Przykłady zastosowań

Producent osprzętu do rurociągów odnotowuje 87% oszczędności czasu dzięki zautomatyzowanemu spawaniu
 

Dostarczanie energii stało się jedną z najszybciej rozwijających się dziedzin przemysłu, z tysiącami kilometrów rurociągów naftowych i gazowych, planowanych lub już budowanych w Stanach Zjednoczonych, Rosji, Indiach, Chinach i Brazylii. Każdy kilometr rurociągu wymaga spawania – zarówno w celu wykonania samego rurociągu, jak też wyposażenia potrzebnego do konserwacji i napraw. 

Firma TD Williamson Inc. z siedzibą w Tulsa w stanie Oklahoma w USA produkuje urządzenia do wykonywania przyłączy i zaślepiania podczas pracy rurociągu, umożliwiające wykonywania napraw i konserwacji bez konieczności zatrzymywania przepływu ropy lub gazu. Dotyczy to rurociągów nadziemnych i podziemnych, pracujących pod wysokim ciśnieniem, jak też rurociągów przybrzeżnych, biegnących zwykle 300 m lub głębiej pod wodą.

Firma zauważyła znaczące zwiększenie ilości zamówień na skutek bezprecedensowego wzrostu przemysłowego, i zamiast wykonywać kosztowny rozwój jej inżynierowie postanowili ponownie oszacować wszystkie operacje spawalnicze.

Jednym z głównych obszarów produkcji firmy są złączki do rurociągów, wykonywane w średnicach 100, 150 i 200 mm. Są one stosowane do mocowania urządzeń do wykonywania przyłączy i zaślepiania do rurociągów do celów budowlanych, konserwacji i innych.

„Musieliśmy drastycznie skrócić czas potrzebny do wykonania złączek” mówi Mike Phillips, inżynier produkcji w TD Williamson. „Potrzeba było 30 minut na ręczne wykonanie sczepiania i grani oraz kolejnych warstw, nie licząc czasu spędzanego na szlifowaniu między warstwami".

Tak więc firma zaczęła badać korzyści płynące z automatyzacji.

Przejście na system zautomatyzowany
Po wszechstronnych badaniach podjęto decyzję o przekształceniu operacji spawalniczych z procesu ręcznego na zautomatyzowany. Zmiana ta skróciła czas produkcji o 87%, lecz firma potrzebowała nowego procesu spawalniczego, który nie tylko pozwoliłby osiągnąć nowy, skrócony harmonogram produkcji, lecz również zachowałby zgodność i jakość.

Współpracując z członkami zespołu Lincoln w Tulsa i z centrali w Cleveland, a także AMET (producentem zautomatyzowanych systemów spawalniczych) firma TD Williamson zainstalowała zautomatyzowany system, wyposażony w spawarkę Lincoln Power Wave® 455M i podajnik drutu Power Feed® 10R oraz system spawalniczy AMET.

Zintegrowany system AMET/Lincoln jest przeznaczony do zautomatyzowanego, sterowanego elektroniczne spawania dużych partii produkcyjnych, w których liczy się zgodność i powtarzalność. System ten wykorzystuje też uchwyty i urządzenia pozycjonujące jako część procesu spawalniczego.

Urządzenie Power Wave® 455M jest przeznaczone do spawania grubszych materiałów w zastosowaniach robotycznych, automatycznych i półautomatycznych, w których potrzebna jest kontrola ciepła, minimalne odkształcenia i zmniejszony rozprysk. Power Wave® 455M wykorzystuje technologię Lincoln Electric Waveform Control Technology™, która pozwala użytkownikowi na lepsze dopasowanie łuku do zadania spawalniczego oraz szybko i łatwo dostosowuje się do szerokiego zakresu specyfikacji materiałów spawalniczych, pozycji i wymagań wytrzymałościowych – a wszystko to leżało w zakresie zainteresowania TD Williamson.

„Spoiny w naszych urządzeniach i złączkach są poddawane ogromnym odkształceniom i ciśnieniu, ponieważ systemy rurociągów stały się bardziej złożone i wykorzystują wyższe ciśnienia i temperatury operacyjne, większe średnice rur i bardziej lotne produkty”, powiedział Phillips. „Technologia Waveform Control Technology™ umożliwiła nam spełnienie tych wymagań, zwiększenie kontroli nad procedurą spawalniczą i szybsze uzyskiwanie części”.

Wzrost produktywności dzięki eliminacji warstw
Urządzenie Power Wave® 455M pozwoliło firmie na użycie kształtów fal pulsacyjnych MIG Lincoln. Przejście na ten proces umożliwiło eliminację problemów z właściwym wiązaniem spoiny graniowej. Power Wave® 455M zapewniło również lepszą kontrolę i mniejszy rozprysk.  Firma jest w stanie utrzymać jakość, wydajność i więcej niż odpowiednią penetrację grubszych stali węglowych, a także znacznie szybciej wykonywać warstwy graniowe i wypełniające.

„Zgodnie z zaleceniami Lincoln zmieniliśmy średnicę drutu z 0,875 na 1,125 Ultracore® i SuperArc®, co wyeliminowało problemy z przenikaniem drutu przez rurę i pozwoliło naszym operatorom na wykonywanie mniejszej liczby warstw spoin”, stwierdził Phillips. „Był to tylko jeden z czynników wzrostu wydajności. Obniżyliśmy ogólny koszt dzięki zakupowi mniejszej ilości drutu, a także zmniejszeniu ilości robocizny wymaganej w projekcie”.

Kolejnym z czynników wzrostu wydajności była eliminacja czterech warstw spoiny.

„Przed wprowadzeniem nowego systemu wykonywaliśmy sześć warstw. Bez problemu zmniejszyliśmy tę liczbę do dwóch, co miało ogromny wpływ na wydajność projektu”, dodał Phillips.

Złączki do rurociągów trafiają do zakładu w postaci stalowych płyt. Są umieszczane w piecu w temperaturze 980°C i prasowane w prasie hydraulicznej. Następnie są poddawane piaskowaniu i umieszczane na zautomatyzowanym stole spawalniczym, wykorzystującym urządzenia mocujące i pozycjonujące, gdzie do wcześniej utworzonej tulei dodawany jest w procesie MIG kołnierz. Złączki są następnie czyszczone, montowane do końca, numerowane i malowane.

Ostatni etap obejmuje badanie rentgenowskie każdej spoiny dla zapewnienia jej integralności. Dzięki nowemu systemowi Power Wave® AMET TD osiąga 100% pozytywnych wyników badań dla wszystkich swoich części. W przeszłości liczba ta wahała się od 95 do 98%.

Przed instalacją nowego systemu spawalniczego w firmie TD Williamson prawie wszystkie spoiny wykonywano ręcznie. Tuleja była mocowana w uchwycie, a kołnierz był dodawany przy użyciu elementów dystansowych sczepianych ręcznie. Po wykonaniu głównej spoiny elementy te usuwano. Nowy, zautomatyzowany system wyeliminował konieczność sczepiania i pasowania. Usunął też potrzebę szlifowania warstwy graniowej.

Skrócenie czasu produkcji o 87%
„To, co zajmowało nam 8 tygodni, teraz może zostać wykonane w 48 godzin”, mówi Phillips. „Jesteśmy w stanie pracować w czasie rzeczywistym, spełniając bieżące potrzeby wraz z napływaniem zamówień – a wcześniej musieliśmy zgadywać, czego nasi klienci będą potrzebować za dwa miesiące, i mieliśmy problemy z realizacją zamówień przy nietrafnym typowaniu”.

Dzięki temu skróceniu ogólnego czasu produkcji o 87% firma osiągnęła znaczące oszczędności na kosztach robocizny i zwiększyła ogólną jakość spoin w złączkach. Przekłada się to na lepszą penetrację spoin, lepsze wykorzystanie urządzeń, mniejszą konieczność poprawek i szybszy obrót w dostarczaniu produktów na miejsce.

Phillips dodał też, że znacząca część sukcesu w zakresie nowego systemu wynika z chęci Lincoln Electric i AMET do spędzenia czasu w zakładzie w Tulsa, prac podczas instalacji i rozruchu wraz z ekipą firmy oraz dostępności w razie potrzeby.

"„Nasza produktywność jest o wiele większa. Wytwarzamy więcej części o wyższej jakości”, powiedział Phillips. „Przekłada się to na szybszy obrót w spełnianiu wymagań klienta, a w naszej działalności jest to najważniejsze. System AMET/Lincoln Electric daje nam przewagę konkurencyjną”."

ZOBACZ WIĘCEJ