DE1565568A1

DE1565568A1 - Schweissverbindung eines Rohres mit einem zylindrischen Koerper

Info

Publication number: DE1565568A1
Application number: DE19661565568
Authority: DE
Inventors: Ewald Schubert
Original assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Current assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Priority date: 1966-12-30
Filing date: 1966-12-30
Publication date: 1970-05-21
Also published as: GB1172040A; FR1550653A; NL6717466A

Description

GESELLSCHAFT FÜR Karlsruhe, den 27.12.1966

KERNFORSCHUNG MBH PTA 66/61 Gb/hl

"Schweißverbindung eines Rohres mit einem zylindrischen Körper¹

Die Erfindung betrifft eine nach dem WIG-Verfahren hergestellte Schweißverbindung eines Rohres mit einem an dessen Stirnseite angeschlossenen , zylindrischen Körper, insbesondere einem Kernreaktor-Brennelement rohr mit einem VerschluSstopfen_{ der teilweise in das Rohr eingeführt ist.

Bei der Herstellung von Brennelementen für Kernreaktoren werden die mit dem Spalt- bzw. Brutstoff gefüllten, meist sehr dünnwandigen Brenneleraentrohre vielfach an den Enden durch Anschweißen eines Stopfens oder ( Deckels gasdicht verschlossen.

Dabei ist die Qualität dieses Verschlusses, d.h. also der Schweißnaht, häufig ausschlaggebend für die Einsatzfähigkeit des Brennelements. Erschwerend für die Fertigung kommt hinzu, daß aufgrund der Giftigkeit der Einfüllstoffe vielfach sowohl das Füllen als auch das Verschließen der Brennelementrohre fernbedient ausgeführt werden muß.

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In all diesen Fällen wird normalerweise rait berlihrungsfreier Zändung und ohne Zusatzmaterial nach dem sogenannten "WIG-Verfahren" geschweißt.

Bei einer bekannten Schweißverbindung besteht der Verschlußkörper aus einem topfartigen Deckel, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Rohres entspricht und der mit seinem Boden so weit in das Rohr hineingeschoben ist, daß er mit seiner Stirnfläche bündig an die Stirnfläche des Rohres anschließt. Beim Schweißen schmelzen die beiden Stirnflächen zusammen und bilden so eine das Rohr nach außen abdichtende Naht. Eine gleichmäßig gute Schweißnaht ist dabei allerdings nur zu erzielen, wenn der Lichtbogen stets genau zwischen der Elektrodenspitze und der Trennfuge der beiden Stirnflächen verläuft. Häufig springt er jedoch z.B. aufgrund von Fertigungstoleranzen nach rechts oder links an die Außenkanten der Stirnflächen, so daß diese ungleichmäßig abschmelzen, was zu fehlerhaften und undichten Schweißnähten führen kann.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, die konstruktiven Voraussetzungen für eine Schweißverbindung der vorgenannten Art so zu verbessern, daß unabhängig von den Rohr-Toleranzen zwischen den miteinander zu verbindenden Teilen stets eine absolut gasdichte Schweißnaht entsteht, die außerdem auch eine optimale Festigkeit aufweist.

Die Losung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß an der Verbindungsstelle eines der beiden miteinander zu verbindenden Teile eine freie Kante aufweist, entlang der die Schweißelektrode in vorgegebenem Abstand geführt ist. Vorteilhafterweise ist die freie Kante an demjenigen der beiden Teile angebracht, das den niedrigeren Schmelzpunkt oder den höheren Wärmeleitwiderstand aufweist.

Dadurch wird ein stabiler Lichtbogen zwischen dieser freien Kante und der Elektrodenspitze 'erzwungen, so daß diese Kante gleichmäßig abschmilzt Andererseits wird aber auch ein eindeutig gerichteter, von dieser Kante auegehender WärmefIuß erzielt, so daß beide Teile gleichmäßig schmelzen und dabei eine innige Schweißverbindung miteinander eingehen.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert:

Die Figur zeigt das eine Ende eines Kernreaktor-Brennelementrohres 1 mit einem an dieses anzuschweißenden, massiven Verschlußstopfen 2, wobei in der dargestellten Figur "h" die Verbindung vor und "B" die Verbindimg nach der Verschweißung darstellt. Der Durchmesser des in das Rohr 1 eingeführten zylindrischen Abschnitts 3 des Stopfens 2 entspricht etwa dem Innendurchmesser des Rohres 1. An diesen Abschnitt 3 schließt sich ein als freie JVbechweißkante dienender Bund 4 an, dessen Breite der Rohrwandstärke entspricht und der mit seiner Stirnfläche S an der Stirnfläche des Rohres 1 anliegt, während die öess Rohr abgewandte Stirnfläche 6 gleichzeitig die senkrecht zur Stopfenachse verlaufende Stirnwand einer Einstichrille 7 bildet, deren Breite und radiale Tiefe etwa der doppelten Rohrwandstärke entsprechen Die svieite Seitenwand 8 dar Rille 7 verläuft in einem Winkel von ca. 30 zur Stopfenachse. Während des Schweißvorgangs werden Stopfen und Rohr mit gleichmäßiger und vorgegebener Geschwindigkeit um ihre gemein same Längsachse gedreht«, Zu diesem Zweck können das Rohr 1 und das freie zylindrisch© Ende 9 des Stopf esa© 2 in eine entsprechende Drehvorrichtung (nicht dargestellt) eingespannt werden.

Die senkrecht zur Drehachse angeordnete Schweißelektrode 10 hat einen vorgegebenen und einstellbaren Abstand zu dem Bund, dessen Außendurchmesser etwa geringer als der des Rohres ist, und ist mit ihrer Spitze auf dessen ÄuSesikante gerichtet.

Die erfindungsgemSße Schweißverbindung hat sich besonders bei Edelstahlrohren für Brenne leisen te mit einer Wandstärke von ca. 0,2 bis 0,6 mis smä Durchmesser κ im Bereich von ca. 5 bis 15 ran außerordentlich gut bewfhrt. Die erzielten Schweißnähte sind absolut vakuumdicht und haben eine sehr hohe mechanische Festigkeit. Irgendwelche Nacharbeiten an der Sen%*eienaht sind nicht erforderlich. Vor allen konnte die

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Ausschußquote gegenüber bekannten Methoden wesentlich herabgesetzt werden, so daB mit der Erfindung auch eine insgesamt beachtliche Senkung der Herstellungskosten für derartige Brennelemente verbunden ist.

Die Erfindung kann jedoch nicht nur auf dem Gebiet der Kerntechnik mit Vorteil angewendet werden. Vielmehr ist die erfindungsgeraSße Schweißverbindung auch für beliebige, dünnwandige Rohre geeignet, die mit einem Anschlußteil gasdicht verbunden oder verschlossen werden sollten.

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Claims

Karlsruhe, den 27.12.1966 PTA 66/61 Patentansprüche;

1. Nach dem WIG-Verfahren hergestellte Schweißverbindung eines Rohres mit einem an dessen Stirnseite angeschlossenen zylindrischen Körper, insbesondere einem Kernreaktor-Brenneleraentrohr mit einem Verschlußstopfen, der teilweise in das Rohr eingeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Verbindungsstelle eines der beiden miteinander zu verbindenden Teile (1 bzw. 2) eine freie Kante aufweist, entlang der die Schweißelektrode in vorgegebenem Abstand geführt ist.

2. Schweißverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ™ freie Kante an demjenigen der beiden Teile (1 bzw. 2) angebracht ist, das den niedrigeren Schmelzpunkt aufweist.

3. Schweißverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Kante an demjenigen der beiden Teile (1 bzw. 2.) angebracht ist, das den höheren Wärmeleitwiderstand aufweist.

4. Schweißverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Körper (2) im Anschluß an seinen in das Rohr (1) eingeführten Teil (3) eine Abschweißkante in Form eines Bunds (4} aufweist, dessen Durchmesser höchstens dem Außendurchmesser, vorzugsweise jedoch kleiner und dessen Breite etwa der Wandstärke des Rohres (1) entspricht, und der mit seiner einen Stirnfläche (5) ( am Rohr (1) anliegt, während die andere Stirnfläche (6) eine radiale Ausdehnung hat, die mindestens der RohrwandstSrke, vorzugsweise jedoch der doppelten Rohrwandstärke entspricht.

5. Schweißverbindung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Rohr (1) abgewandte Stirnfläche (6) des Bunds (4) von einer Einetichrille (7) in dem zylindrischen Körper (2) gebildet ist, deren Breite etwa der doppelten Rohrwandstärke entspricht.

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