PL234452B1

PL234452B1 - Sposób orbitalnego spawania

Info

Publication number: PL234452B1
Application number: PL423663A
Authority: PL
Inventors: Roland Bandura
Original assignee: Zisco Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia Spolka Komandytowa
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2020-02-28
Also published as: PL423663A1

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest metoda orbitalnego spawania z kontrolą jakości za pomocą kamery termowizyjnej w szczególności stosowana przy spawaniu orbitalnym rur oraz urządzenie do orbitalnego spawania zintegrowane z kamerą termowizyjną do spawania rur. Sposób orbitalnego spawania charakteryzuje się tym, że obszar spawania obserwowany jest za pomocą kamery termowizyjnej (1) skierowanej na rejon znajdujący się za jeziorkiem spawalniczym i obejmujący obszar zakrzepniętej spoiny i w przypadku zmiany temperatury stygnięcia spoiny, jeżeli spadek temperatury będzie większy co najmniej o 5% korygowane są parametry spawania w ten sposób, że poziom energii liniowej spawania ściegu drugiego i ściegów wypełniających zawiera się w granicach 0,8 - 1,8 kJ/mm, a trzech ściegów lica spoiny zawiera się na poziomie 0,75 - 1,7 kJ/mm, przy czym istotne są różnice poziomu temperatury w tej samej odległości od jeziorka spawalniczego i w trakcie stygnięcia spoiny.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób orbitalnego spawania z kontrolą jakości za pomocą kamery termowizyjnej w szczególności stosowana przy spawaniu orbitalnym w atmosferze ochronnej mieszaniny gazów ArCO2.

Z opisu patentowego nr EP2027962 znane jest urządzenie do spawania, które zawiera czujnik do pomiaru temperatury w pobliżu kąpieli stopionego metalu spoiny w miejscu zgrzewu. Sygnał generowany jest w funkcji zmierzonej temperatury i służy do sterowania jednym lub kilkoma parametrami spawania. Pirometr mierzy temperaturę w punktach przed, blisko i/lub za kąpielą w stopie. Pomiar obejmuje obszar w temperaturze umożliwiającej określenie temperatury topienia spoiny. Aparat mierzy temperaturę w punkcie nie mniejszym niż 2-8 mm od roztopionego materiału. Mierzona jest wysokość ściegu spoiny i głębokość przejścia spoiny. Sygnał generowany z tych pomiarów kontroluje jeden lub więcej parametrów spawania. Wyznacza się odległość od jednostki pomiarowej do powierzchni o brabianego przedmiotu i do spawanej powierzchni szwu. Różnica polega na wysokości powierzchni ściegu spoiny nad powierzchnią obrabianego przedmiotu. Parametry sterowane z wygenerowanych sygnałów obejmują moc spawania i względną prędkość między łukiem a obrabianym przedmiotem.

Z polskiego zgłoszenia patentowego nr P.396239 znana jest technologia spawania doczołowo rurek w zautomatyzowanych urządzeniach spawalniczych TIG przy zastosowaniu materiału dodatkowego w postaci sprężystej wkładki topliwej.

Z polskiego zgłoszenia patentowego nr P.412870 znany jest sposób i układ przeprowadzenia analizy termicznej i derywacyjnej krzepnącego materiału, zwłaszcza metalu, który polega na wprowadzeniu badanego materiału w stanie stopionym do próbnika, w którym następuje jego stygnięcie i krzepnięcie, rejestrowaniu zmian temperatury materiału podczas stygnięcia i krzepnięcia i sporządzaniu wykresu zmian temperatury materiału w funkcji czasu.

Z opisu patentowego nr CN102521955 znany jest sposób wykrywania temperatury ogrzewania wstępnego podczas procesu zgrzewania, przy czym sposób charakteryzuje się tym, że kamera termowizyjna z bezprzewodowym WiFi jest używana do gromadzenia danych z miejsca pomiaru temperatury przedmiotu obrabianego. Następnie komputer dokonuje analizy obrazów termicznych i danych temperatury za pomocą oprogramowania analitycznego i jest w stanie określić temperaturę wstępnego podgrzewania obrabianego przedmiotu spawalniczego i warunki rozkładu pola temperatury.

Istotnym problem przy spawaniu orbitalnym rur prowadzonym w warunkach budowy są możliwe zanieczyszczenia powierzchni spawanych trudne do wykrycia w procesie przygotowania rur do spawania. Takie zanieczyszczenia powodują uszkodzenia spoiny w czasie spawania i w praktyce uniemożliwiają zastosowanie spawanych rur. Nieoczekiwanie okazało się że zakłócenia w procesie spawania wynikające np. z nieprawidłowego przygotowania powierzchni przekładają się na zmiany w zakresie stygnięcia spoiny po spawaniu. Obserwacja zmian temperatury w procesie stygnięcia spoiny pozwala na korygowania parametrów spawania tak by wyeliminować możliwe wady spoiny jeszcze w czasie procesu spawania.

Rozwiązanie według wynalazku pozwala na eliminację uszkodzeń w spoinie poprzez analizę za pomocą kamery termowizyjnej i zmniejszenie wadliwych połączeń rur.

Sposób orbitalnego spawania z kontrolą jakości za pomocą kamery termowizyjnej według wynalazku w odniesieniu do znanego pomiaru pirometrem posiada tę przewagę, że obserwowane jest wyłączne pole spawu i łatwiej jest monitorować zmiany temperatury, a także wyeliminowany jest wpływ zakłóceń z zewnątrz na badany obszar.

Termografia polega na obrazowaniu temperatury przedmiotu w paśmie średniej podczerwieni (o długości fali od 7,5 do 14 gm). Pozwala ona na rejestrację promieniowania cieplnego emitowanego przez ciała fizyczne i dokładny pomiar temperatury tych obiektów.

W metodzie według wynalazku dokonuje się pomiaru temperatury regionu znajdującego się za jeziorkiem spawalniczym i obejmującego obszar zakrzepniętej spoiny. Założeniem było, że spoina z wadami stygnie z inną prędkością niż materiał bez wad. Dlatego istotnym w tej metodzie jest nie sam pomiar temperatury i jej wysokość, a różnice poziomu temperatury w tej samej odległości od jeziorka spawalniczego i w trakcie stygnięcia spoiny.

Przy spawaniu bez wad, wykres temperatury na długości spoiny, powinien charakteryzować się poziomą linią trendu o wartościach oscylujących wokół niej z pewnym odchyleniem standardowym. Wszelkie niezgodności spawalnicze powinny powodować odchylenia od tej linii. Nieoczekiwanie odkryto

PL 234 452 B1 że wszelkie anomalie temperaturowe, niewynikające z oddziaływania warunków zewnętrznych skutkujące zmianą temperatury stygnięcia o co najmniej 5%, wskazują na obecność niezgodności.

Sposób orbitalnego spawania według wynalazku charakteryzuje się tym, że obszar spawania obserwowany jest za pomocą kamery termowizyjnej skierowanej na rejon znajdujący się za jeziorkiem spawalniczym i obejmujący obszar zakrzepniętej spoiny i w przypadku zmiany temperatury stygnięcia spoiny jeżeli spadek temperatury będzie większy co najmniej o 5% korygowane są parametry spawania w ten sposób, że poziom energii liniowej spawania ściegu drugiego i ściegów wypełniających zawiera się w granicach 0,8-1,8 kJ/mm, a trzech ściegów lica spoiny zawiera się na poziomie 0,75-1,7 kJ/mm, przy czym istotne są różnice poziomu temperatury w tej samej odległości od jeziorka spawalniczego i w trakcie stygnięcia spoiny.

Metoda według wynalazku w przykładzie realizacji jest bliżej objaśniona w oparciu o rysunek, na którym fig. 1 przedstawia przykład realizacji urządzenia do spawania orbitalnego z kontrolą jakości spawu za pomocą kamery termowizyjnej.

Urządzenie do orbitalnego spawania zintegrowane z kamerą termowizyjną według wynalazku składa się z urządzenia spawalniczego 2 oraz kamery termowizyjnej 1 zamocowanej na wysięgniku 3 bezpośrednio nad licem spoiny. Metoda orbitalnego spawania z kontrolą jakości za pomocą kamery termowizyjnej według wynalazku charakteryzuje się tym, że obszar spawania jest obserwowany przez kamerę termowizyjną 1 umieszczoną korzystnie w odległości 30 cm od spoiny, a pomiar temperatury prowadzony jest dla regionu znajdującego się za jeziorkiem spawalniczym i obejmującego obszar zakrzepniętej spoiny i w przypadku zmiany temperatury stygnięcia spoiny korygowane są parametry spawania w ten sposób, że poziom energii liniowej spawania ściegu drugiego i ściegów wypełniających zawiera się w granicach 0,8-1,8 kJ/mm, a trzech ściegów lica spoiny zawiera się na poziomie 0,75-1,7 kJ/mm, przy czym istotne są różnice poziomu temperatury w tej samej odległości od jeziorka spawalniczego i w trakcie stygnięcia spoiny.

Podany przykład realizacji nie wyczerpuje możliwości zastosowania wynalazku.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

1. Sposób orbitalnego spawania, znamienny tym, że obszar spawania obserwowany jest za pomocą kamery termowizyjnej skierowanej na rejon znajdujący się za jeziorkiem spawalniczym i obejmujący obszar zakrzepniętej spoiny i w przypadku zmiany temperatury stygnięcia spoiny jeżeli spadek temperatury będzie większy co najmniej o 5% korygowane są parametry spawania w ten sposób, że poziom energii liniowej spawania ściegu drugiego i ściegów wypełniających zawiera się w granicach 0,8-1,8 kJ/mm, a trzech ściegów lica spoiny zawiera się na poziomie 0,75-1,7 kJ/mm, przy czym istotne są różnice poziomu temperatury w tej samej odległości od jeziorka spawalniczego i w trakcie stygnięcia spoiny.

PL 234 452 Β1