PL219288B1 - Sposób spawania kotła grzewczego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób spawania kotła grzewczego, zwłaszcza spawania w pozycji pionowej PF blach i rur stalowego kotła grzewczego.

Wdrażanie nowych sposobów spawania płaszczy kotłów grzewczych, podobnie jak ogólnie wprowadzanie do techniki nowych technologii spawalniczych, jest z konieczności związane z potrzebą stosowania urządzeń bardziej precyzyjnych, o coraz wyższych parametrach technicznych i eksploatacyjnych. Każda metoda spawania łukowego ma swoją specyfikę wynikającą z zakresu stosowanych parametrów, właściwości łuku, rodzaju elektrod, składu chemicznego przestrzeni łukowej, itp. oraz form przechodzenia metalu w łuku. Każda metoda stwarza więc inne wymagania dotyczące właściwości dynamicznych źródeł spawalniczych.

Elementy konstrukcyjne kotła grzewczego są wycinane z blach stalowych o grubości od 3 do 8 mm, a następnie są montowane na platformie w pozycji poziomej. Znany sposób spawania kotła grzewczego charakteryzuje się tym, że operacje spawania wszystkich boków kotła grzewczego wykonywane są w pozycji poziomej. Kocioł musi być obracany tak, aby wszystkie spoiny mogły być spawane w pozycji podolnej. Obracanie kotła jest operacją bardzo kłopotliwą i czasochłonną, szczególnie w przypadku kotłów o dużych gabarytach. Podczas spawania w pozycji poziomej transport metalu odbywa się w klasyczny sposób, podczas zwarcia kropli ciekłego materiału z materiałem spawanym. Następuje wówczas gwałtowny spadek napięcia przy równoczesnym przyroście prądu, aż do momentu, w którym powstaje przewężenie „szyjki” ciekłego metalu, łączącego elektrodę z jeziorkiem spawalniczym. Siła ściskająca powoduje oderwanie kropli i przeniesienie do jeziorka ciekłego metalu.

Sposób według wynalazku polega na tym, że elementy konstrukcyjne oraz rury są montowane i ustalane względem bazy montażowej za pomocą spoin montażowych oraz przygotowywane do spawania w pozycji pionowej PF, z dołu do góry, a podczas wykonywania spoiny pachwinowej zwiększa się napięcie spawania, które zapewnia strumieniowe przenoszenie spoiwa z drutu elektrodowego do jeziorka spawalniczego przez szybkie impulsy łuku, jarzącego się w osłonie mieszanki gazowej: (96% Ar + 4% O2). Proces ten charakteryzuje się równoczesnym oddziaływaniem łuku zwarciowego i impulsowego podczas wykonywania spoiny pachwinowej. W czasie zwarcia następuje cykliczne podbijanie prądu impulsami powodującymi zwiększenie siły przewężającej, której wartość jest wprost proporcjonalna do kwadratu prądu spawania płynącego z łuku. Spawanie ze spoinami pachwinowymi sposobem w pozycji pionowej PT wymaga zasilania prądem spawania od 25 do 320 A oraz szybkiego przełączania siłowych elementów bloku prostującego i inwertorowego, a po fazie zwarciowej następują piki prądowe o dużo większej wartości, które są płynnie obniżane do wartości średniej prądu nastawionego na urządzeniu.

Szerokość szczeliny spawalniczej na całej długości elementu spawanego nie powinna przekraczać 1 mm, a szybkość przepływu mieszanki gazu osłonowego wynosi od 10 do 15 litra w ciągu minuty, korzystnie 12 litrów w ciągu minuty. Według wynalazku, długość wysuniętego odcinka drutu elektrodowego ο średnicy 1,2 mm nie powinna przekraczać 15 mm, a prędkość przesuwu drutu elektrodowego zależy od elektrycznej mocy łuku i może wynosić od 6,5 do 17,5 m w ciągu minuty.

Ręczne spawanie złączy ze spoinami pachwinowymi w pozycji pionowej PF zapewnia powtarzalność wymaganego wtopienia i przetopienia spoiny. Strumieniowe przenoszenie spoiwa z drutu elektrodowego, przy wysokim ciśnieniu plazmy łuku, zapewnia głębokie przetopienie materiału rodzimego, czyli podstawowego materiału łączonych elementów. Spoina charakteryzuje się wąską i głęboką strefą wtopienia oraz korytkową strefą wypełnienia, w obszarze jej lica. Dzięki odpowiedniej procedurze odcinającej kroplę, koniec drutu elektrodowego po procesie spawania ma stożkowy kształt, pozbawiony kropli zastygniętego metalu. Jest to istotna zaleta wynalazku, gdyż przed ponownym rozpoczęciem procesu spawania nie występuje konieczność obcinania końcówki drutu elektrodowego. Otrzymana spoina charakteryzuje się gładką powierzchnią lica, przy praktycznie stałej głębokości jej wtopienia oraz szerokości i wysokości lica spoiny. Zastosowanie nowego sposobu spawania w pozycji pionowej PF umożliwia zwiększenie prędkości spawania o około 40% bez konieczności obracania kotła, a tym samym skrócenie czasu wytwarzania kotła oraz zwiększenie jakości kotłów grzewczych. Nowy sposób spawania przyczyni się do zredukowania poziomu hałasu o około 10 dB, w porównaniu do spawania metodą znaną ze stanu techniki.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie kocioł grzewczy w widoku ukośnym, a fig. 2 - szczegół poz. PF z fig. 1.

PL 219 288 B1

Elementy konstrukcyjne kotła grzewczego są wycinane z blach stalowych o grubości od 3 do 8 mm, z dokładnością wykonania elementów (±) 0,1 mm oraz z rur. Następnie, elementy konstrukcyjne są montowane i ustalane względem bazy montażowej za pomocą spoin montażowych oraz przygotowywane do spawania w pozycji pionowej PF, z dołu do góry. Elementy nie wymagają ukosowania brzegów, ze względu na rodzaj złącza spawanego, które jest złączem kątowym ze spoiną pachwinową. Szerokość szczeliny spawalniczej na całej długości elementu spawanego nie powinna przekraczać 1 mm. Ręczne spawanie złączy ze spoinami pachwinowymi w pozycji pionowej PF zapewnia powtarzalność wymaganego wtopienia i przetopienia spoiny.

Sposób według przykładu wykonania wynalazku podczas wykonywania spoiny pachwinowej zwiększa napięcie spawania, które zapewnia strumieniowe przenoszenie spoiwa z drutu elektrodowego do jeziorka spawalniczego przez szybkie impulsy łuku, jarzącego się w osłonie mieszanki gazowej: (96% Ar + 4% O2) przy porównywalnych do tradycyjnych metod wartościach natężenia prądu spawania. Szybkość przepływu mieszanki gazu osłonowego wynosi od 10 do 15 litra w ciągu minuty, korzystnie 12 litrów w ciągu minuty. Strumieniowe przenoszenie spoiwa z drutu elektrodowego, przy wysokim ciśnieniu plazmy łuku, zapewnia głębokie przetopienie materiału rodzimego, czyli podstawowego materiału łączonych elementów. Spoina charakteryzuje się wąską i głęboką strefą wtopienia oraz korytkową strefą wypełnienia, w obszarze jej lica. Długość wysuniętego odcinka drutu elektrodowego o średnicy 1,2 mm nie powinna przekraczać 15 mm. Prędkość przesuwu drutu elektrodowego zależy od elektrycznej mocy łuku i może wynosić od 6,5 do 17,5 m w ciągu minuty.

Sposób spawania złączy ze spoinami pachwinowymi w pozycji pionowej nie wymaga zakosowego prowadzenia palnika podczas procesu spawania. Proces ten charakteryzuje się równoczesnym oddziaływaniem łuku zwarciowego i impulsowego podczas wykonywania spoiny pachwinowej. Łuk zwarciowy zapewnia głębokie wtopienie spoiny, a łuk impulsowy o dużej gęstości prądu zapewnia wysoką wydajność stapiania drutu i przetapiania materiału rodzimego, przy stosunkowo dużej rozpływności i głębokości jeziorka spawalniczego. W czasie zwarcia następuje cykliczne podbijanie prądu impulsami powodującymi zwiększenie siły przewężającej, której wartość jest wprost proporcjonalna do kwadratu prądu spawania płynącego z łuku. Zatem, każda chwilowa zmiana wartości prądu będzie miała znaczący wpływ na proces tworzenia i przejścia kropli. Spawanie ze spoinami pachwinowymi sposobem w pozycji pionowej według wynalazku wymaga zasilania prądem spawania od 25 do 320 A oraz szybkiego przełączania siłowych elementów bloku prostującego i inwertorowego. Podczas przechodzenia kropli do jeziorka spawalniczego następuje drobnokropelkowe przechodzenie metalu, co skutkuje możliwością istotnego zwiększenia posuwu drutu elektrodowego. Po fazie zwarciowej następują piki prądowe o dużo większej wartości, które są płynnie obniżane do wartości średniej prądu nastawionego na urządzeniu. Częstotliwość zmian fazy wynosi 3 Hz.

Dzięki odpowiedniej procedurze odcinającej kroplę, koniec drutu elektrodowego po procesie spawania ma stożkowy kształt, pozbawiony kropli zastygniętego metalu. Jest to istotna zaleta wynalazku, gdyż przed ponownym rozpoczęciem procesu spawania nie występuje konieczność obcinania końcówki drutu elektrodowego. Otrzymana spoina charakteryzuje się gładką powierzchnią lica, przy praktycznie stałej głębokości jej wtopienia oraz szerokości i wysokości lica spoiny. Zastosowanie nowego sposobu spawania w pozycji pionowej PF umożliwia zwiększenie prędkości spawania o około 40% bez konieczności obracania kotła, a tym samym skrócenie czasu wytwarzania kotła oraz zwiększenie jakości kotłów grzewczych. Nowy sposób spawania przyczyni się do zredukowania poziomu hałasu o około 10 dB, w porównaniu do spawania metodą znaną ze stanu techniki.

Claims (4)

1. Sposób spawania kota grzewczego według zastrz. 1, w którym elementy konstrukcyjne kotła grzewczego są wycinane z blach stalowych o grubości od 3 do 8 mm, z dokładnością wykonania elementów (±) 0,1 mm oraz z rur, znamienny tym, że elementy konstrukcyjne oraz rury są montowane i ustalane względem bazy montażowej za pomocą spoin montażowych oraz przygotowywane do spawania w pozycji pionowej PF, z dołu do góry, a podczas wykonywania spoiny pachwinowej zwiększa się napięcie spawania, które zapewnia strumieniowe przenoszenie spoiwa z drutu elektrodowego do jeziorka spawalniczego przez szybkie impulsy łuku, jarzącego się w osłonie mieszanki gazowej: (96% Ar + 4% O2), przy czym proces ten charakteryzuje się równoczesnym oddziaływaniem łuku zwarciowego i impulsowego podczas wykonywania spoiny pachwinowej, natomiast w czasie zwarcia następu4

PL 219 288 B1 je cykliczne podbijanie prądu impulsami powodującymi zwiększenie siły przewężającej, której wartość jest wprost proporcjonalna do kwadratu prądu spawania płynącego z łuku, z tym, że spawanie ze spoinami pachwinowymi sposobem w pozycji pionowej PT wymaga zasilania prądem spawania od 25 do 320 A oraz szybkiego przełączania siłowych elementów bloku prostującego i inwertorowego, a po fazie zwarciowej następują piki prądowe o dużo większej wartości, które są płynnie obniżane do wartości średniej prądu nastawionego na urządzeniu.

2. Sposób według, zastrz. 1, znamienny tym, że szerokość szczeliny spawalniczej na całej długości elementu spawanego nie powinna przekraczać 1 mm.

3. Sposób według, zastrz. 1, znamienny tym, że szybkość przepływu mieszanki gazu osłonowego wynosi od 10 do 15 litra w ciągu minuty, korzystnie 12 litrów w ciągu minuty.

4. Sposób według, zastrz. 1, znamienny tym, że długość wysuniętego odcinka drutu elektrodowego o średnicy 1,2 mm nie powinna przekraczać 15 mm, a prędkość przesuwu drutu elektrodowego zależy od elektrycznej mocy łuku i może wynosić od 6,5 do 17,5 m w ciągu minuty.