Способ сварки стальных труб Советский патент 1992 года по МПК B23K13/01 

Изобретение касается соединений труб, в частности соединений труб с внутренней термопластичной оболочкой индукционной сваркой.

Известен способ стыковой сварки труб 1, включающий состыковку труб вплотную и индукционный разогрев и по периметру сечения.

Недостатком такого способа является неравномерность температурного поля по радиусу состыкованных торцов труб. Кроме того, для достижения узкой зоны нагрева применяют только одновитковый индуктор, в котором трудно получить симметричное распределение температуры по периметру. Неравномерное распределение температурного поля приводит к некачественному сварному соединению.

Известен способ сварки стальных труб 2. включающий индукционный разогрев торцов труб и их совмещение.

Однако этот способ не пригоден для сварки стальных труб с внутренними термопластичными оболочками из-за разных скоростей нагревания и различных температурных интервалов плавления стали и термопластичных оболочек, т.е. термопластичные оболочки при разогревании металла выгорают в зоне сварного шва, не успев расплавиться.

Целью изобретения является осуществление возможности сварки труб с внутренними термопластичными оболочками.

Указанная цель достигается тем, что в способе сварки стальныхтруб, включающем индукционный разогрев торцов свариваемых труб и их совмещение, вначале ведут конвекционный нагрев путем размещения ферромагнитного экрана между индуктором и свариваемыми концами до текучего состояния термопластичной оболочки, затем экран удаляют и ведут индукционный нагрев.

XI N (Л J О

о

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается тем, что включает конвекционный нагрев термопластичной оболочки до текучего состояния путем размещения ферромагнитного экрана между индуктором и свариваемыми «Юнцами. Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию изобретения новизна.

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что ферромагнитные экраны применяются в технике для защиты от электромагнитных полей.

В данном изобретении экран преобразует электромагнитные волны в тепловые, что является новым, не применяемым ранее приемом, то есть экран проявляет новые, не присущие ему ранее свойства. Все это в целом позволяет сделать вы во до соответствии технического решения критерию существенные отличия.

На фиг. 1 приведена схема сварки труб в момент конвекционного нагрева; на фиг. 2 - трубы после сварки.

Стальные трубы 1 с внутренними термопластичными оболочками 2 размещают со- осно и с зазором относительно друг друга. В этот зазор устанавливают индуктор 3, предварительно помещенный в ферромагнитный экран 4. Для предотвращения обго- рания внутренняя оболочка 2 отделена от стальной трубы 1 термоизолятором 5, перекрывающим зону термического воздействия.

Способ осуществляется следующим образом.

Подготовленные к сварке трубы 1 с термопластичными оболочками 2 и термоизоляторами 5 устанавливают соосно с зазором t между свариваемыми концами. В зазоре располагают кольцевой индуктор 3 с расчетными для каждой марки трубы электрическими параметрами и ферромагнитный экран 4,

При включении индуктора 3 ферромагнитный экран преобразует электромагнитные волны в тепловые. Поэтому идет конвекционный нагрев термопластичных оболочек и стальных труб до текучего состояния материала оболочек. Затем экран 4 удаляют, конвекционный нагрев заменяется индукционным. При этом нагреваются только торцы стальных труб. Нагрев продолжают до 1200° С. Термоизолятор 5 защищает термопластичную оболочку от воздействия разогретого металла. По достижении заданной температуры индуктор удаляют и торцы свариваемых труб совмещают. Результатом этого совмещения является

сваривание между собой стальных труб 1 и термопластичных оболочек 2.

Пример. Подготовленные к сварке стальные трубы 10114 х 9, футерованные

полиэтиленовыми оболочками 2 толщиной стенки 5 мм с установленными термоизоляторами 5 на длину термического влияния, равную 100 мм, устанавливают в центрова- тель (на фиг. не показан) на расстоянии между торцами труб мм, где располагают кольцевой индуктор 3 с наружным диаметром 120 мм и внутренним диаметром 80 мм. Между индуктором и торцами труб располагают кольцевой ферромагнитный экран

с наружным диаметром 120 мм, внутренним диаметром 70 мм и толщиной 5 мм. Индуктор соединен со статическим преобразователем токов повышенной частоты СЧИ-100-2,4 41. При включении преобразователя происходит нагрев ферромагнитного экрана и за счет конвекционного нагрева нагреваются торцы термопластичной оболочки, через 70...90с (устанавливается опытом) экран убирают и ведут индукционный

нагрев стальных труб до 1200° С. Индуктор удаляют и торцы труб совмещают с усилием 6-10 Н. При этом стальные трубы и полиэтиленовые оболочки между собой соответственно свариваются.

Предлагаемый способ позволяет получить равнопрочное неразъемное соединение стальных труб, футерованных термопластичными оболочками, которые также свариваются между собой и образуют

монолитную оболочку по всему трубопроводу. По сравнению с промышленно освоенным соединением стальных труб с внутренней полиэтиленовой оболочкой путем защемления оболочки и ручной электродуговой сварки

стальных труб данный способ позволит увеличить срок эксплуатации трубопроводов, транспортирующих агрессивные среды с 10 до 20 лет, т.е. в 2 раза. Возможность совмещения операции по сварке термопластичных

оболочек и стальных труб позволяет повысить производительность труда при сооружении трубопроводов на 35% и позволит сократить применение ручного труда.

50

Формула изобретения

Способ сварки стальных труб, при котором разогревают торцы труб индуктором, размещенным между ними, выводят индук- тор из зазора между торцами и сводят торцы, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет обеспечения возможности сварки труб с внутренними термопластичными оболочками, концы труб со стороны

свариваемых горцев снабжают термоизоляторами, размещенными между внутренними оболочками и стальными трубами, между торцами труб и индукторами размещают

ферромагнитные экраны, которые удаляют после достижения текучего состояния термопластичной оболочки, и продолжают индукционный нагрев.

Использование: для соединения труб, в частности для соединения труб с внутренней термопластичной оболочкой индукционной сваркой. Сущность изобретения: способ включает индукционный разогрев торцов свариваемых труб и их совмещение. Вначале ведут конвекционный нагрев путем размещения ферромагнитного экрана между индуктором и свариваемыми концами до текучего состояния термопластичной оболочки. Затем экран удаляют и ведут индукционный нагрев. Между внутренними оболочками и стальными трубами размещают остающиеся термоизоляторы. 2 ил.

Фиг.1