NO343484B1 - Method and construction of joining two bodies, as well as subject for use therewith - Google Patents

Description

Oppfinnelsens område Field of the invention

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved sammenføyning av to legemer, særlig rør, ved dannelse av en sveiseskjøt av et metall mellom legemene, hvor de respektive legemenes endeflater definerer en spalte rundt omkretsen når legemene er sammenført ende mot ende. Der spalten isoleres ved anbringelse av en hylse som dekker legemenes omkrets og isolerer spalten fra omgivelsene, og spaltevolumet mellom legemene ifylles en smelte dannet via en eksotermisk varmedannende omsetning mellom et metall og et metalloksid og som danner en smelte omfattende sveisemetallet, og smelten bringes til å fylle hele spaltevolumet definert mellom de tilstøtende legemeendene og hylsen, idet gasser og slagg bringes til å stige/flyter oppad og avledes gjennom en avløpskanal fra spalten, og metallsmelten i spalten underkastes avkjøling slik at den stivner til dannelse av en fast sveiseskjøt mellom legemene. The present invention relates to a method for joining two bodies, particularly pipes, by forming a weld joint of a metal between the bodies, where the end surfaces of the respective bodies define a gap around the circumference when the bodies are joined end to end. Where the gap is isolated by placing a sleeve that covers the perimeter of the bodies and isolates the gap from the surroundings, and the gap volume between the bodies is filled with a melt formed via an exothermic heat-generating reaction between a metal and a metal oxide and which forms a melt comprising the weld metal, and the melt is brought to fill the entire gap volume defined between the adjacent body ends and the sleeve, as gases and slag are caused to rise/flow upwards and are diverted through a drainage channel from the gap, and the metal melt in the gap is subjected to cooling so that it solidifies to form a solid weld joint between the bodies.

Dessuten vedrører oppfinnelsen et emne for gjennomføring frembringelse av en sveiseskjøt ved fremgangsmåten som omtalt, samt anvendelse av fremgangsmåten og emnet. Furthermore, the invention relates to a subject for carrying out the production of a welded joint by the method as described, as well as the use of the method and the subject.

Generelt kan metoden benyttes til å sammenkople to konstruksjoner som skal sammenføyes butt i butt eller ende mot ende. Ved oppfinnelsen er det også definert to varianter av sammenføyningsmetoden. Metoden kan benyttes til å sammenføye rørdeler av metall eller plast og lignende, eller gjenstander av materialer som tradisjonelt sammenkoples ved opprettelse av en sveiseskjøt. In general, the method can be used to connect two constructions that are to be joined butt to butt or end to end. The invention also defines two variants of the joining method. The method can be used to join pipe parts made of metal or plastic and the like, or objects made of materials that are traditionally joined when creating a welding joint.

Oppfinnelsens bakgrunn. The background of the invention.

Dagens metode å sveise sammen rør gar ut på å varme opp metall via sveiselektrode, friksjon eller gassflamme, og legge dette sakte i en fuge der sveis skal ligge. Metallet vil da smelte og fylle opp fugen. Når metallet så avkjøles stivner det og danner en fast skjøt som holder rørene sammen. Ved denne metoden er rørmetallets myknings og smeltepunkt høyere enn ved sveisingen slik at rørgodset selv ikke deformeres eller smelter. Today's method of welding pipes together involves heating up metal via a welding electrode, friction or a gas flame, and placing this slowly in a joint where the weld is to be. The metal will then melt and fill up the joint. When the metal then cools, it hardens and forms a solid joint that holds the pipes together. With this method, the softening and melting point of the pipe metal is higher than with welding, so that the pipe material itself does not deform or melt.

Omtale av kjent teknikk. Discussion of prior art.

En sveisemetode som går ut på at det benyttes et fyllmateriale som smelter og sammenføyer to arbeidsstykker benevnes også som en loddemetode. I denne teknologien skal arbeidsstykkene sammenføyes hjelp av nevnte fyllmateriale. Ved disse sammenføyningsmetodene er det bare fyllmaterialet, for eksempel loddetinn, som smelter og forbinder arbeidsstykkene ved adhesjon. Arbeidsstykkene har høyere smeltetemperatur og smelter ikke sammen. A welding method that involves the use of a filler material that melts and joins two workpieces is also referred to as a soldering method. In this technology, the workpieces must be joined using the aforementioned filler material. In these joining methods, only the filler material, such as solder, melts and joins the workpieces by adhesion. The workpieces have a higher melting temperature and do not fuse together.

I foreliggende oppfinnelse skal en utnytte en termittreaksjon for å frembringe en nødvendig høy smeltetemperatur, slik det vil framgå av det etterfølgende. Ved en termittreaksjon som er en eksotermisk reaksjon, oppnår man høye temperaturer ved å omsette et metalloksid med et mer reaktivt metall. Dette reaktive metallet kan så redusere oksidet slik at det reaktive metallet binder seg med oksygenet til et nytt metalloksid, mens det opprinnelige metallet i oksidet, skilles ut som rent metall. In the present invention, a thermite reaction is to be used to produce a necessary high melting temperature, as will be apparent from what follows. In a thermite reaction, which is an exothermic reaction, high temperatures are achieved by reacting a metal oxide with a more reactive metal. This reactive metal can then reduce the oxide so that the reactive metal binds with the oxygen to form a new metal oxide, while the original metal in the oxide is separated as pure metal.

Reaksjonen frigir altså en stor varmemengde. Denne varmemengden benyttes i den foreliggende oppfinnelse til å smelte fyllmaterial-metallet. I en slik eksotermisk reaksjonsblanding, kan for eksempel metallisk aluminium benyttes det reduserende metallet. Eksempler på metalloksider i slike blandinger er Jern(III)oksid, sinkoksid, kopper(II)oksid, kopper(I)oksid, manganoksid og kalsiumoksid. En slik blanding kalles en termittblanding, og når den består av aluminium og jernoksid i en findelt form i form av pulver, overføres oksgenatomene fra jernet til aluminium, og det utvikles stor varme. Ekstra metall plassert i eller nær blandingen, for eksempel jern, vil smelte og innta flytende form. I prosessen dannes flytende jern og aluminiumoksid (alumina). Mens jernet danner en smelte har alumina Al2O3 høyere smeltetemperatur og vil derfor opptre som et fast oksid som vil flyte på overflaten av smelten som et slagg. Temperaturen i slike reaksjoner kan komme opp i 3000<o>C avhengig av blandingsforhold og omgivelsesforholdene, slik at begge produktene kan foreligge i flytende form. Ifølge et eksempel, omsettes aluminium med jernoksid ifølge denne reaksjonsligningen: The reaction therefore releases a large amount of heat. This amount of heat is used in the present invention to melt the filler metal. In such an exothermic reaction mixture, for example metallic aluminum can be used as the reducing metal. Examples of metal oxides in such mixtures are Iron (III) oxide, zinc oxide, copper (II) oxide, copper (I) oxide, manganese oxide and calcium oxide. Such a mixture is called a thermite mixture, and when it consists of aluminum and iron oxide in a finely divided form in the form of powder, the oxygen atoms are transferred from the iron to the aluminum, and great heat is developed. Additional metal placed in or near the mixture, such as iron, will melt and become liquid. Liquid iron and aluminum oxide (alumina) are formed in the process. While the iron forms a melt, alumina Al2O3 has a higher melting temperature and will therefore act as a solid oxide that will float on the surface of the melt as a slag. The temperature in such reactions can reach 3000<o>C depending on the mixing ratio and the ambient conditions, so that both products can be present in liquid form. According to an example, aluminum reacts with iron oxide according to this reaction equation:

2 Al Fe2O3 = 2 Fe Al2O3 2 Al Fe 2 O 3 = 2 Fe Al 2 O 3

Det dannes altså rent jern og alumina Al2O3. Det er en fordel at blandingsforholdet mellom aluminium og jernoksid tilsvarer den teoretiske støkiometriske mengden av disse to stoffene, slik at begge stoffene omsettes tilnærmet 100%. Pure iron and alumina Al2O3 are thus formed. It is an advantage that the mixing ratio between aluminum and iron oxide corresponds to the theoretical stoichiometric amount of these two substances, so that both substances are converted approximately 100%.

Slike termittblandinger er vanlige å anvende for å sammensveise stålkonstruksjoner, så som for å helsveise jernbaneskinner. Such thermite mixtures are commonly used to weld together steel structures, such as to fully weld railway rails.

Jern er et tyngre metall en aluminiumoksid, og vil synke ned i en smelteblanding av disse stoffene, dvs. når reaksjonen ifølge omsetningen ovenfor er gått tilnærmet 100 % til høyre. Iron is a heavier metal than aluminum oxide, and will sink into a molten mixture of these substances, i.e. when the reaction according to the conversion above has gone approximately 100% to the right.

Den eksoterme reaksjonen kan utføres i en beholder eller digel som brukes til smelting av stoffer ved høye temperaturer. Digelen er ildfast smeltebeholder som er uporøs, upåvirkelig av kjemiske stoffer og tåler høye temperaturvariasjoner. Som digelmateriale kan anvendes porselen, platina, kvartssand og chamotte, grafitt med leire som bindemiddel. The exothermic reaction can be carried out in a container or crucible used for melting substances at high temperatures. The crucible is a refractory melting container that is non-porous, unaffected by chemical substances and can withstand high temperature variations. Porcelain, platinum, quartz sand and chamotte, graphite with clay as a binder can be used as crucible material.

En blanding av aluminium og de fleste metalloksider som gir en slik sterk varmeutvikling kalles en termittblanding. I utgangspunktet brukes en blanding av aluminiumspulver og jernoksid, men andre pulverblandinger kan brukes. Når disse stoffene reagerer/ brenner, utvikles høy varme som kan smelte metaller. Termitt (thermite) brukes også til a sveise sammen jernbaneskinner. A mixture of aluminum and most metal oxides that produces such strong heat generation is called a thermite mixture. Basically, a mixture of aluminum powder and iron oxide is used, but other powder mixtures can be used. When these substances react/burn, high heat is developed which can melt metals. Thermite is also used to weld together railway rails.

Fra patentlitteratur vises blant annet til US 7946466 B1, US 5078200 A, US 3948434 A, US 2011/0240244 A1 og US 2007/017955 A1. From the patent literature, reference is made, among other things, to US 7946466 B1, US 5078200 A, US 3948434 A, US 2011/0240244 A1 and US 2007/017955 A1.

Formål med foreliggende oppfinnelse. Purpose of the present invention.

I den foreliggende oppfinnelse tar man sikte på å benytte en slik sveise/loddemetode, hvor den nødvendige varme for å smelte fyllmaterialet fra en eksotermisk reaksjon slik den er omtalt ovenfor, skal beskrives i det etterfølgende. In the present invention, the aim is to use such a welding/soldering method, where the necessary heat to melt the filler material from an exothermic reaction as described above will be described in what follows.

Det er et formål at metoden kan utføres på to ulike oppfinneriske måter. It is an object that the method can be carried out in two different inventive ways.

Dessuten er det et formål med oppfinnelsen å frembringe en ny konstruksjon til å uføre den ovennevnte fremgangsmåte. Moreover, it is an object of the invention to produce a new construction to disable the above-mentioned method.

Særlig tar man sikte på å frembringe en slik konstruksjon som bidrar til å hindre reaksjonsområdet ved skjøten i å komme i kontakt med et reaktivt materiale i den kontaktende luft. In particular, the aim is to produce such a construction which helps to prevent the reaction area at the joint from coming into contact with a reactive material in the contacting air.

Man tar videre sikte på å frembringe et emne som omfatter en eksotermt omsettende blanding for å danne en sveiseskjøt. It is further aimed to produce a blank comprising an exothermic reacting mixture to form a weld joint.

Dessuten tar man sikte på en konstruksjon som omfatter en omsluttende kappe som kan gjennomstrømmes med en kjølevæske/ gass for å transportere bort varme. In addition, the aim is a construction that includes an enclosing jacket that can be flowed through with a cooling liquid/gas to transport heat away.

Oppsummering av oppfinnelsen Summary of the invention

Fremgangsmåten som omtalt innledningsvis er ifølge foreliggende oppfinnelse kjennetegnet ved at den eksoterme reagerende blanding anordnes i et forbrennbart bøybart langstrakt rør som anbringes i skjøtespalten mellom legemene og isoleres ved anbringelse av hylsen som dekker legemenes omkrets og isolerer spalten med røret, fra omgivelsene, og den eksoterme blandingen i røret antennes slik den findelte blandingen omsettes og danner den nevnte metallsmelte for sveiseskjøten, røret forbrennes og gasser og fast slagg bringes til å avledes gjennom avløpskanalen. According to the present invention, the method described at the beginning is characterized by the fact that the exothermic reacting mixture is arranged in a combustible bendable elongated tube which is placed in the joint gap between the bodies and is isolated by placing the sleeve which covers the circumference of the bodies and isolates the gap with the tube from the surroundings, and the exothermic the mixture in the pipe is ignited so that the finely divided mixture reacts and forms the aforementioned metal melt for the weld joint, the pipe is combusted and gases and solid slag are caused to be discharged through the drain channel.

De foretrukne utførelser av fremgangsmåten framgår av krav 2 – 7. The preferred embodiments of the method appear from claims 2 - 7.

Avkjølingen av metallsmelten kan kontrolleres slik at gasser som utløses fra smelten, samt faste reaksjonsprodukter av slagg (oksider) som utskilles fra smelten kan flyte opp gjennom spalten og inn i avløpskanalen og fjernes fra sveisespalte-området. The cooling of the metal melt can be controlled so that gases that are released from the melt, as well as solid reaction products of slag (oxides) that are released from the melt can flow up through the gap and into the drainage channel and be removed from the weld gap area.

Den eksoterme reaksjonen som frembringes fra en omsetning kan være en aluminotermisk blanding der metalloksidet er jernoksid og det reaktive metallet er aluminium, hvor omsetningen skjer ifølge en omsetning Al Fe-oksid = 2 Fe Al2O3 (alumina). The exothermic reaction produced from a reaction can be an aluminothermic mixture where the metal oxide is iron oxide and the reactive metal is aluminium, where the reaction takes place according to a reaction Al Fe oxide = 2 Fe Al2O3 (alumina).

Blandingen kan tilsattes en mengde findelt jern, i form av jernspon eller jernpulver for å danne tilstrekkelig jern-metall til sveiseskjøten. A quantity of finely divided iron, in the form of iron shavings or iron powder, can be added to the mixture to form sufficient iron metal for the weld joint.

Avkjølingen av skjøtemetallet i spalten kan utføres ved sirkulasjon av et kjølefluid, gjennom en kjølekappe som er anbragt tettende omsluttende rørendene og ringhylsen og som etablerer et kjølerom/-volum som kjølemiddel tilføres gjennom et innløp. The cooling of the joining metal in the gap can be carried out by circulation of a cooling fluid, through a cooling jacket which is placed tightly surrounding the tube ends and the ring sleeve and which establishes a cooling space/volume into which coolant is supplied through an inlet.

Den anvendte kjølevæske kan være et ikke-brennbart fluid, så som gass i form av en inertgass som nitrogen, luft eller en væske som vann som tilføres til kjølerommet. The cooling liquid used can be a non-flammable fluid, such as gas in the form of an inert gas such as nitrogen, air or a liquid such as water which is supplied to the cooling room.

Et første av de to legemene kan være en flens som sammenføyes med det andre legeme, hvilken flens samtidig definerer nevnte omgivende kappe som dermed sveises fast til nevnte andre legeme via skjøten. A first of the two bodies can be a flange that is joined to the second body, which flange at the same time defines said surrounding sheath which is thus welded to said second body via the joint.

Emne ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved et bøybart langstrakt rør hvori den eksotermisk reagerende blanding er anordnet, hvilket rør er av et materiale som forbrennes ved temperaturen når den eksotermiske reaksjonblandingen omsettes. Subject matter according to the invention is characterized by a bendable elongated tube in which the exothermic reacting mixture is arranged, which tube is made of a material that burns at the temperature when the exothermic reaction mixture reacts.

Materialet i røret kan omfatte papir, filt eller fibre som kan avbrennes. The material in the tube may include paper, felt or fibers that can be burned.

Særlig foretrukket foreligger emnet med ferdig innlagt reaksjonsblanding foreligger oppkveilet i rull, på en spole, og ved bruk avkuttes en passende rørlengde for plassering i en spalte mellom to legemer for å danne sveiseskjøten. It is particularly preferred that the workpiece with a ready-made reaction mixture is wound up in a roll, on a coil, and in use a suitable length of pipe is cut for placement in a gap between two bodies to form the welding joint.

Ifølge oppfinnelsen anvendes fremgangsmåten og konstruksjonen for dannelse av sveiseskjøt i en spalte mellom to metallrør som sammenføyes ende mot ende, eller for å sveise fast en hals eller sveiseflens til en rørende. According to the invention, the method and construction are used to form a welding joint in a gap between two metal pipes which are joined end to end, or to weld a neck or welding flange to a pipe end.

Ved oppfinnelsen får man smeltet metall til å renne ned i en spalte og fylle ut sveisefugen eller spalten mellom rørene, og slik at disse sveises sammen mye hurtigere en via tradisjonell sveis. I tillegg kreves ingen maskiner; kun en antenner og evt. kutteredskap for a fjerne slagg og urenheter på røroverflate over skjøten. With the invention, molten metal is made to flow down a gap and fill the welding joint or the gap between the pipes, and so that these are welded together much faster than via traditional welding. In addition, no machines are required; only an aerial and possibly cutting tools to remove slag and impurities on the pipe surface above the joint.

Beskrivelse av figurer Description of figures

Foretrukne utførelser av oppfinnelsen skal i det etterfølgende omtales mer detaljert hvor de to legemene er respektive rør som settes sammen butt i butt og danner en spalte mellom seg. Det skal henvises til de medfølgende figurene, hvori: Preferred embodiments of the invention will be described in more detail below, where the two bodies are respective tubes which are joined butt to butt and form a gap between them. Reference should be made to the accompanying figures, in which:

Figur 1 viser et tverrsnitt gjennom to rør som sammenføyes ved sveising som ifølge oppfinnelsen. Dets viser også et apparat til å fylle smelte i en sveiseskjøt som defineres mellom de to rørene, en indre kappe som bidrar til å definere sveiseskjøten, samt en utenpåliggende kappe som definerer et kjølevolum. I denne forbindelse viser Figur 6 et perspektiv av løsningen ifølge figur 1 med de to rørene og apparatet (kappen) som er anbragt rundt skjøteområdet. Figure 1 shows a cross-section through two pipes which are joined by welding as according to the invention. It also shows an apparatus for filling melt into a weld joint defined between the two pipes, an inner jacket which helps to define the weld joint, and an outer jacket which defines a cooling volume. In this connection, Figure 6 shows a perspective of the solution according to Figure 1 with the two pipes and the device (sheath) placed around the joint area.

Figur 2 viser utgangspunktet, to rør som settes sammen, hvor rørene er skråskåret på respektive ender, og definerer en spalte 20 for ilegging av en sveiseskjøt rundt omkretsen. Figure 2 shows the starting point, two pipes which are put together, where the pipes are beveled at the respective ends, and defines a gap 20 for inserting a welding joint around the circumference.

Figur 3 viser en forstørrelse fra figur 1, dvs. den ruten 200 som er vist med stiplet linje, for å illustrere hvordan smelte kan tilføres spalten og avgasser og slagg kan fjernes fra sveiseskjøt-området. Figure 3 shows an enlargement from Figure 1, i.e. the route 200 which is shown with a dotted line, to illustrate how melt can be supplied to the gap and outgassing and slag can be removed from the weld joint area.

Figur 4 viser et forstørret tverrsnitt som figur 2, men hvor det er antydet et rør (en slange) inneholdende reaksjonsblanding, og som er lagt nede i sveisespalten rundt omkretsen. Figure 4 shows an enlarged cross-section like Figure 2, but where a pipe (a hose) containing reaction mixture is indicated, and which is laid down in the weld gap around the circumference.

Figur 5 viser et perspektiv av en reaksjonsslange ifølge oppfinnelsen. Figure 5 shows a perspective of a reaction tube according to the invention.

Beskrivelse av foretrukne utførelser av oppfinnelsen. Description of preferred embodiments of the invention.

Oppfinnelsen skal i det etterfølgende beskrives med sammenføyning av to rør som eksempel. Oppfinnelsen kan benyttes på metalldeler generelt som skal sammenføyes og hvor slike sammenføyningssnitt kan utføres i de endene som sammenføyes. In what follows, the invention will be described using the joining of two pipes as an example. The invention can be used on metal parts in general that are to be joined and where such joining cuts can be made at the ends that are joined.

Det vises til figur 1, 2 og 6 som viser to rør 10,12 som er satt sammen for å sveises sammen med en sveiseskjøt 22 som ilegges i en spalte 20 som defineres av de to rørene 10,12 som er anordnet ende mot ende. De to tilstøtende endene, eller en av disse, skråskjæres eller slipes til passende form for å danne sporet. Reference is made to figures 1, 2 and 6 which show two pipes 10, 12 which are assembled to be welded together with a welding joint 22 which is inserted into a gap 20 which is defined by the two pipes 10, 12 which are arranged end to end. The two adjacent ends, or one of them, are beveled or ground to a suitable shape to form the groove.

Utenpå rørsammenstillingen 10,12 er det anordnet en ringformig metallhylse 30 som dekker over skjøteområdet, og som ligger tett inntil røroverflatene 11,13 rundt omkretsen av de to rørene 10,12. On the outside of the pipe assembly 10,12, an annular metal sleeve 30 is arranged which covers the joint area, and which lies close to the pipe surfaces 11,13 around the circumference of the two pipes 10,12.

Innsiden av hylsen 30 slutter enten tett inntil skjøten rundt omkretsen. Innsiden av hylsen 30 omfatter et radielt forsenkning 32 rundt den innvendige omkretsen slik at forsenkningen sammen med spalten 20 definerer et ringformig dråpeform-volum som skal fylles med sveisesmelte. Ringen er stramt tilpasset til røroverflaten 11,13 noe som kan frembringes på i og for seg kjent måte med ulike strammemidler. The inside of the sleeve 30 ends either close to the joint around the circumference. The inside of the sleeve 30 comprises a radial recess 32 around the inner circumference so that the recess together with the slot 20 defines an annular teardrop-shaped volume to be filled with welding melt. The ring is tightly adapted to the pipe surface 11,13, which can be produced in a manner known per se with various tightening means.

Eksempelvis kan hylsen være todelt og svinge om et hengsel, hvor de frie endene vippes mot hverandre og sammenføyes og strammes ved skrueforbindelser eller lignende slik at innsiden av hylsen slutter tett inntil røroverflatene. For example, the sleeve can be two-part and swing around a hinge, where the free ends are tilted towards each other and joined and tightened by screw connections or the like so that the inside of the sleeve ends close to the pipe surfaces.

Gjennom ringens 30 gods forløper to kanaler 40 hhv 42. Den ene kanalen 40 er en stort sett radielt rettet (vertikal) kanal som munner tilstøtende forsenkningen 32 eller direkte til hulrommet 22 som hylseundersiden vil definere sammen med rørendene 10,12. Gjennom denne kanalen tilføres smelte ved fri utrenning fra en reaksjonsbeholder (digel) 50 gjennom utløpsrøret 52 fra digelen. Som vist på figuren er digelens utløpsrør 52 stukket ned kanalen 40 gjennom ringhylsen 30 for fri renning av smelte fra digene og ned i hulrommet. Two channels 40 and 42 run through the ring 30. The one channel 40 is a mostly radially directed (vertical) channel which opens adjacent to the recess 32 or directly to the cavity 22 which the sleeve underside will define together with the tube ends 10,12. Through this channel, melt is supplied by free draining from a reaction container (crucible) 50 through the outlet pipe 52 from the crucible. As shown in the figure, the crucible's outlet pipe 52 is stuck down the channel 40 through the ring sleeve 30 for free flow of melt from the crucibles and down into the cavity.

Den andre kanalen 42 forløper på skrå gjennom godset i hylsen 30 og fortsetter som et rør 44 ut av konstruksjonen (vist på skrå på figuren). Kanalen 40 og røret 42 skal benyttes som en ventilasjonskanal for avgasser og slagg etter eksoterme omsetningen, og som skal avtrekkes fra hulrommet 22. The second channel 42 extends obliquely through the goods in the sleeve 30 and continues as a pipe 44 out of the structure (shown obliquely in the figure). The channel 40 and the pipe 42 are to be used as a ventilation channel for exhaust gases and slag after the exothermic reaction, which are to be extracted from the cavity 22.

De to kanalenes 40,42 endepartier respektive som munner ut i hulrommet 22 anbringes tilstøtende til hverandre. The end parts 40, 42 of the two channels, respectively, which open into the cavity 22, are placed adjacent to each other.

Kappe for kontroll av temperatur i reaksjonsområde. Cover for controlling the temperature in the reaction area.

En kappe 60, fortrinnsvis av stål, er anbragt omsluttende rundt de to rørendene inkludert ringhylsen 30 og i en avstand fra disse slik at det etableres et rom 66 mellom rørene/hylsen og kappens innside. Kappens endepartier slutter tett inntil rørenes overflater ved hjelp av egnede tetninger antydet ved 63 hhv 65 på figur 1. A sheath 60, preferably made of steel, is arranged enclosing the two tube ends including the ring sleeve 30 and at a distance from these so that a space 66 is established between the tubes/sleeve and the inside of the sleeve. The end parts of the jacket close close to the surfaces of the pipes by means of suitable seals indicated at 63 and 65 in Figure 1.

Innløp utenfra og inn i kappen er vist ved en rørstuss 61, mens et utløp er vist ved 62. Som vist på figurene 1 og 3 omfatter kappens veggdeler en åpning for innsetting av digelen 50 og avtrekksrøret 44 gjennom veggsiden og ned mot spalten 22. An inlet from the outside into the casing is shown by a pipe connection 61, while an outlet is shown by 62. As shown in Figures 1 and 3, the casing's wall parts include an opening for inserting the crucible 50 and the extraction pipe 44 through the wall side and down towards the gap 22.

Et tempereringsfluid i form av gass eller en væske kan på i og for seg kjent måte tilføres til kappevolumet 66 gjennom rørstuss 61 for å gjennomstrømme volumet 66, og avtrekkes gjennom rørstuss 62, eller motsatt vei. A tempering fluid in the form of a gas or a liquid can be supplied to the casing volume 66 through pipe connection 61 in order to flow through the volume 66, and withdrawn through pipe connection 62, or in the opposite way, in a manner known per se.

Hensikten med å ha to kanaler adskilte tilstøtende til hulrommet 22, er at avtrekksbehovet for gasser/slagg oppstår umiddelbart mens den eksoterme reaksjonen pågår og smelte renner ned i hulrommet. Siden utløsning av gasser fra smelten medfører en gitt trykkøkning, er det viktig at slik gass fritt kan slippe ut gjennom røkrøret 44, istedenfor å trenge seg oppover gjennom kanalen 40 som gassbobler gjennom smelten som renner ut av digelen 50. The purpose of having two channels separated adjacent to the cavity 22 is that the extraction need for gases/slag occurs immediately while the exothermic reaction is in progress and melt flows down into the cavity. Since the release of gases from the melt entails a given pressure increase, it is important that such gas can escape freely through the flue 44, instead of forcing its way upwards through the channel 40 as gas bubbles through the melt flowing out of the crucible 50.

Fremgangsmåten til fremstilling av sveiseskjøt. The procedure for making a weld joint.

Etter at rørene 10,12 er sammenføyd og ringhylsen 30 og eventuelt tempereringskappen 60 er montert som skissert ovenfor, monteres digelen 50 med sitt nedløp 54 ned i kanalen 40 til ringrommet 22. Thermit-blandingen i digelen antennes og smelteproduktet renner fritt ned gjennom nedløpet 54, kanalen 40 og inn i toppen av ringrommet. Smelten fortsetter å renne gjennom hele sporet 22 rundt røromkretsen i skjøteområdet. Samtidig utskilles oksidproduktet seg som et fast slagg som flyter oppad til toppartiet av rommet 22. Dette skyldes at jern i flytende form har større tetthet en oksidene og vil synke nedad mens oksidfasen som slaggfase flyter opp. Denne slaggfasen vil da flyte opp til toppen og avledes inn i avløpsrøret 44 sammen med gasser som også kan være blitt utløst ved den eksoterme omsetningen. After the pipes 10,12 have been joined and the ring sleeve 30 and possibly the tempering cap 60 have been fitted as outlined above, the crucible 50 with its downspout 54 is fitted down into the channel 40 to the annulus 22. The thermite mixture in the crucible is ignited and the molten product flows freely down through the downspout 54 , channel 40 and into the top of the annulus. The melt continues to flow throughout the groove 22 around the pipe circumference in the joint area. At the same time, the oxide product is separated as a solid slag that floats upwards to the top of the chamber 22. This is because iron in liquid form has a greater density than the oxides and will sink downwards while the oxide phase as a slag phase floats up. This slag phase will then float to the top and be diverted into the waste pipe 44 together with gases which may also have been released during the exothermic reaction.

I denne delen av prosessen er det viktig å kontrollere at temperaturen ikke synker for fort, slik at oppflytingen av slaggfase og gasser får fullføres og disse stoffene fjernes før viskositeten i smelten blir for høy, og smelten størkner. Man skal unngå at sveiseskjøten inneholder lommer av forurensninger av oksider/slagg og/eller gasser. In this part of the process, it is important to check that the temperature does not drop too quickly, so that the flotation of the slag phase and gases can be completed and these substances are removed before the viscosity of the melt becomes too high, and the melt solidifies. It must be avoided that the weld joint contains pockets of contamination from oxides/slag and/or gases.

Temperaturkontrollen kan gjennomføres ved å tilføre varmt fluid, for eksempel varmgasser i sirkulasjon gjennom kappe rommet 66, og så kontrollere temperaturfallet i smelteskjøten via temperaturen i kappe-gassen. Som kjølemiddel for sirkulasjon i kappevolumet 66 kan det også anvendes vann eller annen væske/gass hvis temperatur ved tilførselen er tilpasset til temperaturen i skøteområdet. The temperature control can be carried out by adding hot fluid, for example hot gases in circulation through the jacket space 66, and then controlling the temperature drop in the fusion joint via the temperature in the jacket gas. Water or other liquid/gas can also be used as a coolant for circulation in the casing volume 66, the temperature of which is adjusted to the temperature in the joint area at the time of supply.

Når sveiseskjøten er nedkjølt, fjernes kjølekappen 60 og ringhylsen 30 hvoretter skjøten kan etterbehandles ved sliping pussing eller annen passende behandling for å danne en jevn og glatt skjøt. Et alternativ kan imidlertid at ringhylsen 30 utgjør en del av rørskjøten og blir stående fastsveiset. When the welding joint has cooled down, the cooling jacket 60 and the ring sleeve 30 are removed, after which the joint can be finished by grinding, sanding or other suitable treatment to form an even and smooth joint. An alternative, however, is that the ring sleeve 30 forms part of the pipe joint and remains welded.

Før rørene og kapper sammenføyes, eventuelt før smelteprosess startes, som nevnt innledningsvis, kan rørendene fordelaktig forvarmes til opp mot den temperatur smelten som renner ut av digelen 50, og deretter bringes temperaturen til å synke på kontrollert måte. Before the pipes and casings are joined, possibly before the melting process is started, as mentioned at the outset, the pipe ends can advantageously be preheated to the temperature of the melt flowing out of the crucible 50, and then the temperature is brought to drop in a controlled manner.

En alternativ utførelse. An alternative embodiment.

På figurene 4 og 5 er det vist et alternativ til at den eksoterme omsetningen i metall/-metalloksid-blandingen skjer eksternt av skjøteområdet i en digel 50. Dette går ut på at reaksjonsblandingen 110 på forhånd er fylt inn i et bøyelig langstrakt rør 100 (figur 5) som anbringes i spalten 20 som dannes rundt omkretsen når rørene er sammenført ende mot ende, jfr. figur 4. Deretter plasseres ringhylsen 30 rundt skjøten tilsvarende som i den første versjonen slik at røret 100 ligger på plass i spalten. Rørets diameter og mengden ifylt reaksjonsblanding, tilpasses til størrelsen til den spalten som rørene danner mellom seg. Figures 4 and 5 show an alternative to the exothermic reaction in the metal/metal oxide mixture occurring externally of the joint area in a crucible 50. This involves the reaction mixture 110 being filled in advance into a flexible elongated tube 100 ( figure 5) which is placed in the gap 20 which is formed around the circumference when the pipes are joined end to end, cf. Figure 4. The ring sleeve 30 is then placed around the joint in the same way as in the first version so that the pipe 100 lies in place in the slot. The diameter of the tube and the amount of filled reaction mixture are adapted to the size of the gap that the tubes form between them.

Reaksjonsblandingen antennes på kjent måte, eksempelvis at en antenner føres ned gjennom avtrekkskanalen 44 og kontakter røret 100 som ligger i spalten 20. Under reaksjonen forbrenner rørmaterialet 100 samtidig og det smeltede metallet fra omsetningen vil gradvis fylle opp spalten 20 mens gasser og slagg flyter opp og inn i avtrekksrøret 44 tilsvarende som angitt i det første alternativet. The reaction mixture is ignited in a known manner, for example that an igniter is led down through the exhaust duct 44 and contacts the pipe 100 which is located in the gap 20. During the reaction, the pipe material 100 burns simultaneously and the molten metal from the reaction will gradually fill up the gap 20 while gases and slag rise up and into the exhaust pipe 44 correspondingly as indicated in the first alternative.

Det er viktig å velge et materiale i røret 100 slik at forbrenningsproduktene ikke bringer skadelige stoffer inn metallsmelten som skal danne sveiseskjøten. For eksempel at slike stoffer løses opp i smelten eller danner inklusjoner som kan skade sveiseskjøtens egenskaper. It is important to choose a material in the pipe 100 so that the combustion products do not introduce harmful substances into the metal melt that is to form the weld joint. For example, that such substances dissolve in the melt or form inclusions that can damage the properties of the weld joint.

Røret kan være tynnvegget av papir, filt eller plast og er tiltenkt å forbrenne ved den eksoterme reaksjonen. Ifølge en foretrukket utførelse lagres røret oppkveilet i rull, på en spole, og ved bruk avkuttes en passende rørlengde for plassering i en spalte mellom to legemer for å danne sveiseskjøten. The tube can be thin-walled from paper, felt or plastic and is intended to burn in the exothermic reaction. According to a preferred embodiment, the pipe is stored wound up in a roll, on a spool, and in use a suitable length of pipe is cut for placement in a gap between two bodies to form the weld joint.

Claims (11)

PATENTKRAV.PATENT CLAIMS. 1. Fremgangsmåte ved sammenføyning av to legemer (10,12), særlig rør, ved dannelse av en sveiseskjøt av et metall mellom legemene, hvor de respektive legemenes endeflater definerer en spalte (20) rundt omkretsen når legemene er sammenført ende mot ende, idet spalten isoleres ved anbringelse av en hylse (30) som dekker legemenes (10,12) omkrets og isolerer spalten (20) fra omgivelsene, og spaltevolumet mellom legemene ifylles en smelte dannet via en eksotermisk varmedannende omsetning mellom et metall og et metalloksid og som danner en smelte omfattende sveisemetallet, og smelten bringes til å fylle hele spaltevolumet (20) definert mellom de tilstøtende legemeendene (10,12) og hylsen (30), idet gasser og slagg bringes til å stige/flyter oppad og avledes gjennom en avløpskanal (42,44) fra spalten, og metallsmelten i spalten underkastes avkjøling slik at den stivner til dannelse av en fast sveiseskjøt mellom legemene, karakterisert ved1. Procedure for joining two bodies (10,12), especially pipes, by forming a welding joint of a metal between the bodies, where the end surfaces of the respective bodies define a gap (20) around the circumference when the bodies are joined end to end, the gap is isolated by placing a sleeve (30) which covers the circumference of the bodies (10,12) and isolates the gap (20) from the surroundings, and the gap volume between the bodies is filled with a melt formed via an exothermic heat-generating reaction between a metal and a metal oxide and which forms a melt comprising the weld metal, and the melt is caused to fill the entire gap volume (20) defined between the adjacent body ends (10,12) and the sleeve (30), gases and slag being caused to rise/flow upwards and be diverted through a drain channel (42 ,44) from the gap, and the metal melt in the gap is subjected to cooling so that it solidifies to form a solid weld joint between the bodies, characterized by at den eksoterme reagerende blanding (110) anordnes i et forbrennbart bøybart langstrakt rør (100) som anbringes i skjøtespalten (20) mellom legemene (10,12) og isoleres ved anbringelse av hylsen (30) som dekker legemenes omkrets og isolerer spalten (20) med røret (100), fra omgivelsene, og den eksoterme blandingen i røret antennes slik den findelte blandingen omsettes og danner den nevnte metallsmelte for sveiseskjøten, røret (100) forbrennes og gasser og fast slagg bringes til å avledes gjennom avløpskanalen (42,44).that the exothermic reacting mixture (110) is arranged in a combustible bendable elongated tube (100) which is placed in the joint gap (20) between the bodies (10,12) and is isolated by placing the sleeve (30) which covers the circumference of the bodies and isolates the gap (20 ) with the pipe (100), from the surroundings, and the exothermic mixture in the pipe is ignited so that the finely divided mixture reacts and forms the aforementioned metal melt for the weld joint, the pipe (100) is combusted and gases and solid slag are caused to be discharged through the drain channel (42,44 ). 2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at avkjølingen av metallsmelten kontrolleres slik at gasser som utløses fra smelten, samt faste reaksjonsprodukter av slagg (oksider) som utskilles fra smelten kan flyte opp gjennom spalten (20) og inn i avløpskanalen (42,44) og fjernes fra sveisespalteområdet.2. Method in accordance with claim 1, characterized in that the cooling of the metal melt is controlled so that gases that are released from the melt, as well as solid reaction products of slag (oxides) that are separated from the melt can flow up through the gap (20) and into the drainage channel (42 ,44) and removed from the weld gap area. 3. Fremgangsmåte i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at den eksoterme reaksjonen som frembringes fra en omsetning er en aluminotermisk blanding der metalloksidet er jernoksid og det reaktive metallet er aluminium, hvor omsetningen skjer ifølge en omsetning Al Fe-oksid = 2 Fe Al2O3 (alumina)3. Method in accordance with one of the preceding claims, characterized in that the exothermic reaction produced from a reaction is an aluminothermic mixture where the metal oxide is iron oxide and the reactive metal is aluminium, where the reaction takes place according to a reaction Al Fe oxide = 2 Fe Al2O3 (alumina) 4. Fremgangsmåte i samsvar med krav 3, karakterisert ved at blandingen er tilsatt en mengde findelt jern, i form av jernspon eller jernpulver for å danne tilstrekkelig jern-metall til sveiseskjøten.4. Method in accordance with claim 3, characterized in that a quantity of finely divided iron, in the form of iron shavings or iron powder, is added to the mixture to form sufficient iron metal for the welding joint. 5. Fremgangsmåte i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at avkjølingen av skjøtemetallet i spalten utføres ved sirkulasjon av et kjølefluid, gjennom en kjølekappe (60) er anbragt tettende omsluttende rørendene og ringhylsen (30) og som etablerer et kjølerom/-volum (66) som kjølemiddel tilføres gjennom et innløp (62).5. Method in accordance with one of the preceding claims, characterized in that the cooling of the joining metal in the gap is carried out by circulation of a cooling fluid, through a cooling jacket (60) is placed sealingly surrounding the tube ends and the ring sleeve (30) and which establishes a cooling chamber/- volume (66) as coolant is supplied through an inlet (62). 6. Fremgangsmåte i samsvar med krav 6, karakterisert ved at den anvendte kjølevæske er et ikke-brennbart fluid, så som gass i form av en inertgass som nitrogen, luft eller en væske som vann som tilføres til kjølerommet (66).6. Method in accordance with claim 6, characterized in that the coolant used is a non-flammable fluid, such as gas in the form of an inert gas such as nitrogen, air or a liquid such as water which is supplied to the cooling room (66). 7. Fremgangsmåte i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at et første av de to legemene er en flens som sammenføyes med det andre legeme, hvilken flens samtidig definerer nevnte omgivende kappe som dermed sveises fast til nevnte andre legeme via skjøten.7. Method in accordance with one of the preceding claims, characterized in that a first of the two bodies is a flange which is joined to the second body, which flange at the same time defines said surrounding sheath which is thus welded to said second body via the joint. 8. Emne for gjennomføring frembringelse av en sveiseskjøt ved fremgangsmåten ifølge krav 1 – 7, karakterisert ved at8. Subject for carrying out the production of a welded joint by the method according to claims 1 - 7, characterized in that emnet er et bøybart langstrakt rør (100) hvori den eksotermisk reagerende blanding (110) er anordnet, hvilket rør er av et materiale som forbrennes ved temperaturen når den eksotermiske reaksjonblandingen omsettes.the blank is a bendable elongated tube (100) in which the exothermic reaction mixture (110) is arranged, which tube is of a material which burns at the temperature when the exothermic reaction mixture reacts. 9. Emne i samsvar med krav 8, karakterisert ved at materialet i røret omfatter papir, filt eller fibre som kan avbrennes.9. Item in accordance with claim 8, characterized in that the material in the tube comprises paper, felt or fibers that can be burned. 10. Emne i samsvar med krav 8-9, karakterisert ved at røret (100) med ferdig innlagt reaksjonsblanding (110) foreligger oppkveilet i rull, på en spole, og ved bruk avkuttes en passende rørlengde for plassering i en spalte mellom to legemer for å danne sveiseskjøten.10. Item in accordance with claims 8-9, characterized in that the pipe (100) with the reaction mixture (110) already inserted is wound up in a roll, on a coil, and when in use a suitable length of pipe is cut for placement in a gap between two bodies for to form the weld joint. 11. Anvendelse av fremgangsmåten og emnet ifølge de foregående krav for dannelse av sveiseskjøt i en spalte (20) mellom to rør (10,12) som sammenføyes ende mot ende, eller for å sveise fast en hals eller sveiseflens til en rørende.11. Use of the method and subject matter according to the preceding claims for forming a weld joint in a gap (20) between two pipes (10,12) which are joined end to end, or to weld a neck or welding flange to a pipe end.