DE19833229C2 - Schweißverfahren für Wellrohre und Metallschlauch aus Wellrohr - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Schweißnaht zwischen einem Wellrohr mit einem umgebenden drucktragenden Geflecht und einem Rohrendstück unter Schutzgasatmosphäre sowie nach dem Verfahren hergestellte spalt- und gratfreie Metallschläuche.

Es ist allgemein bekannt, Rohre mittels einer Schweißnaht mit einem Rohrendstück zu verbinden. Das Rohrendstück trägt dabei z. B. einen Anschlußflansch. Im einfachsten Fall handelt es sich dabei dann um ein Rohr und einen Anschlußflansch, die miteinander verschweißt werden, wobei die Schweißnaht nach dem Abkühlen innen und außen mechanisch oder chemisch nachbearbeitet wird, um eventuelle Schweißrückstände zu entfernen.

Daneben gibt es auch noch weitere Verfahren, um Rohrleitungen, z. B. auch Schläuche, mit entsprechenden Anschlußstücken druckdicht zu verbinden, z. B. durch Schneidringe oder Klemmverbindungen.

Darüber hinaus ist es auch bekannt, diese Rohre als sogenannte Wellrohre auszubilden, die flexibel sind. Hierbei besteht jedoch die Gefahr, dass sich das Wellrohr bei Druckbelastung nach Art einer Ziehharmonika verlängert. Diesem Sachverhalt begegnet man dadurch, dass diese Wellrohre mit einem drucktragenden Geflecht, meist ein Metalldrahtgeflecht, umgeben werden, welches seinerseits sowohl die radiale Aufdehnung als auch insbesondere die axiale Verlängerung des Wellrohres unterbindet.

Hierzu wird das drucktragende Geflecht zusammen mit den Rohrendstücken und dem Wellrohrkörper ringförmig verschweißt. Oftmals wird auch zur Verstärkung der Übergangsnaht eine Rohrhülse, die einen geringfügig größeren Durchmesser als das Wellrohr besitzt und auf dieses geschoben wird, mit dem Wellrohr und dem drucktragenden Geflecht sowie dem Rohrendstück verschweißt.

Aus dem Handbuch für Metallschläuche, Herausgeber Witzenmann GmbH, Labhard Verlag 1996, ist auch die Herstellung von Metallschläuchen unter vorheriger Fügung von Rohr, Wellrohr, Geflecht, und Montagehülse grundsätzlich bekannt. Dabei sind bei herkömmlichen Verfahren oftmals Verzunderungen und Oxidationen des drucktragenden Geflechtes oder des Wellrohres festzustellen, die zu einer verminderten Druckbelastbarkeit der Schweißnaht sowie des drucktragenden Gewebes und somit des gesamten Rohres führen. Darüber hinaus lagern sich oftmals zwischen dem Wellrohr und dem drucktragenden Gewebe und/oder der Rohrhülse korrosive Oxidationsprodukte ab, die aufgrund der Unzugänglichkeit weder mechanisch noch chemisch entfernt werden können, jedoch im Verlauf der Zeit zur Beschädigung des Rohres führen.

Ein Verfahren zum Verschweißen des Endes eines gewellten Metallrohres mit einem glattwandigen Rohr ist aus der DE-OS-38 00 150 als Kabelschutzrohr bekannt. Diese Anmeldung betrifft jedoch eine spezielle Ausführung einer Verbindung für ein schraubenlinienförmig gewelltes Rohr mit einem glattwandigen Rohr, bei dem das glattwandige Rohr in das gewellte Rohr gesteckt wird und dann verschweißt wird.

Aus der deutschen Patentanmeldung DE-OS-43 06 435 ist ein Schweißverfahren für Wellrohre bekannt, bei dem die Schweißnaht von der Luftatmosphäre durch eine Schutzgasatmosphäre getrennt ist, wobei die Schutzgasatmosphäre als ringförmige Gasströmung durch die zur Mantelfläche des Rohres beabstandete, als Leiteinrichtung dienende Rohrhülse hindurch- und zur Schweißnaht geleitet wird, wobei die Gasströmung vorzugsweise im Bereich der Wurzelnaht aus der Rohrhülse austreten kann. Dieses Verfahren macht jedoch in jedem Fall die Verwendung einer als Leiteinrichtung dienenden Rohrhülse erforderlich.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer unlösbaren Rohrverbindung ist aus der CH-PS 476 944 bekannt. Eine lösbare Verbindung zwischen Wellrohr und Anschlußflansch bei vergrößerter Wandstärke ist aus der CH-A5 680 748 bekannt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Schweißverfahren bereitzustellen, das die Sicherheit und Zuverlässigkeit derartiger Schweißverbindungen unabhängig von den im Schweiß­ nahtbereich und in der Umgebung der Schweißstelle herrschenden atmosphärischen Gegebenheiten gewährleistet.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch Bereitstellung eines Verfahrens zum Herstellen einer spalt- und gratfreien Schweißnaht zwischen einem Wellrohr, einem das Wellrohr umgebenden drucktragenden Geflecht und einem Rohrendstück unter Schutzgasatmosphäre, bei dem zunächst das achssymmetrische Wellrohr senkrecht zur Rohrachse im größtmöglichen Durchmesser des Wellrohres im Wellenberg durchtrennt wird, die Wandstärke der sich ergebenden endseitigen Ringfläche des Wellrohres dadurch vergrößert wird, dass der endständige Wellenbergring zusammen mit dem benachbarten Wellenberg so gestaucht wird, dass eine endständige Ringfläche mit nahezu dreifacher Wandstärke des Wellrohres ausgebildet wird, ein drucktragendes Geflecht um das Wellrohr angeordnet wird und rohrendseitig eine Montagehülse außen um das Geflecht angebracht wird, und das Rohrende des Wellrohres mit Geflecht, Montagehülse und Rohrendstück unter einer Schutzgasatmosphäre miteinander verschweißt wird.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich eine druckdichte Schweißnaht zwischen Wellrohr, drucktragendem Geflecht, Rohrhülse und Rohrendstück erzielen, die im Inneren des Rohres am Übergang zwischen Wellrohr und Rohrendstück keinerlei Kanten oder Vertiefungen bzw. Hohlräume aufweist, an denen sich Rückstände bilden können. Somit ist es erstmalig möglich, einen spalt- und gratfreien Übergang zwischen Wellrohr und Rohransatzstück herzustellen, wobei die drucktragenden Eigenschaften des Gewebes nicht nachteilig beeinflusst werden.

Durch Verstärken des Wellrohres (Verstärkungsmittel) im Endabschnitt wird zum einen erreicht, dass eine stabile Schweißnaht ausgebildet wird, zum anderen wird aufgrund der größeren Materialstärke verhindert, dass Teile des Wellrohres abbrennen oder sich in der Nähe der Schweißnaht Löcher im Wellrohr ausbilden können.

Im einfachsten Fall wird die Verstärkung des Endabschnittes des Wellrohres dadurch erreicht, dass man nach dem Durchtrennen des Wellrohres im größtmöglichen Durchmesser, d. h. mittig im sogenannten Wellenberg, die kreisringförmige Wellenflanke und die letzte vollständige Welle des Wellrohres endseitig unter zur Hilfenahme vorzugsweise einer Zange staucht, dass die Flanken der letzten vollständigen Welle aufeinander zu liegen kommen und so eine stirnseitige Ringfläche des Wellrohres mit dreifacher Wandstärke ausgebildet wird. Der Innendurchmesser der stirnseitigen Ringfläche entspricht dem Innendurchmesser des Rohrendstückes, so dass beim Zusammenschweißen keinerlei Ränder des Wellrohres nach innen überstehen. Dadurch wird verhindert, dass in das Innere des Wellrohres scharfkantige Grate oder Kanten überstehen und sich Spalte oder Hohlräume bilden können, in denen sich Rückstände im Inneren des Rohres ansammeln können. Gleichzeitig wird eine zuverlässig feste Schweißnaht von außen bis zur Innenseite des Rohransatzstückes ausgebildet, die das drucktragende Geflecht ohne Verzunderungen an den Drahtenden in der Schweißnaht erfasst und eine hohe Druckbelastbarkeit des Metallschlauches ermöglicht. Selbst bei Drücken von mehr als 10 bar wird das drucktragende Geflecht sicher in der Schweißnaht gehalten, und es kommt zu keinem Ausreißen des Gewebes und Platzen des Wellschlauches.

Alternativ zu der zuvor genannten Verstärkung oder in Ergänzung dazu kann auch zur Verstärkung der stirnseitigen Fläche des Wellrohres, die mit dem Rohrendstück verschweißt wird, vor dem Schweißen ein Metallring oder Metallkeil in der Breite der Wellen vorgesehen werden, der dann beim Schweißvorgang zusammen mit Wellrohr, drucktragendem Geflecht, Rohrhülse und Rohrendstück verschweißt wird.

Durch die Erfindung lässt sich also zuverlässig eine Nachbearbeitung im Bereich der Schweißnaht vermeiden, die aufgrund der Unzugänglichkeit der Schweißnaht vielfach gar nicht möglich ist.

Als Schutzgas kann im Rahmen der Erfindung jedes inerte Gas oder Gas mit einem Anteil an reduzierenden Gasen verwendet werden, das zur Abschirmung der Schweißnaht von Luftsauerstoff geeignet ist, bevorzugt ist jedoch die Verwendung von Formiergas. Unter Formiergas wird in der vorliegenden Anmeldung ein Schutzgas verstanden, das im wesentlichen aus inerten Gasen besteht, insbesondere jedoch aus einem Edelgas wie z. B. Argon mit einem Edelgasanteil von 90-100 Vol.-%, wobei keine Sauerstoffanteile vorgesehen sind und geringe Mengen an reduzierenden Gasen wie z. B. Wasserstoff bis zu 10 Vol.-% enthalten sind.

Die Anwendung des WIG-Verfahrens empfiehlt sich insbesondere bei VA-Stählen, wobei die V2A und V24-Stähle genannt werden sollen. Es kann jedoch auch das MIG-Verfahren Anwendung finden. Als Schutzgasatmosphäre für den Bereich des Lichtbogens kommen die üblichen inerten Gase oder Edelgase in Betracht, bzw. die üblichen Gemische hieraus. Insoweit wird auf den Stand der Technik verwiesen.

Die Materialien, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verschweißt werden können, sind in keiner Weise eingeschränkt solange sie nach dem üblichen WIG- oder MIG-Verfahren verschweißt werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zum Verschweißen von Chrom-Nickel-Stählen (z. B. Werkstoffe 1.4541 oder 1.4571).

Mit dem vorliegendem Verfahren lassen sich besonders gut flexible Metallschläuche aus Wellrohr, dem drucktragenden Geflecht und der Rohrhülse mit einem Rohrendstück verschweißen. Dabei bestehen die verwendeten Materialien üblicherweise aus den oben genannten Stählen und besitzen gewöhnlich Materialwandstärken im Bereich von 0,15-025 mm für das Wellrohr, 0,35-0,6 mm für das drucktragende Geflecht und 1-2,5 mm für die Rohrhülse. Das Rohrendstück ist entsprechend angepasst und besitzt eine Wandstärke von bis zu 5 mm. Der Durchmesser der Rohrverbindung ist nicht entscheidend und kann innerhalb eines Bereiches, vorzugsweise von bis zu 20 cm variieren.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von dem einzigen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der Schweißnaht 5 zwischen dem Wellrohr 1, dem drucktragendem Geflecht 2, der Rohrhülse 3 und dem Rohrendstück 4 unter Schutzgasatmosphäre. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Wellrohr 1 nach Durchtrennen mittig im Wellenberg vom drucktragendem Geflecht 2 umgeben. Zuvor wird in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 die stirnseitige Verstärkung des Wellrohres dadurch erreicht, dass die endständige Welle des Wellrohres 1 mittels einer Zange so gestaucht wird, dass die Wellenflanken (siehe Positionsziffer 6) einander berühren. Zur Verstärkung und Sicherung der zu bildenden Schweißnaht wird die Rohrhülse 3 danach um das drucktragende Geflecht auf das Wellrohr geschoben. An dem Übergang zwischen Wellrohr 1 und Rohrstück 4 wird die Schweißnaht 5, die in Fig. 1 links dargestellt ist, dadurch erzeugt, dass die Schweißelektrode unter Zuführung von Schutzgas in der Kehle am Übergang zwischen Wellrohr, Rohrhülse und Rohrendstück 4 und das Wellrohr geführt wird und der währenddessen erzeugte Lichtbogen ein Verschmelzen der Bauteile zu einer schmelzteigigen Masse bewirkt, die letztendlich zur Schweißnaht 5 erstarrt.

Claims (3)

1. Verfahren zum Herstellen einer spalt- und gratfreien Schweißnaht zwischen einem Wellrohr, einem das Wellrohr umgebenden drucktragenden Geflecht und einem Rohrendstück unter Schutzgasatmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das achssymmetrische Wellrohr senkrecht zur Rohrachse im größtmöglichen Durchmesser des Wellrohres im Wellenberg durchtrennt wird, die Wandstärke der sich ergebenden endseitigen Ringfläche des Wellrohres dadurch vergrößert wird, daß der endständige Wellenbergring zusammen mit dem benachbarten Wellenberg so gestaucht wird, daß eine endständige Ringfläche mit nahezu dreifacher Wandstärke des Wellrohres ausgebildet wird, ein drucktragendes Geflecht um das Wellrohr angeordnet wird und rohrendseitig eine Montagehülse außen um das Geflecht angebracht wird, und das Rohrende des Wellrohres mit Geflecht, Montagehülse und Rohrendstück unter einer Schutzgasatmosphäre miteinander verschweißt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Schutzgasatmosphäre eine Formiergasatmosphäre eingesetzt wird.

3. Metallschlauch aus Wellrohr, einem das Wellrohr umgebenden Geflecht, Montagehülse und Rohrendstück, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2.