NO328237B1

NO328237B1 - En fremgangsmate for sveising av ror, stenger, bolter eller andre aksialsymmetriske profiler

Info

Publication number: NO328237B1
Application number: NO20075787A
Authority: NO
Inventors: Per Thomas Moe
Original assignee: Amr Engineering As
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2007-11-09
Publication date: 2010-01-11
Also published as: EP2222434A4; WO2009072891A1; EP2222434A1; NO20075787L; US20110272395A1; CA2705339A1; EA201070583A1

Abstract

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for smisveising av rør, stenger, bolter eller andre aksialsymmetriske profiler. Ifølge fremgangsmåten formes profilendene ved plastisk deformasjon og / eller sponfraskillende prosesser slik at de får et redusert tverrsnitt/tykkelse, profilendene oppvarmes lokalt elektromagnetisk ved induksjon og/eller direkte høyfrekvent motstandsoppvarming, og profilendene presses deretter sammen. Formingstrinnet omfatter å gi en av profilendene en dobbeltkrum form. Fortrinnsvis gis den andre profilenden en konveks form.

Description

Oppfinnelsens område

Oppfinnelsen gjelder en fremgangsmåte for sveising av rør, bolter og stenger eller andre profiler med et hovedsakelig sirkulært eller lignende tverrsnitt som består av et, to eller flere materiallag.

Teknisk bakgrunn

I mange forbindelser er det naturlig å benytte rør, stenger, bolter og andre elementer av relativt enkel geometri av ett eller flere lagvis inndelte materialer. I en del sammenhenger vil materialene i slike profiler kunne utfylle ulike funksjoner. En indre kjerne av kobber kan være omgitt av en eller flere lag med stålrør av høyst ulik kvalitet. Kobberet leder elektrisitet eller varme, mens stålrøret beskytter kobberet og gir mekanisk styrke. Et mulig alternativ til en slik konstruksjon vil i noen sammenhenger være en indre kjerne av stål og et ytre rør av kobber.

En annen mulig bruk av ulike materialer i konstruksjoner er isolerende rør hvor indre og ytre metallisk rør er atskilt av et materiale som isolerer elektrisk og termisk. I enkelte sammenhenger kan det også være økonomisk lønnsomt å benytte flere metaller i et og samme profil. Som rør i oljeindustrien benyttes gjerne relativt billige CMn rør. Ved å belegge slike rør med et indre lag av rustfritt metallisk materiale vil det ytre røret beskyttes mot korrosjon. Et ytre beskyttende rustfritt rør er også en teoretisk mulighet. Høytrykks vannledninger kan også med fordel tilvirkes med et indre og ytre rustfritt belegg.

Ved konvensjonell sveising er det meget vanskelig å sikre en god sveis i alle lag i profiler bestående av flere metaller. Metaller smelter ved ulike temperaturer, og det vil generelt være meget vanskelig eller meget tidkrevende å sammenføye metaller som befinner seg inne i en bolt eller mellom to lag metaller. Det er ofte ikke ønskelig å blande materialer da dette kan gi uønskede mekaniske egenskaper og sveisefeil. Konvensjonell sveising er også tidkrevende sammenlignet med både press- og friksjonssveisemetoder. Ved automatiske metoder for sveising som friksjonssveising og avsmeltesveising er det meget vanskelig å sikre en jevn lagtykkelse og gode mekaniske egenskaper for produktet.

En aktuell fremgangsmåte for sammenføying av rør, stenger og bolter er smisveising. Ved smisveising utføres sammenføyingsprosessen i tre distinkte faser: 1. Profilenes ender spisses slik at tverrsnittsarealet reduseres med opptil 60 %.

Spissingen kan skje ved plastisk deformasjon og / eller ved sponfraskillende prosesser. Operasjonen kan skje enten som en del av sveiseoperasjonen eller som en helt separat prosess ved verket som tilvirker rørene. 2. Profilenes ender varmes lokalt opp til en overflatetemperatur på mellom 900 til 1300 °C. Gradienten i akseretningen kan for eksempel være 1000 °C/cm. Denne oppvarmingen kan skje enten ved induksjon eller ved direkte påføring av en høyfrekvent elektrisk strøm. 3. Under oppvarmingen kan en reduserende gass bestående av for eksempel H2 benyttes for å fjerne oksyder og forhindre ny korrosjon av profilenes endeflater. 4. Profilene presses hurtig mot hverandre samtidig som det etableres en sveis ved diffusjon og lokal plastisk deformasjon. Under deformasjonen sikres et høyt trykk ved at profilendene er utformet med et tverrsnitt med redusert tykkelse. Under stukingen vokser tverrsnittets størrelse gradvis til det er likt som eller større enn profilenes størrelse. Det finner ikke sted smelting.

Tradisjonelt er det ikke blitt lagt tilstrekkelig stor vekt på opprettelsen av kontakt og den påfølgende kontaktmekanikk og plastiske deformasjon ved pressveisemetoder. Det er imidlertid av stor betydning for sveisens kvalitet at fugen lukkes og smis på riktig måte. Særskilt ved smisveising av flerlags rør eller bolter er det viktig å sikre god kontakt i alle deler av profilen for å sikre tilfredsstillende sammenføying i alle lag. Som nevnt ovenfor kan det mest lettsmeltelige laget smøres ut og forstyrre sammenføyingen av de andre lagene. Utfordringene ved smisveising av flerlags materialer bunner i:

1. Materialene kan ha ulik smeltetemperatur

2. Materialene kan ulike termomekaniske egenskaper

3. Materialene kan ha ulike elektromagnetiske egenskaper

4. Materiallagene kan være tynne og sitte løst festet

Fra patentpublikasjonene NO 152590 og WO2004/007139 er det kjent fremgangsmåter ved smisveising hvor det benyttes selvsentrerende fuger idet endeflatene er utformet konveks/konkav eller består av tre sirkelsegmenter. Det viser seg å være en del utfordringer forbundet med slike utforminger av endeflatene idet det er vanskelig å oppnå gode smiforhold og lukking mot ytterkant/vansker med å sikre godt trykk for lukking i senter.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse å frembringe en fremgangsmåte for diffusjon-og smisveising av rør, stenger og bolter som sikrer optimal og robust sammenføyning. Videre er hensikten å frembringe en fremgangsmåte ved diffusjon- og smisveising også av flerlags rør, stenger og bolter hvor det oppnås tilfredsstillende sammenføying i alle lag.

Ved å utforme profilendene på en spesiell måte er det mulig å løse disse utfordringene: Dette oppnås ved fremgangsmåten som beskrevet i de vedføyde patentkrav. Nærmere bestemt omfatter oppfinnelsen en fremgangsmåte for sammenføying av rør, stenger, bolter og andre aksialsymmetriske profiler ende mot ende, omfattende: forming av profilendene ved plastisk deformasjon og / eller sponfraskillende prosesser slik at de får et redusert tverrsnitt/tykkelse, lokal oppvarming av profilendene elektromagnetisk ved induksjon og/eller direkte høyfrekvent motstandsoppvarming, sammenpressing av profilendene, idet en av profilenes endeflater utformes slik at den i tverrsnitt danner en dobbeltkrum kurve ut mot profilendens omkrets, hvor profilendene har varierende avstand i radial retning, og hvor de to profilendene innledningsvis møtes med en stump vinkel mellom anleggsflatene.

Kortfattet beskrivelse av tegningene

Oppfinnelsen er illustrert i de vedføyde tegninger, hvor

Fig. la viser tverrsnitt av et rør med en klassisk fugeform for bruk ved smisveising,

Fig. lb viser en såkalt dobbeltkrummet fugeform, en fugeform bestående av både en konveks og en konkav del,

fig. 2 viser detaljer ved den dobbeltkrumme formen i Fig. lb,

Fig. 3 viser prinsippet for smisveising med konvekse og dobbeltkrumme profilender,

Fig. 4 beskriver feil som kan oppstå ved smisveising,

Fig. 5 beskriver en metode for å finne en optimal form på profilens ende for smisveising,

Fig. 6 beskriver en profil med 3 lag,

Fig. 7 er et eksempel på enkel for-forming av profilenden ved plastisk forming ved ekspansjon med påfølgende dreiing, Fig. 8a viser et eksempel på for-forming av profilen ved plastisk forming ved stuking og påfølgende dreiing, mens Fig. 8b viser en fuge for et bi-metallisk rør produsert ved plastisk deformasjon og dreiing, Fig. 9 viser et eksempel på design av del-profilender for bolt og stang som består av to lag med metaller (her kalt bi-metalliske bolter og stenger),

Fig. 10 viser et rør med et indre lag bestående av et annet materiale enn det ytre lag,

Fig. 11 er et eksempel på design av del-profilender for rør med to lag,

Fig. 12 viser et eksempel på sveising av rør med del-profilender,

Fig. 13 viser et eksempel på bi-metalliske stenger eller bolter som henholdsvis består av en stålkjerne belagt med kobber (a) og en kobberkjerne belagt med stål.

Detaljert beskrivelse

Oppfinnelsen skal nå beskrives i detalj med henvisning til tegningene nevnt ovenfor.

Oppfinnelsen er en metode for sammenføying eller sveising av rør, bolter, stenger og andre profiler bestående av ett, to eller flere materialer, men hvor minst et av lagene er metalliske. Profilene er fortrinnsvis avlange og aksialsymmetriske eller lignende, og endene som skal skjøtes sammen har lignende form. Profilenes materialer befinner seg i distinkte lag som strekker seg i akseretningen, og har samme fordeling i hver av de to delene. Materialene kan ha meget ulike egenskaper. Et rør bestående av flere lag metaller benevnes multi-metallisk.

Oppfinnelsen er basert på en nyutvikling for alle typer smi- eller press-sveising, inkludert smisveising av kun en materialtype, ved at kontakt mellom profilene opprettes gradvis fra en side av profilen til den andre siden, fortrinnsvis retning mot strømmen av den reduserende gassen. For rør tilsvarer dette som regel lukking fra utside til innsiden av profilen. Mens en av endeflatene har en rent konveks form, kan den andre bestå av både en konveks og en konkav form, her kalt dobbeltkrummet form. Endeflaten kan ha en ulik helning i forhold til profil-aksens retning, men er alltid tilvirket å en måte som sikrer gradvis lukking fra den ene til den andre siden. Hensikten med det beskrevne design er å sikre en optimal og robust mekanisme for lukking av fugen. Designet tillater for eksempel at delene som skal skjøtes er betydelig forskøvet og vinklet i forhold til hverandre. Under lukkingen vil kontakten gradvis etableres over tykkelsen mens det beveger seg en trykkbølge og en sone med lokal plastisk deformasjon langs sveisen. Dette gir en slags "glidelås"-mekanisme med gode og godt definerte trykk- og deformasjonsforhold under sveisingen. Den dobbeltkrumme formen til den ene endeflaten sikrer at endene ikke møtes i en skarp vinkel samtidig som fugen også lukkes forsvarlig på profilenes innside. Fugens form kan meget enkelt justeres for å sikre best mulig forhold under både sveising og under motstands- eller induksjonsoppvarming. Det gjøres oppmerksom på at i teksten brukes fugeflate og endeflate som synonyme begreper for flaten vist som 11 eller 12 i Fig. 1.

Fig 1 og Fig. lb viser to rørvegger som sammenføyes ved smisveising. Fig. 1 viser snitt gjennom et rørprofil, hvor man bare ser den ene halvdelen av snittet. Endene av profilene er avfaset, og spalten mellom profilene er utformet ved at enden av hver profil er gitt en skrå flate. Formen er enkel å tilvirke og under smiing vil kontakttrykket konsentreres i området hvor profilene først møtes. Det vil skje en gradvis lukking av fugen med en kontinuerlig tilførsel av reduserende gass. Formen har imidlertid noen ulemper. Den første kontakten mellom fugeflatene skjer i et punkt hvor fugeflatenes normaler ikke er parallelle. Dette skaper en usikkerhet knyttet til den initielle etableringen av kontakt og den endelige formen på sveisen. Det kan også gjerne dannes en vulst med en ujevn overflate utenpå den ferdige sammenføyningen, dvs. at det ikke går å få sveisens overflate så glatt som ønskelig. Særskilt dersom delene som skal sammenføyes ikke er perfekt opplinjerte, vil resultatet kunne bli særdeles dårlig.

En mer robust løsning oppnås ved å benytte fugeflater som er definert ved rent konvekse linjer i tverrsnittet. Flatenormalene i første berøringspunkt bør da være nærmest parallelle med smiretningen i oppvarmet tilstand. Med en rent konveks utforming av begge fugeflatene vil det imidlertid være en fare for at det skjer en ufullstendig lukking av fugen. Årsaken er at flatene nær slutten av lukkingen møtes i en vinkel og at det i mange tilfeller, og særskilt i forbindelse med sveising av bi-metaller, kan være meget vanskelig å fremtvinge en plastisk deformasjon som sikrer lukking. Det vil i så fall dannes en kjerv. Et annet problem med rent konkave fugeflater er at avstanden mellom profilene lett øker betydelig på tvers av spalten. For å sikre en jevn oppvarming bør forskjeller i spaltens bredde over tykkelsen være små. Med en liten variasjon i spaltavstand, vil det imidlertid være vanskelig å sikre en gradvis lukking av fugen i riktig retning samtidig som den lokale plastiske deformasjonen i overflaten blir liten.

Profilene vist i Fig. lb har en gunstigere utforming. Den ene endeflaten 11 er gitt en rent konveks utforming, mens den motstående flate 12 på den andre profilen er gitt en dobbeltkrum utforming, dvs en konveks form som går over til en konkav form. Dette gir en gunstigere vinkel mellom profilendene idet de møtes. Videre kan krummingen av flatene utformes slik at de følger hverandre nøye og varieres uten noen risiko for ufullstendig lukking på sveisens innside. Det gir bedre mulighet for å styre oppvarmingen av profilenes ender og selve lukkemekanismen.

Figur 2 viser konturene i et tverrsnitt av en profilfuge med dobbeltkrumme former. Delen er rotasjonssymmetrisk og har en ytre diameter OD og tykkelse T. Fugeflaten har den enkleste typen dobbeltkrum form. Hver kurve i planet er beskrevet kun av to sirkelsegmenter. For å redusere antallet uavhengige parametere i modellen og sikre optimale kontaktforhold er kurvene tilvirket uten brå overganger i helningen.

Geometrien kan beskrives av totalt ni uavhengige parametere, for eksempel A, B, C, D, E, F, ra = (R2 RI), rb = (R4 / R3) og rc = (R6 / R5). Hvis E og F er bestemt kan summen av radiene Rc = R5 + R6 bestemmes ved uttrykket:

R5 og R6 kan så bestemmes dersom rc angis. Dersom R6 og rc er nær null, vil kurven til fugeflaten være rent konkav. Dersom R5 er nær 0 og rc går mot uendelig, vil kurven som definerer fugeflaten være rent konveks. De kartesiske koordinatene i ethvert punkt på fugeflaten kan bestemmes ved enkle trigonometriske sammenhenger dersom et passende origo velges. Således kan kurvene enkelt beskrives i både det 2- og 3-dimensjonale rom.

En korreksjon av fugeform må foretas for å ta hensyn til termisk ekspansjon av materialet. Effekten av den termiske ekspansjonen er en dreining av fugeflaten. Fugeflatene må formes slik at plannormalene i det første kontaktpunktet etter oppvarming og eventuell skjev oppspenning av profilene er parallelle eller i sum har en radiell komponent i en retning parallell med retningen for lukking av sveisen.

Formen som er angitt er kun et eksempel på en dobbeltkrum form. Det er fullt ut mulig å beskrive dobbeltkrumme former på alternative måter, enten ved bruk av sirkelsegmenter eller polynomfunksjoner. Fordelen med den beskrevne dobbeltkrumme formen er at den benytter et minimum av parametere, kun en parameter i tillegg til de to parametrene for en rett linje. Alle dobbeltkrumme former som tillater omfattende justering og optimering av formen på fugen, vil med fordel kunne brukes til smisveisingsformål og omfattes av kravene i teksten.

Det er ingen forutsetning at profilendenes sideflater er beskrevet av dobbeltkrumme former. Enkle linjesegmenter kan benyttes så vel som komplekse polynomfunksjoner. Fordelen med den dobbeltkrumme form er at sveisens overflate blir fri for kanter og ujevnheter. Igjen vil en dobbeltkrum form beskrevet av to sirkelsegmenter representere den absolutt enkleste beskrivelse. Figur 3 viser ulike stadier under smiingen ved smisveising med den dobbeltkrumme form Fugeflatene kommer i kontakt og sveisen etableres gradvis før det dannes en vulst både på innsiden og utsiden av røret. Den endelige formen på sveisen avhenger av den opprinnelige formen på fugen, temperaturfordelingen i delen, materialparametere og prosessforhold slik som smihastighet og smilengde samt konveksjonsforhold. Figur 4 viser sveiser som avviker fra en gitt norm. Den endelige form på sveisen er beskrevet med stiplede linjer. Den virkelige formen er beskrevet med heltrukne linjer. Arealet/volumet av positive og negative avvik skal normalt være 0, men formen på sveisen kan avvike betydelig fra den ideelle.

Den venstre figuren viser en sveis med redusert veggtykkelse. Slike avvik vil svekke den mekaniske integriteten til sveisen er ikke ønskelige. På sveisens innside kan det av ulike årsaker være ønskelig at det ikke skal være noen vulst. Også i dette hensende er formen på sveisen ikke optimal.

På den høyre siden vises en sveis som også har en noe redusert tykkelse og med en vulst på innsiden. Deformasjonen har funnet sted noe mer i retning innover enn ønskelig. Videre har det på sveisens innside funnet sted ufullstendig lukking. De termomekaniske forhold har under smiingen ikke vært tilstrekkelig gode til å lukke sveisens innside. Dette kan resultere i sprekkvekst og spenningskorrosjon under bruk. På sveisens utside har det funnet sted en uønsket folding. Begge disse effektene kan observeres når det anvendes fuger som ikke er dobbeltkrumme.

Det understrekes at både de foregående og etterfølgende figurer viser profilendenes utseende i oppvarmet tilstand. Ved oppvarmingen vil endeflatene på grunn av termisk ekspansjon vanligvis rotere noe relativt til hverandre. Dette må det tas hensyn til under utformingen av profilendene i kald tilstand. Utformingen av profilendene er her betegnet som konveks, konkav og dobbeltkrum. Den dobbeltkrumme utforming inkluderer også som grensetilfeller rent konvekse, konkave og plane utforminger. Den nøyaktige utformingen bør ta hensyn materialenes fysiske egenskaper, temperaturbildet og den ønskede endelige form på sveisen. Utformingen kan løses som et klassisk optimeringsproblem. Den enkleste form på en dobbelkrum fuge er en som består av to sirkelsegmenter. Sirkelsegmentene kan ha ulik radius og møtes fortrinnsvis i en jevn overgang. Der hvor det kreves ekstra stor nøyaktighet, kan flatene beskrives ved matematiske splines eller lignende.

Under både oppvarming og stuking kan en reduserende gass benyttes for å fjerne oksider og forhindre ny korrosjon av profilendene. Det er tidligere vist at ren hydrogen eller klor-gass kan benyttes, men det er nå også vist at gassen kan bestå av en blanding av nitrogen og hydrogen, hvis sammensetning er avhengig av materialegenskaper. Fordelen med å bruke en blanding av hydrogen (typisk 5-20 %) og nitrogen er at gassen ikke antennes så lett. Ved høye temperaturer er det funnet at nitrogengassen også vil bidra til fjerning av oksider på stålets overflate ved høye temperaturer.

Figur 5 viser en metodikk for bestemmelse av optimal fugeform. Med optimal menes i denne sammenheng den fugeform som gir det beste resultat under alle tenkelige forhold og for ethvert mulig prosessavvik under sveising. Metodikken fokuserer således ikke kun på at visse objektive krav tilfredsstilles, men at prosessen er så robust som mulig. Med resultat menes i denne sammenheng sveisens form og egenskaper.

Metodikken gjør bruk av numeriske verktøy slik som endelig elementmetode for hurtig optimering av form. I forbindelse med bruk av numeriske modelleringsverktøy er det av største betydning at det eksisterer en stor grad av sikkerhet knyttet til prosessforhold og materialoppførsel. Av den grunn utføres forsøk for å bestemme konveksjonstall og for å beskrive elastisk og plastisk oppførsel til materialet. Den opprinnelige fordelingen av temperatur i delen kan enten bestemmes eksperimentelt eller med en tilfredsstillende numerisk modell. Den kan også bestemmes gjennom en invers analyse. I så fall bør temperaturfordelingen beskrives med et fåtall parametere. De trykk-, deformasjons- og temperaturforhold som sikrer en god sveis studeres gjennom planlagte forsøk, og ved hjelp av kontaktmekanikk er det etablert mikromodeller for adhesjon.

Krav til sveisens form og egenskaper stilles i første rekke av brukere. Kravene er gjengitt i standarder. Objektfunksj onene uttrykker hvor meget simulert resultat avviker fra de krav som stilles. Vektlegging av krav gjøres på en rasjonell måte avhengig av hvordan sveisen skal brukes og brukernes ønsker. Dersom man for en gitt fugeform ikke makter å etablere en sveis med tilfredsstillende kvalitet, endres i første omgang verdien av fugeformens parametere før nye simuleringer foretas. Prosedyren følges inntil man har funnet en form som både er optimal og robust. Det eksisterer en rekke ulike former for optimering som kan brukes i denne sammenhengen. Dersom det med et bestemt materiale, en bestemt temperaturfordeling og under bestemte prosessforhold ikke er mulig å tilfredsstille brukernes ønsker er det mulig å justere prosessforhold og den opprinnelige temperaturfordeling inntil et tilfredsstillende resultat oppnås. Det er av stor betydning at man under vurdering av metodens robusthet tar hensyn til avvik som i natur er av tre-dimensjonal karakter. Dette innebærer at det må foretas analyser av konsekvenser knyttet til at delene ikke er posisjonert riktig i forhold til hverandre.

Når et tilfredsstillende resultat er oppnådd må det gjennom systematiske forsøk valideres. Ved å gjennomføre et stort antall målinger er det mulige å avdekke om eventuelle avvik mellom eksperiment og modell skyldes målefeil eller modelleringsfeil. I det tilfellet avviket skyldes modelleringsfeil granskes modelleringen nærmere, og det kan være naturlig å foreta målrettede forsøk som avdekker årsaken til eventuelle feil. I det tilfellet avvik skyldes målefeil, vil det være nødvendig å kalibrere målingene. Når det eksisterer en god overensstemmelse mellom modell og forsøk, kan sveisingen sertifiseres for den relevante kombinasjon av fuge, material og prosessforhold. Alle resultater lagres i en database som gradvis utvides etter hvert som nye erfaringsdata etableres.

Utgangspunktet for metoden er en klar definisjon av kundens krav til sveisens form og egenskaper, 509. Krav uttrykkes normalt i standarder, men det kan om ønskelig stilles spesielle krav av kunden.

Den ønskede formen på sveisen skal normalt beskrives ved to funksjoner f(z) og g(z). Variabelen z angir her avstanden langs delen fra sveisen i akseretningen. Funksjonen f(z) angir differansen mellom den radielle koordinat for et punkt i posisjon z på delens ytre flate og den ytre diameter til delen, OD. Funksjonen g(z) angir på lignende måte differansen mellom den indre diameteren til delen, ID, og den radielle koordinat for et punkt i posisjon z på delens indre flate. Således kan man ha følgende situasjoner: f(z) > 0, g(z) > 0: tykkelsen til sveisen i posisjon z skal være større enn delens tykkelse f(z) < 0, g(z) < 0: tykkelsen til sveisen i posisjon z skal være mindre enn delens tykkelse

Det er fullt mulig å fordre at f(z) = g(z) = 0 for alle z, noe som betyr at sveisens geometri skal være like delens geometri. Normalt benyttes funksjoner av typen:

A er i denne sammenhengen det maksimale avvik fra delens OD, mens B angir hvor raskt formen avviket tenderer mot 0 i akseretningen. En lignende funksjon kan anvendes for g(z). Normalt vil det kreves at verdien av A er mindre enn 10 % av veggtykkelsen. Det er selvsagt fullt mulig å sette A = 0.

Kunden kan også foreskrive krav til sveisens mekaniske og metallurgiske egenskaper. Disse kravene kan ikke benyttes direkte i en analyse. Sveisens egenskaper avhenger av den termomekaniske behandling av grunnmaterialet og av kontaktforholdene under sveising. For å knytte egenskapene til parametere fra analysen benyttes erfaringsdata, 508, samt modeller for kontakt og adhesjon, 508, 509. Modellene er etablert ved dedikerte småskalaforsøk og invers modellering. Med dette menes at modellenes form og parametere bestemmes ved en rutine som minimerer avviket mellom modell og måling. Modellene knytter i alle tilfeller trykk, temperatur, deformasjon og tid til sveisens kvalitet. Den enkleste form for en slik modell er en terskelverdi som angir hvorvidt et tilstrekkelig trykk, en tilstrekkelig temperatur eller en tilstrekkelig grad av deformasjon er oppnådd for å sikre en tilfredsstillende sveis. Det er også mulig å legge inn krav til at kombinasjoner av de gitte parametere skal tilfredsstille bestemte krav. Modelldata er materialavhengige, og må etableres fra case til case.

Helt sentralt i metoden for analyse står bruken av numeriske verktøy for evaluering av sveisens form og egenskaper, 510. Endelig elementmetode (FEM) muliggjør analyse av komplekse formingsoperasjoner for kompleks materialoppførsel og geometri. Delen som formes og sveises inndeles i en rekke små elementer. For den enkleste formulering vil det i hvert hjørne av elementet finnes en node som utsettes for krefter som forårsaker deformasjoner i overensstemmelse med en beskrevet materialoppførsel. Sammenhengen mellom krefter og forskyvninger for en gruppe noder tilhørende ett eller flere elementer kan uttrykkes ved et sett algebraiske ligninger.

Formingsproblemer er som regel ikke-lineære. Dette krever at en gjør bruk av en iterativ rutine for bestemmelse av endringer i forskyvning som følge av en endring i last. I det tilfellet ytre grensebetingelser slik som kontakten mellom verktøy og del er kjent, kan de ikke-lineære ligningene løses ved for eksempel en Newton-Rapson metode. Resultatet er beskrivelse av forskyvninger og indre krefter i delen over tid under smiing.

Smisveising finner sted ved høy temperatur og temperaturgradient og under en gradvis endring av temperaturen. Den endelige elementmodellen inkluderer beregninger av temperaturendringer under smiingen, og det eksisterer en toveis kobling mellom de mekaniske og termiske beregninger. Plastisk deformasjon genererer varme og bidrar til oppvarming, mens materialenes oppførsel påvirkes av temperaturen. Den grunnleggende ligningen for de mekaniske beregninger er Newtons 2. lov, mens den grunnleggende ligning for det termiske problem er ligningen for konservering av energi. I tillegg kreves konstitutive relasjoner som beskriver materialets oppførsel.

Smisveising av rotasjonssymmetriske deler som rør kan i første omgang modelleres som et problem i to dimensjoner. Med dette menes at kun radielle og aksielle forskyvninger tillates. Krefter vil kunne virke i ringretningen, men dette er av mindre betydning ved løsning av ligningssystemene. Forenklingen til kun to dimensjoner gjør det mulig å gjennomføre et stort antall beregninger og utprøvning av en rekke kombinasjoner av geometriparametere i løpet av kort tid. Således egner slike beregninger seg ypperlig for optimeringsstudier. Tredimensjonale analyser er nødvendige for å evaluere eventuelle avvik fra aksesymmetriske forhold, for eksempel grunnet prosessavvik. Slike avvik omfatter at delene tiltes eller opplever en relativ offset.

Den endelige elementmetode er i første rekke et matematisk verktøy. All informasjon om materialoppførsel og prosessforhold må beskrives i forkant av beregningene. Etablering av materialdata og data om grensebetingelser skjer gjennom forsøk og analyse. Plastisk flytespenning ved ulike temperaturer etableres ved ring-stuking under isoterme forhold, 506. Adhesjonsforsøk foretas under kontrollerte forhold med en liten prøve og nærmest isoterme forhold. Data fra begge typer forsøk sammenstilles med resultater fra modeller som beskriver ulike fenomenene, 507.

I forbindelse med løsningen av varmeledningsproblemet er det viktig å bestemme både konveksjonstall og emissivitet. På delens overflate finner det sted både naturlig og tvangsstyrt konveksjon. Varmeovergangstall bestemmes gjennom representative forsøk som inkluderer meget god kontroll med temperatur og sirkulasjon, 502. Strålingen blir vanligvis bestemt ved optiske metoder. Også for å bestemme varmeovergangstall og emissivitet benyttes analytiske og numeriske modeller for forsøksoppsettet. Modellene implementeres så i analysen av smisveising, 503. Også andre grensebetingelser som for eksempel friksjon etableres det sub-modeller for i forkant av analysen av sveising.

Temperaturfordelingen i forkant av smiing er av avgjørende for resultatet. Temperaturen har en førsteordens effekt både på den endelige geometri for sveisen og på trykket og deformasjonen under smiing. Temperaturen påvirker også metallurgien. Fordelingen av temperatur ved smisveising er bestemt av oppvarmingsmetoden, normalt høyfrekvent motstandsoppvarming eller induksjonsoppvarming. Temperaturprofilen kan i stor grad justeres og optimeres. Som regel kan temperaturfordelingen tilnærmet beskrives med funksjonen T( z) :

hvor Tmax er den maksimale temperaturen under smiing, T0 er forvarmingstemperatur og K er en parameter som angir utbredelsen av temperaturfeltet. Temperaturfordelingen og fugeformen bør tilpasses hverandre ved optimering, men det finnes enkelte begrensninger for slik tilpasning. Bestemmelse av den opprinnelige temperaturfordelingen foretas ved oppvarmingsforsøk eller ved numeriske simuleringsverktøy, 504. Ved å løse Maxwell's ligninger for høyfrekvent strøm samt konserveringsligningen for energi er det mulig å anslå temperaturfordelingen ved oppvarming av metaller. En slik beregning fordrer selvsagt nøyaktig bestemmelse av materialparametere slik som permeabilitet, resistivitet, varmeledningstall og spesifikk varmekapasitet. Analysen muliggjør optimal tilpasning av temperaturfordeling til de påfølgende deformasjonsforhold. Ved første iterasjon av et optimeringsstudium for smisveising benyttes imidlertid en temperturfordeling basert på erfaringsdata fra tidligere sveiseforsøk med lignende materialer og prosessforhold, 505.

Det er av største betydning for optimeringsstudiet at sveisefugens geometri beskrives på en nøyaktig måte med et fåtall av parametere, 500. Figur 2 viser et eksempel på en såkalt dobbeltkrum fuge med dobbeltkrumme sider. Totalt kan geometrien beskrives av 9 helt uavhengige geometriparametere, for eksempel A, B, C, D, E, F, ra = (R2 / Ri), fy = (R4 / R3) og rc = (R6 / R5). Dersom tykkelsen T er gitt eksisterer kun 8 uavhengige parametere da summen av B, D og E er lik T. Andre fugeformer kan også benyttes, men ingen fugeformer vil by på et like tilfredsstillende forhold mellom fuge-funksjonalitet og kompleksitet. Det vil være mulig å benytte dobbeltkrumme former i sammenheng med rent konvekse former, men i så fall vil graden av symmetri i analysen reduseres og antallet uavhengige parametere økes. Det er selvsagt mulig å bruke andre kombinasjoner av parametrene for den gitte fuge i et optimeringsstudium. Hvis T er delens tykkelse, vil det være hensiktsmessig å bruke ikke-dimensjonale parametere som A/T, C/T, B/C, D/C og E/T og F/E i forbindelse med

analysen.

For de ulike formparameterne bør det initielt velges et sett med rimelige verdier for formparametrene, 501. Dette valget er erfaringsbasert. Det er også utviklet en type analyse som tillater meget hurtig bestemmelse av naturlige valg av forholdstallene A/B og C/D. I denne analysen studeres først en del hvis form innledningsvis er beskrevet av funksjonene F;(z) == 0 og Gi(z) == 0. Delen utslettes for strekk-krefter samtidig som det påføres en temperaturfordeling beskrevet over. Under påkjenning av strekk-krefter starter innsnøring av delens tverrsnitt øyeblikkelig ved plastisk deformasjon i den varme sonen. Forholdene A/B og C/D blir kontinuerlig overvåket. For å etterligne forholdene under smiing best mulig, inverteres varmeledningen og tøyningsutviklingen. Det er verdt å merke seg at metodikken ikke er ment som en eksakt invers analyse, men snarere som et startpunkt for den virkelige inverse analysen. For å sikre at den startanalysen gir rimelige resultater foretas det kontrollberegninger med en tradisjonell foroveranalyse.

I forkant av en numerisk analyse må kundekrav konverteres til objektive kriterier for bruk ved evaluering av resultatene fra analysen, 512. Et grunnleggende krav er at sveisens endelige form skal være i overensstemmelse med den ønskede form. Funksjonene Fc(z) og Gc(z) beskriver den ytre og indre formen til sveisen etter smiing. Funksjonene f(z) og g(z) beskrevet over beskriver den ønskede form etter smiing. Avviket mellom ønsket og oppnådd form kan beskrives for eksempel med differansen:

Det er også mulig å vektlegge i sterkere grad negative avvik dersom tykkelsesreduksjoner ikke er ønskelige. Også andre formavvik som en systematisk forskyvning av fugen mot innsiden eller utsiden kan kvantifiseres.

Avviket D er beregnet for en kontinuerlig funksjon fra z = 0 til uendelig. Ved numeriske beregninger benyttes diskrete verdier for formavviket. Avvikene beregnes i hver node som befinner seg i delens overflate i elementmodellen. Hvert nodeavvik summeres opp og vektes.

I forbindelse med den nøyaktige analysen av resultatene fra numeriske beregninger og avvikene mellom den beregnede og ønskelige form, 511, er det viktig å merke seg at det i forbindelse med plastisk deformasjon kunne antas at massen bevares og materialet er inkompressibelt. Dersom man ser bort fra termisk ekspansjon og elastisk kompresjon, kan det således antas at delens volum i det første tidssteg vil være like stort som volumet i det siste. Dersom smilengden ikke er bestemt a priori av bruker vil smilengden tilpasses i analysen slik at den endelige form på sveisen er i best mulig overensstemmelse med den ønskede form. Dette må være tilfellet etter avlastning og nedkjøling. Dersom et materiale mellom to analyser varmes mer opp, vil smilengden justeres i henhold til den termiske ekspansjon og endring i smitrykk. Metoden er adaptiv og tar i betraktning termiske og mekaniske forhold i de tidlige simuleringstrinn. Effekten av trykk og temperatur anslås ved hjelp av de termoelastiske ligninger.

Form utgjør det primære optimeringskriterium. Det er også mulig å inkludere i selve objektfunksj onen avvik mellom ønsket trykk og beregnet trykk og ønsket og beregnet deformasjon i kontaktflatene. Andre relevante parametere kan også inkluderes. En bedre løsning er imidlertid å inkludere krav til trykk, tøyning og temperatur som implisitte og eksplisitte restriksjoner i forbindelse med optimeringen av form. Løsninger som ikke tilfredsstiller minimum krav til trykk, deformasjon og temperatur, kan ikke anses som optimale.

Et annet krav til optimum er at løsningen er robust. Med dette menes at sannsynligheten for at man som et resultat av naturlige prosessvariasjoner skal oppleve sveiser som ikke tilfredsstiller krav til form eller egenskaper skal være meget liten og tilfredsstille kundens krav. Variabiliteten i prosessen skal være meget mindre enn de toleransene som er satt (ref Six Sigma). Ulike fremgangsmåter er implementert for robust optimering. Ved robust optimering må det antas at en stokastisk fordeling er knyttet til objektfunksjonen. Det eksisterer således en forventningsverdi (jD og standardavvik aD for avviket D. Ved robust optimering etableres en såkalt metamodel for (jD og oD på grunnlag av et større sett med simuleringer. Dette er en kurvetilpasning i flere dimensjoner i parameterrommet, en responsflate (ref R. H. Myers og D. C. Montgomery: Response Surface Methodology, Wiley, 2002). Minimum søkes på responsflaten for (xD. Det er også mulig å søke minimum standardavvik for ulike parameterkombinasjoner eller et minimum av en vektet sum av forventningsverdien og standardavviket. Vanligere er det imidlertid å kreve at summen av forventningsverdien til D og tre ganger standardavviket for D ikke er større enn en gitt terskelverdi. Dette sikrer at fugen som velges med overveiende sannsynlighet gir resultater som er bedre enn foreskrevet. Dersom det eksisterer eksplisitte eller implisitte restriksjoner på parametere må det også tas høyde for de naturlige avvik som kan forekomme for parametrene i modell, knyttet for eksempel til opprinnelig fugeform eller temperaturfordeling. Resultatet av en den robuste optimeringen kan være en forflytning av foreslått prosesskombinasjon vekk fra grenseflater i rommet definert av restriksjoner og til flate partier av responsflaten. En lignende metode er beskrevet i M. H. A. Bonte, A. H. van den Boogaard og R. van Ravenswaaij, The robust optimization of metal forming processes, Proceedings of the 10th ESAFORM Conference, Zaragoza, Spania, pp. 9-14. Ved enhver bruk av responsflater eller lignende må interpolasjonen kontrolleres i etterhånd.

Ulike optimeringsteknikker er benyttet for bestemmelse av optimum både i det rent deterministiske og stokastiske tilfellet. En rekke metoder kan benyttes for å søke lokale optimum på glatte flater (fordelinger av D). Det vises til den generelle litteraturen knyttet til optimeringsteori.

Den innerste tilbakekoblingspilen, 501', mellom 510 og 511 indikerer at søk foretas inntil optimum er funnet. Dette kan foregå ved at evalueringer av obj ektfunksj onen kan foretas mellom hver simulering. Som angitt over er det ofte mer hensiktsmessig og effektivt å etablere en metamodel, en responsflate, gjennom simulering for deretter å søke minimum for denne, kontrollere resultatet, og deretter gjennomføre beregninger iterativt for å oppnå bedre estimat. Begge metodikker kan benyttes i algoritmen.

Den ytterste tilbakekoblingspilen, 502', mellom 510 og 511 indikerer at søk for et sett med initial- og grensebetingelser avsluttes dersom det etter et gitt antall søk ikke er mulig å oppnå et tilfredsstillende resultat, dvs en sveis som har den ønsket form og egenskaper. I dette tilfellet må initial- og om mulig grensebetingelsene endres. I det tilfellet sveisens vulst ikke er tilstrekkelig utbredt i lengderetningen, vil rutinen modifisere utbredelsen av temperaturfeltet slik at mer plastisk deformasjon finner sted i en avstand fra sveisen. Det gis samtidig en melding om at for den gamle temperaturfordeling finnes ingen fuge som vil kunne gi en tilfredsstillende form på sveisen. Brukeren av rutinen gis også mulighet til å endre sveisens form eller redusere kravene til form og egenskaper.

Når en sveis med tilfredsstillende form er etablert, foretas en sammenligning, 514, av resultater fra numerisk modellerings med resultater fra eksperimenter, 513, hvor deler med den foreslåtte optimale form føyes sammen. Under sveisingen registrer sensorer kontinuerlig temperaturer, forskyvninger, krefter og form. I etterkant kontrolleres så sveisens egenskaper (hardhet, flytegrense, bruddfasthet, duktilitet og utmatningsfasthet) ved destruktiv prøvning og metallurgiske analyser. Dersom det eksisterer betydelige avvik mellom numeriske og eksperimentelle resultater vurderes det hvorvidt avvikene skyldes modellerings- eller målefeil. Inkonsistente målinger indikerer at det eksisterer en eller flere målefeil. Dersom måleresultatene er konsistente, men det eksisterer et avvik mellom modell og måling, sjekkes det hvorvidt modellens initial- og grensebetingelser. Det kan særskilt være nødvendig å endre temperaturfordelingen slik at den blir i bedre overensstemmelse med de eksperimentelle data.

Når modell og eksperiment er i god overensstemmelse, kan metoden sertifiseres for en gitt kombinasjon av materiale og fugeform. For dette formålet finnes det standarder for tradisjonelle sveisemetoder. I den grad kravene i disse standardene er relevante benyttes de også for smisveising. Den systematiske metodikken beskrevet over sikrer imidlertid en sveis med tilfredsstillende egenskaper som kan benyttes til tross for meget betydelige variasjoner i inngangsparametrene. All erfaring som høstes gjennom simulering og smiing lagres i en database for senere bruk i tilknytning til kvalifisering av metoden for andre materialer og sveiseparametere. Sammenhengen mellom resultat og parametere lagres i en regresjonsformel eller i et kunstig neuralt nettverk (ANN).

For profiler bestående av flere materiallag, slik det er illustrert i Fig. 6, vil de samme grunnleggende prinsipper som for sveising av profiler som består av kun ett lag, gjelde. Her er lagene 61 og 62 av forskjellig metall. Overflatene av profilendene bør fortrinnsvis være konvekse og dobbeltkrummede både globalt (for hele tykkelse) og lokalt (for laget). Det er også viktig å redusere profilendenes tverrsnitt i forkant av smiingen. Dette sikrer en triaksiell spenningstilstand i kontakten og et høyt kontakttrykk under deformasjonen samtidig som det endelige tverrsnittet på sveisen kan bli likt tverrsnittet til profilen.

Ved sveising av rør med flere lag er ofte det innerste laget meget tynt. I dette tilfellet kan ikke innsiden av røret maskineres uten at det indre laget dreies helt bort eller reduseres betydelig i tykkelse. Det er tidligere foreslått at det indre lagets tykkelse beholdes mens gods fjernes utelukkende fra profilens utside. Dette er en dårlig løsning, spesielt i det tilfellet hvor det indre laget først kommer i kontakt. For det første vil det være vanskelig å opprettholde trykkspenninger under smiingen og av den grunn etableres det ingen tilfredsstillende sveis i det ytre laget. Isteden oppstår en stor indre vulst med en kraftig kjerv i det indre laget. Således er det av stor betydning at fugen er noenlunde sentrisk plassert i rørveggen, og at lukking skjer som foreskrevet fra utside til innside og generelt i retning mot strømmen av den reduserende gassen på en gradvis måte.

Følgende to fremgangsmåter foreslås ved sveising av rør bestående av flere materialer:

I forkant av dreiingen av rørenden 70 kan røret ekspanderes plastisk med et konisk verktøy 73. Graden av ekspansjon er avhengig av rørdimensjoner, men røret bør ekspanderes mer enn tykkelsen til det indre laget 72, Fig. 7. Røret 70 vil i det tilfellet anta en traktform. Deretter kan en konisk endeform dreies og rørendens tverrsnitt reduseres med inntil 60 %, men mest vanlig til kun 65 % av den opprinnelige tykkelsen. Et alternativ til ekspansjonen er å stuke enden av røret med et indre og om nødvendig et ytre verktøy 83 inntil beleggets 82 tykkelse utgjør mer enn omtrent 20 % av den opprinnelige veggtykkelsen, Fig. 8. Deretter dreies rørenden ned til ønsket form. Et siste alternativ består i at rørendene valses til ønskede form. Rørenden er tilvirket slik at kontakt først finner sted ved den ytre periferi for så å forplante seg innover. Gassen tilføres fra innsiden. Det indre belegget 82, 82 vil da sveises til slutt. Dersom det indre belegget er hardere enn resten av røret på grunn av en lavere temperatur eller andre materialegenskaper er det mulig å lokalt varme denne delen av røret ved induksjon eller lignende metoder i forkant og under smiingen. Utstyret for ekspansjon og stuking kan integreres i en verktøypakke som består av en hydraulisk presse, og en sponfraskillende innretning, som anvendes i den avsluttende fase i tilvirkningen. Under ekspansjon, stuking og valsing kan emnet varmes opp ved for eksempel induksjon for å redusere nødvendig kraft til deformasjon og for å redusere tilbakefjæring.

Selve sveiseforløpet ved fremgangsmåten ovenfor er illustrert i Fig. 9 og 10. Fig. 9 viser profilendene når de er ferdig maskineri I profilene vist øverst er det ytre laget tykkere enn i de nederste profilene. Fig. 10 viser et eksempel hvor profilene føres mot hverandre og spalten mellom profilendene klapper sammen.

Den andre fremgangsmåten består i å forme både det indre lag og resten av røret slik at de oppfører seg nærmest uavhengig av hverandre under plastisk deformasjon. I dette tilfellet tilvirkes en not mellom det indre belegget og resten av røret, Fig. 11,12a. Dybden av noten bør være større enn bredden av laget for å sikre tilfredsstillende plastisk deformasjon. Ved å spisse profilenden oppnås så en tilfredsstillende triaksiell spenningstilstand og et høyt kontakttrykk i det indre laget så vel som i resten av profilenden under smiing. Det vil også i dette tilfellet være fordelaktig at kontakt etableres i rørets ytterkant først, for så å forplante seg innover inntil spalten avslutningsvis lukkes med det indre laget, Fig. 12b. Dette forutsetter at den reduserende gass tilføres fra rørets innside. Etter at røret er sveiset lukkes noten mellom grunnmateriale og indre belegg ved stuking, Fig. 12c. Dersom røret eller bolten består av flere lag, vil det i prinsippet være mulig å tilvirke delprofilender for hvert enkelt lag.

Ved smisveising av bolt og stang som består av en indre kjerne og ytre lag, Fig. 13, kan det også tilvirkes profilender for hvert enkelt lag og for kjernen. I det tilfellet profiler med en kobberkjerne 132' omgitt av et eller flere lag med stål 131' skal sammenføyes, skal først det ytre lag av stål 131' smis sammen før kobberet 132' bringes i kontakt, Fig. 13b. Stålenden tilvirkes på samme måte som enden i et rør, og selve smiprosessen skjer prinsipielt på samme måte som for et rør. Kobberet felles ned en avstand fra 0,1 til 30 mm avhengig av profildimensjoner slik at det bringes i kontakt mot slutten av smisekvensen for stålet. En metallisk binding oppnås også mellom kobberkjernen som har en lavere temperatur enn stålet, og i tillegg en lavere smeltetemperatur. Etter at kontakt er etablert smis materialet fortsatt et stykke slik at det fyller ut noten mellom stålet og kobberet.

I det tilfellet stålet er en indre kjerne 132 omgitt av kobber 131 vil den ideelle geometri avhenge av oppvarmingsprosessen. Det vil imidlertid i alle fall være fordelaktig å utformere fuger for stål og kobber separat. Dersom kobberet smelter eller får en betydelig høyere diffusivitet vil kobber kunne forurense en stålfuge og hindre en tilstrekkelig god binding mellom ståldelene. Ved å bruke del-profilender som beskrevet over er det mulig å forhindre denne typen blanding, Fig. 13 a.

Ved de beskrevne fremgangsmåter for sammenføying av flerlags rør og bolter oppnås det langt bedre resultater når hvert del-lag i endene av rørene/boltene/profilene gis en henholdsvis konveks og dobbeltkrum form, slik som forklart tidligere. Det er imidlertid også mulig å sammenføye slike profiler idet hvert del-lag gis en klassisk plan utforming.

Claims

1. Fremgangsmåte for sammenføying av rør, stenger, bolter og andre aksialsymmetriske profiler ende mot ende, omfattende: a. forming av profilendene ved plastisk deformasjon og / eller sponfraskillende prosesser slik at de far et redusert tverrsnitt/tykkelse, b. lokal oppvarming av profilendene elektromagnetisk ved induksjon og/eller direkte høyfrekvent motstandsoppvarming, c. sammenpressing av profilendene, karakterisert ved at en av profilenes endeflater (12) utformes slik at den i tverrsnitt danner en dobbeltkrum kurve ut mot profilendens omkrets, hvor profilendene har varierende avstand i radial retning, og hvor de to profilendene innledningsvis møtes med en stump vinkel mellom anleggsflatene.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, omfattende å gi den andre profilens endeflate (11) en konveks, konisk eller dobbeltkrum form.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, idet endeflatene (11,12) utformes slik at plannormalene i det første kontaktpunktet etter oppvarming og eventuell skjev oppspenning av profilene er parallelle eller i sum har en radiell komponent i en retning parallell med retningen for lukking av sveisen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, omfattende å gi også profilendenes skuldre/sideflater en dobbeltkrum form.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, omfattende å tilføre en reduserende gass under oppvarmingen og sammenpressingen av profilendene for å fjerne oksidbelegg fra fugenes overflate og forhindre ny oksidasjon.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, hvor det som reduserende gass benyttes ren H2 eller en ikke-eksplosiv gassblanding av H2 og N2.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5, hvor fugen mellom profilendene lukkes først på den motsatte siden av den gassen tilføres på for så å lukkes sist der gassen tilføres.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1 hvor profilene består av to eller flere metalliske lag (61,62; 71, 72; 81, 82; 131,132; 131', 132') med distinkte termomekaniske og elektromagnetiske egenskaper og metallurgi.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1 hvor profilene består av to eller flere lag (61, 62; 71, 72; 81, 82; 131, 132; 131', 132') med distinkte termomekaniske og elektromagnetiske egenskaper og fysikk hvor minst ett av lagene er metallisk.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 7 eller 8, hvor det tilvirkes rotasjonssymmetriske eller elliptiske furer eller fordypninger i aksiell retning mellom lagene.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 7 eller 8, hvor profilendene utformes slik at det oppstår distinkte nivåforskjeller mellom profilenes lag slik at lagene under sammenpressingen kommer i kontakt på ulike tidspunkt og deformerer seg til ulik grad.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 7 eller 8, hvor profilendene utformes slik at tykkelsen til et eller flere av lagene lokalt er redusert med opptil 60 % nær profilendene til en dybde som tilsvarer 5 ganger lagets eller profilens tykkelse.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 11 hvor tykkelsen til det innerste laget utgjør mer enn ca 25 % av rørtykkelsen og det indre lagets tykkelse blir redusert med opptil 80 % under formingen av profilenden.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 11 hvor tykkelse til det innerste laget utgjør mindre enn ca 25 % av profiltykkelsen

15. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 7-13, hvor rørets ende ekspanderes plastisk før et sponfraskillende verktøy tilvirker en profilende med redusert tverrsnitt.

16. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 7-13, hvor rørets ende gjøres tykkere gjennom oppstuking før et sponfraskillende verktøy tilvirker en profilende med redusert tverrsnitt.

17. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 7-15, hvor en indre spole benyttes for lokalt å induksjonsoppvarme rørets indre del lokalt direkte i forkant og under stuking i tillegg til oppvarming med en ytre spole eller direkte motstandsoppvarming

18. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, hvor oksidert materiale på profilens ytterside og eventuelle innerside dreies av til en avstand på 50 mm eller mer for å forhindre oksider fra å nå fugen.

19. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 7-15, hvor profilen er en bolt eller en stang og hvor det indre laget består av kobber og ytre lag består av stål.

20. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 7-15, hvor profilen er en bolt eller en stang og hvor det indre laget består av stål og det ytre lag består av kobber.

21. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 7-15, hvor profilen er et rør og hvor det indre laget består av en korrosjonsmotstandig legering og det ytre laget består av en billigere legering.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 1 hvor fugens sideflater utformes som dobbeltkrumme linjer i tverrsnittet.

23. Fremgangsmåte ifølge krav 1 hvor optimal fugeform form bestemmes for ulike materialer og temperaturfordelinger ved numerisk beregninger og / eller planlagte forsøk samt en metodikk for optimering hvor det etableres et krav til ønsket form på sveis og smiforhold, det defineres av et minimum antall parametere for geometri, det defineres en objektfunksjon som angir avvik mellom ønsket og beregnet / målt form og reduksjon av dette avviket minimeres mens det tas hensyn til eventuelle andre begrensninger i utforming.