MX2007000730A

MX2007000730A - Proteccion con gas de ranura estrecha y metodo relacionado.

Info

Publication number: MX2007000730A
Application number: MX2007000730A
Authority: MX
Inventors: Lawrence Michael Grycko; John Francis Nolan; Andrew John Tomko
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2006-01-18
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2009-02-11
Also published as: JP2007190609A; US20070164001A1; CN101003106A; EP1810772A1

Abstract

Se describe un tubo de suministro de gas de protección para suministrar gas de protección a un arco de soldadura en el fondo de una ranura estrecha, que incluye por lo menos un tubo plano alargado, substancialmente hueco que tiene un extremo de suministro de gas y un extremo de descarga de gas; un par de pasajes de gas dentro del tubo, aislados uno del otro, extendiéndose entre el extremo de suministro y el extremo de descarga, y un par de accesorios de suministro de gas en el extremo de suministro comunicándose separadamente con el par de pasajes de gas.

Description

PROTECCION CON GAS DE RANURA ESTRECHA Y METODO RELACIONADO ANTECEDENTES DE LA INVENCION Esta invención se refiere a tecnología de reparación de soldadura de turbina y, específicamente, a la aplicación de un gas protector o de protección en soldadura de ranura estrecha. La utilización de soldadura de ranura estrecha y extremadamente estrecha se ha incrementado en la reparación de componentes de turbina de vapor críticos, particularmente porque el procedimiento reduce las tensiones y distorsiones residuales así como el tiempo de reparación. La misma ranura estrecha, sin embargo, hace difícil suministrar un gas protector o de protección al arco de soldadura y baño de metal fundido. En la Soldadura de Arco de Gas Tungsteno (GTAW), por ejemplo, la ranura estrecha inhibe el gas de protección que protege al electrodo de tungsteno de la oxidación a temperaturas elevadas de soldadura. Consecuentemente, la soldadura en una ranura estrecha es sometida a protección con gas incompleta y de esta manera requiere de grandes cantidades de gas de protección y muchas instalaciones de antorcha precisas. Todos estos problemas incrementan el costo y el tiempo requerido para realizar una reparación de soldadura en un componente de turbina. Típicamente, el gas de protección ha sido suministrado a través de dos métodos. Uno involucra inundar el área general con grandes cantidades de gas de protección, con la esperanza de que suficiente gas alcanzará al arco de soldadura y baño de metal fundido y adecuadamente proteja al electrodo de tungsteno. Sin embargo, este método ha probado ser muy costoso y ha requerido de muchas instalaciones de antorcha frecuentes. También es vulnerable al "efecto de chimenea" común en aplicaciones de ranura estrecha. El segundo método involucra introducir un gas de protección en la ranura estrecha en frente y por atrás de la soldadura con tubos flexibles. Esta disposición mejora la resistencia al efecto de chimenea, pero no completamente elimina el problema. Al mismo tiempo, este método incrementa el uso del gas de protección y es muy sensible a colocación precisa y velocidades de flujo.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Esta invención proporciona un tubo de suministro de gas de protección relativamente rígido que tiene un perfil de soldadura delgado con dos pasajes discretos internos. Un pasaje alimenta y dirige al gas de protección a través de una primera abertura de descarga hacia el baño de metal fundido de soldadura. El segundo pasaje dirige y alimenta al gas de protección a través de una segunda abertura de descarga alargada, orientada adyacente a y extendiéndose a lo largo de la longitud del electrodo de soldadura. Una conexión de entrada en el extremo superior del tubo de suministro de gas de protección está provista con roscas para facilitar la unión a mangueras de alimentación de gas. La segunda abertura de descarga alargada está equipada con una malla muy fina que descarga el gas de protección lenta y uniformemente a lo largo del electrodo. La combinación de estos dos pasajes de suministro de gas de protección permite velocidades separadas de presión y flujo, así como flexibilidad de diseño por el ingeniero de soldadura en términos de parámetros específicos de instalación para implementar una soldadura de ranura estrecha, profunda. En la modalidad ilustrativa, se proporcionan dos de estos tubos de suministro de gas de protección, uno montado en frente de la trayectoria de electrodo de soldadura y el otro montado en la parte trasera de la trayectoria de electrodo de soldadura. Cada uno tiene un perfil similar, configurado de manera que se ajustan en la ranura estrecha y son capaces de ser colocados estrechamente adyacentes al arco de soldadura y al baño de metal fundido. Por consiguiente, en un aspecto, la presente invención se refiere a un tubo de suministro de gas de protección para suministrar un gas de protección a un arco de soldadura en el fondo de una ranura estrecha, que comprende por lo menos un tubo plano alargado, substancialmente hueco, que tiene un extremo de suministro de gas y un extremo de descarga de gas; un par de pasajes de gas dentro del tubo, aislados uno del otro, extendiéndose entre el extremo de suministro y el extremo de descarga, y un par de accesorios de suministro de gas en el extremo de gas comunicándose en forma separada con el par de pasajes de gas. En otro aspecto, la invención se refiere a un aparato para soldar que comprende un electrodo de soldadura; un ensamble de boquilla de cable; un par de tubos de suministro de gas de protección, uno en cualquier lado del electrodo de soldadura, cada uno comprendiendo un tubo plano, substancialmente hueco, que tiene un extremo de suministro de gas y un extremo de descarga de gas; y un par de pasajes de gas dentro de cada tubo, aislados uno del otro, extendiéndose entre el extremo de suministro y el extremo de descarga, y un par de accesorios de suministro de gas en el extremo de suministro comunicándose en forma separada con el par de pasajes de gas. En otro aspecto más, la invención se refiere a un método para suministrar un gas de protección a un electrodo de soldadura en una ranura estrecha, que comprende (a) disponer o arreglar un primer tubo de suministro de gas de protección adyacente a un lado delantero de un electrodo de soldadura; (b) disponer o arreglar un segundo tubo de suministro de gas de protección adyacente a un lado trasero del electrodo de soldadura; y (c) suministrar un gas de protección a través de un par de pasajes en cada uno los primero y segundo tubos de suministro de gas de protección dispuestos para dirigir primeras corrientes del gas de protección a lo largo de la soldadura, electrodo, y segundas corrientes de gas hacia un arco de soldadura adyacentes a una punta del electrodo de soldadura. La invención ahora será descrita con detalle haciendo referencia a los dibujos identificados a continuación.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista en perspectiva parcial de un aparato de soldadura de ranura estrecha que incorpora tubos de suministro de gas de protección de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la invención. La Figura 2 es una elevación lateral de un componente de uno de los tubos de suministro de gas mostrados en la Figura 1; La Figura 3 es una elevación extrema izquierda de los mismos; La Figura 4 es una elevación extrema derecha de los mismos; La Figura 5 es una vista en planta de los mismos; y La Figura 6 es una elevación lateral de un segundo componente de cubierta para el tubo de suministro de gas de protección mostrado en las Figuras 1 -5.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Haciendo referencia a la Figura 1, un aparato de soldadura 10 incluye un electrodo de soldadura 12 flanqueado por un par de cuñas o tubos de suministro de gas de protección 14, 16 y un ensamble de boquilla de cable 18 adyacente. El aparato está colocado para soldadura dentro de una ranura estrecha, profunda 20 entre un par de componentes girables, axialmente alineados 22, 24 que serán soldados. Las cuñas o tubos de suministro de gas de protección 14, 16 son imágenes de espejo entre sí, con un tubo 14 montado en la parte frontal de la trayectoria de electrodo de soldadura, y el otro, 16, montado en la parte trasera de la trayectoria de soldadura. Los tubos de suministro de gas de protección 14, 16 están dimensionados y configurados para fijarse en la ranura estrecha 20 con el electrodo de soldadura 12, como se describe aquí adicionalmente. Las Figuras 2-5 ilustran con detalle la cuña de tubo de suministro de gas de protección 16. Más específicamente, el tubo 16 está compuesto de un par de componentes generalmente planos. La porción de cuerpo principal 26 es una placa alargada 28, generalmente plana, que tiene un primer borde lateral 30 y un segundo borde lateral 32 extendiéndose entre un extremo de suministro de gas o superior 34 y un extremo de descarga de gas o inferior 36. El cuerpo principal 26 está maquinado para formar un par de pasajes interiores 38, 40. El pasaje 40 está definido por un borde elevado externo 32, una costilla interna 42 de altura similar, y el pasaje 40 está definido por la costilla interna 42 y una porción de borde elevada, externa 44 que forma una porción más gruesa del borde 30 en el extremo de suministro de gas 34. Los pasajes están completados por una placa de cubierta plana delgada 46 (Figura 6) que cubre al cuerpo principal 26, acoplada a lo largo del borde elevado 32, costilla interna 42, porción de borde elevada 44 y espaldón superior 48. Este último parcialmente define una conexión de suministro o entrada de gas 50 más gruesa que tiene un par entradas roscadas, colaterales 52, 54 en comunicación con los pasajes 38, 40, respectivamente. Las mangueras de gas 56, 58 (Figura 1) están conectadas en las entradas roscadas 52, 54 y suministran el gas de protección hacia los pasajes respectivos 38, 40. Se apreciará que cuando la placa plana 46 esté asegurada en su lugar sobre la porción de cuerpo 26 a través de una soldadura eléctrica por puntos o por puntos, u otros medios adecuados, un primer orificio de descarga 60 se forma en el extremo inferior del pasaje 40, a lo largo de los bordes 62, 64 de la porción de cuerpo 26 y bordes correspondientes 66, 68 de la placa de cubierta. La anchura del pasaje se define por la altura del borde 32 y la costilla 42. El pasaje 40 y el orificio 60 están dispuestos para suministrar una corriente de gas de protección hacia el arco de soldadura adyacente a la punta del electrodo. Un segundo orificio de descarga 70 se forma substancialmente a lo largo de todo el borde lateral 30 de la porción de cuerpo principal 26 y un borde correspondiente 72 de la placa de cubierta 46. La anchura del pasaje también se define por la altura del borde 32, costilla 42 y la altura idéntica de la porción de borde elevada 44. El orificio 70 puede ser cubierto por una malla fina 76 o similares, como mejor se ve en la Figura 1, para distribuir uniformemente una corriente de gas de protección en una dirección transversal hacia el electrodo 12, a lo largo de substancialmente toda la longitud del electrodo. La malla 76 puede ser una construcción de acero inoxidable micro-grabada, y soldada en forma eléctrica por puntos o solo por puntos. En una modalidad ilustrativa, los tubos 14, 16 están cada uno entre 12.7 y 17.78 centímetros de altura; entre 1.905 y 2.54 centímetros de longitud desde el borde 30 hasta el borde 32 en la mitad superior del tubo (la mitad inferior se ahusa a un ángulo de aproximadamente 6o hacia la punta inferior); y aproximadamente 2.286 centímetros de anchura. En la porción de conector superior, el tubo puede tener una anchura de aproximadamente 0.8509 centímetros y no más de 1.27 centímetros. Con esta configuración, el gas de protección de ambas cuñas o tubos 14, 16 se dirige a lo largo del electrodo 16 a través de orificios opuestos 70 y hacia el arco de soldadura y baño de metal fundido a través de orificios opuestos 60. Esta disposición, cuando el gas de protección puede ser suministrado (y dosificado separadamente) a través de pasajes separados a diferentes presiones y flujos dentro de cada tubo 14, 16, proporciona más control y equilibrio sobre los lados opuestos del electrodo de soldadura, arco de soldadura y baño de metal fundido de soldadura. Además, la forma de cuña de los tubos 14, 16 tiende a bloquear el efecto de chimenea no deseable antes mencionado. Además, el consumo de gas de protección y el número de instalaciones de antorcha se reducen, mientras que la vida del electrodo de tungsteno se incrementa, dando como resultado una productividad incrementada.

Observar también que los tubos 14, 16 son metálicos (acero inoxidable o Inconell, por ejemplo) y están montados directamente sobre el aparato de antorcha, están asilados del aparato de soldadura a través de placas de aislamiento de mica 78, 80 (Figura 1).

Claims

REIVINDICACIONES

1. - Un tubo de suministro de gas de protección 16 para suministrar un gas de protección hacia un arco de soldadura en el fondo de una ranura estrecha, que comprende: por lo menos un tubo plano alargado, substancialmente hueco que tiene un extremo de suministro de gas 34 y un extremo de descarga de gas 36; un par de pasajes de gas 38, 40 dentro de dicho tubo, aislado entre sí, extendiéndose entre dicho extremo de suministro y dicho extremo de descarga, y un par de accesorios de suministro de gas 52, 54 en dicho extremo de suministro comunicándose separadamente con el par de pasajes de gas.

2. - La cuña de gas de acuerdo con la reivindicación 1, en donde una porción inferior de dicho tubo se ahusa en una dimensión hacia dicho extremo de descarga 36.

3. - La cuña de gas de acuerdo con la reivindicación 1, en donde un primer orificio de descarga para uno del par de pasajes 38 es mayor que un segundo orificio de descarga 60 para el otro de los pasajes 40.

4. - La cuña de gas de acuerdo con la reivindicación 3, en donde dicho segundo orificio de descarga 60 está configurado para suministrar un gas de protección hacia un arco de soldadura.

5. - La cuña de gas de acuerdo con la reivindicación 3, en donde dicho primer orificio de descarga 70 está configurado para suministrar un gas de protección a lo largo de una porción substancial de un electrodo de soldadura adyacente 12.

6. - La cuña de gas de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho tubo está compuesto de una porción de cuerpo plano 26 formada con uno o más bordes elevados 32 y una porción de cubierta plana 46 adaptada para acoplar dichos bordes elevados.

7. - La cuña de gas de acuerdo con la reivindicación 1, en donde por lo menos un tubo 16 tiene una porción de conector superior con una anchura de no más de 1.27 centímetros. 8.- La cuña de gas de acuerdo con la reivindicación 5, en donde dicho segundo orificio de descarga 70 está cubierto por una malla 76. 9. - La cuña de gas de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho tubo tiene una altura de entre 12.7 y 17.78 centímetros, una altura de entre 1.905 y 2.54 centímetros; y una anchura a lo largo de dichos primero y segundo pasajes de aproximadamente 0.2286 centímetros. 10. - Un método para suministrar un gas de protección a un electrodo de soldadura 12 en una ranura estrecha, que comprende: (a) disponer o arreglar un primer tubo de suministro de gas de suministro 14 adyacente a un lado frontal de un electrodo de soldadura; (b) disponer o arreglar un segundo tubo de gas de protección 16 adyacente a un lado trasero del electrodo de soldadura; y (c) suministrar un gas de protección a través de un par de pasajes 38, 40 en cada uno de los primero y segundo tubos de suministro de gas de protección para dirigir primeras corrientes de gas de protección a lo largo del electrodo de soldadura 12, y segundas corrientes de gas hacia un arco de soldadura adyacente a una punta del electrodo de soldadura.