Установка для стыковой индукционной сварки труб

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19,8012 7 А и 4 В 23 К 13/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Я-А Дав ОО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Научно-производственное объединениеАтомкотломаш и Производственное объединение Красный котельщик им, 60-летияСССР(54) УСТАНОВКА ДЛЯ СТЫКОВОЙ ИНДУКЦИОННОЙ СВАРКИ ТРУБ(57) Изобретение относится к сварочномуоборудованию и может быть использованодля стыковой индукционной сварки труб (Т),Изобретение решает задачу повышения качества сварного соединения путем обеспечения равномерного нагрева стыкуемых кромок свариваемых Т. Установка имеет станину, на которой смонтированы подвижная и неподвижная бабки. Каждя бабка имеет самоцентрирующие патроны для Т. Между бабками размещен индуктор (И) 6 с системой поиска зазора, включающий источник 8 света и фотоэлемент 9. И жестко закреплен в корпусе 12, в котором выполнены ловители 14, 15 для центрирования И на концах Т 16, 17. Корпус расположен с возможностью перемещения в радиальном направлении в обойме 18, которая жестко связана с приводом 20 перемещения И. В корпусе И в гнездах установлены датчики температуры 21, 22, визированные на торцовую поверхность Т. Датчики связаны с устройством сравнения, сумматором. Имеется также регулятор нагрева с задатчиком температуры. Устройством устраняется влияние изгиба Т, локальной неоднородности материала Т.2 3. п. ф-лы, 3 ил.1Изобретение относится к сварочному оборудованию и может быть использовано для стыковой индукционной сварки труб в различных отраслях машиностроения, в частности в атомном машиностроении и котлостроении при сварке токами высокой частоты различных изделий, например труб теплообменных аппаратов.Цель изобретения состоит в разработке конструкции, позволяющей повысить качество сварного соединения путем обеспечения равномерного нагрева стыкуемых поверхностей труб.На фиг. 1 изображена установка, общий вид; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - блок-схема управления перемещением индуктора в осевом направлении.Установка для индукционной сварки имеет станину 1, на которой смонтирована подвижная 2 и неподвижная 3 бабки. Каждая бабка содержит зажимы для труб, выполненные в виде самоцентрирующих патронов 4 и 5. связанных с соответствующими пневмоцилиндрами (не показаны), установленными на бабках. Между бабками 2 и 3 размещен индуктор 6 со сквозным отверстием 7, с одной стороны которого расположен источник 8 света, а на другой - фотоэлемент 9. Сквозное отверстие 7, источник 8 и фотоэлемент 9 образуют систему поиска зазора. В индукторе 6 выполнены каналы 10 и 11, являющиеся составной частью устройства 12 подачи охлаждающей жидкости и защитного газа (не показаны). Индуктор 6 жестко закреплен в корпусе 13, выполненном с ловителями 14, 15 для центрирования индуктора на концах труб 16, 17, которые представляют собой конусообразные отверстия.Диаметр большего основания конусов ловителей 14, 15 выбран из условия обеспечения захвата труб при их максимальном радиальном биении и равен сумме максимального радиального биения сечения трубы радиального биения продольной оси трубы и точности установки в патроне. Корпус 13 расположен с возможностью перемещения в радиальном направлении в обойме 18, причем глубина кольцевой проточки обоймы 18, внутренний диаметр 0 обоймы и высота Н выступа 19 корпуса 13, входяшего в кольцевую проточку обоймы 18, рассчитываются из условия обеспечения перемещения корпуса 13 в обойме 18 при максимальном суммарном радиальном биении концов труб. Обойма 18 имеет жесткую связь с приводом 20 перемещения индуктора 6, взаимодействуюшим с направляющими станины 1 для перемещения обоймы 18 в осевом направлении (не показаны), В корпусе 13 на одинаковом расстоянии от продольной оси индуктора 6 выполнены гнезда со сквозными отверстиями для датчиков 21 и 22 температуры, например фотодиодов, причем оптическая ось каждого из датчиков 21, 22 направлена к оси соответствующих ловителей под углом, выбранным из расчета обеспечения визирования датчиков на торцовую поверхность стыкуемых труб и зависящим от типоразмера свариваемых труб, геометрии индуктора, зазора между свариваемыми трубами, а также чувствительности датчиков температуры (например, для сварки труб диаметром 32 мм, при внутреннем диаметре индуктора 44 мм, ширине индуктора 8 мм, 10 зазоре между трубами 3 - 4 мм, если в качестве датчика температуры принят фото- резистор ФСД, угол наклона оптической оси датчиков к оси ловителей составит 50 + :+3 при базе ловителей 150 мм).Выходы датчиков 21 и 22 соединены совходами устройства 23 сравнения, представляюшего собой, например, операционный усилитель серии 140, а также - со входами сумматора 24. Выход устройства 23 сравнения связан с приводом 20 перемещения ин дуктора. Выход сумматора 24 подключенчерез делитель 25 на два (устройство с коэффициентом передачи 0,5) к одному из входов регулятора 26 нагрева (включаюшего в себя, например, устройство сравнения и тиристорный выпрямитель), к другому входу которо го подключен задатчик 27 температуры(например, переменный резистор), а выход регулятора 26 нагрева подключен к высокочастотному генератору 28, имеющему связь с индуктором 6.Установка содержит также привод 29перемещения подвижной бабки 2 и приводы 30 и 31 соответственно подачи и удаления труб, а также привод 32, который через пары шестерен 33, 34 и 35, 36 (трансмиссию) связанные с самоцентрируюшими патронами 4, 5, предназначен для сообщения врашательного движения свариваемым трубам 16 и 17.При этом токоподводящие шины 37 к индуктору 6, газопровод 38 и водовод 39, являюшиеся составными частями устройства 411 подачи защитного газа и системы охлаждения индуктора 6, выполнены гибкими,Установка работает следуюшим образом.Трубы посредством механизмов 30 и 31подаются в зону сварки. При этом корпус 13 индуктора 6 своими ловителями 14, 15 при нимает торцы труб 16, 17 и центрируетсяна их концах, Трубы зажимаются в самоцентрирующих патронах 4 и 5, стыкуются, а затем создается рабочий зазор в стыке.Включается источник 8 света, фотоэлемент 9 и посредством привода 19 перемещения индуктора происходит передвижение индуктора до момента попадания луча от источника 8 на фотоэлемент 9, Появление сигнала на фотоэлементе 9 означает, что индуктор 6 установлен симметрично относительно тор-цов труб 16, 17. Источник света 8, фотоэлемент 9 и привод 20 отключаются. Включается привод 32, который посредством пар шестерен 33, 34 и 35, 36 начинает врашать3трубы. Одновременно включаются устройство подачи защитного газа, система охлаждения индуктора и высокочастотный генератор 28, энергия которого потребляется индуктором 6. По мере разогрева труб на выходах датчиков 21, 22 появляется напряжение.Сигналы с датчиков 21 и 22 поступаютна устройство 23 сравнения. При наличииградиента температур между торцами трубна выходе устройства 23 сравнения появляется сигнал, который, воздействуя на привод 20 перемещения индуктора 6, обеспечивает перемешение последнего в сторонутой трубы, торец которой имеет меньшуютемпературу нагрева, Движение индукторапродолжается до тех пор, пока сигналы сдатчиков 21 и 22 не уравняются.Регулирование температуры нагрева осушествляется следующим образом,Сигналы с датчиков 21 и 22 складываются сумматором 24 и делятся на два делителем 25. Сигнал на выходе делителя 25 будетпропорционален среднеарифметическомузначению температур торцов труб.Этот сигнал сравнивается регулятором 26нагрева с выходным сигналом (эталонным)задатчика 27 температуры. 25Выходной сигнал регулятора 26 нагревауправляет высокочастотным генератором 28,таким образом, чтобы среднеарифметическоезначение температур торцов труб было равноэталонной температуре, по достижении которой отключается высокочастотный генератор 28 и подается команда на осадку трубпосредством привода 29. Происходит сваркатруб. Затем они удаляются из зоны сваркипри помощи механизмов 30 или 31. Предлагаемая конструкция стыковой индукционной сварки позволяет обеспечить равномерный нагрев стыкуемых поверхностей свариваемых труб как по периметру, так и в осевом направлении. Устройством обеспечивается безынерционное самоцент рирование индуктора на концах свариваемых труб, что дает возможность отреагировать на возможные биения труб, устраняя нестабильность расстояния между внешней поверхностью трубы и внутренней поверхностью индуктора, т. е. устраняя градиент 45 температуры в радиальном направлении. Кроме того, устройство позволяет учесть возможные локальные неоднородности материала труб, устраняя возможный градиент температуры в осевом направлении.Равномерный нагрев стыкуемых поверхностей свариваемых труб позволяет повысить качество сварного соединения.формула изобретения1. Установка для стыковой индукционной сварки труб, содержащая станину, подвижную и неподвижную бабки с зажимами для труб, привод вращения труб, механизм подачи и удаления труб из зоны сварки, механизм осадки, индуктор, связанный токоподводящими шинами с высокочастотным генератором, привод продольного перемещения индуктора, устройства для подачи зашитного газа и охлаждающей жидкости, связанные с индуктором гибкими шлангами, схему управления, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения путем обеспечения равномерного нагрева свариваемых кромок труб, индуктор снабжен жестко связанной с приводом его продольного перемешения обоймой, корпус индуктора, установленный в обойме с возможностью перемешения в направлении перпендикулярном оси индуктора, выполнен с ловителями для центрирования индуктора на концах свариваемых труб и связанными со схемой управления, смонтированными в корпусе индуктора датчиками температур концов свариваемых труб, оптические оси которых направлены под углом к продольной оси индуктора,2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что схема управления снабжена устройством сравнения и сумматором, связанными с выходами датчиков температуры, делителем на два, подключенным посредством делителя к сумматору регулятором нагрева с задатчиком температуры, выход устройства сравнения соединен с приводом продольного перемешения индуктора, а выход регулятора нагрева к высокочастотному генератору.3. Установка по и. 1, дтличающаяся тем, что токоподводяшие шины к индуктору и шланги подвода охлаждающей жидкости и защитного газа выполнены гибкими,1299743 6 ь . Ветр Редактор А Заказ 812/1ВНИИПИ ре Р по делам аушская н иятие, г. У роизво Состаните олинич Техред И, В Тираж 976 осударственного комитета ССС 113035, Москва, Ж - 35, Р венно.полиграфическое предпр