DE19902271A1

DE19902271A1 - Induktionsheizung der Bogeninnenseite für einen Drehzugbogen von engem Radius

Info

Publication number: DE19902271A1
Application number: DE19902271A
Authority: DE
Inventors: Laroul J Talley; Theodore F Yurek; Douglas D Ziegler; Ross G Robinson
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1998-01-23
Filing date: 1999-01-21
Publication date: 1999-07-29
Anticipated expiration: 2019-01-22
Also published as: US6038902A; EG22063A; CA2259731C; CN1152756C; CA2259731A1; DE19902271B4; CN1233540A; ID23644A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet des Biegens von Kesselrohren für die Verwendung unter anderem in einer Feuerungsanlage, und insbesondere auf ein neues und nützliches Verfahren für das Drehziehbiegen eines Kesselrohrs, um engere Rohrbögen zu erlauben.

Bekannte Verfahren für die Herstellung von 180°-Umkehrbögen mit engem Radius (Bögen, die einen Radius gleich dem Rohrdurchmesser oder 1×D haben) durch Drehziehbiegen erfordern eine Wandstärke des Kesselrohrs von wenigstens 10% des Rohrdurchmessers. Rohrklemmen werden verwendet, um das Rohr festzuklemmen und mit Hilfe eines hydraulischen Zylinders in Längsrichtung zu stauchen, um unter Kraftanwendung das Rohr zu komprimieren. Zugleich mit der Kompression wird das Rohr in dem gewünschten Radius gebogen. Das Kompressionsbiegungs-Drehziehverfahren, auch als Stauchbiegen ("boost bending") bekannt, vermindert das Ausmaß des Dünnerwerdens des Rohrs an der Bogenaußenseite des Bogens von etwa 30% ohne Kompression auf etwa 15 bis 25%.

Andere Verfahren zur Verminderung des Dünnerwerdens des Rohrs in den Bogenaußenseiten des Rohrs verwenden Gas- oder Induktionserhitzung, um das gesamte Rohr in dem Bereich des Bogens vor dem Biegen zu erhitzen. Diese Verfahren können nur bei Bögen größer als 1×D verwendet werden und erfordern eine Mindestwandstärke von 10% des Rohrdurchmessers.

Bis heute sind Verfahren zur Verminderung der Wandstärke des Rohrs ohne Verlust an Rohrfestigkeit von eng gebogenen Rohrwänden infolge des Dünnerwerdens der Wand nicht verfügbar.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Rohrbögen von engem Radius mit Rohren bereitzustellen, die dünnere Wände haben.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum weiteren Vermindern des Ausmaßes des Dünnerwerdens der Wand an der Außenseite gegenüber bekannten Verfahren bereitzustellen.

Dementsprechend ist ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrbogens von engem Radius vorgesehen, bei dem die Rohrinnenseite unmittelbar vor dem Stauchbiegen des Rohrs selektiv erhitzt wird. Ein schmaler Streifen an der Bogeninnenseite wird mittels einer Induktionsspule in kontrollierter Weise erhitzt, unmittelbar vor dem Zeitpunkt, zu dem das Rohr die Stauchbiegung erfährt.

Die verschiedenen neuen Merkmale, die die Erfindung charakterisieren, sind in ihren Einzelheiten in den Ansprüchen festgehalten und bilden einen Teil dieser Beschreibung. Für ein besseres Verständnis der Erfindung, ihrer Betriebsvorteile und spezifischer Ziele, die durch ihre Verwendung erreicht werden, wird auf die beigefügten Zeichnungen und die Beschreibung Bezug genommen, in denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.

In den Zeichnungen ist:

Fig. 1 eine schematische Zeichnung eines Stauchbiegegerätes zur Ausführung der Erfindung, und

Fig. 2 ein Diagram von Rohrwandtemperaturen benachbart dem Bogen.

Bezugnehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen verwendet wurden, um gleiche oder ähnliche Elemente zu bezeichnen, zeigt Fig. 1 ein Stauchbiegegerät 10, das modifiziert worden ist, um selektives Heizen der Bogeninnenseite eines Kesselrohrs 30 unmittelbar vor dem Biegen zu erlauben. Das Stauchbiegegerät 10 wird verwendet, um Biegungen bis zu 180° an dem Rohr 30 vorzunehmen.

Ein Maschinensockel 15 trägt eine Rohrklammer 20 zum festen Fassen des Kesselrohrs 30. Benachbart der Rohrklemme 20 ist ein Induktionsspulenheizer 40 gegenüber der Bogeninnenseite des Rohrs 30 angeordnet. Nach dem Heizer 40 sind ein Druckgesenk 55 und ein komplementäres Biegegesenk 50 so ausgerichtet, um das Rohr 30 mit einem gewünschten Bogenradius zu biegen.

Die Rohrklemme 20 wird verwendet, um Längsdruck auf das Rohr 30 aufzubringen, wenn es zwischen dem Bogen und den Druckgesenken 50, 55 gebogen wird, wie bei einer konventionellen Stauchbiegemaschine.

Der Induktionsspulenheizer 40, der zwischen der Rohrklemme 20 und den Gesenken 50, 55 positioniert ist, heizt einen schmalen, konzentrierten Streifen des Rohrs 30 auf der Bogeninnenseite auf, um die Biegecharakteristik des Rohrs zu verbessern. Der Induktionsspulenheizer 40 wird verwendet, um die Temperatur eines Streifens an der Bogeninnenseite unmittelbar vor dem Stauchbiegen zu erhöhen. Der Streifen ist ungefähr 12,5 bis 19,5 mm (0,5 bis 0,75 Zoll) breit und zwischen 203,2 und 228,6 mm (8 bis 9 Zoll) lang, wenn ein konventionelles Kesselrohr (Durchmesser ungefähr 63,5 mm (2,5 Zoll) gebogen wird.

In Fig. 2 sind die Temperaturanstiege auf den Abschnitten der Wand des Rohrs 30 relativ zu dem Bogeninnenseitenabschnitt 100 und der Oberseite 35 des Rohrs 30 gezeigt. Die Temperatur des Bogeninnenseitenabschnitts 100, der durch den Induktionsspulenheizer 40 erhitzt wird, ist vorzugsweise ungefähr 593, 3°C (1100°F). Die Rohrwandabschnitte 110 unmittelbar benachbart dem Bogeninnenseitenabschnitt 100 haben ungefahr 510°C (950°F). Näher der Oberseite 35 und dem Boden des Rohrs 30 auf der Bogeninnenseite 100 haben die Wandabschnitte 120 eine Temperatur von ungefähr 426°C (800°F).

Auf der Bogenaußenseite 150 unmittelbar gegenüber der Bogeninnenseite 100 ist die Temperatur etwa 93,3°C (200°F). Die Temperatur steigt graduell auf 176,6°C (350°F) im Bereich 140 und auf 315,5°C (600°F) im Bereich 130 benachbart der Oberseite und Unterseite des Rohrs 30 auf der Bogenaußenseite 150 an.

Durch Heizen nur des schmalen Streifens auf der Bogeninnenseite 100 unmittelbar vor dem Stauchbiegen ist die Temperatur des Rohrs 30 immer noch erhöht, wenn das Rohr 30 gebogen wird. Diese Temperaturdifferenz hat den Effekt der Verminderung der erforderlichen Wandstärke des Rohrs 30 in Relation zu dem Durchmesser des Rohrs 30, da der Effekt des Dünnerwerdens der Wand in der Bogenaußenseite 150 des Rohrs 30 vermindert wird.

Beispielsweise, wenn das Verfahren nach der Erfindung durch Kompression des Rohrs während des Biegens mit dem Stauchbiegegeräts 10 und Aufheizung der Bogeninnenseite des Rohrs 30 auf ungefähr 593,3°C (1100°F) angewandt wird mit den resultierenden Temperaturgradienten rund um den Rohrumfang, unmittelbar vor dem Biegen des Rohrs um etwa 180°, kann ein Rohr 30 mit einer Wandstärke von ungefähr 6,6% des Rohrdurchmessers in einem Bogen mit engem Radius mit nur 7% oder weniger dünner werdender Rohrwand auf der Außenseite gebogen werden. Gemäß der Erfindung können Rohre mit Wandstärken von 10% des Rohrdurchmessers oder weniger in Bögen von engem Radius gebogen werden, wobei ein Dünnerwerden der Wand an der Bogenaußenseite von 7% oder weniger auftritt. Experimentelle Daten bestätigen die Verbesserung im verminderten Dünnerwerden der Wand bei dünneren, leichteren Kesselrohren.

Die Erfindung erlaubt es, ein leichteres Kesselrohr in einem Bogen von engem Radius zu biegen, ohne die Sicherheit und Brauchbarkeit des Rohrs zu vermindern, da die Wände des Rohrs während der Biegung nicht unzulässig dünner werden. Somit können Gruppierungen von gebogenen Kesselrohren, wie man sie für die Wärmeübertragung in einer Feuerungsanlage verwendet, mit verminderten Materialkosten hergestellt werden und können im gleichen Volumen als frühere Gruppierungen leichter gemacht werden, was den Transport und die Installation der Kesselrohre auch leichter macht.

Während ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail gezeigt und beschrieben worden ist, um die Anwendung der Prinzipien der Erfindung zu illustrieren, ist es verständlich, daß die Erfindung ohne Abweichung von diesen Prinzipien auch anders verwirklicht werden kann.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Bogens von engem Radius in einem Rohr, wie einem Kesselrohr für eine Feuerungsanlage, mit einer Wandstärke und einem Durchmesser, wobei die erforderliche Wandstärke eine Funktion des Rohrdurchmessers und des Bogenradius ist, umfassend die Schritte:
Bereitstellen des Rohrs;
Aufbringen von Längskompression auf das Rohr;
Aufheizen der Bogeninnenseite des Rohrs mit einer Induktionsspule;
Biegen des Rohrs in einem Bogen von engem Radius unter Aufbringen von Längskompression und unmittelbar nach dem Aufheizen der Bogeninnenseite, wodurch das Rohr in einem Bogen von engem Radius gebogen werden kann, wobei die Bogenaußenseite des Rohrs einen Verlust von fast 10% der ursprünglichen Rohrwandstärke oder weniger an Wandstärke erfährt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Erhitzung der Bogeninnenseite ein Erhitzen eines ausgewählten Streifens des Rohrs an dessen Bogeninnenseite umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der ausgewählte Streifen ein Gebiet ist mit einer Breite zwischen fast 12,7 und 19,05 mm (0,5 und 0,75 Zoll) und einer Länge zwischen etwa 203,2 und 228,6 mm (8 und 9 Zoll).

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der ausgewählte Streifen auf ungefahr 593,3°C (1100°F) erhitzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Rohr eine Wandstärke hat, die geringer ist als ungefähr 10% des Durchmessers des Rohrs.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Bogen von engem Radius einen Biegeradius aufweist, der gleich dem Durchmesser des Rohrs ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Bogen von engem Radius einen Biegeradius hat, der geringer ist als der Durchmesser des Rohrs.

8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Bogeninnenseite auf ungefähr 593,3°C (1100°F) erhitzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei nur ein enger Streifen der Bogeninnenseite mit einer Breite von zwischen etwa 12,7 und 19,05 mm (0,5 bzw. 0,75 Zoll) und einer Länge von zwischen etwa 203,2 und 228,6 mm (8 bzw. 9 Zoll) auf ungefähr 593,3°C (1100°F) erhitzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bogeninnenseite auf ungefähr 593,3°C (1100°F) erhitzt wird.

11. Verfahren zum Biegen von leichten Kesselrohren in Bogen von engem Radius, umfassend die Schritte:
Bereitstellen eines Kesselrohrs mit einer Wandstärke, die geringer ist als 10% des Durchmessers des Rohrs;
Aufbringen von Längskompression auf das Rohr;
Verwenden einer Induktionsspule, um auf die Bogeninnenseite des Rohrs Wärme aufzubringen;
Biegen des Rohrs in einem Bogen von engem Radius, während Längskompression aufgebracht wird und unmittelbar nach dem Aufbringen von Wärme auf die Bogeninnenseite.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Bogeninnenseite auf ungefähr 593,3°C (1100°F) erhitzt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Außenseite des Rohrs nur auf ungefähr 93,3°C (200°F) erhitzt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Radius des Bogens von engem Radius ungefahr gleich dem Durchmesser des Rohrs ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Wandstärke des Rohrs ungefähr 6,6% des Rohrdurchmessers beträgt.

16. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Wandstärke des Rohrs ungefähr 6,6% des Rohrdurchmessers beträgt.