Verfahren zur Herstellung grosser gehäuseartiger Schweisskonstruktionen mit lösbaren Dichtverbindungen, insbesondere geteilter Turbinengehäuse Um an lösbaren Verbindungen eine möglichst vollkommene Abdichtung zu erzielen, ist es erforder lich, die Auflageflächen so zu fertigen, dass der Spalt querschnitt zwischen den beiden zu verbindenden Teilen am gesamten Umfang des Flansches möglichst klein wird.
Diese Auflageflächen werden fast stets mittels spangebender Verfahren bearbeitet. Häufig ist es zur Erzielung einer hohen Oberflächengüte notwendig, zwei oder mehrere verschiedene Zerspanungsverfah- ren nacheinander durchzuführen, beispielsweise in der Reihenfolge Hobeln-Schleifen.
Die Fertigung dieser Flächen an grossen ge schweissten Teilen ist meistens sehr kostspielig, da sie den Einsatz von grossen und genau arbeitenden Werkzeugmaschinen erforderlich macht und da die Bearbeitung oft eine sehr lange Zeit beansprucht. Darüberhinaus müssen zur Beförderung der grossen Teile zu und von den Werkzeugmaschinen entspre chend leistungsfähige Transporteinrichtungen ein gesetzt werden.
Die bei der Zerspanung durch Schnittkräfte und Schnittmomente entstehenden Beanspruchungen kön nen bei Schweisskonstruktionen zu starken Ver formungen führen. Zwar werden solche Schweiss konstruktionen häufig mit Rücksicht auf die zer- spanende Bearbeitung steifer gestaltet, als es an sich nach ihrem Verwendungszweck notwendig wäre. Dennoch sind derartige Verformungen nie restlos zu vermeiden.
Sie verursachen bei der Herstellung fehler hafte Abweichungen von der geforderten Auflage fläche. Durch diese Abweichungen entstehen Un- gleichmässigkeiten in der Auflage der beiden an einandergefügten Teile, und es wird trotz der teuren Bearbeitung keine zufriedenstellende Abdichtung er reicht. Weiterhin bereitet es vor allem bei unregelmässig geformten Schweisskonstruktionen häufig grosse Schwierigkeiten, die miteinander zu verbindenden Teile so herzustellen und auszurichten, dass sie am gesamten Umfang der Teilfugenebene genau mit einander fluchten.
In der vorliegenden Erfindung wird ein Ver fahren vorgeschlagen, bei dessen Anwendung auf einfache Weise eine ringsum gleichmässige und überall genau fluchtende Auflage erreicht wird.
Die Erfindung besteht darin, dass die Einzelteile der Schweisskonstruktion durch Dichtschweissungen so. zusammengeschweisst werden, dass dabei die ge schlossene Schweisskonstruktion entsteht und dass an schliessend die Teilfuge für die lösbare Dichtverbin dung durch einen über den gesamten Umfang der Schweisskonstruktion verlaufenden Trennschnitt er zeugt wird.
Die Schweissnähte werden zweckmässigerweise so gelegt, dass die verschiedenen durch diese Schweiss- nähte zu verbindenden Einzelteile der Schweisskon struktion auf möglichst einfache Weise hergestellt werden können.
Danach werden diese Teile durch eine oder mehrere entlang ihren Stossflächen verlaufenden Schweissnähte miteinander dicht verbunden. Bei Aus führung dieser Schweissung können Ungleichmässig keiten in der Auflage dieser beiden Teile mühelos durch mehr oder weniger starkes Auftragen des Zusatzwerkstoffes ausgeglichen werden.
Eine Wärmebehandlung zur Beseitigung der inne ren -Spannungen kann entweder vor Ausführung der Schweissungen für die Einzelteile getrennt oder aber, nach dem Verbinden dieser Teile, für die gesamte zusammengesetzte Schweisskonstruktion vorgenom men werden. Erst nach Herstellung dieser festen Schweiss verbindungen erfolgt die Erzeugung der Teilfugen für die lösbaren Verbindungen. Dies geschieht zweck mässig mit Hilfe von Trennschnitten, die entlang der geforderten Teilfugen gelegt werden.
Die günstigste Lage der Teilfugen ergibt sich in erster Linie aus der Forderung nach einfacher Montierbarkeit der durch die Trennschnitte neu ge wonnenen Teile. Sie können jeweils entweder nur durch einen der durch die Schweissungen verbundenen Einzelteile führen, können aber auch ebensogut eine oder mehrere dieser Schweissnähte schneiden.
Im Hinblick auf die Dichtwirkung ist es be langlos, ob die Trennschnitte einen geradlinigen oder einen welligen Verlauf aufweisen. Beim Einhalten der gleichen Schnittbreite passen die durch diese Schnitte neu gewonnenen Teile in jedem Fall in ihren Trennfugen genau zusammen. Zur Erzeugung der Trennschnitte können also alle diejenigen Trenn- verfahren angewendet werden, mit denen ein überall gleich breit bleibender Schnitt erreicht wird. Haupt sächlich eignet sich hierzu das Trennen durch Sägen oder durch maschinelles Brennschneiden.
Bei der Anwendung des Verfahrens gemäss der Erfindung werden folgende Vorteile erzielt: Es erübrigt sich, die Auflageflächen auf grossen spangebenden Werkzeugmaschinen zu bearbeiten. Die Gleichmässigkeit der durch das Verfahren gewon nenen Auflage ist stets grösser als die der Auflagen, welche durch spangebende Bearbeitung erreicht wer den, obwohl die Kosten zur Herstellung der Dicht Schweissungen und der Trennschnitte zusammen genommen weit geringer sind als die Kosten dieser spangebenden Bearbeitung.
Darüberhinaus wird durch die Ausführung der Trennschnitte erreicht, ,dass die verschiedenen zu verbindenden Teile in der Teilfugenebene stets genau aufeinander passen. Ein gegenseitiges Ausrichten vor dem Zusammenfügen wird also überflüssig.
Die verschiedenen Schweissnähte können an der Schweisskonstruktion so angeordnet werden, dass jedes der durch die Schweissungen zu verbindenden Teile auf möglichst einfache Weise hergestellt werden kann. Die Grösse und die Gestalt der getrennt herzustellen den Teile ist nicht mehr durch die geforderte Lage der Teilfugenflächen im voraus festgelegt. Es wird also erreicht, dass viel mehr Möglichkeiten zur Fer tigung solcher gehäuseartigen Schweisskonstruktionen offenstehen.
Zum lösbaren Verbinden der durch die Trenn schnitte neu gewonnenen Teile können in bekannter Weise Spannschrauben, Spannklammern oder ähn liche lösbare Spannelemente vorgesehen werden.
Auch ist es möglich, die Dichtwirkung dieser Verbindungen durch Einlegen von weichen oder metallischen Dichtmitteln zu erhöhen.
Das in der Erfindung vorgeschlagene Verfahren eignet sich besonders zum Herstellen der Teilfugen verbindungen an geschweissten Aussengehäusen von Dampfturbinen. Das Verfahren kann aber gleicher massen zur Fertigung der lösbaren Verbindungen an grossen Rohrleitungen, an Transportbehältern, an Ap paraten für die chemische Industrie oder an ähnlichen grossen und gehäuseartigen Schweisskonstruktionen angewendet werden.
In den Figuren der Zeichnung ist als Aus führungsbeispiel eine lösbare Verbindung zwischen den Teilen eines zylindrischen Gehäuses, beispiels weise eines Turbinen-Aussengehäuses, im achsnor malen Schnitt schematisch abgebildet. Diese Ver bindung wurde mit Hilfe des Verfahrens gemäss der Erfindung hergestellt.
Fig. 1 zeigt den Schnitt entlang der Linie A-B. In Fig. 2 ist die Draufsicht auf die Verbindung dargestellt.
Das Gehäuseoberteil 11 und das Gehäuseunter teil 21 wurden zunächst entlang ihrer Stossflächen 12 und 22 durch die in Form der beiden Kehlnähte 4 ausgeführte Dichtschweissung miteinander fest ver bunden. Erst dann wurde die Teilfuge 5 durch einen Trennschnitt, beispielsweise durch maschinelles Brennschneiden, erzeugt. Die beiden dadurch neu gewonnenen Teile 31 und 41 sind über die Spann schrauben 6 und Muttern 7 miteinander lösbar ver bunden.
Die an den neu gewonnenen Gehäuseteilen 31 und 41 angeschweissten Augen 42 haben die Aufgabe, die Spannkräfte und Spannmomente zu übertragen. Die innerhalb der Teilfuge 5 eingelegte Weichdichtung 8 dient zur Erhöhung der Dicht wirkung. Um ein Entweichen der Weichdichtung 8 aus der Teilfuge 5 zu verhindern, sind entlang der Teilfuge die Begrenzungsbleche 9 angeschweisst.
Process for the production of large housing-like welded structures with detachable sealing connections, in particular split turbine housings In order to achieve the most perfect seal possible at detachable connections, it is necessary to manufacture the bearing surfaces so that the gap cross-section between the two parts to be connected over the entire circumference of the flange becomes as small as possible.
These bearing surfaces are almost always processed using cutting processes. To achieve a high surface quality, it is often necessary to carry out two or more different machining processes one after the other, for example in the order of planing and grinding.
The production of these surfaces on large welded parts is usually very expensive, since it requires the use of large and precisely working machine tools and since the processing often takes a very long time. In addition, high-performance transport equipment must be used to move the large parts to and from the machine tools.
The stresses caused by cutting forces and cutting moments during machining can lead to severe deformations in welded constructions. It is true that such welded constructions are often designed to be more rigid, taking into account the machining process, than would be necessary for their intended use. However, such deformations can never be completely avoided.
During production, they cause incorrect deviations from the required support surface. These deviations result in irregularities in the support of the two parts that are joined to one another, and despite the expensive processing, no satisfactory seal is achieved. Furthermore, especially in the case of irregularly shaped welded constructions, it is often very difficult to manufacture and align the parts to be connected to one another in such a way that they are precisely aligned with one another over the entire circumference of the joint plane.
In the present invention, a process is proposed, when used in a simple manner an all-round uniform and precisely aligned support is achieved.
The invention consists in that the individual parts of the welded structure are sealed by welded joints. are welded together so that the closed welded construction is created and that the parting line for the detachable sealing connection is then created by a separating cut running over the entire circumference of the welded construction.
The weld seams are expediently placed in such a way that the various individual parts of the weld construction to be connected by these weld seams can be produced in the simplest possible way.
Then these parts are tightly connected to one another by one or more weld seams running along their abutment surfaces. When performing this weld, unevenness in the support of these two parts can be easily compensated for by applying the filler material to a greater or lesser extent.
A heat treatment to eliminate the internal stresses can either be carried out separately for the individual parts before the welds are carried out, or for the entire welded structure after these parts have been connected. The butt joints for the detachable connections are only created after these fixed welded connections have been made. This is done appropriately with the help of separating cuts that are placed along the required butt joints.
The most favorable position of the butt joints results primarily from the requirement for simple assembly of the parts newly won by the separating cuts. They can either lead through only one of the individual parts connected by the welds, but they can just as easily cut one or more of these welds.
With regard to the sealing effect, it is irrelevant whether the separating cuts have a straight or a wavy course. If the same cutting width is maintained, the parts newly obtained through these cuts will always fit together exactly in their parting lines. To produce the separating cuts, all those separating processes can be used with which a cut that remains the same width is achieved everywhere. Mainly cutting by sawing or machine cutting is suitable.
When using the method according to the invention, the following advantages are achieved: There is no need to machine the bearing surfaces on large cutting machine tools. The uniformity of the overlay obtained by the process is always greater than that of the overlay achieved by machining, although the costs of producing the sealing welds and the separating cuts taken together are far lower than the costs of this machining.
In addition, the execution of the separating cuts ensures that the different parts to be connected always fit one another exactly in the plane of the joint. A mutual alignment before joining is therefore superfluous.
The various weld seams can be arranged on the welded construction in such a way that each of the parts to be connected by the welds can be produced in the simplest possible way. The size and shape of the parts to be produced separately is no longer determined in advance by the required position of the joint surfaces. It is thus achieved that many more options for manufacturing such housing-like welded structures are open.
To releasably connect the parts newly obtained by the separating cuts, tensioning screws, tensioning clamps or similar releasable tensioning elements can be provided in a known manner.
It is also possible to increase the sealing effect of these connections by inserting soft or metallic sealants.
The method proposed in the invention is particularly suitable for producing the parting joints on welded outer housings of steam turbines. However, the method can equally be used to produce the detachable connections on large pipelines, on transport containers, on apparatus for the chemical industry or on similar large and housing-like welded structures.
In the figures of the drawing, as an exemplary embodiment, a releasable connection between the parts of a cylindrical housing, for example a turbine outer housing, is shown schematically in a normal section. This connection was made using the method according to the invention.
Fig. 1 shows the section along the line A-B. In Fig. 2, the plan view of the connection is shown.
The upper housing part 11 and the lower housing part 21 were first firmly connected to each other along their abutment surfaces 12 and 22 by the seal weld executed in the form of the two fillet welds 4. Only then was the parting line 5 produced by a separating cut, for example by machine flame cutting. The two newly obtained parts 31 and 41 are releasably connected to one another via the clamping screws 6 and nuts 7.
The eyes 42 welded to the newly acquired housing parts 31 and 41 have the task of transmitting the clamping forces and torque. The inserted within the joint 5 soft seal 8 is used to increase the sealing effect. In order to prevent the soft seal 8 from escaping from the parting line 5, the limiting plates 9 are welded along the parting line.