DE1022061B

DE1022061B - Verbindung zwischen einem austenitischen und einem ferritischen Rohr

Info

Publication number: DE1022061B
Application number: DEV8656A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Eickhoff; Wilhelm Van Dassen
Original assignee: Vereinigte Kesselwerke AG
Current assignee: Vereinigte Kesselwerke AG
Priority date: 1955-03-19
Filing date: 1955-03-19
Publication date: 1958-01-02

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft die Herstellung einer Schweißverbindung zwischen einem austenitischen und einem ferritischen Rohr. Schweißverbindungen zwischen Rohren gleichen Materials mit dementsprechend gleichen Ausdehnungskoeffizienten bieten normalerweise keine Schwierigkeiten, sei es, daß die Rohre stumpf aneinandergeschweißt oder bei Übermuffung nach dem Ineinanderschieben mittels plastischer Verformung z. B. durch Walzen verbunden werden.

Diese Verbindungsarten sind aber nicht anwendbar, wenn die miteinander zu verbindenden Rohre unterschiedliche Wärmeausdehnungen haben.

Bei dem Versuch, austenitische und ferritische Stähle riß- und porenfrei miteinander zu verbinden, ergaben sich durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung hohe Spannungen in der Schweißverbindung, die schon nach kurzer Betriebszeit zur Rißbildung und zum Bruch der Schweißnaht führten.

Um diese Spannungen aufzunehmen, ist bereits vorgeschlagen worden, die Schweißnaht zwischen einem Austenit- und einem Ferrit-Rohr mit einem Schrumpf ring zu umgeben. Hierbei ergibt sich jedoch der Nachteil, daß zunächst die Rohrschweißung zwischen Austenit und Ferrit vorgenommen werden muß, wodurch trotz des Schrumpfringes die Gefahr der Rißbildung in der Schweißnaht nicht beseitigt wird. Auch ist eine Beobachtung der Schweißnaht nicht möglich. Weiterhin besteht der Nachteil, daß diese Verbindungen nur in der Werkstatt hergestellt werden können, da zum Aufziehen des Schrumpfringes die Schweißstelle genau auf Maß abgedreht werden muß. Ferner wird beim Einbau des so hergestellten Verbindungsstückes eine Austenit-Austenit- und eine Ferrit-Ferrit-Rohrschweißung erforderlich. Zudem besteht die Gefahr, daß die Schrumpfspannungen in Verbindung mit den Wärmespannungen infolge der größeren Ausdehnung des austenitischen Rohres gegenüber dem ferritischen Schrumpfring bei hohen Temperaturen einen unzulässig hohen Wert erreichen, wenn beim Aufbringen des Schrumpf ringes entweder die Schrumpfmaße oder die Vorwärmtemperaturen nicht genau eingehalten werden.

Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, ist bereits eine Rohrverbindung zwischen Werkstoffen mit verschiedener Wärmeausdehnung vorgeschlagen worden, bei welcher die Herstellung der Verbindung in der Weise erfolgt, daß das Rohr mit der größeren Wärmeausdehnung in das Ende des anderen Rohres eingesetzt und in eine Vielzahl von über die ganze Länge der Verbindungsstelle eingedrehten, eng nebeneinanderliegenden, ringförmigen Nuten durch Aufweiten des inneren Rohres oder Zusammendrücken des äußeren Rohres eingepreßt wird. Durch die hierbei auf-Verbindung zwischen einem austenitischen und einem ferritischen Rohr

Anmelder:

Vereinigte Kesselwerke A. G.,
Düsseldorf, Werdener Str. 3

Wilhelm Eickhoff, Düsseldorf,

und Wilhelm van Dassen, Millrath bei Düsseldorf,

sind als Erfinder genannt worden

tretenden starken und scharfkantigen Verformungen treten besonders bei großen Temperaturänderungen starke Kerbspannungen in der Verbindung auf. Eine Schweißverbindung zwischen Ferrit und Austenit fehlt hierbei, so daß bei niedrigen Temperaturen durch die stärkere Zusammenziehung des Austenit-Rohres eine einwandfreie Dichtung nicht mehr gewährleistet ist.

Alle diese Schwierigkeiten und Nachteile werden mit der Erfindung unter Anwendung einer an sich bekannten Walzverbindung mit Dichtschweißung dadurch beseitigt, daß das Ende, des zu verbindenden Austenit-Rohres in einen aufgeschobenen, mit Walzrillen versehenen ferritischen Verbindungskörper derart eingewalzt ist, daß die Aufweitung erst in einer hinreichenden Entfernung von den beiden Enden der Walzverbindung beginnt und starke Verformungen auf den mittleren Abschnitt der Verbindungsstelle beschränkt sind, so daß die größten Walzspannungen in diesem Bereich entstehen, während an den beiden Enden der Walzverbindung, wo die Dichtschweißnähte liegen, keine Walzspannungen auftreten.

Auf diesem Wege wird eine dichte und haltbare Walz-Schweiß-Verbindung hergestellt, indem die Spannungen, die sich im Betrieb durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung von Austenit und Ferrit ergeben, von der Walzverbindung aufgenommen werden, während die beiden an den Enden der Walzverbindung liegenden Schweißnähte gemäß der Erfindung nicht von W^Talzspannungen beansprucht werden, sondern nur als Dichtschweißung ausgeführt werden. Eine Dichtschweißung zwischen Austenit und Ferrit läßt sich aber ohne Schwierigkeiten betriebssicher ausführen. Durch die beiden Dichtschweißnähte wird die Walzstelle vor Korrosion geschützt.

Die Walzrillen sind halbtropfenförmig ausgebildet, und die Spitzen ihrer Tropfenform sind gegeneinander-

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gerichtet, wodurch eine besonders wirksame Aufnahme der Spannungen möglich ist. Durch die Halbtropfenform werden Kerbspannungen in der Walzverbindung vermieden.

Die vorgeschlagene Walz-Schweiß-Verbindung läßt sich an fertig gebogenen oder eingebauten Rohren ohne weiteres vornehmen, wodurch die bei den bekannten Austenit-Ferrit-Verbindungsstücken zum Einbau erforderliche zusätzliche Austenit - Austenit-Schweißnaht entfällt. Es ist lediglich eine Rundnaht zwischen der Ferrit-Verbindungsmuffe und dem Ferrit-Rohr zu legen.

Eine gemäß der Erfindung ausgeführte Walz-Schweiß-Verbindung ist in der Zeichnung im Längsschnitt dargestellt. Wie die Zeichnung erkennen läßt, ist die ferritische Verbindungsmuffe 1 innen zur Aufnahme des Austenit-Rohres 2 ausgedreht und mit zwei halbtropfenförmigen Rillen 3 versehen. Das Ende des zu verbindenden Austenit-Rohres 2 wird in die Verbindungsmuffe 1 eingewalzt. Das Einwalzen wird durch zwei verschränkt, entgegengesetzt laufende Walzen vorgenommen, und zwar so, daß die Aufweitung erst in hinreichender Entfernung von den Enden der Walzverbindung beginnt und starke Verformungen auf den mittleren Abschnitt der Verbindungssteile beschränkt sind. Dadurch werden Walzspannungen an den Stellen 4 und 5 vermieden, wo nach dem Einwalzen des Rohres 2 in die Muffe 1 zur Abdichtung der Walzverbindung Dichtschweißen erfolgt. Der Abstand der Dichtschweißnaht 4 von der Vorderkante der Verbindungsmuffe ist so gewählt, daß eine einwandfreie Handhabung der Schweißelektrode gewährleistet ist. Die Rundung 6 dient zur Herabsetzung der Kerbspannung. Die beiden Walzrillen 3 sind so angeordnet, daß sie von den Enden der Walzverbindung gleiche Entfernung haben. Die Tiefe der Walzrille beträgt etwa ein Viertel der Wandstärke, die Breite ist etwa gleich der Wandstärke des Austenit-Rohres. Die Verbindungsmuffe 1 ist im Bereich der größten Walzspannungen, d. h. zwischen den Walzrillen, verstärkt ausgeführt. Nach den Schweißstellen 5 und 7 hin ist sie verjüngt, so daß sich hier für die Teile beiderseits der Schweißnähte gleiche Wandstärken ergeben. Durch die Rundschweißnaht 7 wird die Verbindung mit dem Ferrit-Rohr 8 hergestellt.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Besonders die halbtropfenförmige Ausgestaltung der Walzrillen kann mit Vorteil auch beim Einwalzen von Rohren in Trommeln, Sammlern u. dgl. angewendet werden.

Bei der Rohrverbindung gemäß der Erfindung handelt es sich um eine Kombination, bestehend aus einer an sich bekannten Walzverbindung und einer ebenfalls bekannten Dichtschweißung, jedoch in Anwendung auf die Verbindung eines austenitischen Rohres mit einer ferritischen Rohrmuffe und mit der Besonderheit, daß die Dichtschweißnähte außerhalb des Bereiches liegen, in dem Walzspannungen auftreten. Hinweise für die vorteilhafte Ausgestaltung einer solchen Walz-Schweiß-Verbindung geben die in den Unteransprüchen beschriebenen Merkmale, die aus an sich bekannten oder ohne weiteres \^rerständlichen Maßnahmen bei Walz- und Schweißverbindungen hergeleitet sind, aber in Verbindung mit dem dargelegten Kern der Erfindung besondere Bedeutung erlangen.

Claims

Patentansprüche: 1. Verbindung zwischen einem austenitischen

und einem ferritischen Rohr, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des zu verbindenden Austenit-Rohres (2) in eine aufgeschobene, mit Walzrillen (3) versehene ferritische Verbindungsmuffe (1) derart eingewalzt ist, daß die Aufweitung des Rohres (2) erst in einer hinreichenden Entfernung von den beiden Enden der Walzverbindung beginnt und starke Verformungen auf den mittleren Abschnitt der Verbindungsstelle beschränkt sind, so daß die größten Walzspannungen in dem Bereich der Walzrillen entstehen, während an den beiden Enden der Walzverbindung, wo die Dichtschweißnähte (4, 5) liegen, keine Walzspannungen auftreten.
2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzrillen (3) halbtropfenförmig ausgebildet sind.
3. Verbindung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen der halbtropfenförmigen Walzrillen (3) zueinander gerichtet sind.
4. Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ferritische Verbindungsmuffe (1) im Bereich der größten Walzspannungen verstärkt ausgeführt und nach den Schweißstellen (5, 7) hin verjüngt ist, so daß sich für Teile an den Schweißstellen gleiche Wandstärken ergeben.
5. Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkante des Austenit-Rohres (2) mit einer Rundung (6) versehen ist.
6. Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Dichtschweißnaht (4) von der Vorderkante des Verbindungskörpers (1) so gering ist, daß eine einwandfreie Handhabung der Schweißelektrode gewährleistet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 896 875, 920 462, 411;

schweizerische Patentschrift Nr. 216 218; USA.-Patentschrift Nr. 2 257 335.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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