DE2008737A1 - Verfahren zum Herstellen einer Schweißverbindung zwischen einem Rohrende und einer Platte o.a - Google Patents
Verfahren zum Herstellen einer Schweißverbindung zwischen einem Rohrende und einer Platte o.aInfo
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Description
I S HANNOVER · «CHACKSTRASSE 1 · TELEFON (0811) 814088 · KABEL PATENTION HANNOVER
Foster Wheeler limited 24-0/456
Verfahren zum Herstellen einer ! ä
Schweißverbindung zwischen einem Rohrende und einer Platte o.a.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Schweißverbindung zwischen einem Rohrende und einer Platte
o.a.» in die ein mit dem Rohrende korrespondierendes Bohr- j
loch eingebracht ist. Die Verschweißung des Rohrendes kann
z.B. mit Rohrböden, Stirnplatten, Sammlern usw. erfolgen,.
ΟΘ9 8 3ΤΜ50&-
die aus Gründen der Beschreibungsvereinfachung unter
dem Sammelbegriff Platte zusammengefaßt sind.
Ee sind eine Reihe von Verfahren bekannt, mit denen
j es möglich ist, Rohrenden direkt mit Platten zu verschweißen. ί Diese Verfahren besitzen jedoch den Nachteil, daß nicht
mit befriedigender Sicherheit eine Schweißverbindung er-1 zeugt werden kann, deren Oberfläche von Rißbildungen frei
ist. Nur eine einwandfreie Oberfläche kann sicherstellen,
daß Spaltkorros ionen nicht auftreten.
Es sind zwar Verfahren bekannt, mit denen die rißfreie i Verbindung zwischen einem Rohrende und einer Platte möglich
j ist, doch betreffen diese Verfahren die Verschweißung zwischen 1 einem Rohrende und einem kurzen, zuvor an der Platte ange-
; formten oder angebrachten Rohrnippel bzw. Rohrstutzen. Sie
Verschweißung erfolgt dabei in der Regel von innen her, ', wie dies z.B. in der britischen Patentschrift Nr. 934 485
1 Die entscheidende Schwierigkeit besteht jedoch in der
Herstellung einer rißfreien Schweißnaht zwischen einem Rohr- ; ende und einer relativ massiven Platte. Hierbei besteht zu-
! dem die Schwierigkeit, überhaupt eine einwandfreie Verbindung entlang der gesamten Schweißnaht herzustellen,wenn das Schweißgerät und die zu versohweißenden Teile nicht mit einer hohen
Fehlerfreiheit und Präzision arbeiten.bzw. hergestellt sind, was
!in der Regel z.B. bei den handelsüblich erhältlichen Rohren in keiner Weise gegeben ist.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer einwandfreien, insbesondere rißfreien
Schweißverbindung zwischen einem Rohrende und : einer Platte zu schaffen, daß einfach und unproblema- '
tisch ist, und in der Praxis keine strengen Anforderungen an Sorgfalt und Genauigkeit in der Durchführung
stellt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, %
daß das Bohrloch mit einem gegenüber dem äußeren Durchmesser des Rohres größeren Durchmesser versehen wird und
sodann, anliegend an dem Rohrende, in dem Bohrloch an oder im Bereich der dem Rohrende zugewandten Bohrloch- :
kante ein kreisrunder Einlegering mit einer relativ zu dem Rohrende und dem benachbarten Bohrlochrand geringen
Materialquerschnittsform positioniert wird, woraufhin die Verschmelzung des Einlegeringes zu einer glattflächigen,
stetig übergehenden Verbindung zwischen dem Rohrende und dem Bohrlochrand erfolgt.
Eine Schweißverbindung nach dem erfindungsgemäßen λ
Verfahren ist sehr einfach und leicht herzustellen und benötigt zudem keine schwierigen Vorbereitungsarbeiten
für das Rohrende oder für die Platte. Es braucht lediglich i die Platte entsprechend der Anordnung und des Durchmessers
des Rohrendes mit einem Bohrloch versehen werden. Zudem kann es vorteilhaft sein, die Xanten des Rohrendes leicht !
abzuschrägen. ;
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JV.
Durch entsprechende Auswahl der Größe und der Form des Einlegeringea wird sichergestellt, daß ein
genügender Materialüberschuß zum Erzeugen einer glattflächigen, stetig übergehenden Kontur der Schweißverbindung
vorhanden ist. Da der Einlegering relativ zu dem Rohrende und dem benachbarten Bohrlochrand einen
geringeren Materialquerschnitt besitzt, wird dieser beim Schweißvorgang sehr schnell vollständig schmelzflüssig
und bewirkt demzufolge, daß zwischen den zu verbindenden Teilen keine Spalte oder Ritzen nachbleiben
und zwar unabhängig davon, ob die Abmessungen der miteinander zu verschweißenden Teile exakt aufeinander
abgestimmt sind oder ob die Teile vor dem Verschweißen genau zueinander ausgefluchtet wurden.
Mitunter kann es zweckmäßig sein, daß der Einlegering
zur Durchführung deo Verfahrens in seinem äußeren Durchmesser größer ist als der Bohrlochdurchmesser und
aus einer Anzahl ringförmiger Elemente besteht, die jedes für sich in den äußeren Abmessungen kleiner als der
Bohrlochdurchmeseer sind und im zusammengefügten Zustand
zwischen benachbarten Elementen keinen größeren Spalt als 2 - 3 mm besitzen. Desweiteren ist es vorteilhaft,
daß der Einlegering aus einer weder zur Warmbrüchigkeit
während des Schweißvorganges noch zur Versprödung der Schweißverbindung neigenden Legierung besteht.
Ein entscheidender Vorteil einer Schweißverbindung entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt sich
aus der Tatsache, daß solch eine Schweißverbindung ohne
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Schwierigkeiten wieder gelöst, das alte Rohr entfernt und durch ein neues ersetzt werden kann, woraufhin ;
an der gleichen Stelle der Platte gemäß dem erfindungsgemäßen
Verfahren wieder eine Verschweißung des neuen Rohrendes mit der Platte erfolgen kann. Dies führt z.B.
zu beachtlichen Vorteilen bei Wärmeaustauschern,bei denen mehrere Rohre in der Anordnung eines Rohrbund eis
zwischen zwei Bodenplatten verschweißt sind. In diesem
Fall ist bei Defektwerden eines Rohres der Ausbau des- ' selben nur durch das Bohrloch in der Bodenplatte möglich.
Solch ein defekt gewordenes oder aus anderen Gründen % auszutauschendes Rohr kann nunmehr sehr leicht von der
Bodenplatte gelöst werden, indem z.B. vermittels eines Bohrers oder nach einer anderen mechanischen Methode
die Schweißverbindung zerstört wird. Nach dem Einschieben eines neuen Ersatzrohres in das Rohrbündel wird das Rohr ■'
entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren mit den Bodenplatten verschweißt, wobei z.B. zweckmäßig die Ver- '
schweißung unter inertem Schutzgas vermittels einer nichtabschmelzenden
Elektrode im Inneren des Bohrloches vorgenommen wird. Zur Vermeidung von Korrosionen und Verunreinigungen
der nach außmweisenden Flächen der zu
verbindenden Teile können diese Flächen zudem während g
des Schweißvorgsn ges mit einer Schutzgasatmosphäre umgeben
werden.
Generell können Verunreinigungen o.a. während des Schweißvorgen
ges vermieden werden, wenn die nach außen weisenden Teile der Schweißstelle vermittels eines Pulvers oder einer \
nicht schmelzenden Schutzhülle, z.B. nicht wieder zu ver- j
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wendender keramischer Ringhälften oder wieder zu verwendender Kupfer- Wolframringe, abgedeckt werden. Solche
äußeren Schutzringe können desweiteren entsprechend dem gewünschtem Schweißnahtprofil geformt sein.
Grundsätzlich ist die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht daran gebunden, ob die Zuführung
der Schmelzwärme durch eine Schweißtechnik in Rohrinneren oder am äußerem Umfang des Rohres erfolgt. Dies ist im
wesentlichen davon abhängig, welcher Zugang zur Schweißnaht fertigungstechnisch oder vorrichtungsgemäßig möglich ist. In gewissen Fällen, z.B. bei der Verschweißung
von Flußstahl oder niedrig legierten Stählen, braucht
die Verschweißung nicht unter Schutzgasatmosphäre zu -erfolgen, es genügt vielmehr, wenn der Einlegering Zusätze enthält, die die atmosphärischen Verunreinigungen
während des SchweißVorganges auf ein akzeptables Minimum
eindämmen.
Nachfolgend wird die Ausführung einer Schweißverbindung entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren anhand der
Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen
vor dem Verschweißen und Fig. 2 einen Querschnitt durch die Verbindung
nach dem Verschweißen.
Fig. 1 zeigt ein Rohrende 10, das mit der Platte 12 zu verschweißen let. In der Platte ist ein Bohrloch 14 vor-
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handen. Der Bohrlochdurchmesser ist etwas größer als der
äußere Durchmesser des Rohres 10.
In dem Bohrloch 14 befindet sich ein kreisrunder Einlegering 16. Dieser kann einen kreisförmigen Querschnitt oder
eine andere Querschnittsform besitzen, wobei diese Querschnitts form bereits den endgültigen Verlauf der gewünschten Schweißnahtkontur
vorformt. Vorzugsweise ist deshalb der Querschnitt des Einlegeringes entsprechend dem in Pig. I dargestellten
geformt. Eine weitere vorteilhafte Querschnittsform des Einlegeringes entspricht der einer Tellerfeder. Mit ihren konisch
geneigten Flächen liegt diese sowohl an der Bohrlochkante als auch an dem Rohrende an und wird so für den Schweißvorgang
in Position gehalten.
Der Einlegering 16 ist dem Bohrlochdurchmesser angepaßt. Damit zwischen dem Einlegering und dem Rohrende eine gute Anpassung
erreicht wird, ist die Endkante des Rohrendes 18 angefast. An die Genauigkeit der Anpassung brauchen keine allzu
hohen Anforderungen gestellt zu werden, da die Querschnittsfläche des Einlegeringes 16 groß genug gewählt wurde, um genügend
Materialüberschuß beim Verschmelzen desselben zu erhalten, so daß gerbge Materialunregelmäßigkeiten, Durchmessertoleranzen
der zu verschweißenden Teile oder Fluchtungsfehler der zueiander auszurichtende Teile vollkommen ausgeglichen werden.
Der Einlegering kann z.B. auch aus einer Anzahl Einzelelemente bestehen, die in das Bohrloch eingeführt und anliegend
an der inneren Fläche der Platte zusammengefügt werden, z.B. während gleichzeitig das Rohrende relativ zu der Platte ausgerichtet
wird.
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Während die gemäß Fig. 1 angeordneten Teile z.B.
unter einem inerten Schutzgas von innen heraus verschweißt werden, kann die rückwärtige, nach außen
weisende Fläche 20 der Schweißstelle z.B. mit Pulver abgedeckt sein. Während des Schweißvorganges wird
der Einlegering 16 vollständig schmelzflüssig, da er
einen wesentlich geringeren Materialquersohnitt besitzt als das Rohrende IO oder der benachbarte Rand
tl· der Platte 12* Der Einlegering 16 verbindet sich dabei
sowohl mit dem Rohrende 10 als auch mit der Platte 12 und nimmt dabei die in Fig. 2 dargestellte Form der
ι Schweißverbindung 22 an.
Die entstehende Schweißverbindung 22 besitzt eine glattflächige, stetig von dem Rohrende zur Platte Uber-
; gehende Kontur und zwar sowohl auf ihrer inneren Ober- ; fläche 24 als auch auf ihrer äußeren Oberfläche 26. Die
entstandene Schweißverbindung ist absolut frei von Rissen oder Unregelmäßigkeiten.
Die Herstellung solch einer Schweißverbindung 22 ist P einfach und schnell durchzuführen und die Verbindung ist
dennoch einwandfrei, unabhängig davon, ob geringe Fehler oder Ungenauigkeiten der miteinander verschweißten Teile
vorhanden waren. Die Einfachheit dieses Verfahrene be- : ruht nicht zuleztt darauf, daß besondere Vorarbeiten oder
Vorbereitungen für den SchweißVorgang nicht notwendig sind.
; Ee genügt lediglich das Bohrloch 14 und die Anfasung an
dem Rohrende 10 anzubringen.
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Aus Pig. 2 ist leicht ersichtlich, in welcher Weise die Schweißverbindung 22 wieder gelöst werden kann.
Hierzu wird in das Bohrloch 14 ein Bohrer eingeführt, der die Schweißnaht aufbohrt. Das Rohr 10 kann dann
z.B. durch das Bohrloch 14 entfernt werden, und es kann in gleicher Weise ein neues Rohr 10 mit der Platte
verbunden werden. Dieses Merkmal ist insbesondere im Zusammenhang mit Wärmeaustauschen von Wichtigkeit, nämlieh
dann,wenn ein fehlerhaftes Rohr ohne große Demontage
arbeiten lediglich durch das Bohrloch 14 in der Platte
12 entfernt werden kann.
Der Einlegering 16 kann, wenn erforderlich, auch in Form einer Anzahl kreisförmiger Einzelelemente durch
das Bohrloch 14 eingeführt werden, wobei die Einzelelemente dann zu einem Ring zusammengefügt werden.
Zwischen den zusammengefügten Elementen sollte jedoch der Spalt nicht mehr äLs 2 - 3 mm betragen. Wenn es
zweckmäßig ist, kann auf diese Weise ein beachtlicher Überschuß an Schweißmetall eingelegt werden.
-Patentansprüche-
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Claims (1)
- Patentansprüche\l.) Verfahren zum Herstellen einer Schweißverbindung zwischen einem Rohrende und einer Platte o.a., in die ein mit dem Rohrende korrespondierendes Bohrloch eingearbeitet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrloch mit einem gegenüber dem äußeren Durchmesser des Rohres größeren Durchmesser versehen wird und sodann, anliegend an dem Rohrende, in dem Bohrloch an oder im Benich der dem Rohrende zugewandten Bohrlochkante ein kreisrunder Einlegering mit einer relativ zu dem Rohrende und dem benachbarten Bohrlochrand geringen Materialquerschnittsform positioniert wird,woraufhin die Verschmelzung des Binlegeringes zu einer glattflächigen,stetig übergehenden Verbindung zwischen dem Rohrende und dem Bohrlochrand erfolgt.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschweißung unter inertem Schutzgas vermittels einer nichtabschmelzenden Elektrode im Inneren des Bohrloches vorgenommen wird.J.Verfahren nach Anspurch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Korrosionen und Verunreinigungen die nach außen weisenden Flächen der zu verbindenden Teile während des Schweißvorganges mit einer Schutzgasatmosphäre umgeben werden.4. Einlegering zur Durchführung des Verfahrens naich Anspruch 1,2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer weder zur Wärmebrüchigkeit während des Sohweißvorganges nooh zur Versprodung der Schweißverbindung neigenden Legierung besteht.009837/15085· Einlegering zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,2 oder 3 oder nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet daß der äußere Durchmesser größer ist als der Bohrlochdurchmesser und der Einlegering aus einer Anzahl ringförmiger Elemente besteht» die jedes für sich in den äußeren Abmessungen kleiner als der Bohrlochdurchmesser sind und im zusammengefügten Zustand zwisohen benachbarten Ele menten keinen größeren Spalt als 2-3 mm besitzen.6. Einlegering zur Durchführung des Verfahrens nach An- %spruch 1, 2 oder 3 oder nach Anspruch 4, dadurch gekenn- zeichnet, daß der äußere Durchmesser größer ist als der Bohrlochdurchmesser und der Einlegering eine Querschnittsform besitzt, die der einer Tellerfeder ähnlich ist.7· Verfahren zum Xustauschen . eines defekten Rohres, welches zusammen mit mehreren Rohren entsprechend dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit der Stirnpla.tte eines Wärmeaustauschers verschweißt ist, dadurch gekennzeichnet« daß die Schweißnaht vermittels eines von außen in das mit dem defekten Rohr korrespondierende Bohrloch eingeführten BohreB zerstört wird, das defekte Rohr durch das Bohrloch entfernt λ und in umgekehrter Weise durch ein neues Rohr ersetzt wird, woraufhin dieses entsprechend dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit der Stirnplatte verschweißt wird.009837/ 1508Leerseite
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