
espiral el fleje caliente con los cantos de fleje mecanizados por
medio del sistema conocido de guía y control, de modo que el fleje
marche sin hendidura y pocos grados antes de la posición de hora 6.
En esta posición se efectúa entonces la soldadura interior
laser.
Para la protección de este proceso los cantos de
chapa se proveen con un ligero doblado previo para favorecer así un
deslizamiento conjunto sin decalado ni hendidura de los cantos del
fleje. El desplazamiento conjunto sin decalado de los cantos del
fleje se ayuda por una herramienta de rodillos conformada para este
fin con el punto de soldadura de la posición de hora 6.
\newpage
La ya no existente o tan sólo muy pequeña
sobre-elevación en la zona directa de la costura
interior y exterior de soldadura hace también igualmente necesario
un doblado preciso de los cantos de fleje para evitar el decalado de
los cantos y el solapado en la zona de la costura. Para esto se
requiere de forma concluyente la forma cilíndrica del
tubo.
tubo.
\vskip1.000000\baselineskip
Respecto a 2. Proceso de soldadura laser en
técnica de posición-posición contraria:
Para el empleo puede utilizarse laser de
CO_{2}, así como laser de cuerpo sólido o todos los tipos de laser
que alcancen debido a su potencia para el empleo en la fabricación
de los tubos grandes en cuestión.
Según el invento la soldadura laser en la
técnica de posición-posición contraria tiene una
ventaja importante para la configuración de
sobre-elevación de costura, tanto del lado interior
como del lado exterior del tubo. Esto opera un buen contorno
superficial, comprobable sin destrucción de la costura de
soldadura.
La guía del rayo laser interior, así como del
exterior, sobre la hendidura de soldadura se efectúa por medio de
detectores. Aquí, en contraste con el procedimiento de soldadura
bajo polvo hasta ahora empleado es necesaria una guía
extraordinariamente exacta de los cabezales de rayo laser, para
guiar éstos centrados sobre la hendidura de soldadura y así
registrar igualmente los dos cantos del fleje. Además, el control de
los cabezales de rayo laser está conformado de modo que éstos puedan
moverse tanto transversalmente a la hendidura de soldadura, como
también en la posición de altura. Asimismo el cabezal de soldadura
puede inclinarse en algunos grados, para dirigir el rayo laser de
forma óptima sobre la hendidura de soldadura.
La forma exterior de la costura de soldadura
depende del empleo de alambre de soldadura como material adicional.
De influencia aquí es el diámetro del alambre y la velocidad de
aporte del alambre. El alambre de soldadura puede conducirse si hace
falta en la soldadura interior o exterior de ambas costuras. Los
diámetros de alambre empleados se hallan por debajo de los hasta
ahora usuales en el proceso bajo polvo.
La conducción exacta del alambre al centro del
rayo laser es de la mayor importancia para la calidad de la unión
por soldadura. Lo correspondiente vale para la conducción del gas
protector.
Debido al desarrollo de calor se enfrían
suficientemente los detectores y la guía de alambre y se construyen
de forma robusta en correspondencia con las exigencias del proceso
de fabricación.
Para la consecución de una soldadura completa
por toda la longitud transversal del fleje caliente es
incuestionable que la energía de las fuentes laser se emplee
determinada una con otra, de modo que se consiga un solapado de la
costura interior y exterior de al menos un milímetro.
Según el invento el laser interior trabaja en la
posición de hora 6 directamente tras la coincidencia de los cantos
de fleje, y el laser exterior marcha detrás decalado en 180º de
calado en la posición de hora 12.
La velocidad de soldadura puede ajustarse en
correspondencia a la energía laser disponible y en dependencia del
espesor de pared a soldar y las propiedades de costura
requeridas.
\vskip1.000000\baselineskip
Con respecto a 3. Seguro integrado de
calidad:
Junto a la prueba completa por ultrasonidos del
fleje caliente antes de la soldadura se vigila según el invento el
propio proceso de soldadura, por un proceso de diagnosis de proceso
en línea foto-óptico.
Las perturbaciones en el baño de soldadura
tienen repercusiones sobre la configuración del plasma inducido por
laser y su temperatura.
Los detectores en el cabezal de soldadura
realizan un registro continuo de la intensidad de luminosidad de
plasma de una zona determinada de la longitud de onda de luz en el
punto de soldadura y de la temperatura que viene detrás en la
costura de soldadura.
De una comparación continua de estos datos en
unión con datos definidos de un proceso de aprendizaje pueden
deducirse las irregularidades en la terminación del proceso de
soldadura.
El perfil de la configuración de costura se
registra según el invento de forma foto-óptica por medio de un
explorador de líneas laser y se valora por una cámara de valoración
respecto a una línea ideal. Con esto pueden detectarse defectos
exteriores de la costura de soldadura.
La detección de defectos interiores de la
costura de soldadura se realiza por la técnica conocida de prueba
por ultrasonidos.
\newpage
Por una concatenación de los datos del sistema
de control antes descrito puede encontrarse una declaración fiable
sobre la calidad de la costura de soldadura producida, de modo que
sobran ventajosamente todos los ulteriores procedimientos de
comprobación hasta ahora empleados.
\vskip1.000000\baselineskip
Respecto a 4. Medición de diámetros de tubo y
de longitudes de tubo:
Una ulterior instalación de prueba en línea
vigila constantemente el diámetro de tubo producido y señaliza a
tiempo el alcance de los límites de tolerancia. La medición de
longitudes de tubo, trabajando igualmente en línea, registra la
longitud de tubo producida y controla la correspondiente posición de
la instalación separadora acompañante, separando los tramos
individuales de tubo del ramal de tubo que se origina
continuamente.
Directamente en unión con la salida de la
instalación de soldadura por laser está integrada una instalación de
mecanizado de los extremos de tubo en el nuevo concepto de
instalación, con la que puede mecanizarse la forma de tubo deseada
por el cliente.
\vskip1.000000\baselineskip
Respecto a 5. Concepto abreviado de
instalación en forma constructiva modular:
La concepción antes descrita para la técnica de
soldadura y seguro de calidad muestra, que el volumen de la técnica
de instalación se reduce en esta nueva tecnología de forma
totalmente sustancial y puede limitarse a la propia instalación de
soldadura por laser. Un estado de asunto que ofrece un supuesto para
un concepto de instalación moderno y que puede cambiarse fácilmente
de lugar.
La configuración constructiva de la instalación
para la fabricación de tubos de costura en espiral se monta
modularmente, de modo que ésta puede desmontarse fácilmente en
grupos constructivos principales y, con poco tiempo empleado al
final de un gran pedido, puede desmontarse y montarse de nuevo en
otro sitio.
El suministro de energía puede, si hace falta,
formarse modularmente por instalaciones de producción de corriente.
La propia nave de fabricación como protección de intemperie, así
como los aparatos elevadores, son también parte componente de este
concepto modular. Tan sólo subsiste una placa de fundamento como
unidad perdida en el lugar antiguo.
Resumiendo el procedimiento según el invento se
escalona en las siguientes fases sustanciales de trabajo:
- desbobinado del fleje caliente,
- unión del principio de fleje con el extremo de fleje del fleje de avance,
- enderezado de dos etapas del fleje caliente en lisura en dirección transversal,
- enderezado del fleje caliente en lisura en dirección longitudinal,
- prueba de ultrasonidos de la superficie total del fleje caliente y especialmente de los cantos de fleje,
- mecanizado de cuatro etapas de los cantos de fleje,
- doblado previo de los cantos de fleje,
- conformado del fleje caliente a un tubo de costura en espiral hendido,
- soldadura de los cantos de fleje por medio de laser por el lado interior y exterior del tubo de soldadura en espiral,
- diagnosis de proceso en línea del proceso de soldadura,
- medición en línea del diámetro del tubo,
- registro tomográfico por ordenador y valoración de los defectos interiores del tubo,
- prueba por ultrasonidos de la costura de soldadura.
Las ventajas de este procedimiento y de la
instalación pueden resumirse como sigue:
Por el empleo más reciente de seguro de calidad
es posible el funcionamiento en debida forma del proceso de
soldadura y vigilar deliberadamente la costura de soldadura
producida y relacionar de forma lógica éstas informaciones con las
de prueba de material sin destrucción, de modo que de ahí formularse
una declaración de calidad, que haga posible poder renunciar a las
demás medidas actuales de prueba y control todavía usuales.
El nuevo procedimiento de soldadura laser
empleado en forma de posición-posición contraria
tiene la ventaja de que se origina un baño líquido de soldadura
menor que en la soldadura bajo polvo y se evita el riesgo de
formación de defectos por turbulencias y ensuciamientos en el baño
de fusión, en la solidificación y limitación de la posible velocidad
de soldadura, causado por la curvatura de la pared del tubo. Con
independencia del diámetro del tubo el nuevo procedimiento ofrece la
posibilidad del aprovechamiento total de la energía laser para la
velocidad de soldadura en dependencia del espesor de chapa.
Reducción del tamaño promedio de defectos por el
pequeño volumen de costura a aproximadamente la décima parte del
hasta ahora conocido por el proceso bajo polvo.
El concepto de instalación debido a la nueva
concepción puede abreviarse sustancialmente y formarse flexible y
móvil de forma constructiva modular.
Posibilidad de producción de un ramal sin fin
ajustado de calidad y terminado de mecanizar. Este puede tenderse
directamente por el conocido procedimiento de tendido de ramal
tubular, pudiendo renunciarse a la costosa fabricación de un ramal
de piezas tubulares individuales soldadas una con otra.
Posibilidad de fabricación tubular como ramal en
un barco de tendido.
Producción de un tubo grande soldado con mejor
contorno interior y exterior, no interrumpiéndose o perturbándose la
superficie interior y exterior del tubo por el contorno contorneante
de una sobre-elevación de costura de soldadura como
en el procedimiento bajo polvo.
Otras características, ventajas y detalles del
invento resultan de la descripción siguiente de un concepto de
instalación según el invento representado en un dibujo.
Se muestra:
la figura 1 disposición del concepto de
instalación según el invento,
la figura 2a como la figura 1, como vista
fragmentaria en una representación ampliada,
la figura 2b como la figura 2a, pero en otra
vista fragmentaria.
En la figura 1 está representado el concepto de
instalación para la fabricación de un tubo grande de acero de fleje
caliente soldado por rayo laser, terminado de mecanizar.
El fleje caliente enrollado como bobina se
desenrolla en primer lugar y el principio del fleje caliente se
avanza hasta una máquina soldadora 2 y se suelda con el extremo de
un fleje caliente que se encuentra ya en la máquina soldadora 2,
para la fabricación de una costura de unión de fleje, de modo que
por la fabricación de un "fleje sin fin" pueda realizarse un
proceso de soldadura que discurra ampliamente de forma continua.
En un grupo constructivo, que consiste en un par
3 de rodillos Duo de dos etapas, se endereza el fleje caliente en
lisura a continuación en el transcurso en dirección transversal.
Después el fleje caliente para por un tren
enderezador 4 de varios rodillos, en el que el fleje se endereza en
lisura en dirección longitudinal. Con este tren enderezador se
pueden realizar tramos y recalcaduras que sobrepasen claramente el
límite de resistencia a la tracción del fleje. Así se quitan
ampliamente las tensiones y de formaciones en la dirección
longitudinal y transversal del fleje.
Con una instalación 5 de prueba por ultrasonidos
conectada a continuación se prueba la superficie total del fleje
caliente y también especialmente las partes incompletas de los
cantos de fleje que se llevan a soldadura.
En el marco de una instalación 6 de mecanizado
de cantos de fleje trabajando en cuatro etapas se mecanizan los
cantos de fleje para la fabricación de un fleje paralelo de planos
en dependencia del espesor de chapa por un fresador de desbastado.
Alternativamente pueden emplearse también cizallas circulares.
Sigue el mecanizado de precisión por un fresador
8 de acabado de cantos de fleje, separándose la rebaba originada por
el fresado en los cantos de fleje por una instalación 9 de cepillado
de cantos de fleje con cepillos circulares contorneantes.
En una máquina alisadora 10 de cantos de fleje
se presionan rodillos de muesca endurecidos contra los cantos de
fleje, hasta lo que sea necesario para un deslizamiento óptimo de
los cantos de fleje uno con otro en el proceso de conformado.
El objetivo es que la junta de soldadura formada
por los dos cantos de fleje represente una hendidura nula sin
espacio hueco, para crear así condiciones geométricas de salida
óptimas para la soldadura laser. Para el apoyo del proceso de
deslizamiento se mecanizan ventajosamente los cantos de fleje de
forma oblicua a la superficie del fleje.
En una máquina 11 dobladora de cantos de fleje
que se conecta se hace un doblado previo de los cantos de fleje
caliente, para minimizar el solapado en la zona de la costura de
soldadura.
En una instalación 12 de conformado que sigue a
continuación se conforma el fleje a un tubo en una instalación de
doblado de tres rodillos con jaula exterior de apoyo. Con esto los
cantos de fleje se llevan a la posición de hora 6 por un rodillo
ranurado 13, regulable verticalmente, con lo que puede influirse
sustancialmente en el decalado de los cantos de fleje. La ranura
introducida en el rodillo 13 de apoyo de soldadura se ajusta al
punto de soldadura interior, de modo que el producto de soldadura
que cae a través de la hendidura de soldadura caiga en esta ranura y
no sobre la superficie del rodillo 13 de apoyo de soldadura.
En una instalación 14 de soldadura laser para la
soldadura de la costura interior y exterior está dispuesto en cada
caso un cabezal 15 o 15' de soldadura laser. Cada uno de estos
cabezales de soldadura puede moverse en tres direcciones y está
dispuesto basculable en la dirección longitudinal de la costura de
soldadura. Los cabezales 15, 15' de soldadura laser están
configurados como cabezales refrigerados de soldadura compacta y
consisten en cada caso de una instalación de enfoque laser, un
detector 16 o 16' unido firmemente con ésta para la siguiente guía
de costura, así como en detectores 17 o 17' unidos para esto de
igual forma firmemente para la diagnosis de proceso en línea y el
mantenimiento constante de la posición de enfoque así como de la
instalación de alimentación para el alambre de soldadura.
En una instalación 18 medidora de diámetro y con
una unidad reguladora que trabaja automatizada sin contacto se mide
de forma continua el tubo soldado terminado, estando equipada la
unidad 18 medidora de diámetro con emisores de señal, que al
alcanzar un valor límite determinado emiten una señal de
regulación.
En un sistema foto-óptico de registro de costura
que marcha tras el proceso de soldadura se mide y valora la forma
exterior de la costura interior y exterior.
En la salida de la máquina soldadora de tubos
está dispuesta una unidad 20 de prueba topográfica de ordenador que
trabaja en línea. En ésta se prueba en defectos internos si hace
falta todo el cuerpo tubular, tanto en el propio material básico
(fleje caliente) como también en la costura de soldadura y se
suministra un correspondiente protocolo de prueba.
Con un dispositivo 21 de prueba por ultrasonidos
se prueba a continuación la costura de soldadura en defectos
longitudinales y transversales.
Por razones de claridad el concepto de
instalación antes descrito está representado todavía una vez en las
figuras 2a y 2b en forma de vistas fragmentarias ampliadas.
En un ordenador central aquí no representado se
comparan uno con otro los valores de prueba entrantes y se valoran
con los modelos de prueba de los sistemas de prueba siguientes:
- prueba de ultrasonido del material básico con prueba de zonas marginales,
- diagnosis en línea de proceso interior,
- indicativo óptico retardado de defecto interior,
- diagnosis en línea de proceso exterior,
- indicativo óptico retardado de defecto exterior,
- instalación medidora de diámetro,
- control de calidad tomográfico de ordenador,
prueba por ultrasonidos de la costura de
soldadura.
Todos los tramos tubulares controlados se
valoran con "utilizable" o "defectuoso" y en los
"defectuoso" se marcan como tales en la superficie exterior del
tubo. De igual forma se registra automáticamente un defecto según
tipo y lugar en el informe de prueba.
El ramal tubular soldado y probado se guía en la
luneta 22 y se lleva por caballetes 3 de descenso. Una instalación
24 separadora de tubos con instalación medidora de longitudes separa
de forma opcional los tubos en el lugar deseado del ramal sin fin.
Como procedimientos separadores se consideran tanto procedimientos
separadores térmicos como mecánicos.
El tubo separado se baja y se saca
longitudinalmente o se echa fuera transversalmente. Con una
instalación 25 de mecanizado de extremos de tubo allí colocada en
conexión directa se realiza un mecanizado de los extremos de los
tubos correspondiendo a las exigencias del cliente.
Alternativamente puede también renunciarse a la
separación en tubos individuales del ramal tubular, si la
instalación se encuentra por ejemplo en un barco de tendido y el
ramal tubular debe tenderse de forma continua.
- \underbar{n}º
- \underbar{denominación}
- 1
- desbobinador de fleje caliente
- 2
- máquina soldadora (costura de unión de flejes)
- 3
- par de rodillos Duo de dos etapas
- 4
- tren enderezador de varios rodillos
- 5
- instalación de prueba de fleje por ultrasonidos
- 6
- instalación de mecanizado de cantos de fleje
- 7
- fresador de desbastado de cantos de fleje
- 8
- fresador de acabado de cantos de fleje
- 9
- instalación de cepillado de cantos de fleje
- 10
- máquina alisadora de cantos de fleje
- 11
- máquina de doblado previo de cantos de fleje
- 12
- instalación de conformado
- 13
- rodillo de apoyo de soldadura
- 14
- instalación de soldadura laser
- 15, 15'
- cabezales de soldadura laser interior/exterior
- 16, 16'
- detector de seguimiento interior/exterior
- 17, 17'
- sistema en línea de diagnosis de proceso foto-óptica interior/exterior
- 18
- instalación medidora para el control de diámetro de los tubos
- 19
- sistema foto-óptico de registro de costura
- 20
- unidad de prueba y valoración topográfica de ordenador
- 21
- instalación de prueba por ultrasonidos
- 22
- luneta
- 23
- caballete de descenso
- 24
- instalación separadora de tubos
- 25
- instalación de mecanizado de extremos de tubos
Claims (21)
1. Procedimiento para la fabricación de tubos
soldados de costura en espiral de acero en fleje caliente, en la
zona de dimensión de 400 - 3.050 mm de diámetro exterior y un
espesor de pared de 5 - 30 mm con las fases de trabajo
siguientes:
desbobinado del fleje caliente,
unión del principio del fleje con el final del
fleje de avance,
enderezado de dos etapas del fleje caliente en
lisura en dirección transversal,
enderezado del fleje caliente en lisura en
dirección longitudinal,
prueba por ultrasonidos de la superficie total
del fleje caliente incluida la prueba de zonas marginales de las
zonas de cantos de fleje,
mecanizado de cuatro etapas de los cantos de
fleje,
doblado previo de los cantos de fleje,
conformado del fleje caliente en un tubo de
hendidura en espiral,
soldadura de los cantos de fleje desde el lado
interior y exterior del tubo de hendidura en espiral por medio
de
laser,
laser,
diagnosis en línea del proceso de soldadura,
medición el línea del diámetro,
registro en línea del perfil de la configuración
de la costura,
registro tomográfico de ordenador y valoración
de los defectos internos del tubo,
comprobación por ultrasonidos de la costura de
soldadura.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la prueba por ultrasonidos de la costura
de soldadura sigue una separación en línea de los tramos
individuales de tubo con un mecanizado último de los extremos de
tubo.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque la separación en línea del ramal de tubo
se efectúa por medio de corte por plasma.
4. Procedimiento según las reivindicaciones 1 y
2, caracterizado porque el mecanizado de cuatro etapas de los
cantos de fleje se efectúa con las fases de trabajo:
fresado de desbastado o corte,
fresado de acabado,
cepillado,
alisado.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque los cantos de fleje se mecanizan de
forma oblicua a su superficie.
6. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la diagnosis en línea del proceso de
soldadura se efectúa por medios foto-ópticos.
7. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el registro en línea del perfil de la
configuración de costura se efectúa por medios foto-ópticos.
8. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la fuerza de ambos rayos laser se
sintoniza una con otra, de modo que se consigue un solapado de la
costura exterior e interior de al menos un milímetro.
\newpage
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el rayo laser
que incide sobre el lado interior del tubo y el exterior del tubo
durante el proceso de soldadura, se conduce después a los cantos del
fleje que forman una costura de soldadura.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el rayo laser
que incide sobre el lado interior del tubo en la posición de hora 6,
directamente tras la coincidencia de los cantos de fleje, incide en
la conformación sobre la costura de soldadura.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el rayo laser
que incide sobre el lado exterior del tubo, decalado en 180º con
respecto al rayo laser incidente en el lado interior del tubo,
incide sobre la hendidura de soldadura en posición de hora 12.
12. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque durante el
proceso de soldadura se conduce material adicional a la hendidura de
soldadura.
13. Instalación para la fabricación de tubos
soldados de costura en espiral de acero en fleje caliente en el
campo de dimensiones de 400 a 3.050 mm de diámetro y un espesor de
pared de 5 a 30 mm para la realización del procedimiento según la
reivindicación 1, consistiendo en:
desbobinador (1) de fleje caliente,
máquina soldadora (2) para la fabricación de la
costura de unión del fleje,
instalación (12) conformadora del fleje,
caracterizada por:
par (3) de rodillos Duo de dos etapas, para el
enderezado del fleje caliente en dirección transversal,
tren enderezador (4) de varios rodillos para el
enderezado del fleje caliente en dirección longitudinal,
instalación (5) de prueba del fleje por
ultrasonidos,
instalación (6) de mecanizado de los cantos del
fleje,
máquina (11) de doblado previo de los cantos del
fleje,
instalación (14) de soldadura por laser,
sistema (17, 17') en línea de soldadura de
diagnosis de proceso foto-óptica,
dispositivo medidor (18) para los controles de
diámetro del tubo soldado terminado,
sistema (19) de registro foto-óptico de
soldadura para la soldadura interior y exterior,
unidad (20) de prueba y valoración topográfica
de ordenador,
instalación (21) de prueba por ultrasonidos para
la costura de soldadura.
14. Instalación según la reivindicación 13,
caracterizada porque al dispositivo (21) de prueba por
ultrasonidos están conectadas a continuación una instalación
separadora (24) de tubos y una instalación (25) de mecanizado de los
extremos se los tubos.
15. Instalación según la reivindicación 14,
caracterizada porque la instalación separadora (24) de tubos
es una instalación de plasma.
16. Instalación según las reivindicaciones 13 y
14, caracterizada porque la instalación está montada de forma
modular, consistente en grupos constructivos principales montables y
desmontables.
17. Instalación según las reivindicaciones 13 y
14, caracterizada porque la instalación (6) de mecanizado de
los cantos de fleje consiste en cuatro dispositivos:
fresador (7) de desbastado o cucilla
oblicua,
fresador (8) de acabado,
instalación (9) de cepillado de cantos de
fleje,
máquina alisadora (10) de cantos de fleje.
18. Instalación según las reivindicaciones 13 y
14, caracterizada porque la instalación (14) de soldadura
laser consiste en cada caso en un cabezal (15, 15') de soldadura
laser para la costura interior y la exterior.
19. Instalación según la reivindicación 18,
caracterizada porque los cabezales (15, 15') de soldadura
laser pueden moverse en tres direcciones y están dispuestos
basculables en la dirección longitudinal de la costura de
soldadura.
20. Instalación según las reivindicaciones 13,
18 y 19, caracterizada porque en la instalación (14) de
soldadura laser están integrados detectores para la guía posterior
del rayo respecto a los cantos de fleje a soldar.
21. Instalación según las reivindicaciones 13,
18 y 19, caracterizada porque el sistema (19) de registro de
costura para la costura interior y la exterior consiste en cada caso
en un explorador de líneas laser y una cámara de valoración.
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