DE2261862A1

DE2261862A1 - High pressure tube fixing - flange retaining gasket and screwed end locks and aligns tube in plate

Info

Publication number: DE2261862A1
Application number: DE19722261862
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Furkert
Original assignee: GRIMMA MASCH APP VEB
Current assignee: GRIMMA MASCH APP VEB
Priority date: 1971-12-20
Filing date: 1972-12-18
Publication date: 1973-06-28
Also published as: DD97734A1

Abstract

A method of fixing thick walled, high pressure field and U-tubes into a plated tube plate, partic. for high pressure, high temp. reactors for corrosive materials whereby the openings for the tube on the plated side of the tube plate are provided with a recess contg. a gasket, which is retained and compressed by a flange on the tube. The protruding tube end receives a screw thread enabling the tube to be firmly locked and sealed into the plate by a special nut. The flange and recess arrangement provides vertical and horizontal alignment of the tubes, which are additionally fitted on their length with segment type supports held by shaped straps. Tube core easily exchangeable and this fixing is esp. suitable for corrosive conditions.

Description

Befestigung von Rohren in dicken Rohrböden Die Erfindung betrifft die Befestigung von HD-Rohren, ausgeführt aus Bield- oder Rohre, in dicken, vorwiegend plattierten Rohrböden. Fastening pipes in thick pipe sheets The invention relates to the fastening of high-pressure pipes, made from field or pipes, in thick, predominantly clad tube sheets.

Die Befestigung hat besondere Bedeutung in der chemischen Industrie bei HD-Reaktoren, in denen die Rohre hohen Drücken von außen, hohen Temperaturen und aggressiven Medien ausgesetzt sind und die Gefahr der Spalt- und Spannungsrißkorrosion gegeben ist.The fastening is of particular importance in the chemical industry in HP reactors, in which the pipes are exposed to high external pressures, high temperatures and are exposed to aggressive media and the risk of crevice and stress corrosion cracking given is.

Es ist bekannt, Rohre in- dicke Rohrböden durch Einwalzen beziehungsweise durch eine kombinierte Schweiß- -Walzverbindung zu befestigen und daß der nach der Einwalzstelle zwischen Rohr und Rohrboden entstehende schmale Spalt mit einer temperaturbeständigen Plaste, vorzugsweise mit Silikon, dem kleinere Mengen Al-Pulver oder Zinkstaub zugesetzt werden, ausgegossen wird.It is known to make tubes into thick tube sheets by rolling in or to be fixed by a combined weld-roll connection and that after the The rolling point between the tube and the tube sheet is a narrow gap with a temperature-resistant one Plastic, preferably with silicone, to which smaller amounts of aluminum powder or zinc dust are added be poured out.

Diese Lösung hat den Nachteil, daß die Rohre infolge Schwingungen in den Rohrlöchern gelockert werden und damit die Einwalzstellen häufig Ausgangspunkt von Korrosionsangriffen sind. Das Anwalzen von dickwandigen Rohren, wie sie im IID-Apparatebau bei großen Druckunterschieden zum Einsatz kommen, ist nur mit sehr hohem fertigun'gstechnologischen Aufwand möglich. Nachteilig ist weiterhin der begrenzte Einsatz der Plaste bei extrem hohen Temperaturen und unter aggressiven Medien, außerdem ist das nach dem Auswechseiü eines defekten Rohres erforderliche nachträgliche Ausgießen bekannterweise nicht der Erstausführung gleichwertig.This solution has the disadvantage that the tubes as a result of vibrations are loosened in the pipe holes and thus the rolling-in points are often the starting point from corrosion attacks. The rolling of thick-walled pipes, as used in IID apparatus construction are used in the case of large pressure differences, is only possible with a very high level of manufacturing technology Effort possible. Another disadvantage is the limited use of plastics in extreme high temperatures and aggressive media, and that is also after the replacement a defective pipe is known not to require subsequent pouring equivalent to the first version.

Das Auswechseln defekter Rohre, besonders der Mittenrohre, kann nur in einer Spezialwerksta-tt durchgeführt werden.Replacing defective tubes, especially the middle tubes, can only be carried out in a special workshop.

lZine andere bekannte Lösung sieht vor, eine Vielzahl von Rohren, beispielsweise eines IID-Speisewasservorwärmers, eng nebeneinander an einer starkwandigen Rohrplatte dicht und druckfest anzuschweißen, wobei die Ansetzstellen der Rohre durch an der den Rohren zugekehrten Seite der Rohrplatte herausgearbeitete Nippel gebildet sind. Die Nippellängen sind mindestens so groß wie der Innendurchmesser der Rohre.Another known solution is to use a variety of pipes, for example an IID feed water preheater, close together on a thick-walled one To weld the pipe plate tight and pressure-resistant, with the attachment points of the pipes by nipples machined out on the side of the tube plate facing the tubes are formed. The nipple lengths are at least as large as the inside diameter of the pipes.

Die Anwendung dieser Lösung ist begrenzt durch die zu verschweißende Rohrwanddicke, da mit zunehmender Wanddicke eine einwandfreie Verbindungsnaht vom Rohrinneren aus, besonders in der Wurzel, nicht geschweißt werden kann. Die Ausführung ist weiterhin vor allem dann nachteilig, wenn bei Rohrreißern aus Gründen einer kurzen Reparaturzeit die beschädigten Rohre durch Stopfen verschlossen werden sollen; die plattierte Rohrplatte ist in diesem Fall nicht vor dem aggressiven medium geschützt.The application of this solution is limited by the one to be welded Pipe wall thickness, since with increasing wall thickness a perfect connection seam from the Inside the pipe, especially in the root, cannot be welded. Execution is still particularly disadvantageous when in the case of pipe ruptures for reasons of a short repair time the damaged pipes are to be closed with plugs; In this case, the clad tube plate is not protected from the aggressive medium.

Eine vreitere Befestigung von Rohren im Rohrboden eines Röhrenkühlers unter Zwischenschaltung eines Dichtungemittels ist dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre in den Rohrlöchern durch Dichtungseinlagen-Quetschverbindungen gehalten sind.A wider fastening of tubes in the tube sheet of a tube cooler with the interposition of a sealing means is characterized in that the Pipes are held in the pipe holes by gasket crimp connections.

Der Aufbau dieser Lösung beruht auf dem bekannten Stopfbuchsprinzip, wodurch der Anwendungsbereich maßgeblich eingeschrankt ist. (z.B. Drücke über 40 kp/cm2 werden mit dieser speziellen Lösung nicht beherrscht).The structure of this solution is based on the well-known stuffing box principle, whereby the area of application is significantly restricted. (e.g. pressures over 40 kp / cm2 are not mastered with this special solution).

Bei dicken plattierten Rohrböden muß zum Zwecke der Abdichtung das Innengewinde im Rohrboden zur Aufnahme der Mutter bis fast zur Plattierung geführt werden.In the case of thick clad tube sheets, the Internal thread in the tube sheet to accommodate the nut almost to the cladding will.

Durch diese Forderung müssen Gewindebohrungen in den Rohrboden eingebracht werden, die wesentlich größer sind als der Aul3endurchmesser iier Rohre. Damit wird der Rohrboden gesciivIächt und nuß demzufolge aus Festigkeitsgründen dicker ausgefüiirt werden.As a result of this requirement, threaded holes must be made in the tube sheet which are much larger than the outer diameter of the pipes. So that will the tube sheet is narrowed and must therefore be made thicker for reasons of strength will.

Da das Rohr nur durch lleibschluß gehalten wird, ist der Einsatz von Field- und U-Rohren nicht möglich. Durch den Außendruck auf die Rohre werden diese aus der Stopfbuchshalterung herausgeschoben.Since the pipe is only held in place by physical engagement, the use of Field and U-tubes not possible. The external pressure on the pipes causes them to pushed out of the gland bracket.

Zweck der Erfindung ist die einfache Montage für von außen mit Druck beaufschlagten HD-Rohren in dicken, vorwiegend plattierten Rohrböden und das mehrmalige Auswechseln beziehungsweise Abdichten defekter Rohre am Standort des Behälters.The purpose of the invention is the simple assembly for from the outside with pressure loaded high-pressure pipes in thick, predominantly clad pipe sheets and the repeated Replacement or sealing of defective pipes at the location of the container.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mit der Größe von Apparaten rasch wachsende i\kjontageschwierigkeit kompletter HD-Reaktoreinsätze dadurch zu beseitigen, daß die Verbindung zwischen Rohrboden und RD-Rohren bei schweren IID-Behältern lösbar gestaltet wird.The invention is based on the object with the size of apparatus This increases the difficulty of assembling complete HD reactors, which is growing rapidly eliminate that the connection between the tube sheet and RD tubes in heavy IID tanks is designed to be detachable.

Dies wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß die im Rohrboden eingebrachten Bohrungen an der plattierten Seite des Rohrbodens im Bereich der Plattierung als Widerlager ausgebildet sind. Dabei ist am RD-Rohr das Gegenstück des Widerlagers als Dichtungsansatz gestaltet. Am aus dem Rohrboden herausragenden Ende der Rohre ist Gewinde angeordnet, das mit einer Anzugsmutter in Wirkverbindung stellt. Die HD-Rohre besitzen in Abständen zur gegenseitigen Abstützung Ringsegmente.This is achieved essentially in that the introduced into the tube sheet Drilled holes on the clad side of the tube sheet in the area of the cladding as Abutments are formed. The counterpart of the abutment is on the RD pipe designed as a sealing approach. At the end of the tubes protruding from the tube sheet is arranged thread that is in operative connection with a tightening nut. the HP pipes have ring segments spaced apart to provide mutual support.

Der Dichtungsansatz ist als vertikale und horizontale Führung für die HD-Rohre im Widerlager ausgebildet.The sealing approach is used as a vertical and horizontal guide for the high pressure pipes formed in the abutment.

Line besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Anzugsmutter an ihren auf dem Rohrboden aufliegenden Anzugsflächen mit mehreren Entlüftungsnuten versehen ist.Line special embodiment of the invention provides that the tightening nut on their tightening surfaces resting on the tube sheet with several venting grooves is provided.

Die an cnen RD-Rohren angeordneten Ringsegmente sind zweiteilig ausgeführt und entsprechen mindestens dem Außendurchmesser des Dichtungsansatzes.The ring segments arranged on the RD tubes are made in two parts and correspond at least to the outer diameter of the sealing attachment.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1: Ausschnitt aus einem dicken plattierten Rohrboden mit der Anordnung mehrerer Fieldrohre.The invention is to be described in more detail below using an exemplary embodiment explained. The accompanying drawings show: FIG. 1: Excerpt from a thick clad tube sheet with the arrangement of several field tubes.

Fig. 2: Schnitt A-A gemäß Fig. 1 mit erläuternder Darstellung der Stützkonstruktion für die Fieldrohre. Fig. 2: Section A-A according to Fig. 1 with an explanatory representation of the Support structure for the field pipes.

Die Erfindung besteht aus einem dem Druck entsprechenden dicken Rohrboden 1 mit einer Auskleidung 2 aus korrosions-oder hitzebeständigem Material. In diesem Rohrboden 1 befinden sich Bohrungen für die Unterbringung von HD-Rohren 3 und in der Auskleidung 2 eine als Widerlager 8 bezeichnete Ausdrehung zur Aufnahme einer den technischen Parametern des Behälters entsprechenden Dichtung 6.The invention consists of a thick tube sheet corresponding to the pressure 1 with a lining 2 made of corrosion-resistant or heat-resistant material. In this Tube sheet 1 are bores for the accommodation of HP tubes 3 and in the liner 2 is designated as an abutment 8 recess for receiving a Seal according to the technical parameters of the container 6.

Die HD-Rohre 3 sind am offenen Lnde mit Gewinde 7 versehen.The HP pipes 3 are provided with thread 7 on the open end.

Die Länge des Gewindes 7 ist so festgelegt, daß ein mehrmaliges Nachziehen mit der Anzugsmutter 5 möglich ist.The length of the thread 7 is determined so that it can be retightened several times with the tightening nut 5 is possible.

Die äußere Form der Anzugsmutter 5 ist so gestaltet, daß ein ungehindertes Anziehen möglich ist. Die auf dem Rohrboden 1 aufliegende Anzugs fläche jeder Anzugsmutter 5 ist mit mehreren Entlüftungsnuten 11 versehen zum sicheren Erkennen von Undichtheiten im Bereich der Dichtung 6.The outer shape of the tightening nut 5 is designed so that an unimpeded Dressing is possible. The tightening surface of each tightening nut resting on the tube sheet 1 5 is provided with several ventilation grooves 11 for reliable detection of leaks in the area of the seal 6.

Auf der mediumberührten Seite des Rohrbodens 1 besitzt jedes IID-Rohr 3 einen Dichtungsansatz 4, der entwjeder aus dem vollen Material herausgearbeitet ist oder auch als Ring gasdicht auf das Rohr aufgebracht wird. Der Außendurchmesser dieses Dichtungsansatzes 4 bildet mit dem Widerlager 8 eine Führung der IID-Rohle 3 im Rohrboden 1.On the side of the tube sheet 1 that is in contact with the medium, each IID tube has 3 a sealing attachment 4, which is machined either from the solid material is or is applied to the pipe as a gas-tight ring. The outside diameter this sealing approach 4 forms with the abutment 8 a guide of the IID tube 3 in the tube sheet 1.

Entsprechend der Länge der HD-Rohre 3 sind mehrere Stützkonstruktionen angeordnet. Diese bestehen für jedes HD-Rohr 3 aus zwei Ringsegmenten 9 aus artgleichem Material, deren Durchmesser mindestens dem Außendurchmesser des Dichtungsansatzes 4 entspricht. Zwischen diesen Ringsegmenten 9 befinden sich bereits aus dem Rohrbündelwärmeaustauscherbau bekannte Blechprofile 10.According to the length of the HP pipes 3, there are several support structures arranged. These consist of two ring segments 9 of the same type for each HP pipe 3 Material, the diameter of which corresponds at least to the outer diameter of the sealing shoulder 4. Between these ring segments 9 are already located from the tube bundle heat exchanger construction known sheet metal profiles 10.

Zum besseren Erkennen des Fieldrohrprinzips sind die Innenrohre 12 der einzelnen HD-Rohre 3 zeichnerisch durgestellt.For better recognition of the field tube principle, the inner tubes 12 of the individual HP pipes 3 shown in the drawing.

Die Schwierigkeit der Montage von HD-Einbauten nimmt mit der Größe der Apparate rasch zu. Es ist deshalb vorteilhaft, die Einbauten einzeln zu montieren.The difficulty of assembling HD fixtures increases with size the apparatus closes quickly. It is therefore advantageous to assemble the internals individually.

Erfindungsgemäß geschieht das wie folgt: Zunächst wird der mit der Plattierung versehene Rohrboden 1 mit Bohrungen für die HD-Rohre 3 versehen. Die Bohrungen werden im Bereich der Plattierung mit einer Ausdrehung versehen. Diese Ausdrehung dient zur Aufnahme eines Dichtungselementes 6. Es ist möglich, die Ausdrehung so auszubilden, daß konische Dichtringe, Flachdichtungen und auch in der IID-echnik bekannte Linsendichtungen eingelegt werden können.According to the invention, this is done as follows: First, the with the Plating provided tube sheet 1 with holes for the HP tubes 3. the Holes are provided with a recess in the area of the cladding. These The recess is used to accommodate a sealing element 6. It is possible to use the recess to be designed in such a way that conical sealing rings, flat seals and also in IID technology known lens seals can be inserted.

Vor Einschieben der fiD-Rohre 3 in den Rohrboden 1 werden diese noch bearbeitet: Am offenen Ende wird auf jedes IID-P.ohr 3 Außengewinde geschnitten, dessen Länge ein sicheres Anziehen gewährleistet. In einem der Dicke des Rohrboden 1 entsprechenden Abstand erhält jedes RD-Rohr 3 einen Dichtungsansatz 4.Before the fiD tubes 3 are pushed into the tube sheet 1, they are still machined: At the open end, 3 external threads are cut on each IID-P pipe, the length of which ensures safe tightening. In one of the thickness of the tube sheet 1, each RD pipe 3 is given a sealing shoulder 4.

Dieser Vichtungsansatz 4 kann ausgedreht, aufgeschweißt oder geschrumpft-geschweißt hergestellt werden. Der Außendurchmessr des Dichtungsansatzes 4 dient im Widerlayer gleichzeitig als horizontale und vertikale rührung für die HD-Rohre 3. Entsprechend der Rohrlänge werden vor @ontage in verschiedenen Höhen der HD-Rohre 3, Ringsegmente 9 aus artgleichem Material angeschweißt.This Vichtung approach 4 can be turned out, welded on or shrunk-welded getting produced. The outer diameter of the sealing attachment 4 is used in the abutment at the same time as horizontal and vertical stirring for the HP pipes 3. Correspondingly the pipe length, the HP pipes 3, ring segments are at different heights before assembly 9 welded on from material of the same type.

Hachdem eine geeignete Stützkonstruktion, zum Beispiel gemäß Fig. 2, im Behälter montiert ist, werden die HD-Rohre 3 nacheinander einzeln eingeschoben. Dabei wird in das Widerlager 8 das Dichtungselement 6 einge-Legt. Mit der Anzugsmutter 5 wird das HD-Rohr 3 so verspannt, daß auf die Dichtung 6 eine ausreichende Vorpressung für den Einbauzustand erzielt wird. Das hat zur Folge, daß damit bei Außendruck auf die HD-Rohre 3 in jedem Betriebs zustand Dichtheit vorhanden ist.Afterwards a suitable support structure, for example according to Fig. 2, is mounted in the container, the HP pipes 3 are pushed in one after the other. The sealing element 6 is inserted into the abutment 8. With the tightening nut 5 the HP pipe 3 is clamped so that that on the seal 6 a sufficient Prepressing is achieved for the installation state. As a result, with External pressure on the HP pipes 3 is present in every operating state of tightness.

Der besondere Vorteil beim Einsatz der erfindungsgemäßen Befestigung er IID-RohIe im Rohrboden bei aggressiven Medien liegt darin begründet, daß auf Grund des Fehlens von Schweißverbindungen zwischen Rohr und Rohrboden keine Schweißspannungen auftreten. Damit wird die sehr häufig in der Praxis auftretende Spannungsrißkorrosion vermieden.The particular advantage of using the fastening according to the invention he IID-RohIe in the tube sheet with aggressive media is due to the fact that No welding stresses due to the lack of welded joints between the pipe and the pipe sheet appear. This eliminates the stress corrosion cracking that occurs very frequently in practice avoided.

Die Forderung der chetnischen Industrie, Spaltkorrosion zu vermeiden, wird mit der vorliegenden Befestigung der HD-Rohre im Rohrboden unabhängig von Rohrabmessungen und den geforderten Parametern umfassend erfüllt.The requirement of the Chetnian industry to avoid crevice corrosion, becomes independent of the pipe dimensions with the present fastening of the HP pipes in the pipe sheet and fully complies with the required parameters.

Ein weiterer Vorteil ist die Montage des kompletten fD-Reaktors ohne besondere Spezialwerkzeuge und ohne besondere mechanische Einrichtungen. Es ist auch möglich, defekte I.ohre, z.B. durch Rohrreißer beliebig oft auszuwechseln, ohne dabei den Reaktor in eine Spezialwerkstatt überführen zu müssen. Man kann weiterhin defekte Rohre an ihren offenen Ende mit einem Stopfen versehen, ohne dabei den plattierten Rohrboden im Bereich der Nichtplattiei ung dem aggressiven Medium auszusetzen.Another advantage is the assembly of the complete fD reactor without special special tools and without special mechanical equipment. It is It is also possible to replace defective I pipes as often as required, e.g. by means of pipe ruptures, without having to transfer the reactor to a special workshop. One can continue Plug defective pipes with a plug at their open end, without removing the clad Exposing the tube sheet to the aggressive medium in the area of the non-cladding.

Claims

1. Fastening of high-pressure pipes designed as field or U-pipes in thick, predominantly clad tube sheets, especially in such ED reactors, where the built-in pipes are exposed to high external pressures, high temperatures and are exposed to aggressive media, characterized in that the in the tube sheet (1) drilled holes on the clad side of the tube sheet (1) in the area the plating as an abutment (8) in which the sealing element (6) is located, are formed, the counterpart of the abutment (8) as a sealing approach on the IID tube (3) (4) and on the end of the HP pipes (3) protruding from the pipe sheet (1), thread (7), which are arranged in operative connection with a tightening nut (5) and that the ID tubes (3) are provided with ring segments (9) at intervals for support.

2. Fastening of high-pressure pipes in thick, predominantly clad pipe sheets according to claim 1, characterized in that the sealing extension (4) is a vertical and horizontal guidance for the HP pipes (3) is formed in the abutment (8).

3. Fastening of high-pressure pipes in thick, predominantly clad pipe sheets according to claim 1, characterized in that the tightening nut (5) on their on the Provide the tube base (1) with several ventilation grooves (11) is.

4. Fastening of ID tubes in thick, predominantly clad tube sheets according to claims 1 to 3, characterized in that the ring segments (9) are in two parts are designed and correspond at least to the outer diameter of the sealing shoulder (4).

L e r s e i t e