[go: up one dir, main page]

WO2013044901A1 - Method for producing a joining seam at band ends of steel during the continuous production of welded pipes - Google Patents

Method for producing a joining seam at band ends of steel during the continuous production of welded pipes Download PDF

Info

Publication number
WO2013044901A1
WO2013044901A1 PCT/DE2012/000946 DE2012000946W WO2013044901A1 WO 2013044901 A1 WO2013044901 A1 WO 2013044901A1 DE 2012000946 W DE2012000946 W DE 2012000946W WO 2013044901 A1 WO2013044901 A1 WO 2013044901A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
welding
band
welded
plasma
seam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2012/000946
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Markus Liedtke
Wolfgang Scheller
Martin KNOOP
Wilfried NEUGEBAUER
Carsten Holste
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Salzgitter Mannesmann Grossrohr GmbH
Original Assignee
Salzgitter Mannesmann Grossrohr GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Salzgitter Mannesmann Grossrohr GmbH filed Critical Salzgitter Mannesmann Grossrohr GmbH
Publication of WO2013044901A1 publication Critical patent/WO2013044901A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/02Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/025Seam welding; Backing means; Inserts for rectilinear seams
    • B23K9/0253Seam welding; Backing means; Inserts for rectilinear seams for the longitudinal seam of tubes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K10/00Welding or cutting by means of a plasma
    • B23K10/02Plasma welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K28/00Welding or cutting not covered by any of the preceding groups, e.g. electrolytic welding
    • B23K28/02Combined welding or cutting procedures or apparatus
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/02Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding
    • B23K31/027Making tubes with soldering or welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K33/00Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby
    • B23K33/004Filling of continuous seams
    • B23K33/006Filling of continuous seams for cylindrical workpieces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/02Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/032Seam welding; Backing means; Inserts for three-dimensional seams
    • B23K9/0325Seam welding; Backing means; Inserts for three-dimensional seams helicoidal seams
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/04Tubular or hollow articles
    • B23K2101/06Tubes

Definitions

  • HFI high frequency induction welded
  • ERP electrically resistance welded
  • Welding stands by submerged arc welding.
  • the quality assurance measures are comparable to those of UP spiral-welded pipes.
  • the ends of the wound tapes are separated and the band edges are processed with a plasma torch so that it has a joint with a defined geometry, for. B. I-, Y- or V-shaped obtained as a weld preparation.
  • JP 2000141034 A To increase performance in the production of the band connection seam, it is known from JP 2000141034 A to fill the joint between the band ends to be welded with iron powder and then to weld together by means of inert gas welding in 2-wire technology.
  • the most irregularly shaped band end located in the deformation unit is, for example, by means of a thermal method, such as the plasma method, separated. Subsequently, the welding of inlet and outlet plates on the deformation unit.
  • the tape ends are aligned with each other in height, collapsed on impact or with a small air gap, fixed and a
  • the band ends to be joined are first stapled at the top, the later inside of the molded tube, and welded UP-g. Thereafter, the tape or sheet is formed in the Rohrinformung to a slotted tube and to the
  • the band connection seam remains in the finished tube and it is either from the other, the
  • Band connection seam usually welded by means of UP process and ground sheet metal or the pipe section with the band connection seam is, for example by means of a plasma section cut, separated from the finished tube.
  • the main problem of the known methods for producing a band connection seam is that a joining process by the multi-stage welding process, consisting of separating the strip ends, seam preparation, stitching and welding, with relatively slow welding process depending on the wall thickness can be up to 30 minutes. During this time, the production of spiral tubes stops, which leads to high production losses when no tape storage is available.
  • a method is proposed in which the tape ends are waived by dispensing with the separate tape edge preparation and the stapling process by means of a combination of a process simultaneously acting on the same weld plasma and metal inert gas (MSG) welding process in one layer.
  • MSG metal inert gas
  • Another major advantage of the invention is that by using the combined plasma MSG process, the band connection seam due to the
  • process-specific lower seam volume can be created much faster and with less filler metal than with the known methods and thus can also be dispensed with a stitching.
  • the welds of the band connection seams can advantageously be designed as a butt joint in a single layer in the I joint.
  • Plasma MIG / MAG welding is a combination of plasma and MIG welding. By combining both processes very favorable conditions are created Combine the advantages of both processes, ie the high melting rate of the MSG process with good gas protection and deep penetration as well as pore safety and accuracy of the plasma process.
  • the basic principle of this combined welding process is that a MSG arc is concentrically surrounded by a stationary plasma arc at a consumable wire-fed continuous filler material or serially operated with the plasma arc in a process zone.
  • the taphole effect characteristic of the plasma process makes it possible to combine the concentrated energy of the plasma arc during the plasma process
  • Power contact tube and the plasma nozzle require a good water cooling.
  • the plasma MSG process takes place in three consecutive basic phases.
  • the ignition of the plasma arc takes place.
  • the preheating phase only the plasma arc burns without the feed motion being activated.
  • the MSG arc and the feed motion are switched on. In this section, the actual Abschmelzvorgang takes place.
  • Combinations are at least as good as the welded joints produced by the known methods.
  • the shielding gases used were the mixed gas M21, which is composed of argon (Ar) and carbon dioxide (C02), and the protective gas C1, consisting of pure carbon dioxide (C02).
  • Ribbon joints were welded in one layer in the I joint.
  • FIGS. 1 and 2 macrosections of the welded connections and, in Tables 1 and 2, essential welding parameters for these strip thicknesses are listed, with which perfect welded connections can be achieved.
  • Amperages between 100 and 500 A (corresponding voltage values between 22 and 35 V) and the shielding gas welding source between 150 and 600 A (corresponding voltage values between 19 and 38 V). 10

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for producing a joining seam at band ends of steel during the continuous production of welded pipes, wherein in a multistage process comprising severing of the band ends and subsequent finish-welding, individual bands are welded to form a continuous band and said continuous band is moulded by means of a deformation unit to form a slot pipe and the converging band edges are welded together. According to the invention, the band ends are joined to one another in one layer, dispensing with a separate band edge preparation process and a stapling operation, by means of a method combination of a plasma arc and gas-shielded metal arc welding (GMAW) process acting simultaneously at the same welding joint.

Description

Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsnaht an Bandenden aus Stahl bei der kontinuierlichen Erzeugung geschweißter Rohre  Method for producing a seam at steel strip ends in the continuous production of welded tubes

Beschreibung  description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsnaht an Bandenden aus Stahl bei der kontinuierlichen Erzeugung geschweißter Rohre gemäß Patentanspruch 1. The invention relates to a method for producing a connection seam at steel strip ends in the continuous production of welded tubes according to claim 1.

Unter geschweißten Rohren werden im Folgenden sowohl Schraubennahtrohre (sogenannte Spiralnahtrohre) als auch längsnahtgeschweißte Rohre verstanden. In the following, welded tubes are understood to mean both threaded tubes (so-called spiral seam tubes) and longitudinally welded tubes.

Für den Transport von Wasser, Öl und Gas werden im Regelfall unterpulver- (UP-), hochfrequenz induktionsgeschweißte (HFI-) oder elektrisch widerstandsgeschweißte (ERW) Leitungsrohre eingesetzt, welche vorzugsweise aus Warmbreitband (Coils) oder aus Stahlgrobblech in Dicken von etwa 10 bis über 25 mm hergestellt werden. Nachfolgend wird als Synonym für Warmbreitband oder Stahlgrobblech der Begriff„Band" oder„Stahlband" benutzt. For the transport of water, oil and gas as a rule underpulver (UP), high frequency induction welded (HFI) or electrically resistance welded (ERW) pipes are used, which preferably from hot strip (coils) or from steel sheet in thicknesses of about 10 to over 25 mm. In the following, the term "band" or "steel band" is used as a synonym for hot-rolled wide strip or sheet steel.

Aus der Broschüre„Spiralgeschweißte Großrohre - Produktinformationen - " (Salzgitter Mannesmann Großrohr 3/08) ist es bekannt, bei der Spiralrohrherstellung das Warmband in einer Einformeinrichtung schraubenlinienförmig zu einem Schlitzrohr zu formen und in einem zweistufigen Verfahren zu einem Rohr zu verschweißen. Hierzu wird das Warmband in einer Verformungseinheit einer Rohrformmaschine zu einem Rohr geformt. Die From the brochure "Spiral Welded Large Pipes - Product Information -" (Salzgitter Mannesmann Großrohr 3/08), it is known to form the hot strip into a slotted tube in spiral forming into an injection molding device and to weld it into a tube in a two-stage process Hot strip formed in a forming unit of a tube forming machine into a tube

Verformungseinheit besteht aus einem 3-Rollenbalken-Biegesystem mit einem äußeren Rollenstützkäfig und einer sogenannten Versatzrolle. Mit der höheneinstellbaren Versatzrolle kann ein etwaiger Bandkantenversatz des Schlitzrohres ausgeglichen werden. In diesem als „HTS-Verfahren" (Helical Seam-Two-Step) bekannten Fertigungsprozess werden in einem ersten Verfahrensschritt die Bandkanten des Schlitzrohrs mittels einer Schutzgas- Heftschweißung bei hoher Schweißgeschwindigkeit von bis zu 15m/min verschweißt, wobei die Bandkanten dabei nur zum Teil miteinander verbunden werden. Deformation unit consists of a 3-roller beam bending system with an outer roller support cage and a so-called offset roller. With the height adjustable offset roller any band edge offset of the slot tube can be compensated. In this manufacturing process known as "HTS process" (Helical Seam-Two-Step), the strip edges of the slot tube are welded by means of a protective gas tack welding at a high welding speed of up to 15 m / min in a first method step, whereby the strip edges only partially be connected to each other.

Der Rohrdurchmesser wird beeinflusst vom EinlaUfwinkel des Bandes in die Verformungseinheit und von der Bandbreite des eingesetzten Vormaterials. Mittels der höheneinstellbaren Versatzrolle kann ebenfalls auf den Durchmesser des Rohres Einfluss genommen werden. The pipe diameter is influenced by the inlet angle of the belt in the Deformation unit and the bandwidth of the input material used. By means of the height adjustable offset roller can also be influenced on the diameter of the tube.

Das Fertigschweißen mit einer vollständigen Verschweißung der Bandkanten mit einer Innen- und Außennaht erfolgt anschließend in einem zweiten Schritt auf separaten The final welding with a complete welding of the strip edges with an inner and outer seam is then carried out in a second step on separate

Schweißständen mittels Unterpulverschweißen. Welding stands by submerged arc welding.

Der Vorteil gegenüber dem konventionellen einstufigen Verfahren, bei dem direkt in der Rohrformmaschine auch die Unterpulverschweißnähte ausgeführt werden und das Rohr somit in einem Schritt fertig geschweißt wird, besteht darin, dass durch die hohe The advantage over the conventional single-stage process, in which directly in the tube forming machine and the submerged arc welding seams are performed and the tube is thus finished welded in one step, is that due to the high

Geschwindigkeit bei der Heftnahtschweißung eine höhere Leistung der Speed at the tack weld a higher performance of

Rohreinformmaschine erreicht wird. Tube molding machine is achieved.

Nach dem Schweißen werden die Rohre in mehreren Stationen auf Qualität geprüft. Dazu erhalten die Stirnseiten der Rohre eine spanende Bearbeitung um dann einer After welding, the pipes are tested for quality at several stations. For this purpose, the end faces of the tubes receive a machining process and then a

Wasserdruckprüfung unterzogen zu werden. To be subjected to water pressure test.

Nach der Wasserdruckprüfung erfolgt eine abschließende Ultraschallprüfung der gesamten Schweißnaht. Stellen, die bei der automatischen Ultraschallprüfung auffällig geworden sind sowie die Schweißnähte an den Rohrenden, werden geröntgt. Zusätzlich werden alle Rohrenden einer Ultraschallprüfung auf Dopplungen unterzogen. After the water pressure test, a final ultrasonic test of the entire weld seam is carried out. Sites that have become noticeable during the automatic ultrasonic test as well as the welds at the pipe ends are X-rayed. In addition, all pipe ends are subjected to ultrasound testing for doubling.

Im Rahmen der Gütesicherung erfolgen im Fertigungsablauf integrierte zerstörende sowie zerstörungsfreie Prüfungen. Nachdem die Rohre alle Prüfstationen einschließlich As part of quality assurance, integrated destructive and non-destructive tests are carried out in the production process. After the pipes including all test stations

Maßkontrolle durchlaufen haben, werden sie zur Endabnahme vorgelegt. Have undergone dimensional control, they are submitted for final acceptance.

Neben den Vorteilen der Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens (schnellere Formung und Heftschweißung) ergeben sich durch die Aufteilung der Prozesse in die Schritte Rohrformung und Schweißung auch technische Vorteile, indem eine separate Optimierung der Teilschritte Rohrformung und UP-Schweißung ermöglicht wird. In addition to the advantages of the economy of this process (faster forming and tack welding), the division of the processes into the steps tube forming and welding also results in technical advantages, by allowing separate optimization of the sub-steps tube forming and UP welding.

Des Weiteren wird die erzeugte Rohrgeometrie in der Rohrformmaschine nicht negativ durch den UP-Schweißprozess beeinflusst und damit die Einhaltung vorgegebener Toleranzwerte verbessert. Beim HFI- oder ERW-Schweißen hingegen läuft das durch Walzgerüste zum Schlitzrohr eingeformte Band kontaktfrei durch eine von hochfrequentem Strom durchflossene Spule. Dadurch wird ein hochfrequenter Strom im Rohr erzeugt, der sich um die Rohroberfläche und die beiden Bandkanten zum Kreis schließt. Dabei werden die Bandkanten in sehr kurzer Zeit auf Schweißtemperatur erwärmt. Durch Druckrollen werden die Bandkanten Furthermore, the generated tube geometry in the tube forming machine is not adversely affected by the UP welding process, thus improving compliance with given tolerance values. In HFI or ERW welding, on the other hand, the strip formed by rolling mills into the slotted tube runs without contact through a coil through which high-frequency current flows. As a result, a high-frequency current is generated in the tube, which closes around the tube surface and the two band edges to the circle. The strip edges are heated to the welding temperature in a very short time. By pressure rollers, the band edges

zusammengepresst und ohne Zusatzwerkstoffe homogen als Längsnaht verschweißt. pressed together and welded without additional materials homogeneously as a longitudinal seam.

Die qualitätssichernden Maßnahmen sind denen der UP-spiralnahtgeschweißten Rohre vergleichbar. The quality assurance measures are comparable to those of UP spiral-welded pipes.

Um eine kontinuierliche Rohreinformung und Verschweißung zu ermöglichen, ist es erforderlich, die Enden der einzelnen Bänder zu einem Endlosband zusammenzuschweißen. Aus dem Stand der Technik ist es z. B. aus den Schriften JP 56141984 A und In order to enable continuous tube molding and welding, it is necessary to weld together the ends of the individual bands to form an endless band. From the prior art, it is z. B. from the specifications JP 56141984 A and

JP 2000141034 A bekannt, die Herstellung einer Bandverbindungsnaht in mehreren JP 2000141034 A discloses the production of a band connection seam in several

Arbeitsschritten durchzuführen. To carry out work steps.

Zunächst werden vor der Einformung des Bandes die Enden der aufgewickelten Bänder abgetrennt und die Bandkanten mit einem Plasma-Brenner so bearbeitet, dass diese eine Fuge mit einer definierten Geometrie, z. B. I-, Y- oder V-förmig als Schweißnahtvorbereitung erhalten. First, before the formation of the tape, the ends of the wound tapes are separated and the band edges are processed with a plasma torch so that it has a joint with a defined geometry, for. B. I-, Y- or V-shaped obtained as a weld preparation.

Nach der JP 56141984 wird das Band nach Anbringen einer definierten According to JP 56141984, the tape after applying a defined

Bandkantengeometrie durch Plasmaschneiden zunächst mittels Metall-Inertgasschweißen (MIG) geheftet und anschließend mittels UP-Schweißen fertig geschweißt. Tape edge geometry first plasma-cut by means of metal inert gas welding (MIG) stapled and then welded by means of UP welding.

Zur Leistungssteigerung bei der Herstellung der Bandverbindungsnaht ist es aus der JP 2000141034 A bekannt, die Fuge zwischen den zu verschweißenden Bandenden mit Eisenpulver zu füllen und anschließend mittels Schutzgasschweißen in 2-Draht-Technik miteinander zu verschweißen. To increase performance in the production of the band connection seam, it is known from JP 2000141034 A to fill the joint between the band ends to be welded with iron powder and then to weld together by means of inert gas welding in 2-wire technology.

Allgemein bekannt ist auch die Herstellung der Bandverbindungsnaht in folgenden Schritten: Also well-known is the production of the band connection seam in the following steps:

Als erstes wird das in der Verformungseinheit befindliche meist unregelmäßig ausgebildete Bandende beispielsweise mittels eines thermischen Verfahrens, wie dem Plasma- Verfahren, abgetrennt. Anschließend erfolgt das Anschweißen von Ein- und Auslaufblechen am First, the most irregularly shaped band end located in the deformation unit is, for example, by means of a thermal method, such as the plasma method, separated. Subsequently, the welding of inlet and outlet plates on

Bandende. Parallel dazu wird z. B. mittels einer Schlagschere der Bandanfang vom neuen Band ebenfalls abgetrennt. Nach dem Anbringen der Ein- und Auslaufbleche werden die Enden der zu verschweißenden Bänder über die Bandbreite mittels einer Fräsbearbeitung mit einer definierten Geometrie als Schweißnahtvorbereitung versehen. Tape end. In parallel, z. B. also separated by means of a cutting shear the beginning of the tape from the new band. After attaching the inlet and outlet sheets, the ends of the strips to be welded are provided over the bandwidth by means of a milling with a defined geometry as a weld preparation.

Nach diesen Arbeitsschritten werden die Bandenden zueinander in der Höhe ausgerichtet, auf Stoß oder mit einem geringen Luftspalt zusammengefahren, fixiert und eine After these steps, the tape ends are aligned with each other in height, collapsed on impact or with a small air gap, fixed and a

Schweißbadsicherung aus Keramik angebracht. Danach werden die Bänder zunächst mit Heftnähten als Wurzellage miteinander verbunden und mittels Schutzgas- und/oder UP- Schweißung abhängig von der Blechdicke in einer oder mehreren Lagen vollständig verschweißt. Welding fuse made of ceramic attached. Thereafter, the bands are first connected to each other with stitching seams as a root layer and completely welded by means of inert gas and / or UP welding depending on the sheet thickness in one or more layers.

Hierbei werden die zu verbindenden Bandenden zunächst an der Oberseite, der späteren Innenseite des eingeformten Rohres, geheftet und UP-g eschweißt. Danach wird das Band oder Blech in der Rohreinformung zu einem Schlitzrohr eingeformt und an den Here, the band ends to be joined are first stapled at the top, the later inside of the molded tube, and welded UP-g. Thereafter, the tape or sheet is formed in the Rohrinformung to a slotted tube and to the

zusammenlaufenden Längskanten verschweißt. Je nach Kundenauftrag verbleibt die Bandverbindungsnaht im fertigen Rohr und es wird entweder von der anderen, der welded together converging longitudinal edges. Depending on the customer order, the band connection seam remains in the finished tube and it is either from the other, the

Außenseite des Rohres, die Wurzellage ausgefugt und die Gegenlage der Outside of the tube, the root position grooved and the counterpart of the tube

Bandverbindungsnaht im Regelfall mittels UP-Verfahren geschweißt und blecheben geschliffen oder der Rohrabschnitt mit der Bandverbindungsnaht wird, beispielweise mittels eines Plasmatrennschnittes, aus dem fertigen Rohr herausgetrennt. Band connection seam usually welded by means of UP process and ground sheet metal or the pipe section with the band connection seam is, for example by means of a plasma section cut, separated from the finished tube.

Wenngleich mit diesen bekannten Verfahren qualitativ hochwertige Bandverbindungsnähte hergestellt werden können, so weisen diese dennoch mehrere Nachteile auf. Although high-quality band connection seams can be produced with these known methods, they nevertheless have several disadvantages.

Das Hauptproblem der bekannten Verfahren zur Herstellung einer Bandverbindungsnaht besteht darin, dass ein Verbindungsvorgang durch den mehrstufigen Schweißprozess, bestehend aus Abtrennen der Bandenden, Nahtvorbereitung, Heften und Schweißen, mit relativ langsamen Schweißverfahren je nach Wanddicke bis zu 30 Minuten betragen kann. In dieser Zeit steht die Spiralrohrherstellung still, was zu hohen Produktionsausfällen führt, wenn kein Bandspeicher zur Verfügung steht. The main problem of the known methods for producing a band connection seam is that a joining process by the multi-stage welding process, consisting of separating the strip ends, seam preparation, stitching and welding, with relatively slow welding process depending on the wall thickness can be up to 30 minutes. During this time, the production of spiral tubes stops, which leads to high production losses when no tape storage is available.

Zudem ist die für die Herstellung der vollständigen Bandverbindungsnaht durch die am fertigen Rohr noch auszuführende Gegenlagenschweißung und die für die Anwendung der bekannten Schweißverfahren notwendige exakte Nahtvorbereitung durch thermische oder spanabhebende Verfahren sehr kostenintensiv. In addition, for the production of the complete band connection seam by the finished pipe still to be executed counter weld and the for the application of the Exact seam preparation by thermal or machining methods very cost-intensive.

Um die vorgenannten Nachteile zu vermeiden, ist es Aufgabe der Erfindung, die Herstellung von Bandverbindungsnähten zur Erzeugung geschweißter Rohre aus Stahl dahingehend zu verbessern, dass die Bandverbindungsnaht deutlich schneller und kostengünstiger bei gleichbleibend hoher Qualität hergestellt werden kann. Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Bestandteil von Unteransprüchen. In order to avoid the aforementioned disadvantages, it is an object of the invention to improve the production of band connection seams for the production of welded steel tubes in that the band connection seam can be produced significantly faster and more cost-effectively with consistently high quality. This object is achieved starting from the preamble in conjunction with the characterizing features of claim 1. Advantageous developments are part of subclaims.

Nach der Lehre der Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Bandenden unter Verzicht auf die separate Bandkantenvorbereitung und den Heftvorgang mittels einer Verfahrenskombination aus einem an derselben Schweißstelle gleichzeitig einwirkenden Plasma- und Metallschutzgas(MSG)-Schweißprozess in einer Lage miteinander verbunden werden. According to the teachings of the invention, a method is proposed in which the tape ends are waived by dispensing with the separate tape edge preparation and the stapling process by means of a combination of a process simultaneously acting on the same weld plasma and metal inert gas (MSG) welding process in one layer.

Der Vorteil gegenüber den bekannten Verfahren ist, dass diese Vorgehensweise keine separate Nahtvorbereitung erfordert. Schon ein einfacher Trennschnitt der Bandenden, beispielsweise mit einer Schlagschere, ist ausreichend. Wie sich bei Versuchen gezeigt hat, reicht die Geometrie der Schlagkante als Nahtvorbereitung zum Verschweißen der The advantage over the known methods is that this procedure does not require separate seam preparation. Even a simple cut of the tape ends, for example, with a pair of shears, is sufficient. As has been shown in experiments, the geometry of the striking edge as a seam preparation for welding the

Bandenden vollkommen aus. Jedoch ist auch ein thermischer Trennschnitt, z. B. durch autogenes Schneiden, Plasma- oder Laserschneiden, anwendbar. Band ends completely out. However, a thermal separation cut, z. B. by autogenous cutting, plasma or laser cutting applicable.

Neben der Einsparung des Fertigungsschrittes der separaten Bandkantenvorbereitung besteht ein weiterer großer Vorteil der Erfindung darin, dass durch den Einsatz des kombinierten Plasma-MSG-Verfahrens die Bandverbindungsnaht aufgrund des In addition to the saving of the production step of the separate strip edge preparation, another major advantage of the invention is that by using the combined plasma MSG process, the band connection seam due to the

verfahrensspezifisch geringeren Nahtvolumens wesentlich schneller und mit weniger Schweißzusatzwerkstoff erstellt werden kann als mit den bekannten Verfahren und damit auf eine Heftnaht ebenfalls verzichtet werden kann. process-specific lower seam volume can be created much faster and with less filler metal than with the known methods and thus can also be dispensed with a stitching.

Die Schweißungen der Bandverbindungsnähte können dabei vorteilhaft als Stumpfnaht einlagig im I-Stoß ausgeführt werden. The welds of the band connection seams can advantageously be designed as a butt joint in a single layer in the I joint.

Das Plasma-MSG-Schweißen ist eine Kombination aus Plasma- und MSG-Schweißen. Durch die Kombination beider Prozesse werden sehr günstige Bedingungen geschaffen, die die Vorteile beider Prozesse, d. h. die hohe Abschmelzleistung des MSG-Verfahrens mit gutem Gasschutz und tiefem Einbrand sowie Porensicherheit und Fehlerfreiheit des Plasma- Verfahrens verbinden. Plasma MIG / MAG welding is a combination of plasma and MIG welding. By combining both processes very favorable conditions are created Combine the advantages of both processes, ie the high melting rate of the MSG process with good gas protection and deep penetration as well as pore safety and accuracy of the plasma process.

Das Grundprinzip dieses kombinierten Schweißverfahrens besteht darin, dass ein MSG- Lichtbogen an einem abschmelzenden drahtförmig endlos zugeführten Zusatzwerkstoff konzentrisch von einem stationären Plasmalichtbogen umgeben wird oder seriell mit dem Plasmalichtbogen in einer Prozesszone wirkt. Der für den Plasmaprozess charakteristische Stichlocheffekt ermöglicht es, die gebündelte Energie des Plasma-Lichtbogens beim The basic principle of this combined welding process is that a MSG arc is concentrically surrounded by a stationary plasma arc at a consumable wire-fed continuous filler material or serially operated with the plasma arc in a process zone. The taphole effect characteristic of the plasma process makes it possible to combine the concentrated energy of the plasma arc during the plasma process

Schweißen von Stumpfstößen gleichmäßig in das Material über die gesamte Werkstückdicke einzubringen und zu durchdringen. Hierbei kommt es zur Ausbildung einer Schweißöse, wobei durch die Brennerbewegung das in der Öse zur Seite gedrängte flüssige Schweißgut wieder zusammenfließt und so in Kombination mit dem angekoppelten MSG-Prozess die Schweißnaht bildet. Welding of butt joints evenly into the material over the entire workpiece thickness and penetrate. This results in the formation of a weld eyelet, whereby the liquid weld metal forced in the eyelet flows together again by the burner movement and thus forms the weld in combination with the coupled MSG process.

Die hohe thermische Belastung aller Komponenten, wie der Elektrode des The high thermal load of all components, such as the electrode of the

Stromkontaktrohres sowie die Plasmadüse, erfordern eine gute Wasserkühlung. Power contact tube and the plasma nozzle, require a good water cooling.

Der Plasma-MSG-Prozess läuft in drei aufeinanderfolgenden Grundphasen ab. In der ersten Phase erfolgt die Zündung des Plasmalichtbogens. Im zweiten Prozessabschnitt, der Vorwärmphase, brennt nur der Plasmalichtbogen, ohne dass die Vorschubbewegung aktiviert ist. In der dritten Phase werden der MSG-Lichtbogen und die Vorschubbewegung zugeschaltet. In diesem Abschnitt findet der eigentliche Abschmelzvorgang statt. The plasma MSG process takes place in three consecutive basic phases. In the first phase, the ignition of the plasma arc takes place. In the second process section, the preheating phase, only the plasma arc burns without the feed motion being activated. In the third phase, the MSG arc and the feed motion are switched on. In this section, the actual Abschmelzvorgang takes place.

Bei Versuchsreihen mit dem kombinierten Plasma-MSG-Verfahren wurden neben verschiedensten Schweißparametereinstellungen auch unterschiedliche In test series with the combined plasma MSG process, various welding parameter settings were also different

Schweißnahtvorbereitungen (I-, Y- Fugenvorbereitungen) und kombinierte Weld preparation (I, Y joint preparation) and combined

Nahtkonfigurationen (HY- und HV-Konfiguration) an verschiedenen Blechwanddicken untersucht. Auf Basis dieser umfangreichen Untersuchungen können folgende Erkenntnisse zusammengefasst werden: Suture configurations (HY and HV configuration) investigated on different sheet wall thicknesses. Based on these extensive studies, the following findings can be summarized:

Aufgrund der großen Einbrandtiefe dieses Hochleistungsverfahrens (Plasma-MSG-Brenner mit Stromstärken bis 500 A beim Plasmaschweißen) kann selbst bei Blechwanddicken >10 mm auf eine separate Schweißnahtvorbereitung zur Herstellung einer qualitativ hochwertigen Schweißnaht verzichtet werden, so dass ein einfacher I-Stoß ausreichend ist. Die schnell einstellbare Prozessstabilität des Plasma-MSG-Verfahrens in der Start- und Endphase der Schweißung durch geeignete Parametereinstellungen ermöglicht auch bei größeren Wanddicken den Wegfall von An- und Auslaufblechen. Due to the large penetration depth of this high-performance process (plasma MSG torches with currents up to 500 A in plasma welding), even with sheet metal wall thicknesses> 10 mm, a separate weld seam preparation for producing a high-quality weld seam can be dispensed with, so that a simple I joint is sufficient. The quickly adjustable process stability of the plasma MSG process in the start and end phase of the weld by means of suitable parameter settings enables the elimination of inlet and outlet sheets even with larger wall thicknesses.

Zerstörende Untersuchungen der Schweißnähte zeigten, dass die mechanischtechnologischen Schweißguteigenschaften der Plasma-MSG-Schweißnähte auch beim Einsatz verschiedener Schutzgase und Drahtelektroden und auch in verschiedenen Destructive examination of the weld seams showed that the mechanical welding properties of the plasma MSG welds also in the use of various shielding gases and wire electrodes and in various

Kombinationen mindestens vergleichbar gut sind, wie die mit den bekannten Verfahren hergestellten Schweißverbindungen. Combinations are at least as good as the welded joints produced by the known methods.

Da es für den Einsatz des Plasma-MSG-Verfahrens zur Herstellung von Since it is for the use of the plasma MSG process for the production of

Bandverbindungsnähten noch keinerlei Erfahrungswerte gibt, wurden umfangreiche Bandverbindungsnähten still gives no experience, have been extensive

Schweißversuche mit verschiedenen Nahtkonfigurationen sowie mit verschiedenen Welding tests with different seam configurations as well as with different ones

Schutzgasen und Zusatzwerkstoffen durchgeführt. Für die Untersuchungen wurden Protective gases and filler materials performed. For the investigations were

Warmbänder mit Wanddicken von 12,7 und 15,1 mm eingesetzt. Für die Schweißversuche wurden als Schutzgase das Mischgas M21 , das sich aus Argon (Ar) und Kohlendioxid (C02) zusammensetzt, sowie das Schutzgas C1 , bestehend aus reinem Kohlendioxid (C02), verwendet. Hot strips with wall thicknesses of 12.7 and 15.1 mm used. For the welding experiments, the shielding gases used were the mixed gas M21, which is composed of argon (Ar) and carbon dioxide (C02), and the protective gas C1, consisting of pure carbon dioxide (C02).

Als Zusatzwerkstoffe wurden Schweißdrahtelektroden mit den Bezeichnungen EN Welding wire electrodes with the designations EN

ISO 14341-A G42 2 C G3Si1 und EN ISO 16834-A G Mn3Ni1 Mo verwendet. Alle ISO 14341-A G42 2 C G3Si1 and EN ISO 16834-A G Mn3Ni1 Mo used. All

Bandverbindungen wurden im I-Stoß in einer Lage geschweißt. Ribbon joints were welded in one layer in the I joint.

In den Figuren 1 und 2 sind Makroschliffe der Schweißverbindungen und in den Tabellen 1 und 2 wesentliche Schweißparameter für diese Banddicken aufgeführt, mit denen einwandfreie Schweißverbindungen erzielt werden können. In FIGS. 1 and 2, macrosections of the welded connections and, in Tables 1 and 2, essential welding parameters for these strip thicknesses are listed, with which perfect welded connections can be achieved.

Durch das erfindungsgemäß kombinierte Schweißverfahren wird an dem I-Stoß der By the inventively combined welding process is at the I-shock of the

Bandenden eine Y-förmige Nahtausbildung erreicht. Band ends reaches a Y-shaped seam formation.

Bei Bandicken von etwa 10 bis über 25mm werden so Schweißgeschwindigkeiten von 30 bis zu 100 cm/min erreicht. Die Schweißparameter der Plasmastrahlquelle liegen bei With strip thicknesses of about 10 to more than 25 mm, welding speeds of 30 to 100 cm / min are achieved. The welding parameters of the plasma jet source are included

Stromstärken zwischen 100 und 500 A (korrespondierende Spannungswerte zwischen 22 und 35 V) und die der Schutzgasschweißquelle zwischen 150 und 600 A (korrespondierende Spannungswerte zwischen 19 und 38 V). 10 Amperages between 100 and 500 A (corresponding voltage values between 22 and 35 V) and the shielding gas welding source between 150 and 600 A (corresponding voltage values between 19 and 38 V). 10

Tabelle 1 Table 1

Figure imgf000009_0001
Figure imgf000009_0001

Tabelle 2 Table 2

Schweißparameter 15,1 mm Wanddicke Welding parameters 15.1 mm wall thickness

Schweißgeschwindigkeit 45 -50 cm/minWelding speed 45 -50 cm / min

Gasdurchflussmenge Plasma 3 - 4 l/min Gas flow rate plasma 3 - 4 l / min

Gasdurchflussmenge MSG 9 - 10 l/min Gas flow rate MSG 9 - 10 l / min

Nahtkonfiguration I- oder Y-NahtSeam configuration I or Y seam

Luftspalt ca. 1 mm Air gap approx. 1 mm

Plasmaschweißstrom 250 - 350 A Plasma welding current 250 - 350 A

MSG-Schweißstrom 400 - 500 A MSG welding current 400 - 500 A

Claims

8 Patentansprüche 8 claims 1. Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsnaht an Bandenden aus Stahl bei der kontinuierlichen Erzeugung geschweißter Rohre, wobei in einem mehrstufigen Prozess, bestehend aus Abtrennen der Bandenden und nachfolgendem Fertigschweißen, einzelne Bänder zu einem Endlosband verschweißt werden und dieses mittels einer 1. A method for producing a seam at steel strip ends in the continuous production of welded tubes, wherein in a multi-stage process consisting of separating the strip ends and subsequent finish welding, individual bands are welded to form an endless belt and this by means of a Verformungseinheit zu einem Schlitzrohr eingeformt wird und die zusammenlaufenden Bandkanten zusammengeschweißt werden Deforming unit is formed into a slotted tube and the converging band edges are welded together dadurch gekennzeichnet, characterized, dass die Bandenden unter Verzicht auf eine separate Bandkantenvorbereitung und einen Heftvorgang mittels einer Verfahrenskombination aus einem an derselben Schweißstelle gleichzeitig einwirkenden Plasma- und Metallschutzgas- (MSG-) Schweißprozess in einer Lage miteinander verbunden werden. the strip ends are connected to each other in a single layer by dispensing with a separate strip edge preparation and a stapling operation by means of a combination of methods from a plasma and metal inert gas (MSG) welding process acting simultaneously on the same welding point. 2. Verfahren nach Anspruch 1 2. The method according to claim 1 dadurch gekennzeichnet, characterized, dass das Abtrennen der Bandenden durch einen thermischen und/oder mechanischen Trennschnitt erfolgt. that the severing of the tape ends is effected by a thermal and / or mechanical separation cut. 3. Verfahren nach Anspruch 2 3. The method according to claim 2 dadurch gekennzeichnet, characterized, dass der thermische Trennschnitt ein Plasma-, Laser- oder autogenes Brennschneiden ist. that the thermal separation cut is a plasma, laser or autogenous flame cutting. 4. Verfahren nach Anspruch 2 4. The method according to claim 2 dadurch gekennzeichnet, characterized, dass der mechanische Trennschnitt ein Abscheren ist. that the mechanical separation cut is a shearing off. 5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 4 5. The method according to at least one of claims 1 - 4 dadurch gekennzeichnet, characterized, dass zum Verschweißen Stahlbänder mit Dicken von mehr als 10 mm eingesetzt werden. that steel strips with thicknesses of more than 10 mm are used for welding. 6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 5 9 6. The method according to at least one of claims 1-5 9 dadurch gekennzeichnet, characterized, dass zum Verschweißen Stahlbänder mit Dicken von bis zu 30 mm eingesetzt werden. that steel strips with thicknesses of up to 30 mm are used for welding. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6 7. The method according to any one of claims 1-6 dadurch gekennzeichnet, characterized, dass die zu verbindenden Bandenden im I-Stoß miteinander verschweißt werden. that the band ends to be joined are welded together in the I-joint. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7 8. The method according to any one of claims 1-7 dadurch gekennzeichnet, characterized, dass das Verschweißen der Bandenden bei einer Geschwindigkeit von 30 cm/min bis zu 100 cm/min, mit Stromstärken der Plasmastrahlquelle zwischen 100 und 500 A bei that the welding of the tape ends at a speed of 30 cm / min up to 100 cm / min, with currents of plasma jet source between 100 and 500 A at Spannungswerten zwischen 22 und 35 V und Stromstärken der Schutzgasschweißquelle zwischen 150 und 600 A bei Spannungswerten zwischen 19 und 38 V erfolgt. Voltage values between 22 and 35 V and currents of inert gas welding source between 150 and 600 A at voltage values between 19 and 38 V.
PCT/DE2012/000946 2011-09-29 2012-09-10 Method for producing a joining seam at band ends of steel during the continuous production of welded pipes Ceased WO2013044901A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011115119.6 2011-09-29
DE102011115119A DE102011115119A1 (en) 2011-09-29 2011-09-29 Method for producing a seam at steel strip ends in the continuous production of welded tubes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013044901A1 true WO2013044901A1 (en) 2013-04-04

Family

ID=47075984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2012/000946 Ceased WO2013044901A1 (en) 2011-09-29 2012-09-10 Method for producing a joining seam at band ends of steel during the continuous production of welded pipes

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102011115119A1 (en)
WO (1) WO2013044901A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4234779A (en) * 1977-01-31 1980-11-18 U.S. Philips Corporation Method of and device for plasma-MIG welding
JPS56141984A (en) 1979-11-22 1981-11-05 Nippon Kokan Kk <Nkk> Coil connecting method in spiral steel tube manufacturing equipment
JP2000141034A (en) 1998-11-10 2000-05-23 Nippon Steel Weld Prod & Eng Co Ltd Pretreatment welding method and apparatus for continuous pipe production line
JP2002103035A (en) * 2000-10-03 2002-04-09 Nippon Steel Corp Seam welding method for UO steel pipe
US20030183604A1 (en) * 2002-04-01 2003-10-02 Illinois Tool Works Inc. Plasma MIG welding
WO2009033443A1 (en) * 2007-09-10 2009-03-19 Terex-Demag Gmbh Method and device for longitudinally welding crane jib profiles

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2751751C2 (en) * 1977-11-19 1986-05-15 Blohm + Voss Ag, 2000 Hamburg Device for welding strip ends together in front of a screw suture piping plant
JPH07115073B2 (en) * 1984-03-15 1995-12-13 日下部電機株式会社 Continuous production equipment for steel pipes
JP2008149363A (en) * 2006-12-20 2008-07-03 Daihen Corp Welding apparatus

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4234779A (en) * 1977-01-31 1980-11-18 U.S. Philips Corporation Method of and device for plasma-MIG welding
JPS56141984A (en) 1979-11-22 1981-11-05 Nippon Kokan Kk <Nkk> Coil connecting method in spiral steel tube manufacturing equipment
JP2000141034A (en) 1998-11-10 2000-05-23 Nippon Steel Weld Prod & Eng Co Ltd Pretreatment welding method and apparatus for continuous pipe production line
JP2002103035A (en) * 2000-10-03 2002-04-09 Nippon Steel Corp Seam welding method for UO steel pipe
US20030183604A1 (en) * 2002-04-01 2003-10-02 Illinois Tool Works Inc. Plasma MIG welding
WO2009033443A1 (en) * 2007-09-10 2009-03-19 Terex-Demag Gmbh Method and device for longitudinally welding crane jib profiles

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011115119A1 (en) 2013-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69626425T2 (en) Manufacturing process of a welded steel pipe
DE69704132T2 (en) Method and device for manufacturing steel pipes
EP2226146B1 (en) Method of joining two, preferably rotationally symmetric, metallic workpieces by tungsten inert gas (TIG) welding and apparatus for carrying out this method
EP2160266B1 (en) Thick-walled metal workpieces connecting method using welding
DE69920770T2 (en) Improved process for solid-state welding and welded workpieces
EP2493638B1 (en) Method for producing welded helical-seam tubes having optimized tube geometry
DE102017111613B4 (en) Process for performing a synchronous welding process with a final welding device for a 2-step welding process
KR20100112611A (en) Welded steel pipe welded with a high energy density beam, and a manufacturing method therefor
DE112012001128T5 (en) Method for connecting different metals
EP2216123A1 (en) Protective gas pipe and contact pipe of a device for improved narrow gap welding
DE2520610B2 (en) METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING SCREW SEAM PIPES
EP2216120B1 (en) Protective gas pipe and contact pipe of a device for improved narrow gap welding
EP2216121A1 (en) Protective gas pipe and contact pipe of a device for improved narrow gap welding
DE102014002213B4 (en) Method and burner head for metal inert gas welding
DE102007022863A1 (en) Method and device for non-detachable joining of components of heat-fusible metallic material
EP3797891A1 (en) Method for the continuous production of thin-walled hollow profiles with small diameters, corrugated in sections and made from non-ferrous metals
WO2013044901A1 (en) Method for producing a joining seam at band ends of steel during the continuous production of welded pipes
DE4017634A1 (en) Continuously welding tube from coiled strip - by passing through shaping rollers induction heaters to pre-heat butting edges and finally welding with burner
DE899333C (en) Tube made from a correspondingly bent sheet metal strip with longitudinal edges placed against one another and welded, as well as a method and device for its production
CH708916A2 (en) Hybrid welding process, apparatus and system for vertically offset components.
EP0396498B1 (en) Procedure for the connection of flat bands with a thickness of 0,2 to 1,5 mm
EP0284141B1 (en) Method of and device for producing thin-walled tubes
DE3801621C1 (en) Process for producing thick-walled longitudinally seam-welded steel pipes
DE2355522C3 (en) Process for the production of metal pipes by means of butt seam welding
EP1604768A1 (en) Method for the continuous production of longitudinally seam welded metal tube

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12778209

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12778209

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1