1. Online-Schnellprüfung der Schweißnahtqualität
1.1 Zuführungsprüfung: Beim Zuführen des Stahlbandes in die Schweißrohrformanlage wird besonderer Wert auf die Prüfung seiner Abmessungen und Kantenqualität gelegt, um sicherzustellen, dass Blechbreite, Wandstärke und Zuführungsrichtung den Prozessanforderungen entsprechen. Zur schnellen Messung von Blechbreite und Wandstärke werden in der Regel digitale Messschieber, digitale Wandstärkenmessgeräte und Maßbänder verwendet. Die Kantenqualität wird mithilfe von Vergleichstabellen oder Spezialwerkzeugen schnell geprüft. Die Prüfhäufigkeit richtet sich üblicherweise nach der Ofennummer oder der Produktionsmenge. Dabei werden die Enden der Bleche vermessen und dokumentiert. Sofern möglich, wird auch die Kante des Stahlbandes auf Mängel wie Delaminationen oder Risse überprüft. Gleichzeitig ist darauf zu achten, dass die Rohmaterialien mit bearbeiteten Kanten beim Transport zur Schweißrohrproduktionslinie nicht mechanisch beschädigt werden.
1.2 Formprüfung: Entscheidend für die Blech- und Bandformung ist die Vermeidung übermäßiger Zugspannungen an den Bandkanten, um Wellenbildung zu verhindern. Zu den relevanten Prüfpunkten bei der Installation und Inbetriebnahme der Formanlage gehören die schnelle Überprüfung und Dokumentation der Abmessungen und Spaltmaße der Form-, Bearbeitungs- und Kalibrierwalzen, der Umfangsvariablen des Bandes, der Bandkantenverbiegung, des Schweißwinkels, der Plattenkantenverbindung, des Extrusionsvolumens usw. Digitale Messschieber, Winkelmesser, Fühlerlehren, Maßbänder und entsprechende Spezialwerkzeuge werden häufig für schnelle Messungen eingesetzt, um sicherzustellen, dass jede Kontrollvariable innerhalb der von den Produktionsprozessvorgaben geforderten Bereiche liegt.
1.3 Vorprüfung vor dem Schweißen: Nach der Justierung und Protokollierung der verschiedenen Parameter der Umformanlage werden bei der Vorprüfung vor allem die Spezifikationen und Positionen der internen und externen Entgratungswerkzeuge, Impedanzmessgeräte und Sensoren, der Zustand der Umformflüssigkeit, der Luftdruck und weitere Umgebungsfaktoren ermittelt, um die in den Prozessspezifikationen festgelegten Anlaufbedingungen zu erfüllen. Die relevanten Messungen basieren hauptsächlich auf der Erfahrung des Bedieners, werden durch Maßbänder oder Spezialinstrumente ergänzt und zügig durchgeführt und protokolliert.
1.4 Schweißnahtinspektion: Während des Schweißvorgangs sind die Werte der Hauptparameter wie Schweißleistung, Schweißstrom, Spannung und Schweißgeschwindigkeit zu überwachen. Diese werden in der Regel direkt von den entsprechenden Sensoren oder Hilfsinstrumenten der Anlage erfasst und aufgezeichnet. Gemäß den relevanten Betriebsanweisungen genügt es, sicherzustellen, dass die wichtigsten Schweißparameter den Anforderungen der Prozessspezifikationen entsprechen.
1.5 Nachschweißprüfung: Bei der Nachschweißprüfung sind Schweißphänomene wie der Zustand der Schweißfunken und die Morphologie des Schweißgrats zu beachten. Im Allgemeinen sind die Schweißnahtfarbe, der Zustand der Schweißfunken, die Morphologie des inneren und äußeren Grates, die Farbe der Heißzone und die Wanddickenvariationen an der Extrusionswalze während des Schweißens wichtige Prüfpunkte. Die Prüfung basiert hauptsächlich auf der praktischen Produktionserfahrung des Bedieners und erfolgt visuell, ergänzt durch entsprechende Vergleichskarten, um eine schnelle Messung und Dokumentation zu gewährleisten und sicherzustellen, dass die relevanten Parameter den Anforderungen der Prozessspezifikationen entsprechen.
1.6 Metallografische Untersuchung: Im Vergleich zu anderen Prüfschritten ist die metallografische Untersuchung vor Ort schwierig durchzuführen, zeitaufwändig und beeinträchtigt die Produktionseffizienz unmittelbar. Daher ist es von großer praktischer Bedeutung, den metallografischen Untersuchungsprozess zu optimieren, die Prüfeffizienz zu steigern und eine schnelle Auswertung zu ermöglichen.
1.6.1 Optimierung der Probenahme: Bei der Auswahl der Probenahmepunkte werden üblicherweise die Probenahme am fertigen Rohr, die Probenahme mittels fliegender Säge und die Probenahme vor der Kalibrierung durchgeführt. Da Abkühlung und Kalibrierung die Schweißnahtqualität nur geringfügig beeinflussen, empfiehlt sich die Probenahme vor der Kalibrierung. Als Probenahmemethoden kommen in der Regel Brennschneiden, Metallsägen oder manuelle Schleifscheiben zum Einsatz. Aufgrund des geringen Probenahmeraums vor der Kalibrierung empfiehlt sich die Verwendung von elektrischen Schleifscheiben. Bei dickwandigen Rohren ist die Effizienz der Brennschneidprobenahme höher. Unternehmen können zudem spezielle Werkzeuge entwickeln, um die Effizienz der Probenahme weiter zu steigern. Um den Prüfbereich zu verkleinern und die Effizienz der Probenvorbereitung zu verbessern, beträgt die Probe – unter der Voraussetzung, dass die Schweißnaht intakt bleibt – in der Regel mindestens 20 mm × 20 mm. Bei der Probenahme mit einem Standmikroskop sollte die Prüffläche möglichst parallel zur gegenüberliegenden Seite ausgerichtet sein, um die Fokussierung der Messung zu erleichtern.
1.6.2 Optimierung der Probenpräparation: Die Probenpräparation erfolgt in der Regel durch manuelles Schleifen und Polieren metallografischer Proben. Da die Härte der meisten Schweißrohre gering ist, kann Schleifpapier der Körnungen 60, 200, 400 und 600 für das Nassschleifen verwendet werden. Anschließend wird mit Diamant-Sprühvlies (3,5 μm) grob poliert, um sichtbare Kratzer zu entfernen. Zum Feinpolieren kommt ein mit Wasser oder Alkohol angefeuchtetes Wollpoliertuch zum Einsatz. Nach Erhalt einer sauberen und glänzenden Prüfoberfläche wird diese direkt mit Heißluft aus einem Haartrockner getrocknet. Bei einwandfreier Funktion der Geräte, ordnungsgemäßer Vorbereitung des Schleifpapiers und der übrigen Materialien sowie einer effizienten Abfolge der Arbeitsschritte kann die Probenpräparation innerhalb von 5 Minuten abgeschlossen werden.
1.6.3 Optimierung des Korrosionsprozesses: Die metallografische Untersuchung der Schweißnaht dient hauptsächlich der Bestimmung der Mittenbreite und des Winkels der Schmelzlinie im Schweißbereich. In der Praxis wird eine übersättigte wässrige Pikrinsäurelösung auf ca. 70 °C erhitzt und korrodiert, bis das Licht verschwindet. Anschließend wird die Lösung entnommen. Nach dem Abwischen der Korrosionsrückstände mit Watte unter fließendem Wasser wird die Oberfläche mit Alkohol gespült und mit Heißluft aus einem Föhn getrocknet. Zur Verbesserung der Präparationseffizienz kann Pikrinsäure in ein großes Becherglas gegeben, mit Wasser und etwas Spülmittel oder Handseife (als Tensid) versetzt und gleichmäßig gerührt werden, bis bei Raumtemperatur eine übersättigte wässrige Lösung entsteht (mit deutlicher Kristallausfällung am Boden). Diese Lösung kann dann verwendet werden. Bei der eigentlichen Anwendung wird die Suspension nach dem Rühren und Absetzen des Bodensatzes in ein kleines Becherglas umgefüllt, erwärmt und kann anschließend verwendet werden. Um die Korrosionseffizienz zu verbessern, kann die Korrosionslösung vor dem Test entsprechend dem Liefertermin der Produktionsprobe auf die vorgegebene Temperatur erwärmt und bis zur Verwendung warmgehalten werden. Soll die Korrosion weiter beschleunigt werden, kann die Temperatur auf ca. 85 °C erhöht werden. Ein erfahrener Prüfer kann den Korrosionsprozess innerhalb einer Minute abschließen. Für die Messung der Gefügestruktur und Korngröße kann zur Beschleunigung der Korrosion auch eine 4%ige Salpetersäure-Alkohol-Lösung verwendet werden.
1.6.4 Optimierung des Prüfprozesses: Der metallografische Prüfprozess umfasst die Prüfung der Schmelzlinie, der Stromlinien, der Mantelwellenmorphologie, die Bewertung der metallografischen und gebänderten Struktur des Grundmaterials und der Wärmeeinflusszone sowie die Korngrößenklassifizierung. Die Schmelzlinienprüfung beinhaltet die Beurteilung von Schmelzlinieneinschlüssen, innerer, mittlerer und äußerer Breite sowie der Schmelzlinienverzerrung. Die Stromlinienprüfung umfasst die Beurteilung von oberen, unteren, linken und rechten Stromlinienwinkeln, Extremwerten der Stromlinienwinkel, Abweichungen der Stromlinienmitte, Hakenmustern, Doppelspitzen der Stromlinien usw. Die Mantelwellenmorphologie umfasst die Beurteilung der inneren, mittleren und äußeren Breite, der Grattoleranz, der Fehlausrichtung usw. Sowohl die Mantelwellenmorphologie als auch die Schmelzlinie charakterisieren die Schweißenergie und den Extrusionsdruck. Die Mantelwellenform hängt zudem von der Stahlbanddicke, dem Randzustand, der Schweißperiodizität usw. ab. Nach Korrosion ist die genaue Bestimmung der Messgrenze schwierig, was zu Messfehlern führt. Die metallografische Struktur und die Bänderungsstruktur des Grundwerkstoffs sowie die Korngrößenverteilung werden bei der Wareneingangsprüfung der Rohmaterialien untersucht und dienen auch als Referenzwerte bei der Online-Schweißnahtprüfung. Um die Prüfeffizienz zu steigern, ist es notwendig, die relevanten Prüfpunkte entsprechend den Produktanforderungen zu optimieren. Es wird empfohlen, der Prüfung der Schmelzlinien und der Stromlinienmorphologie Priorität einzuräumen und insbesondere die beiden Kernindikatoren Schmelzlinienbreite und Stromlinienwinkel zu erfassen. Unter dem Metallmikroskop werden die Stromlinienwinkel in den vier Richtungen oberhalb, unterhalb, links und rechts der Schweißzone üblicherweise in einem Viertel der Wandstärke gemessen, und die Schmelzlinienbreite wird durch etwa 100-fache Vergrößerung ermittelt. Zur Steigerung der Prüfeffizienz wird empfohlen, das Metallmikroskop mit entsprechender Analyse- und Messsoftware für die schnelle Messung von Länge und Winkel auszustatten. Lässt sich die Größe nicht konfigurieren, kann sie mithilfe einer Okularskala gemessen werden. Alternativ kann das Bild mit einer festen Vergrößerung ausgedruckt und anschließend mit einem Lineal oder einer Messlehre vermessen werden. Die Messung dieser beiden Kerndaten dauert für den Versuchsleiter in der Regel etwa eine Minute. Weitere Daten lassen sich gemäß den jeweiligen Spezifikationsanforderungen ebenfalls schnell erfassen.
1.7 Großprobenprüfung: Basierend auf den Daten der Kleinprobenprüfung wird die Rohrleitung weiter optimiert. Nach Anpassung der relevanten Parameter und Erfüllung der Prozessvorgaben wird eine Stahlrohrprobe mit vorgegebenen Abmessungen für eine Kleinprobenprüfung entnommen. Die Prozessprüfung umfasst unter anderem Flachdrück-, Biege-, Dehnungs-, Krümmungs-, Torsions-, Längsdruck-, Wasserdruck- und Innendurchgangsprüfungen. Die Probenentnahme und -prüfung erfolgt in der Regel gemäß den Normen oder Kundenanforderungen in der Nähe der Produktionslinie und den Betriebsanweisungen; eine visuelle Beurteilung ist ausreichend.
1.8 Vollständige Linienprüfung: Alle oben genannten Prüfungen werden stichprobenartig gemäß den relevanten Spezifikationen oder Normen durchgeführt. Daher sind fehlende Prüfungen unvermeidbar. Um die Qualität der fertigen Schweißrohre sicherzustellen, ist der Anwendung von Online-ZfP-Verfahren besondere Aufmerksamkeit zu widmen. Gängige ZfP-Verfahren in der Schweißrohrproduktion sind Ultraschallprüfung, Wirbelstromprüfung, Magnetprüfung und radioaktive Prüfung. Verschiedene Prüfgeräte verfügen über ein vollständiges Prüfsystem. Der Einsatz digitaler Steuerungstechnik und Computer gewährleistet die Zuverlässigkeit der Prüfergebnisse. Die Prüfer müssen lediglich sicherstellen, dass die Prüfgeräte gemäß den entsprechenden Betriebsanweisungen ordnungsgemäß funktionieren, die Stabilität der Schweißqualität überwachen, keine Prüfungen verpassen und fehlerhafte Schweißrohre, die die Norm überschreiten, rechtzeitig aussortieren.
2 Schnelle Beurteilung und Diagnose der Schweißnahtqualität im Onlinebetrieb
2.1 Schnelle Beurteilung und Diagnose in der ersten Maschineneinstellungsphase: Zu den wichtigsten Beurteilungsindikatoren in der ersten Maschineneinstellungsphase gehören Dimensionsvariablen (z. B. Bleche, Rohre, Spalten, Extrusionsvolumen, Bauteilpositionen, Höhen und Winkel usw.), Gerätevariablen (Formflüssigkeitsbedingungen, Leistung, Stromstärke, Spannung und Drehzahl usw.) sowie visuelle Variablen (Blechverbindungsmethoden und Schweißformen usw.). Dimensions- und Gerätevariablen können direkt durch Vergleich der Messwerte mit dem in den Prozessspezifikationen vorgegebenen numerischen Bereich beurteilt werden. Visuelle Variablen erfordern in der Regel, dass der Bediener während des Prozesses die entsprechenden Beschreibungen oder Referenzzeichnungen vergleicht und auf Basis seiner praktischen Erfahrung schnelle Beurteilungen und Diagnosen durchführt.
2.1.1 Schnelle Beurteilung und Diagnose von Schweißfunken: Im Allgemeinen ist ein Schweißzustand ohne viele Funken und ohne Verdunkelung normal. Verdunkelung kann auf zu geringe Schweißleistung oder zu hohe Schweißgeschwindigkeit hindeuten; starkes Spritzen auf zu hohe Schweißleistung, zu geringen Abstand zwischen Schweißpunkt und Extrusionspunkt oder zu geringen Schweißwinkel.
2.1.2 Schnelle Beurteilung und Diagnose von Schweißgraten: Die Schweißnaht direkt nach dem Austritt aus der Extrusionswalze ist orange-rot. Rot-weiße Verfärbungen deuten auf zu hohe Temperatur (Leistung) hin, dunkelrote auf zu niedrige. Eine gerade und gleichmäßige Schweißnaht mit großem Grat (breiter, geringer Höhe), glänzender, glatter Oberfläche und leicht unregelmäßig verteilten Erhebungen entlang der Linie spricht für eine moderate Temperatur und Extrusion. Anhand der Größe der innen und außen liegenden Grate lässt sich die gleichmäßige Erwärmung der Materialkanten beurteilen. Ist der äußere Grat dicker, ist die Temperatur am äußeren Rand höher als am inneren; umgekehrt ist die Temperatur am inneren Rand höher. Wenn das vom äußeren Grat austretende geschmolzene Material nicht in der Mitte liegt oder der innere Grat stellenweise gespalten oder gerissen ist und die Werkzeugposition normal ist, kann man davon ausgehen, dass die Plattenverbindung eine fehlerhafte Kante aufweist.
2.1.3 Schnelle Beurteilung und Diagnose der Wärmeeinflusszonenfarbe: Nach dem Entfernen der äußeren Grate ist auf jeder Seite der Wärmeeinflusszone eine klare, durchgehende, dünne, blaue Linie zu erkennen. Als Beurteilungskriterium gilt, dass die Farbe im Bereich zwischen den beiden Linien allmählich verblasst und eine gleichmäßige axiale Färbung aufweist. Ist die Wärmeeinflusszone gleichmäßig blau, ist die Schweißtemperatur zu hoch; ist die Farbe zu hell, ist sie zu niedrig. Verändert sich die Breite oder Form der äußeren Schweißnaht nach dem Entfernen der Grate, lässt sich daraus schließen, dass die Platte an der falschen Kante verbunden wurde.
2.2 Schnelle Auswertung und Diagnose von Tests mit kleinen Proben:
2.2.1 Schnelle Bewertung und Diagnose der Schweißnaht: Derzeit gibt es in verschiedenen Ländern keine einheitliche Regelung zur Kontrolle der Schweißnahtbreite. Die bestehenden Standards sind in der Regel die internen Kontrollstandards der einzelnen Unternehmen. Beispielsweise legt Nippon Steel (Japan) eine Schweißnahtbreite von 0,02–0,2 mm fest, Kawasaki (Japan) 0,07–0,13 mm, Deutschland 0,02–0,12 mm und PSP (Südkorea) 0,05–0,3 mm. Die japanische Rohrschweißindustrie ging einst davon aus, dass eine Schweißnahtbreite von 0,02–0,11 mm am besten geeignet sei. In der Literatur wird außerdem vorgeschlagen, die Schweißnahtbreite wie folgt festzulegen: fn = 0,02–0,14 mm, f0 ≈ fi = 1,3–3fn. Warnwert: fn = 0,01–0,02 mm oder fn = 0,14–0,17 mm, f0 ≈ fi = 3–4fn; Verbotswert: fn < 0,01 mm oder fn > 0,17 mm, f0 ≈ fi > 4fn. Der Bewertungsstandard für die Abweichung oder Verzerrung der Schmelznaht ist S ≤ t/10. Im Allgemeinen ist eine Länge eines einzelnen Einschlusses im Bereich der Schmelznaht von ≥ 0,05t nicht zulässig, und Einschlüsse sind im 15%-Bereich nahe der Innen- und Außenflächen nicht zulässig. Die spezifischen Akzeptanzkriterien können von jedem Unternehmen nach Diskussion und Analyse auf Grundlage seiner eigenen Produktionspraxis festgelegt werden. Die Form der Schmelznaht hängt eng mit Parametern wie der Schweißenergie, der Schweißextrusionskraft und der Schweißgeschwindigkeit zusammen und ist ein wichtiger Indikator für die Schweißnahtqualität.
Negative Folgen Dicke Schmelzlinie Die Schweißtemperatur ist zu hoch, und die Entkohlung der Metalloberfläche nimmt zu. In den meisten Fällen ist die Ursache unzureichender Extrusionsdruck. Häufig bilden sich in der Mitte der Schmelzlinie deutliche graue Flecken oder Oxideinschlüsse. Ungünstige Form Diagnose Dünne Schmelzlinie Der Extrusionsdruck ist zu hoch, und das geschmolzene Metall wird übermäßig herausgepresst. Die Schweißnaht neigt zu Kaltverschweißung und versagt im Flachbiegeversuch. Unregelmäßige Schmelzlinie Der Extrusionsdruck ist stark unausgeglichen. Es bilden sich Schmelzlinien oder S-förmige Schmelzlinien, die in verschiedene Richtungen geneigt sind, komplexe thermische Verformungen und hohe innere Spannungen. In der Schmelzlinie befinden sich Oxideinschlüsse oder graue Flecken. Die Parallelität der Blechkante ist nicht optimal oder der Extrusionsdruck ist zu gering, sodass die oxidierte Metalloberflächenschicht der Blechkante nicht effektiv herausgepresst werden kann. Graue Flecken oder Oxideinschlüsse sind häufig die Ursache für Schweißnahtrisse.
2.2.2 Schnelle Beurteilung und Diagnose der Schweißnahtlinie: Die Schweißnahtlinie ist das wichtigste metallografische Merkmal bei der Beurteilung der Schweißnahtqualität. Sie ist eine spezielle Form der Kristallstruktur, die durch die Extrusion von lokal geschmolzenem oder halbschmelzflüssigem Metall unter Schweißbedingungen entsteht. Sie spiegelt umfassend Faktoren wie Extrusionskraft, Extrusionsrichtung, Wärmeeintrag und Schweißgeschwindigkeit wider. Es gibt keine einheitliche Norm für den Anstiegswinkel der Schweißnahtlinie. Derzeit verwendet jedes Land seine eigenen internen Kontrollnormen. Beispielsweise legt Nippon Steel in Japan einen Wert von 40° bis 70° fest, Deutschland 60° für die Innenwand und 65° für die Außenwand, und die entsprechenden Informationen in meinem Land geben 50° bis 70° an. Es gibt auch Dokumente, die vorschlagen, dass die Bewertungsnorm für den Schweißnahtwinkel den folgenden Prinzipien folgen kann: Standardwert: 45° bis 75°, maximale Abweichung ≤ 10°. Warnwert: 40°–45° oder 75°–80°, maximale Abweichung 10°–15°; Verbotswert: <40° oder >85°, maximale Abweichung ≥15°. Im Bereich der Schweißstromlinien darf keine hakenförmige Entmischung auftreten, und der Abstand zwischen der Stromlinienmittellinie und der Wanddickenmittellinie muss …
Sind die Blechkanten nicht parallel, kann es leicht zu Fehlausrichtungen an der Schweißnaht kommen. Dies führt zu einseitigem Schweißgutverlust und Spannungskonzentrationen und erhöht die Wahrscheinlichkeit von Schweißfehlern. Die Asymmetrie des Stromlinienwinkels ist ebenfalls problematisch. Bei ungleichmäßiger Parallelität der Blechkanten entstehen leicht positive und umgekehrte V-förmige Schweißnähte. Zudem ist die Hochfrequenzspannungsverteilung ungleichmäßig, die lokalen Temperaturunterschiede sind signifikant und ein synchroner Kontakt der Blechkanten für eine dichte Schweißverbindung ist nicht möglich.
Wenn die Plattenkante eine positive „V“-Form aufweist, sollte die innere Schweißnahtkante die äußere berühren. Daher ist die Stromdichte an der inneren Kante höher und die Heiztemperatur ebenfalls höher als an der äußeren. Unter gleichen Extrusionsdruckbedingungen ist der Anstiegswinkel der Metallstromlinien an der zuerst berührenden Innenwand größer, während der Anstiegswinkel an der Außenwand kleiner ist. In extremen Fällen bilden sich gar keine Stromlinien.
Im Gegensatz dazu ist bei einer umgekehrten „V“-förmigen Plattenkante der äußere Grat größer als der innere, und der Anstiegswinkel der Metallströmung ist deutlich größer als der der Innenwand des geschweißten Rohrs. Eine unzulängliche Parallelität der Plattenkante kann zu einer Biegung der Walzblechkante führen, wodurch diese wellig wird und die Neigung zu Grauflecken zunimmt. Gleichzeitig kann sich die Schweißnaht während des Formgebungsprozesses verschieben und bis zum Schweißpunkt fortschreiten, was zu Verschweißungen oder Rissen im erstarrenden Schweißgut führen kann.
2.2.3 Schnelle Beurteilung und Diagnose der Taillenform und anderer Parameter: Die Breite der Taillenform hängt von der Schweißtemperatur, dem Extrusionsdruck, der Stahlbanddicke, dem Stahlbandzuschnitt, dem Schweißzyklus usw. ab und kann als Referenzindikator für die Beurteilung der Schweißnahtqualität dienen. Einem Artikel zufolge ist die ideale Taillenform durch eine mittlere Breite hn = (1/4 bis 1/3) t und Wandstärken von h0 ≈ hi ≈ (1,5 bis 2,2) hn gekennzeichnet. Jedes Unternehmen, das geschweißte Rohre herstellt, kann anhand seiner eigenen Produktionsgegebenheiten entscheiden, ob es die Taillenform in die Beurteilung einbezieht oder den Beurteilungsbereich festlegt.
2.3 Schnelle Bewertung und Diagnose von Großproben und in der Gesamtlinienprüfung: Großproben und Gesamtlinienprüfungen werden in der Regel gemäß den in den technischen Anforderungen des Produkts festgelegten Prüfstandards durchgeführt. Der Bediener kann die entsprechende Bewertung und Diagnose schnell durch Sichtprüfung oder durch Erfassung relevanter Prüfdaten abschließen. Der Schwerpunkt der zerstörungsfreien Prüfbewertung und -diagnose in der Gesamtlinienprüfung liegt auf der Fehlerkalibrierung und dem standardisierten Betrieb der Anlagen. Werden in diesen beiden Phasen Qualitätsprobleme festgestellt, sollten die zuständigen Abteilungen wie Konstruktion, Prozess und Qualität hinzugezogen werden, um die Fehlerursachen umfassend zu analysieren. Gegebenenfalls sind mögliche Probleme in den Konstruktionsgliedern wie Rohmaterialien, Formgebung und Schweißen umfassend zu berücksichtigen und die Ursachenanalyse in Verbindung mit der laufenden Produktion durchzuführen. Verschiedene Maßnahmen, einschließlich Konstruktions- und Prozessoptimierung, sind zu ergreifen, um die in dieser Phase auftretenden Qualitätsmängel zu beseitigen.
3 Integration, Optimierung und Perspektiven der Systemstruktur
Das Online-System zur schnellen Bewertung und Diagnose der Schweißnahtqualität von hochfrequenzgeschweißten Rohren lässt sich in vier Phasen unterteilen: Vorbereitende Maschineneinstellung, Bewertung und Diagnose anhand kleiner Proben, Bewertung und Diagnose anhand großer Proben sowie Bewertung und Diagnose der gesamten Produktionslinie. In der vorbereitenden Maschineneinstellungsphase wird sichergestellt, dass die Werte jedes Prozesskontrollpunkts den entsprechenden Prozessspezifikationen entsprechen. In der Phase der Bewertung kleiner Proben werden die Maschineneinstellungsdaten anhand metallografischer Prüfdaten weiter optimiert. Entsprechen die Prüfdaten kleiner Proben nach der vorbereitenden Maschineneinstellung den Prozessspezifikationen, kann die Serienproduktion direkt gestartet werden. Andernfalls erfolgt eine weitere Feinabstimmung innerhalb des Spezifikationsbereichs der vorbereitenden Maschineneinstellung, bis die Anforderungen erfüllt sind. Die Phase der Bewertung großer Proben konzentriert sich auf die Überprüfung der Prozessleistung, wie z. B. Schweißnahtfestigkeit und -zähigkeit. Werden die relevanten Anforderungen nicht erfüllt, ist nach Ausschluss von Störfaktoren eine umfassende Ursachenanalyse von Konstruktion, Produktion und Prüfung erforderlich. Relevante Konstruktions-, Anlagen- oder Prozessparameter müssen ergänzt oder verbessert werden, um sicherzustellen, dass alle nachfolgenden Produktionsstufen die Anforderungen erfüllen. Die vollständige Prüfphase konzentriert sich stärker auf die Überwachung der Schweißnahtqualität, die Vermeidung von Schweißfehlern, die durch unvorhersehbare Faktoren verursacht werden, sowie deren Kennzeichnung und Isolierung, um sicherzustellen, dass die Qualität aller das Werk verlassenden geschweißten Rohre den Anforderungen entspricht.
In der realen Produktion werden die Erst-, Fein- und Nachjustierungsmaßnahmen im gesamten Produktionsprozess in der Regel nur dann durchgeführt, wenn ein bestimmtes Schweißrohr erstmals gefertigt wird. Erst-, Fein- und Nachjustierungen werden so lange vorgenommen, bis die Anforderungen erfüllt sind. Anschließend wird eine Großprobe geprüft und bestätigt, und die gesamte Produktionslinie wird überwacht, um die Schweißnahtqualität sicherzustellen. Mit zunehmender Produktionserfahrung können bei der Serienfertigung gleicher oder ähnlicher Rohre die zuvor erfassten Kontrolldaten reproduziert oder nachgebildet werden, sodass die Maschinenjustierung oft in einem Arbeitsgang abgeschlossen werden kann. Die nachfolgenden Prüfphasen für Klein- und Großproben sowie die Bewertung der gesamten Produktionslinie dienen hauptsächlich der wiederholten Bestätigung und Echtzeitüberwachung. Die Vorteile hinsichtlich Justierung und Produktionseffizienz werden dadurch deutlicher.
Im gesamten Bewertungs- und Diagnoseprozess kann durch die Anwendung der in dieser Studie empfohlenen Betriebsmethoden und die kontinuierliche Verbesserung und Optimierung in Verbindung mit der laufenden Produktion die Anpassung relevanter Produktparameter geordnet, effizient und komfortabel erfolgen, um die Qualität der Online-Schweißnähte sicherzustellen. Durch die Ergänzung mit relevanten Datenstatistiken oder Softwareanwendungen können alle Datenparameter direkt auf der Produktionsschnittstelle der Rohrleitung automatisch erfasst, analysiert, bewertet und diagnostiziert werden. Dies verbessert die Datenverarbeitungseffizienz und ermöglicht eine wissenschaftliche Steuerung der entsprechenden Maschineneinstellungen. Gleichzeitig trägt die kontinuierliche Erfassung und Verbesserung relevanter Parameter und Betriebserfahrungen im Bewertungs- und Diagnosesystem in jeder Phase nicht nur zur stetigen Steigerung von Qualität und Effizienz der Rohrleitungsproduktion bei, sondern dient auch als Datengrundlage für die schrittweise Einführung und Anwendung der automatisierten Produktion in der Rohrleitungsfertigung und trägt so zu einer weiteren Verbesserung von Produktionsqualität und -effizienz bei.
Veröffentlichungsdatum: 12. März 2025