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Verfahren zum Ausglühen von Schweissstellen und Beseitigen von
Spannungen in diesen
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Wärmebehandlung von Schweissstellen zum Zwecke des Ausglühens und Aufhebens von Spannungen.
Bekanntlich herrschen beim Schweissen im Schweissmetall während der Abkühlung unerwünschte innere Spannungen. Nach den normalen, allgemein bekannten Grundsätzen des Ausglühens können die Spannungen beseitigt werden, wenn man das Metall langsam abkühlen lässt. Bei grossen Schweissstellen, z. B. wenn zwei Eisenrohre mit grossem Durchmesser zusammengeschweisst werden, ist es jedoch sehr schwierig, die Abkühlung zu steuern. Das gewöhnliche Verfahren des Bestreichens der Schweissstelle mit einer Flamme fahrt höchstens zu einem ungleichmässigen Ausglüheffekt.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Ausglühen von Schweissstellen und zum Beseitigen von Spannungen in diesen, welches im wesentlichen darin besteht, dass auf die Schweissstelle oder auf das Metall im Bereich der Schweissstelle ein exothermisch abbrennendes Material, das miteinander exothermisch reagierende Bestandteile enthält, aufgebracht, entzündet und sodann an Ort und Stelle abkühlen gelassen wird.
Das exothermische Material enthält gewöhnlich Aluminium und für das Aluminium geeignete Oxydationsmittel, wie etwa ein Gemisch aus Aluminiumpulver und Oxydationsmitteln, wie z. B. Nitrate, Eisenoxyd oder Manganoxyd. Vorzugsweise werden die Oxydationsmittel in einer stöchiometrisch unter der für die Oxydation des gesamten vorhandenen Aluminiums ausreichenden Menge angewendet, und ausserdem enthält das Material ein Fluorid, beispielsweise 0, 1-10% oder mehr, z. B. bis zu 20%.
Nachstehend ist eine typische Zusammensetzung angegeben :
EMI1.1
<tb>
<tb> Aluminium <SEP> in <SEP> feinverteilter <SEP> Form
<tb> (Pulver, <SEP> Sägespäne, <SEP> Drehspäne <SEP> od. <SEP> dgl.) <SEP> 20-80 <SEP> Gew. <SEP>
<tb> Natrium-oder <SEP> Kaliumnitrat <SEP> oder-chlorat <SEP> 0-10 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb> Mangandioxyd <SEP> und/oder <SEP> Eisenoxyd <SEP> 5-20 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb> Fluorid <SEP> (z. <SEP> B. <SEP> Kryolith) <SEP> 0, <SEP> 5-20 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb> Bindemittel <SEP> (z. <SEP> B. <SEP> Bentonit, <SEP> Kernleim <SEP> oder
<tb> Sulfitlauge) <SEP> 0-5 <SEP> Gew. <SEP>
<tb>
Füllstoffe <SEP> (z. <SEP> B. <SEP> körniger <SEP> Schamott, <SEP> Sand <SEP> oder
<tb> Schlacke) <SEP> Rest
<tb>
Der Gehalt an Aluminium beträgt vorzugsweise 40% oder mehr.
Exothermische Stoffe, die Kieselsäure oder siliciumhaltiges Material enthalten, neigen während der Verbrennung zur Bildung von Silikatscblacken, die den freien Zutritt von Luft zum Aluminium nach Ablauf der durch die enthaltenen Oxydationsmittel bewirkten ersten Reaktionsstufe verhindern, wodurch geringere Wärmeausbeuten des exothermischen Materials erzielt werden. Überdies setzt sich während der exothermischen Reaktion einiges Aluminium mit Kieselsäure unter Bildung von Aluminiumoxyd und Silicium um. Durch diese Umsetzung wird weniger Wärme erzeugt, als durch das Verbrennen von Aluminium mit Luftsauerstoff.
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Gemäss einem wesentlichen Merkmal der vorliegenden Erfindung wird demnach die in der exothermischen Masse vorhandene Menge an Kieselsäure oder siliciumhaltigem Material möglichst gering gehalten, und es werden Massnahmen angewendet, um den Luftzutritt zur Masse zu erleichtern.
Es wurde gefunden, dass das volle Wärmepotential des exothermischen Materials und folglich ein wirtschaftlicher Vorteil und eine Temperaturerhöhung erhalten werden, wenn das verwendete exothermische Material insgesamt höchstens 5% Kieselsäure und siliciumhaltiges Material enthält, wobei das gewöhnlich als Füllstoff verwendete kieselsaure Material durch nicht schlackenbildende Füllstoffe, wie z. B. Tonerde, ersetzt wird, und wenn auf einen wirksamen Luftzutritt Bedacht genommen wird.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird auf das Metall im Bereich der Schweissstelle eine Schicht eines Materials aufgebracht, das hauptsächlich aus kohleartigen Stoffen besteht, jedoch eine oder mehrere Einlagen von exothermisch reagierendem, aluminothermischem Material besitzt, welche Einlagen entweder mit dem Metall überhaupt nicht oder zweckmässig nur an einer von der Schweissstelle entfernten Stelle in Berührung kommen oder es ist im kohleartigen Material ein Oxydationsmittel enthalten.
Das kohleartige Material ist vorzugsweise Kohle, wie z. B. Holzkohle oder Koks. die in an sich bekannter Weise, z. B. mittels Lehm und Sulfitablauge. gebunden ist. Geeignete Oxydationsmittel sind beispielsweise Alkalimetallnitrate und-chlorate. Für den erfindungsgemässen ! Zweck sind z.
B. folgende Mischungen geeignet :
EMI2.1
<tb>
<tb> Oxydationsmittel <SEP> 1-25 <SEP> Gew.-lo <SEP>
<tb> kohleartiges <SEP> Material <SEP> 45-99 <SEP> Gew.-lo <SEP>
<tb> Bindemittel <SEP> nach <SEP> Bedarf
<tb>
Eine besonders brauchbare Mischung ist z. B. :
EMI2.2
<tb>
<tb> Kaliumnitrat <SEP> 10 <SEP> Gew.-Tpile
<tb> Lehm <SEP> und <SEP> Sulfitlauge <SEP> 20 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Kohle <SEP> (Koks <SEP> oder <SEP> Holzkohle) <SEP> 70 <SEP> Gew. <SEP> -Teile <SEP>
<tb>
Diese Mischungen sind natürlich auch als unter den Begriff"exothermische Mischungen"fallend zu betrachten.
Mischungen, die aluminothermische, exothermisch reagierende Bestandteile enthalten, können auf die Schweissstelle in Form einer Paste od. dgl. aufgebracht werden, welche ein Alkalialuminat, wie etwa Natriumaluminat, enthalten kann, welches durch Reaktion mit dem Aluminium beim Stehenlassen das Austrocknen der Paste bewirkt. Die Mischungen können auch aufgetragen werden und sodann mit einer stark alkalischen Lösung behandelt werden, welche auf Grund einer gleichartigen Reaktion die Masse zum Austrocknen bringt.
Gemäss einer andem Ausführungsform kann die exothermische Mischung in Form von vorgeformten Teilen, die auf einem biegsamen Träger, z. B. auf einem Draht, befestigt sind, angewendet werden, oder sie kann als Schicht von einer bandartigen Unterlage, wie z. B. von einem Asbestgewebe, getragen werden. Diese AusfUhrungsfonnen haben den Vorteil, dass das Material in grossen Längen verfügbar ist, von welchen für den jeweiligen Verwendungszweck eine bestimmte Länge abgeschnitten werden kann.
Weiters ist die Anwendung einer Mischung, die einen Zementzusatz enthält, zweckmässig. Eine solche Mischung ist z. B.
EMI2.3
<tb>
<tb>
Aluminiumpulver <SEP> 25 <SEP> Gew.-%
<tb> Oxydationsmittel <SEP> 15 <SEP> Grew. <SEP> -% <SEP>
<tb> Gips <SEP> 25Gew.-%
<tb> Sand <SEP> 30Gew.-%
<tb> Fluorid <SEP> (Kryolith) <SEP> 5 <SEP> Gew.-%
<tb>
Die Praxis hat jedoch gezeigt, dass es bei der Behandlung von Schweissstellen an Rohren am zweckmässigsten ist, die exothermische Mischung in Form vorgeformter halbzylindrischer oder viertelzylindrischer Stucke, die im Bereich der Schweissstelle rund um das Rohr gelegt werden, anzuwenden.
Wenn die Oberfläche der Schweissstelle über die normale Oberfläche der Rohre vorspringt, was häufig der Fall ist, können in die vorerwähntenformen derZusammensetzungAusnehmungen zur Aufnahme des vorstehenden
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Metalles angeordnet werden, oder man verwendet zwei Sätze dieser vorgeformten Stücke, die an der Schweissstelle zusammenstossen und gegebenenfalls an den zusammenstossenden Enden zwecks Aufnahme des vorspringenden Metalles abgeschrägt sind.
Um das Abkuhlen der abgebrannten, exothermischen Mischung zu verzögern, ist es zweckmässig, eine Manschette aus wärmeisolierendem Material anzuordnen. Diese kann als separater Körper uber die exothermische Mischung gelegt sein oder sie kann, wenn die Mischung aus vorgeformten Stücken besteht, die äussere Schicht dieser Stücke bilden. Geeignete wärmeisolierende Stoffe sind Schamott, Ofenschlacke, Asbest u. dgl.. Vorzugsweise ist dieses Material aus einem faserigen Zellulosematerial, einem leichten feuerfesten Material und einer ausreichenden Menge an Bindemitteln zusammengesetzt, um das Ganze zusammenzuhalten. Eine geeignete derartige Mischung ist z. B.
EMI3.1
<tb>
<tb>
Ofenschlacke <SEP> mit <SEP> niederer <SEP> Dichte <SEP> 55 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Gemisch <SEP> aus <SEP> Papierbrei <SEP> und <SEP> Holzspänen <SEP> 40 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Asbestfaser <SEP> 5 <SEP> Gew.-Teile
<tb>
Das Ganze ist mit Gummi arabicum oder Sulfitablauge gebunden. Das Entzünden der Mischung kann rasch mit einem Schweissbrenner durchgeführt werden. Sind solche Mischungen einmal entzündet, so wer- den sehr hohe Temperaturen entwickelt, die Mischungen kühlen jedoch langsam und im wesentlichen gleichmässig ab, so dass Spannungen in der Schweissstelle vermieden werden. Nach Beendigung des Abkühl- prozesses können die Rückstände des exothermischen Materials mit einer Bürste oder einem andern Hilfsmittel entfernt werden.
Die vorerwähnten Methoden sind bei der Beseitigung von Spannungen in Schweissstellen allgemein gültig. Werden jedoch geschweisste Legierungsstähle, beispielsweise in Form von Rohren, normal von der Schweisstemperatur auf Raumtemperatur abkühlen gelassen, so erfolgt im Schweissmetall und indenanliegenden, hitzebeeinflussten Zonen Martensitbildung und folglich die Bildung harter, brüchiger Flächen, wodurch die Duktilität und Schlagfestigkeit des Metalles vermindert werden und in der Folge Kaltbrüche auftreten können.
Diese unerwünschten Eigenschaften werden verhindert, indem man die Schweissstelle und die anliegenden, hitzebeeinflussten Zonen auf eine Temperatur über einer kritischen Temperatur erhitzt und sodann unter kontrollierten Bedingungen abkühlt, also indem man eine vollständige Ausglühbehandlung vornimmt, im Gegensatz zu einer Behandlung, die nur zur Aufhebung von Spannungen dient.
Die zum Ausglühen der Schweissstelle und der anliegenden Flächen erforderlichen Temperaturen hängen von der Zusammensetzung des geschweissten Metalls ab. Für niederlegierte Stähle liegen diese Temperaturen im Bereich von 6000C und darüber, für besonders legierte Stähle, beispielsweise für solche mit einem Gehalt von 5% Chrom und 0, 5% Molybdän, können Temperaturen von mindestens 9000C und darüber notwendig sein. Um bei Anwendung von exothermischen Materialien zu solch hohen Temperaturen zu gelangen, muss das gesamte wärmeerzeugende Potential des Materials erhalten werden.
Wie bereits erwähnt, hängt die Hitzeausbeute von exothermischen Materialien gewöhnlich von der Oxydation eines Metalles, wie z. B. Aluminium, ab. Diese Materialien enthalten eine Menge an Oxydationsmittel, um eine Reaktion in Gang zu bringen ; diese Menge kann jedoch merklich unter der Menge, die zur Verbrennung des gesamten vorhandenen oxydierbaren Metalles erforderlich ist, liegen. Ist ge- nügend Oxydationsmittel vorhanden, um das ganze Aluminium zu verbrennen, wie es z. B. bei den sogenannten Thermitgemischen der Fall ist, so verbrennt das Material heftig, bildet eine flüssige Schlacke und ist im allgemeinen für die hier ins Auge gefassten Zwecke ungeeignet.
Aluminium liefert mehr Wärme, wenn es in Luft verbrennt und nicht durch Metalloxyde oxydiert wird, so dass es zweckmässig ist, einen geringen Anteil des Aluminiums durch die beigemengten Oxydationsmittel und den grösseren Anteil durch Luftsauerstoff zu verbrennen. Beim Verbrennen von Aluminium in exothermischen Gemischen finden also diese beiden Reaktionen statt, von welchen die letzte, nämlich die mit Luftsauerstoff, normalerweise nicht beginnen kann, ehe die erste Reaktion abklingt, da die gebildeten heissen Gase den Zutritt von Luftsauerstoff zur abbrennenden Masse verhindern. Wird das zum Ausglühen von Rohrschweissstel- len verwendete exothermische Material mit einem Isoliermaterial umgeben, so ist der Luftzutritt stark behindert.
Es wurde nun gefunden, dass Temperaturen erzielt werden können, die 1500C und mehr über den normalerweise erreichbaren Temperaturen liegen, wenn man das das exothermische Material umgebende Isoliermaterial so anordnet, dass die Luftzufuhr zum brennenden exothermischen Material gefördert wird. Um dies zu unterstützen, kann die exothermische Masse selbst gut durchlüftet sein, und es ist demnach zweckmässig, ein exothermisches Material mit geringer Dichte und hoher Porosität anzuwenden. Solche Mate-
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rialien können durch Beimengen von Füllstoffen mit geringer Dichte oder von Materialien nach Art von Schaum-Polystyrol zur exothermischen Masse erhalten werden.
Eine weitere Verfahrensmassnahme zur Erzielung höherer Temperaturen aus einer gegebenen Menge exothermischen Materials besteht darin, die Berührungsfläche zwischen der exothermischen Muffe und dem von ihr umgebenen Metall zu verkleinern und so die Kühlwirkung des Metalles auf die Manschette zu verringern. Stehen diese beiden Teile über einen Grossteil ihrer Flächen miteinander in Berührung, so wirkt das Metall gewöhnlich auf das anliegende exothermische Material abkühlen. Dieser Kühleffekt kann in einigen Fällen das Abbrennen der inneren Schicht aus exothermischem Material verhindern. Es wurde nun gefunden, dass wesentlich höhere Temperaturen als bisher erhalten werden, wenn die Innenfläche des exothermischen Materials mit Rillen versehen oder gewellt ist und dermassen die Berührungfläche verkleinert wird.
Die Wellungen können in Richtung des Umfanges der Manschette oder in deren Längsrichtung verlaufen und dienen auch zur besseren Durchlüftung, wodurch eine bessere Verbrennung stattfindet. Wenn solche Wellungen vorgesehen sind, wird der Kühleffekt sehr stark vermindert, und es findet die grösste Wärmeübertragung zum Metall durch Strahlung und nicht, wie gewöhnlich, durch Leitung statt.
Bei der Schweissung von sehr dickenRohren ist die zur Erzeugung der nötigen Hitze erforderliche Men- ge an exothermischem Material beträchtlich. Die zusätzliche, von den Zusatzmengen erhaltene Wärme wird geringer. So ist beispielsweise bei Erhöhung der Stärke des exothermischen Materials von 7, 5 cm auf 9 cm die zusätzliche Hitzeausbeutenichtproportional zur Zusatzmenge des Materials, da durch den dickeren Mantel an exothermischem Material die Möglichkeit der Übertragung der im Aussenbereich des Mantels entwickelten Wärme nach dem Mantelinneren, wo sie benötigt wird, geringer ist und der grösste Teil der im Aussenbereich erzeugten Wärme an die Isolierung verloren geht.
Es ist demnach unwirtschaftlich, dickere Schichten aus exothermischem Material anzuwenden, wenn eine grössere Wärmemenge benötigt wird. Es wurde nun gefunden, dass die erforderlichen Temperaturen bei dicken Rohren mit insgesamt weniger exothermischem Material leichter erreicht oder höhere Temperaturen mit der gleichen Menge exothermischen Materials erhalten werden können, wenn ein Teil dieses Materials als eine erste Schicht aufgetragen, abgebrannt und entfernt und sodann der Restanteil des exothermischen Materials auf das bereits erhitzte Rohr als zweite Schicht aufgetragen wird. Bei diesem zweistufigen Verfahren wird der grösste Teil der Wärmeenergie des Materials zum Anwärmen des Metalles ausgenützt und entsprechend weniger Wärme an die Isolierung abgegeben.
Es wurde gefunden, dass das progressive Erhitzen der Schweissfläche zweckmässig ist und dass man durch Vorwärmen höhere Temperaturen in der zu behandelnden Schweissfläche erzielen kann. Ein brauchbarer Weg zur Durchführung dieses Vorwärmens mit einer Auflage von exothermischem Material ist die Anwendung einer Manschette mit veränderlicher Abbrenngeschwindigkeit uber ihre Länge. Gewöhnlich wird das Material an dem von der Schweissstelle entfernten Ende entzündet und bei herkömmlichen Materialien brennt hierauf bald die ganze Manschette. Die bei den Enden des exothennischen Materials erzeugte Wärme wird also nicht zum Vorwärmen der Schweissstelle ausgenützt, da die Brandfläche sich zu rasch über das ganze Material ausbreitet.
Es wurde nun gefunden, dass eine Verzögerung erzielt werden kann, wenn ein Bereich zwischen dem entzündeten Ende und dem über der Schweissstelle liegenden Teil der Manschette aus einem Material mit geringer Abbrenngeschwindigkeit, d. i. ein Material, das nur einen kleinen Aluminiumanteil aufweist, hergestellt wird, so dass die an dem von der Schweissstelle entfernt liegenden Materialende erzeugte Wärme die Schweissfläche anwärmt, ehe das Material mit hohem Heizwert über der Schweissstelle entzündet wird. Durch dieses langsam abbrennende Material wird der Abbrand merklich verzögert und während dieser Verzögerung wird, der Abbrennzone vorauseilend, WSime entlang des Rohres der Schweissstelle zugeführt.
Es wird eine sehr gute VonvSrmung der Schweissstelle und eine nachfolgende Erhöhung der Endtemperatur erreicht.
'Weiters wurde gefunden, dass es zweckmässig ist, Blöcke aus exothermischem Material in kurzen Ab- ständen zu beidenseiten der Schweissstelle anzuordnen, das Material zu entzünden, and hierauf die Schwei- ssung durchzuführen und die entzündeten Blöcke aus exothermischem Material an Ort und Stelle abkühlen zu lassen. Durch das Entzünden der Mischung wird das Metall erhitzt und ein Teil der Wärme wird zu der Stelle, an der die Schweissung durchgeführt werden soll, geleitet. Das zu schweissende Metall ist daher für die Schweissung vorgewärmt. Das Schweissen bewirkt eine Erhöhung der Temperatur, so dass die gesamte Fläche, die sich über einen kurzen Abstand auf beiden Seiten der Schweissstelle erstreckt, auf eine gleichmässig hohe Temperatur erhitzt wird.
Die Tendenz des Aufbaues von Spannungen wird somit wesentlich vermindert. Gegebenenfalls können die Blöcke nach der Schweissung, falls sie noch zusammenhängen, aneinandergeschoben werden, so dass sie die Schweissstelle abdecken, und in dieser Lage abkühlen gelassen werden.
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Es ist zweckmässig, insbesondere wenn die Hitzebehandlung zum Zwecke der Beseitigung von Spannungen durchgeführt wird, darauf zu achten, dass die Geschwindigkeit der Wärmeanwendung auf das Metall, d. i. die Geschwindigkeit des Temperaturanstieges, sowie die Zeit, während welcher die gesamte Wärme angewendet wird, und die Geschwindigkeit, mit welcher die Temperatur abfällt, geregelt werden, um eine optimale Wirkung zu erzielen.
Es wurde gefunden, dass die Geschwindigkeit des Temperaturanstieges in einfacher Weise dadurch geregelt werden kann, dass man zwischen dem exothermischen Material und dem Metall der Schweissfläche eine Schicht aus einem schlecht wärmeleitendenMaterial vorsieht oder dass man der exothermi- schen Mischung einen Bestandteil beimengt, welcher die exothermische Reaktion verzögert.
Demnach wird gemäss einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf das Metall der Schweissfläche eine Schicht eines schlechtenwärmeleiters und auf diese eine Schicht einer Mischung, die exothermisch miteinander reagierende Bestandteile enthält, aufgebracht, entzündet und an Ort und Stelle abkühlen gelassen.
Diese Schicht eines schlechten Wärmeleiters kann getrennt aufgetragen werden oder kann als Schicht auf einem vorgeformten Stück der auf die Schweissfläche aufbringbaren exothermischen Mischung vorhan-
EMI5.1
B.sammensetzung und Stärke der Schicht wird für jeden einzelnen Fall so gewählt, dass die erforderliche Geschwindigkeit der Erhöhung der Temperatur des Schweissmetalles erzielt wird.
Die schlecht wärmeleitende Schicht kann eine schwache, exothermische Schicht sein oder das exothermische Material kann eine Platte oder eine Buchse sein, die aus mindestens drei getrennt hergestell-
EMI5.2
Anteil an exothermischem Material enthält, gebildet ist, eine zweite einen grösseren Anteil an exother- mischemMaterial und eine dritte einen noch grösseren Anteil an exothermischem Material aufweist. Gemäss einer andern Ausführungsform weisen die Platten oder BUchsen ebenfalls drei Schichten auf, die jedoch zu einem einheitlichen Produkt verpresst sind, in welchem die Trennfläche zwischen den einzelnen Schichten wegen der teilweisenvermischung während desVerpressens nicht mehr feststellbar sind.
Gemäss einer weiteren Ausuhrungsform der Erfindung wird auf das Metall der Schweissfläche eine Schicht einer Mischung aufgebracht, die miteinander exothermisch reagierende Bestandteile und einen oder mehrere Bestandteile, die die exothermische Reaktion abschwächen, enthält und die entzündet und nach dem Abbrennen an Ort und Stelle abkühlen gelassen wird.
In diesem Zusammenhang wurde gefunden, dass die Beigabe eines harzartigen Materials, z. B. eines synthetischen Stoffes oder Harzes, in ausreichenden Mengen eine hinreichende Verminderung der Geschwindigkeit der exothermischen Reaktion bewirkt.
Die Menge dieses Materials soll so gewählt sein, dass die angestrebte Reaktionszeit erreicht wird, wobei die Geschwindigkeit des zulässigen Temperaturanstieges des Metalles der Schweissfläche berUcksich- tigt wird.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung dient beiliegende Zeichnung, in welcher Fig. 1 eine Seitenansicht von endgeschweissten Eisenrohren, Fig. 2 einen Schnitt durch Fig. 1, Fig. 3, 4, 5 und 6 Schnitte durch verschiedene Ausführungsformen der Erfindung, Fig. 7 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und Fig. 8 eine Seitenansicht im Schnitt einer andern Ausfuhrungsform dar- stellt.
Gemäss Fig. 1 und 2 sind zwei Rohre 1 und 2 an der Stelle 3 zusammengeschweisst. Die Schweissstelle ist von einer Büchse umgeben, die aus zwei halbzylindrischen Büchsen 4 aus exothermischemMaterial besteht, welche durch (nicht dargestellte) Schnüre in ihrer Lage gehalten werden.
Fig. 3 ist eine Darstellung ähnlich der Fig. 2, jedoch ist hier der Fall veranschaulicht, in welchem die Büchse aus einer Vielzahl von Streifen 5 aus exothermischem Material, die auf einem Draht 6 aufgezogen sind, besteht. Bei Anwendung dieser Ausführungsform ist es nicht erforderlich, die Büchsen für irgendeinen besonderen Bedarf extra anzufertigen, da man in der Lage ist, von einer Länge solcher auf Draht aufgezogener Streifen eine bestimmte, fUr die jeweils zu behandelnden Rohre ausreichende Länge abzuschneiden.
Fig. 4 ist eine Darstellung ähnlich der Fig. 2, jedoch ist hier der Fall dargestellt, in welchem die BUchse schiohtartige Struktur hat, wobei eine der Schichten 7 und 8 aus exothermischem Material besteht. Je nach den besonderen Erfordernissen der jeweiligen Anwendung kann die Schicht 7 oder die Schicht 8 aus exothermischem Material und die andere Schicht aus wärmeisolierendem Material bestehen.
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Fig. 5 ist eine Darstellung ähnlich der Fig. 4, doch besteht diese Ausführungsform aus drei Schichten, von welchen die Schicht 9 nur einen geringen, Schicht 10 einen grösseren und Schicht 11 einen noch grösseren Anteil an exothermischen Bestandteilen enthält.
Fig. 6 ist eine Darstellung ähnlich wie Fig. 2, jedoch hat die Buchse 4 innere Ausnehmungen, die die Berührungsflächen mit den Rohren 1 und 2 verkleinern.
Fig. 7 ist eine Darstellung ähnlich der Fig. 1 und erläutert den Fall, in welchem zwei getrennte Buchsen 13, 14 aus exothermischem Material angewendet werden. Die beiden Büchsen sind in geringem Abstand von der Schweissstelle 3 an beiden Seiten derselben angeordnet.
Fig. 8 zeigt eine besonders zweckmässige Ausführungsform, bei welcher die Rohre 1 und 2 an der Stelle 3 verschweisst sind. Im Bereich der Schweissstelle 3 ist das Rohr von einer Buchse 15 aus kohleartigem Material, welches Oxydationsmittel enthält und Einlagen 16 aus aluminothermischem, exothermischem Material aufweist, umgeben. Diese Büchse 15 ist vollkommen von einer Buchse 17 und Endplatten 18 aus wärmeisolierendem Material umgeben.
Die Art und Menge des exothermischen Materials 16 ist vorzugsweise so gewählt, dass es die Temperatur desSchweissmetalles auf die höchste Temperatur erhitzt, auf welche es ohne Kontrolle derGeschwindigkeit der Wärmezufuhr erhitzt werden kann. Diese Temperatur liegt für die Beseitigung von Spannungen bei schwachen Stählen bei etwa 300-350 C. Dadurch wird das kohleartige Material entzündet, brennt langsam weiter und kühlt sodann langsam ab, so dass die angestrebte Hitzebehandlung unter kontrollierten Bedingungen erfolgt.
Um ein richtiges Abbrennen zu gewährleisten, ist es zweckmässig, die wärmeisolierenden Stoffe 17 und 18 mit Lüftungen zu versehen oder porös auszuführen, um einen Luftzutritt zum kohleartigen Material 15 zu ermöglichen. Auch das exothermische Material 16 kann Lüftungen aufweisen.
Das exothermische Material kann eine der bereits erwähnten Substanzen, eine entsprechend abge- änderte Zusammensetzung von"Thermit"oder irgendein anderes geeignetes exothermisches Material sein.
Das wärmeisolierende Material 17 und 18 kann irgendein in der Giessereitechnik zur Verwendung gelangendesMaterial sein, wie z. B. Sand, Schamotte, Ofenschlacke. Insbesondere sind Isoliermaterialien geeignet, die leicht formbar sind, wie z. B. Glasfasern, Asbest, Holzfasern, Mineralwolle, Zement od. dgl.
Wenn auch die vorstehende Beschreibung insbesondere die Hitzebehandlung von geschweissten Eisenrohren betrifft, so ist das erfindungsgemässe Verfahren auch bei jedem andern Metall oder bei jeder Legierung, wie z. B. bei Nickel und seinen Legierungen, welche in einer solchen Form und einem solchen Zustand vorliegen, dass eine Hitzebehandlung zu einem der vorerwähnten Zwecke erforderlich ist, und bei den verschiedenartigsten Schweissungen, nicht nur bei solchen an Rohren, anwendbar.
Die Erfindung betrifft demnach ein Verfahren zur Erzielung hoher Temperaturen oder zurkontrollier- teren Anwendung hoher Temperaturen bei der Hitzebehandlung von Schweissungen zum Zwecke der Beseitigung vonspannungen und zum Ausglühen od. dgl. unter Verwendung einer Buchse aus exothermischem Material, und umfasst insbesondere folgende Merkmale : a) Schaffung einer Durchlüftung, insbesondere der Isolation, zur Erleichterung des Abbrennens des exothermischen Materials ; b) Vermeidung hoher Anteile an Kieselsäure oder an siliciumhaltigem Material im exothermischen Material ; c) innere Ausnehmung der Formstücke aus exothermischem Material zur Vexkleinemng der Berüh- rungsflächen mit dem Schweissmetall ; d) zweistufiges Verfahren der Anwendung des exothermischen Materials ;
e) Anwendung von exothermischem Material mit einer vorbestimmten veränderlichen Abbrenngeschwindigkeit entlang einer linearen Ausdehnung ; f) Anordnung von Blöcken aus exothermischem Material an von der Schweissstelle in einem Abstand liegenden Punkten mit nachfolgendem Entzünden des Materials und Durchführung der Schweissung ; g) Aufbringen einer hauptsächlich aus kohleartigem Material bestehenden Schicht auf die Schweissstelle oder einer Schicht aus kohleartigem Material, welcher etwas aluminothermisches exothermisches Material zugesetzt ist, um das Metall nicht im unmittelbaren Bereich der Schweissstelle zu berühren.
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