CH662401A5

CH662401A5 - Rohrleitung.

Info

Publication number: CH662401A5
Application number: CH555083A
Authority: CH
Inventors: Siegfried Kremer
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1982-11-06
Filing date: 1983-10-12
Publication date: 1987-09-30
Also published as: DE3241058A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrleitung mit wenigstens zwei aneinandergereihten und durch eine Rund-Schweiss-naht miteinander verbundenen Rohrteilen.

Beim Einsatz einer Rohrleitung dieser Art für den Transport eines Mediums unter hohem Druck und mit hoher Temperatur können an der Schweissnaht bzw. im Schweissnaht-bereich Risse auftreten, die zu einem vollständigen Abreissen der Rohre führen. Dies trifft hauptsächlich dann zu, wenn die beiden zur Rohrleitung verschweissten Rohrteile aus verschiedenen Werkstoffen, z.B. verschiedenen Stahlsorten, bestehen. Das bei Rohrbrüchen austretende Medium übt erhebliche Kräfte auf die Rohrleitung aus, die zu einem Ausschlagen der Rohrleitung und somit zu einer Gefährdung benachbarter Bauteile führen können.

Bei hochenergetischen Rohrleitungen, die in Kernreaktoranlagen eingesetzt werden, ist bekannt, die Rohrleitung mit einer Fangvorrichtung zu versehen. Diese Fangvorrichtung begrenzt den Ausschlag der Rohrleitung im Falle eines Rohrbruches und leitet die beim Austreten des Mediums auftretenden Kräfte in das Bauwerk oder in ein Fundament ab. Nachteilig ist hierbei, dass die Fangvorrichtung sowie deren Befestigung erheblichen Belastungen ausgesetzt sind und daher entsprechend stabil ausgeführt sein müssen. Ein wesentlicher weiterer Nachteil ist jedoch darin zu sehen, dass die bekannte Fangvorrichtung erst dann wirksam wird, wenn im Falle eines Bruches die Rohrleitung bereits beschleunigt wurde.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rohrleitung der eingangs genannten Art anzugeben, deren Schweissnaht bzw. Schweissnahtbereich auf einfache und daher kostengünstige Weise gegen die Auswirkungen von Rohrbrüchen weitgehend geschützt ist, wobei eine leichte Zugänglichkeit der Schweissnaht zu Prüfzwecken gegeben sein soll.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäss darin, dass die Schweissnaht bzw. der Schweissnahtbereich mit in Längsrichtung der Rohrleitung verlaufenden Zugankern überbrückt ist, die jeweils vor und nach der Schweissnaht an jeweils einem der Rohrteile lösbar festgelegt sind. Durch die Zuganker wird zunächst einmal der Schweissnahtbereich bezüglich der in Längsrichtung der Rohrleitung wirkenden Kräfte entlastet, so dass die Gefahr von Rohrbrüchen oder Rohrrissen vermindert ist. Darüber hinaus steht weiter der Vorteil, dass, wenn dennoch ein Rohrriss oder Rohrbruch auftreten sollte, durch die Zuganker keine nennenswerte Bruchöffnung und damit nur kleine Strahl-Reaktionskräfte entstehen können. Weiterhin wird ein Ausschlagen der Rohrteile verhindert, da die aus dem Medium entstehenden Reaktionskräfte nach wie vor in einem inneren Gleichgewicht gehalten sind. Es wirken daher keine zusätzlichen Kräfte auf die Halterungen der Rohrleitung, besondere Fangvorrichtung erübrigen sich. Auch wird durch die Zuganker die Ausbildung einer Bruchöffnung mit dem vollen Querschnitt der Rohrleitung verhindert, so dass die beim Bruch auftretende Reaktionskraft höchstens ein Wert erreichen kann, der durch den Innendruck multipliziert mit der lichten Querschnittsfläche des Rohres gegeben ist. Eine dynamische Überhöhung der Reaktionskräfte tritt hierbei praktisch nicht auf. Schliesslich kann durch die lösbare Festlegung der Zuganker an den Rohrteilen der Schweissnahtbereich zu Prüfzwecken sehr leicht freigelegt werden.

Eine Weiterbildung der Erfindung kann darin bestehen, dass die Zuganker gleichmässig am Umfang der Rohrleitung verteilt und mit Abstand zur Rohrleitung angeordnet sind. Hierbei weisen die Zuganker untereinander vorteilhaft gleichen wirksamen Querschnitt auf.

Ein besonders einfacher Aufbau ergibt sich dann, wenn vorteilhaft die Zuganker aus Schrauben bestehen, die durch Flansche an den Rohrteilen festgelegt sind. Die Flansche können hierbei mit der Rohrleitung verschweisst sein, besonders empfehlenswert ist es jedoch, die Flansche als lose Flansche auszubilden, die sich an peripheren Vorsprüngen oder Wülsten der Rohrleitung abstützen.

Um das Aufbringen der Flansche und deren Austausch zu vereinfachen, empfiehlt es sich, die Flansche jeweils aus mehreren Segmenten zusammenzusetzen und vorzugsweise durch auf den Schrauben angeordnete Muttern zu verbinden.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Zuganker mit einer Vorspannung versehen sind. Hierdurch wird eine besonders gute Entlastung der Schweissnaht bzw. des Schweissnahtbereichs erzielt und der Ausbildung von Rohrbrüchen oder Rohrrissen, verstärkt entgegengewirkt.

Da eine Gefährdung des Schweissnahtbereichs meist nur unter Betriebsbedingungen gegeben ist, empfiehlt es sich in vielen Fällen, dass die Zuganker aus einem solchen Werkstoff bestehen, und/oder eine solche wirksame Länge aufweisen, dass sich bei Betriebstemperatur der Rohrleitung die gewünschte Vorspannung infolge von thermischen Ausdehnungsdifferenzen zwischen Zuganker und überbrückten Rohrbereich selbsttätig einstellt.

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Für eine zumindest ausreichende Sicherung des Schweiss-nahtbereiches ist vorteilhaft die Summe der wirksamen Zuganker-Querschnitte für die Aufnahme der in der Rohrleitung in Längsrichtung auftretenden Kräfte, vorzugsweise des 1,5-fachen dieser Kräfte, ausgelegt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen hervor.

Hierbei zeigen:

Fig. 1 den Verbindungsbereich zweier Rohrteile einer Rohrleitung im vertikalen Längsschnitt,

Fig. 2 eine Ausführungsvariante des Gegenstands der Fig. 1 im vertikalen Längsschnitt, wobei nur eine Hälfte der Rohrleitung dargestellt ist,

Fig. 3 die Ansicht eines Flansches, der aus mehreren Segmenten zusammengesetzt ist,

Fig. 4 einen Schnitt durch den Gegenstand der Fig. 3 gemäss der Schnittlinie IV-IV und

Fig. 5 den vertikalen Längsschnitt einer Rohrleitung mit geteiltem Flansch entsprechend dem Gegenstand der Fig. 3.

Gemäss Fig. 1 setzt sich die Rohrleitung 10 aus einem Rohrteil 12 und einem weiteren Rohrteil 14 zusammen. Die Rohrteile 12 und 14 fluchten miteinander und sind durch eine Rund-Schweissnaht 16 miteinander verbunden. Da die Rohrteile 12 und 14 aus unterschiedlichen Stahlsorten bestehen, wird die Schweissnaht 16 bzw. der Schweissnaht-Bereich 18, der sich unmittelbar an die Schweissnaht 16 anschliesst, als besonders bruch- oder rissanfällig angesehen. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die Rohrleitung 12 für den Transport eines Mediums mit hohem Druck und hoher Temperatur eingesetzt wird, wie z.B. für den Frisch-dampftransport in Kernreaktoranlagen. Die Schweissnaht 16 bzw. der Bereich 18 ist daher mit einer Bruchsicherung versehen. Diese besteht aus Zugankern 20 in Form von Schrauben 22, welche die Schweissnaht 16 bzw. den Bereich 18 überbrücken und an dem Rohrteil 12 sowie an dem weiteren Rohrteil 14 lösbar festgelegt sind. Die Schrauben 22 sind vorzugsweise als Dehnschrauben ausgebildet.

Es ist eine Vielzahl von Zugankern 20 vorgesehen, die in Längsrichtung der Rohrleitung 12 verlaufen, mit Abstand zu dieser angeordnet und gleichmässig am Umfang der Rohrleitung 12 verteilt vorgesehen sind. Das eine Ende jedes Zugankers 20 ist am Rohrteil 12, das andere Ende am Rohrteil 14 der Rohrleitung 10 festgelegt. Hierzu sind lose Flansche 24, 26 vorgesehen, die im oberen Bereich der Fig. 1 geschnitten, im unteren Bereich dagegen in Ansicht dargestellt sind. Die Flansche 24,26 sind auf der Rohrleitung 10 geführt und stützen sich in axialer Richtung an Wülsten 28,30 ab. Diese springen aus der Peripherie der Rohrleitung 10 hervor und haben jeweils einen trapezförmigen Querschnitt. An den Berührungsstellen der Flansche 24,26 mit den Wülsten 28, 30 weisen die Flansche eine Abschrägung 32 auf, die auf das Profil der Wülste abgestimmt ist. Der Abstand zwischen den Wülsten 28 und 30 ist so gewählt, dass die Schweissnaht 16 bzw. der Bereich 18 mit den für die Überprüfung der Schweissnaht erforderlichen Geräten zugänglich ist.

Wie weiter aus Fig. 1 zu ersehen ist, sind die Flansche 24 und 26 durch die Schrauben 22, welche in Bohrungen durch den Flansch geführt sind, gegeneinander verspannt. Hierdurch ist die Schweissnaht 16 bzw. der Bereich 18 entlastet, so dass die Gefahr eines Rohrrisses oder Rohrbruches vermindert ist. Sollte dennoch ein Bruch oder Riss der Schweissnaht 16 oder des Bereichs 18 auftreten, so werden die Rohrteile 12 und 14 durch die Zuganker 20 in einer Linie gehalten, so dass die Gefahr eines Rohrausschlages nicht besteht. Darüber hinaus wird durch die Zuganker die Ausbildung eines weit klaffenden Risses oder Spaltes im Bruchfalle vermieden, der Austritt des Mediums aus dem Rohr eingeschränkt bei gleichzeitiger Begrenzung der hierbei auftretenden Reaktionskräfte. Für eine ausreichende Absicherung genügt es, wenn die Summe der wirksamen Zuganker-Querschnitte für die Aufnahme der in der Rohrleitung während des Betriebs in Längsrichtung auftretenden Kräfte ausgelegt ist. Eine besonders hohe Sicherheit wird erreicht, wenn die Zuganker für die Aufnahme des 1,5-fachen der Rohrkräfte ausgelegt sind.

Zur Verhinderung von Brüchen oder Rissen ist es von besonderer Bedeutung, dass die beiden Flansche 24 und 26 gegeneinander verspannt sind. Dies geschieht durch eine Vorspannung, die auf die Zuganker 20 aufgebracht wird. Hierbei kann so vorgegangen werden, dass die Schrauben 22 bei Umgebungstemperatur der Rohrleitung 12 durch Anziehen der Muttern, z.B. mit Hilfe eines Drehmomentenschlüssels, vorgespannt werden.

Da jedoch eine Absicherung der Schweissnaht 16 bzw. des Bereiches 18 nur während des Betriebs erforderlich ist, kann das thermische Ausdehnungsverhalten von Rohrleitung und Zuganker 20 zur Ausbildung der Vorspannung herangezogen werden. Hierzu müssen die Zuganker 20 aus einem Werkstoff bestehen, dessen thermische Längenausdehnung gegenüber der Rohrleitung 10 so ist, dass sich während des Betriebs die gewünschte Vorspannung in den Zugankern 20 temperaturbedingt einstellt. Obwohl die Rohrleitung 10 samt der Zuganker 20 sich innerhalb einer in Fig. 1 nicht dargestellten Wärmeisolierung befinden, muss hierbei beachtet werden, dass die Temperatur der Zuganker 20 infolge des sich nach aussen einstellenden Temperaturgefälles geringer ist als die Temperatur der Rohrleitung 10.

Sollte sich im vorbesprochenen Falle eine Länge der Zuganker 20 ergeben, die grösser als der axiale Abstand der Flansche 24 und 26 ist, so kann eine Ausführungsform gemäss Fig. 2 gewählt werden. Hier ist zwischen den Flansch 24 und die Mutter 32 eine steife Hülse 36 eingefügt. Hierdurch ist die wirksame Länge des Zugankers 20 auf einfache Weise vergrössert und eine Anpassung des Ausdehungsver-haltens des Zugankers 20 an das der Rohrleitung 10 bei vorgegebenen axialen Abstand der Flansche 24 und 26 ermöglicht.

In den Ausführungsbeispielen gemäss den Fig. 1 und 2 sind die Flansche 24 und 26 einteilig ausgebildet. Für das Aufbringen dieser Flansche auf die Rohrleitung ist es in den meisten Fällen günstiger, diese Flansche aus einzelnen ringförmigen Flansch-Segmenten zusammenzusetzen wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Der Flansch 38 besteht hier aus vier Segmenten 40,42,44,46, die untereinander gleich sind und jeweils eine solche Grösse aufweisen, dass zwei zusammengesetzte Segmente die gewünschte Flanschgrösse ergeben.

In Fig. 3 sind die Segmente 40 und 42 durch die Segmente 44 und 46 miteinander verbunden. Die Segmente 44 und 46 sind hierbei von den Segmenten 40 und 42 verdeckt. Die Anordnung ist hierbei so getroffen, dass die Segmente 40 und 42 im Bereich der Trennfuge 48 durch das darunter liegende Segment 44 miteinander verbunden sind, wogegen die Segmente 40 und 42 im Bereich der Trennfuge 50 durch das ebenfalls darunter liegende Segment 46 miteinander in Verbindung stehen. Die Trennfugen 52 und 54 der darunter liegenden Segmente 44 und 46 sind in Fig. 3 gestrichelt dargestellt. Schliesslich sind in Fig. 3 noch die Bohrungen 56 für die Aufnahme der Zuganker 20 zu erkennen.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt gemäss der Schnittlinie IV-IV durch den Gegenstand der Fig. 3. Man erkennt hier deutlich die aufeinander liegenden Segmente 42,44 und 46. Zur Verbindung dieser Segmente können in den Figuren nicht darge5

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stellte Schrauben in den Bereichen zwischen den Bohrungen 56 vorgesehen sein. Einfacher ist jedoch die in Fig. 5 dargestellte Verbindungsart.

Fig. 5 zeigt die Überbrückung von Rohrteilen 12 und 14, wobei die Zuganker 20 bzw. Dehnschrauben 34 an Flanschen 38 festgelegt sind, die entsprechend Fig. 3 aufgebaut sind. Zur

Verbindung der einzelnen aufeinander liegenden Segmente 40,44 dienen hier die Zuganker 20 bzw. Dehnschrauben 34. Hierzu ist das Gewinde der Zuganker 20 jeweils so lang ausgebildet, dass eine Gegenmutter 62 aufgebracht werden 5 kann, die zwischen sich und der Zuganker-Mutter 61 die Segmente 44,40 einklemmt und somit verbindet.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

662401 PATENTANSPRÜCHE

1. Rohrleitung mit wenigstens zwei aneinander gereihten und durch eine Rund-Schweissnaht ( 16) miteinander verbundenen Rohrteilen (12,14), dadurch gekennzeichnet, dass der Schweissnaht-Bereich ( 18) mit in Längsrichtung der Rohrleitung ( 10) verlaufenden Zugankern (20) überbrückt ist, die jeweils vor und nach der Schweissnaht (16) an jeweils einem der Rohrteile (12, 14) lösbar festgelegt sind.

2. Rohrleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuganker (20) gleichmässig am Umfang der Rohrleitung (10) verteilt und mit Abstand zur Rohrleitung angeordnet sind.

3. Rohrleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuganker (20) aus Dehnschrauben (22,34) bestehen, die durch Flansche (24,26,38) an den Rohrteilen

( 12,14) festgelegt sind.

4. Rohrleitung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flansche (24,25,38) als lose Flansche ausgebildet sind, die sich an peripheren Vorsprüngen oder Wülsten (28,30) der Rohrteile (12,14) abstützen.

5. Rohrleitung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flansche (38) jeweils aus mehreren Segmenten (40,42,44,46) zusammengesetzt sind, die vorzugsweise durch die Dehnschrauben (22,34) und Gegenmuttern (62) miteinander verbunden sind (Fig. 5).

6. Rohrleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuganker (20) mit einer Vorspannung versehen sind.

7. Rohrleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuganker (20) aus einem solchen Werkstoff bestehen und/oder eine solche wirksame Länge aufweisen, dass sich bei Betriebstemperatur der Rohrleitung die gewünschte Vorspannung infolge von thermischen Ausdehnungsdifferenzen zwischen den Zugankern (20) und der überbrückten Strecke der Rohrleitung (10) selbsttätig einstellt.

8. Rohrleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der wirksamen Zuganker-Querschnitte für die Aufnahme der in der Rohrleitung (10) in Längsrichtung auftretenden Kräfte, vorzugsweise des 1,5-fachen dieser Kräfte, ausgelegt ist.