DE2403437A1 - Verfahren und vorrichtung zum explosionsschweissen von rohren - Google Patents

Description

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ESSO RESEARCH AND ENGINEERING COMPANY Linden, New Jersey / USA

Verfahren und Vorrichtung zum Explosionsschweißen

von Rohren

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Explosionsschweißen von Rohren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist bekannt, daß Rohrabschnitte mit Hilfe von Explosionsstoffen verschweißt werden können. Dabei werden unter Umständen Kerne innerhalb der Rohrabschnitte angeordnet, um ein Zerquetschen der Rohre zu verhindern. In diesem Zusammenhang ist fernerhin die Verwendung von Rohrmuffen be-

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kannt, welche für das Verschweißen der Rohre und der Explosionswirkung \rerwendet v/erden. Derartige Rohrmuffen weisen gegenüber der Auswandung des Rohres einen bestimmten Winkel auf, jedoch ist die Dicke dieser Muffen sowie des in diesem Zusammenhang verwendeten Explosivstoffes im wesentlichen konstant. Es ist ferner bekannt, um die Muffen herum Explosionsstricke anzuordnen, welche zur Detonation gebracht werden.

Wenn eine Einpunktdetonation gemäß dem bisherigen Stand der Technik in Verbindung mit Muffen und Explosionsmitteln erzeugt wird, dann ergibt sich eine gerade Stoßlinie zwischen den Wellenfronten, die von der Punktdetonation ausgehen und in entgegengesetzter Richtung entlang des Umfangs um die Rohrmuffe wandern, Falls der Radius der beiden kreisförmigen Wellenfronten klein ist, dann ist die Kollision von der mittleren Ebene bis zum Rand der Muffe progressiv. Wenn hingegen der Radius groß ist, nähern sich die Detonationswellenfronten einer geraden Linie, sodaß die Kollision im wesentlichen gleichzeitig über die ganze Dicke der Muffe stattfindet. Eine starke Druckstoßwelle mit sowohl radialen wie auch tangentialen Komponenten breitet sich innerhalb des Stahles direkt unterhalb dieser Detonationsfronten aus. An der Kollisionslinie der tangentialen Stoßwellen verdoppelt sich die Beanspruchung, wodurch eine plastische Scherzone gebildet wird, die zur Zerstörung der Muffe führen kann. Entlang dieser Stoßlinie wird eine Schwächungslinie gebildet, welche eine Verschiebung der Schweißnaht hervorrufen kann. Dies wiederum kann zu Sickerwegen führen, welche zweifelsohne ungewünscht sind.

Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, wurde bereits eine Mehrfachpunktinitialzündung vorgenommen. In diesem Fall werden Detonatoren in gleichen Abständen um die Muffe herum angeordnet. Während eine derartige Mehrfachpunktinitialzündung zufriedenstellende Resultate ergibt, so erweist sich eine der-

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artige Initialzündung Jedoch als relativ teuer und zwar insbesondere dann, wenn viele InitialZündungspunkte bei großen Rohren, beispielsweise in der Größenordnung von 80 cm Durchmesser, gezündet werden müssen. In diesem Zusammenhang sei auf die US-PS 2.367.2o6, 3.137^937, 3.261.088, 3.203.323, 3.4o9.97b und 3.455.oi7 sowie auf die Belgische Patentschrift 655.94 3 verwiesen.

Im Hinblick auf diesen Stand der Technik ist es demzufolge Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Explosionsschweißen von Rohren zu schaffen, welches ohne großen Kostenaufwand auch bei Rohren mit großem Durchmesser durchgeführt werden kann, wobei eine einwandfreie VerschweiSung gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, indem die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Verfahrensschritte durchgeführt werden.

Im Rahmen der vorliegenden E findung wird ein Detonations-Explosionsmittel entlang des ümfangs auf einer Muffe angeordnet, in welche die Enden der zu verbindenden Rohrabschnitte eingeschoben werden. Dabei ist ein Kern zur Verschweißung der Rohrabschnitte zweckmäßig. Im Rahmender Erfindung wird der Kern innerhalb der Rohrabschnitte unterhalb der Metallmuffe angeorndet. Die Enden der Rohre werden zuvor zweckmäßigerweise bis zur Erreichung einer sauberen Metalloberfläche gereinigt. Die vorgefertigte Muffe weist zweckmäßigerweise eine doppelkonische Form auf, soäaß die Enden derselben eine geringere Dicke als die Mitte aufweisen. Die äussere Oberfläche der Muffe ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Auf diese Oberfläche wird ein Explosionskörper eines stark explosiven Mittels aufgebracht, wodurch die Muffe bedeckt wird. Dieser Explosionskörper ist entweder in Schichten oder stufenförmig ausgebildet aufgeformt, gegossen oder so in Form gebracht, daß die Dicke des hochexplosiven Explosions-

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körpers im mittleren Bereich größer ist als entlang der äußeren Ränder. Im mittleren Bereich des Explosionskörpers ist ein hochexplosives Detonationsmittel angeordnet. Der auf der Muffe befindliche Explosionskörper steht entlang seiner Periferie mit dem Detonations- bzw. Auslösezündmittel in Berührung, das wiederum mit zwei in gleichem Abstand angeordneten Detonatoren versehen ist. Diese Detonatoren sind wiederum mit einer elektrischen Energiequelle verbunden. Bei der Zündung des Schweißexplosionsmittels wird die Muffe im \tfesentliehen gleichzeitig mit ausreichender Kraft gegen die aneinanderstoßenden Enden der Rohrabschnitte gedruckt, wodurch die inneren Oberflächen der Muffe und die Rohrabschnitte miteinander verschweißt werden. Der Kern kann dann innerhalb des Rohres bis zur nächsten Schweißstelle bewegt werden, wodurch eine zunehmend größere Länge eines Rohres gebildet wird.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird bei der Zündung wenigstens ein Paar von Wellenfronten gebildet, welche eine Keil- bzw. Pfeilkonfiguration aufweisen. Diese Wellenfronten bewegen sich entlang des ümfangs in entgegengesetzter Richtung entlang der Muffe. Diese durch die hohe Geschwindigkeit des Initial-Explosionsmittels erzeugten Wellenfronten stoßen mit ihren Spitzen gegeneinander« Die verbleibenden Teile der Wellen, welche in Bezug auf die Spitze die Flanken bilden, werden durch das Schweißexplosionsmittel erzeugt, welches durch das Initial-Explosionsmittel gezündet wird.

Entsprechend einer vorteilhaften AusfÜhrungsform der Erfindung kollidiert die Spitze jeder Welle mit einer entsprechenden Spitze entlang einer Linie, welche ungefähr zur-Hälfte zwischen den Detonatoren liegt. Der Druck verdoppelt sich, sobald eine derartige Kollision stattfindet. Anfänglich ist nur ein einziger Spitzenkontakt zwischen gegenüberliegenden Wellen vorhanden, worauf ein progressives Ineinanderlaufen der Wellenflanken zustandekommt. Auf diese Weise werden die

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bisher aufgetretenen Probleme eliminiert, indem zwei verschiedene Explosionsladungen verwendet werden. Es ist nämlich eine Hauptladung in Form eines Schweißexplosionsmittels vorhanden, um deren mittlere Ebene eine Auslöseladung herumgelegt ist. Das Initialexplosionsmittel steht in explosivem Kontakt mit dem Schweißexplosivmittel, sodaß bei einer Detonation der Initialladung das Schweißexplosionsmittel ebenfalls explodiert. Die Detonationsgeschwindigkeit des Auslöseexplosionsmittels ist dabei größer als die des Schweißexplosionsmittels, sodaß die Detonationswellenfront bei der Zündung eine keil- bzw. pfeilförmige Form aufweist. Die Kollision der beiden Fronten ähnelt dabei der von zwei sehr nahe aneinander angeordneten Initialpunkten eines homogenen Explosionsmittels. Durch Anbringung von wenigstens zwei Detonatoren auf gegenüberliegenden Seiten der Muffe wird gewährleistet, daß eine symmetrische Explosionsbelastung auf das Rohr ausgeübt wird. Dadurch v/erden ungleichmäßige Kräfte vermieden, welche auftreten könnten, falls diese Zünder anders angeordnet wären. Eine ungMchmäßige Kraft könnte zu einer Verschiebung des Rohres bzw. der Muffe führen.

Als Schweißexplosionsmittel für den Aufbau des auf der Rohrmuffe aufgesetzten Explosionskörpers können hochexplosive Mittel wie Detasheet C verwendet v/erden, welches aus 63 Gew-% PETN, 7 Gew-% Nitrocellulose und 3o % Polymermaterial besteht. Dieses Explosionsmittel weist ein spezifisches Gewicht von 1,48 und eine Detonationsgeschwindigkeit von ungefähr 7ooo m/sek auf. Dieses Explosionsmittel wird in Form von gummiartigen Platten vertrieben. Als Explosionsmittel kann jedoch ebenfalls Pentaerythritol-Tetranitat (PETN) mit rotem Draht und einem Binder aus einer Mischung von Butylgummi und Polymeren von/#-Pinen verwendet werden. Als Explosionsmittel kommt ferner TNT, Cyklomethylen und Pentolit in Frage, welches aus einer Mischung von jeweils 5o % TNT und PETN besteht. Als Explosionsmittel kann ferner

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Amatol verwendet werden, welches eine Mischung aus je 5o % Ammoniumnitrat und TNT ist. Es können ferner andere Explosivmittel und Mischungen derselben verwendet v/erden, welche in der gewünschten Weise geformt und auf einer Muffe aufgebracht werden können.

Das Explosionsmittel sollte eine Detonationsgeschwindigkeit im Bereich zwischen 4.5oo und 9.ooo m/sek. aufweisen. Die Initialzündmittel sollten dabei in einer Detonationsgeschviindigkeit innerhalb des Bereiches von 6.5oo und 9.ooo m/sek. aufweisen, während das Hauptexplosionsmittel Detonationsgeschwindigkeiten im Bereich zwischen 4.5oo und 7.ooo m/sek. aufweisen sollte. Die Detonationsgeschwindigkeit des Initialzündmittels sollte jedoch wesentlich höher sein als die Detonationsgeschwindigkeit des Schweißexplosionsmittel. Die Detonationsgeschwindigkeit des Initialexplosionsmittel sollte ungefähr 25 - 35 %_r vorzugsweise 3o % größer als die Detonationsgeschwindigkeit des Schweißexplosionsmittel sein und zwar innerhalb des Bereiches zwischen 4.5oo und 9.ooo m/sek.

Das auf der Muffe - beispielsweise durch Aufgießen oder Pressen - aufgebrachte Explosionsmittel sollte in seinem mittleren Bereich eine Dicke von wenigstens 1oo - 2oo % der Dicke der Muffe in demselben Bereich sein, während die Dicke des Explosionsmittels im Bereich der Enden der Muffe ebenfalls zwischen 1oo und 2oo % der Dicke der Muffe in den Randbereichen sein sollte. Das Explosionsmittel kann geformt, gegossen, gepreßt oder in Schichten aufgebracht sein. Die Querschnittsfläche kann dabei stufenförmig, dreiecksförmig, konisch, kegeistumpfförmig oder glockenförmig aufgebracht sein.

Der Durchmesser der zu verbindenden Rohre kann zwischen 5 und 125 cm liegen, wobei die Abmessungen der Rohr-

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muffen entsprechend dem Durchmesser der zu verbindenden Rohrabschnitte gewählt sind. Es können jedoch ebenfalls Rohre noch größeren Durchmessers auf diese Weise verschweißt werden.

Die Menge des zu verwendenden Explosionsmittels verändert sich natürlich mit der Größe der Rohrmuffen und der Detonationsgeschwindigkeit des Explosionsmittels. Das auf der Rohrmuffe ringförmig aufgebrachte Explosionsmittel sollte jedoch dickenmäßig so gewählt sein, daß im mittleren

Bereich der Muffe ein Druck von etwa 1,25 bis 2,5 g/cm zustandekommt, während in den Randbereichen der Muffe der

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Druck zwischen o,62 und 1,25 g/cm liegt. Beim Verschweißen eines etwa 3o cm dicken Rohres und unter Verwendung eines Explosionsmittels in Form von Detasheet "C" v/eist der Explosionskörper im mittleren Bereich der Rohrmuffe eine Dicke

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von etwa 2 g/cm und entlang der Kanten der Muffe zwischen

o,6 und 1 g/cm auf.

Das Initialzündmittel kann in Form eines Streifens entlang der Mittelebene des Explosionskörpers angeordnet sein, wobei das Gewicht dieses Initialexplosionsmittels ungefähr 1 - 1o Gew-% des eigentlichen Explosionskörpers ausmacht. Dieses Initialzündmittel kann innerhalb eines Schlitzes des Explosionskörpers angeordnet sein, die sich in Richtung der Außenoberfläche der Rohrmuffe erstreckt. Die Einkerbung kann dabei in Form einer Nut ausgebildet sein bzw. V-förmigen Querschnitt aufweisen.

Die Muffe kann in ihrem mittleren Bereich eine Dicke aufweisen, welche im wesentlichen gleich oder geringfügig größer als die Wandstärke der Rohrabschnitte ist. Gegen die Ränder hin wird dann die Dicke der Rohrmuffe durch konische Ausbildung der Innenfläche etwa auf die Hälfte der Wandstärke der Rohrabschnitte reduziert.

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Die mittlere Innenoberfläche der Muffe ist eine Ringfläche mit einer Breite von etwa 0,06 -2,5 cm; die schräg nach außen gerichteten konischen Oberflächen erstrecken sich in beide Richtungen um jeweils 45 bis 48 % der Gesamtlänge der Muffe. Bei einem 3o cm Rohr weist die Rohrmuffe beispielsweise eine Länge von 1o cm auf, während bei einem 1,25 cm Rohr die Muffe eine Länge zwischen 1o und 15 cm aufweist. Ein 5 cm Rohr hingegen benötigt eine Muffe mit einer Länge von etv/a 5 cm. Bei einem Rohr mit einem Durchmesser von etwa 5o cm ergibt sich hingegen eine Länge der Rohrmuffe von etv/a 1o cm.

Die Erfindung soll nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben werden, wobei die beigefügte Zeichnung Bezug genommen ist. Es zeigen:

Fig. 1 bis 3

seitliche Ansichten, teilweise im Schnitt, einer ersten Ausfuhr ungs form der Erfindung,

Fig. 4 bis 6

teils Schnittansichten von drei weiteren Ausführungsformen der Erfindung, und

Fig. 7

eine schematische Ansicht der Detonationswellenfronten, so wie sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung auftreten.

In dem Folgenden soll nunmehr auf die Zeichnung, insbesondere Fig. 1 bis 3, Bezug genommen werden, welche zwei Rohrabschnitte 11 und 12 zeigen, welche durch Explosionsschweißung mit Hilfe einer Rohrmuffe 13 verbunden werden sollen, auf welcher entlang des Außenumfanges ein Explosionskörper 14 angeordnet ist. Dieser Explosionskörper 14 ist mit einem Schlitz,einer Einkerbung oder einer Nut 15 ver-

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sehen, welche mit einem Initialzündmittel 16 gefüllt ist, das bis außerhalb des Explosionskörpers 14 ragen kann. Auf dem Initialzündmittel 14 sind in gleichem Abstand wenigstens zwei Detonatoren 17 vorgesehen, v/elche über elektrische Leiter mit einer nicht dargestellten elektrischen Energiequelle verbunden sind. Dabei ist eine ausreichende Menge von Initialzündmittel 16 vorgesehen, um den Explosionskörper im wesentlichen gleichzeitig zur Explosion zu bringen. Mehr als zwei in gleichem Abstand angeordnete Detonatoren können dann verwendet v/erden, wenn Rohre großen Durchmessers miteinander verschweißt werden. In dem vorliegenden Fall sind jedoch nur zwei jeweils um 18o gegeneinander versetzte Detonatoren 17 vorgesehen, was bei einem Rohr mit einem Durchmesser von etwa 3o cm ausreichend ist.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausfuhrungsform sind auf der die Rohrabschnitte 11 und 12 verbindenden Rohrmuffe 13 Schichten 2o eines Schweißmittels ringförmig angeordnet, wobei zusätzlich ein Initialzündstreifen 21 aufgebracht ist, welcher wiederum mit wenigstens zwei Detonatoren 22 versehen ist, von. welchen einer allerdings nur gezeigt ist. Diese Detonatoren 22 sind über elektrische Leiter 2 3 mit einer nicht dargestellten elektrischen Energiequelle verbunden.

Fig. 5 zeigt eine Fig. 4 ähnliche Ausführungsform, bei welcher der Explosionskörper 3o querschnittsmäßig in Stufen 31 aufgebracht ist. Entlang der Mittelebene ist ein Initialzündstreifen 32 vorgesehen, auf welchem Detonatoren 34 aufgebracht sind, die mit elektrischen Leitern 33 verbunden sind.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform ähnlich Fig. bis 3, bei welcher eine V-förmige Kerbe bzw. Ausnehmung innerhalb des Explosionskörpers 41 angeordnet ist. Diese

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Kerbe 4o ist mit einem Initialzündmittol 42 gefüllt, auf welchem Detonatoren 4 3 befestigt sind,die über elektrische Leiter mit einer nicht dargestellten elektrischen Energiequelle verbunden sind. In diesem Fall erstreckt sich die V-förmige Kerbe bis zur äußeren Oberfläche der Rohrmuffe

Die Funktionsweise der Erfindung soll nunmehr unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert v/erden. Sobald die beiden Detonatoren der verschiedenen Ausfuhrungsformen zur Explosion gebracht werden, ergeben sich keilförmige Detonationswellenfronten 44. Diese keil- bzw. pfeilförmigen Wellenfronten 44 v/andern in entgegengesetzten Richtungen vom Zündpunkt aus um die Rohrmuffe und stoßen jeweils nach dem halben Weg zwischen den Zündpunkten aneinander. Der Initialstoß erfolgt an ihrer Spitze bzw. dem führenden Teil 45. Der führende Teil 45 wird durch das Initialzündmittel 16 gebildet, welches eine größare Detonationsgeschwindigkeit als der Explosionskörper 14 aufweist. Diese Wellenform läuft somit immer vor der des Explosionskörpers 14. Die rückwärtigen Flanken 46 der Wellenfront 4 4 verlaufen symmetrisch auf beiden Seiten der Mittellinie des Explosionskörpers 14 und werden durch die Detonation desselben gebildet. Diese Flanken mit einem Kraftvektor V. stoßen progressiv innerhalb von 4 Mikrosekunden nach Aufprall der führenden Teile auf, welche einen Kraftwerkvektor V axiweisen. Die einzelnen Wellenfronten

sind dabei durch Zeitabschnitta t voneinander getrennt.

Bei den bisher bekannten Verfahren zur Explosiionsschweißung von Rohrabschnitten sind entlang des Umfangs in Abständen von ungefähr 4 cm Initialzündpunkte vorgesehen. Zur Zündung der Ladung eines Rohres mit einem Durchmesser von 3o cm werden demzufolge eine große gerade Zahl von Zündpunkten entlang des Umfangs des Explosionskörpers gleichzeitig gezündet. Falls die Initialzündpunkte jedoch weiter

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voneinander getrennt sind, kann zwischejn den einzelnen Initialzündpunkten eine beinahe Stoßwellenunterschneidung stattfinden. Bei den bisher verwendeten Rohrmuffen bedingt eine Einpunkt-Initialzündung eine abgedichtete Verschweißung entlang des ganzen Urnfangs des Rohres mit der Ausnahme des Bereiches, in welchem die Stoßwellen auf der gegenüberliegenden Seite des Initialzündpunktes aufeinanderstoßen. Das Verständnis dieses.Problems ergibt sich, wenn die Geometrie des Aufeinanderstoßens von Stoßwellen für verschiedene Abstände von Initialzündpunkten untersucht wird. Zu diesem Zweck soll angenommen werden, daß die Oberfläche der Explosionsladung flach ist. Es sei angenommen, daß drei Initialzündpunkte in Abständen von etwa 4 cm auf einem etwa Io cm breiten Streifen angeordnet sind. Derartige Abmessungen erscheinen für Rohre typisch, welche eine Wandstärke von etwa o_f4 cm aufweisen. Die Detonationswellen strahlen von den entsprechenden InitialEündpunkten kreisförmig nach auswärts. Jeder größere konzentrische Kreis bzw. Kreisbogen entspricht einem kurzen Zeitabschnitt nach dem Zündzeitpunkt,, zu welchem eine gleichzeitigeZündung an den verschiedenen Punkten vorgenommen worden ist. In dem Maße, in welchem die Detonationswellen in Richtung der Kanten der Muffe vorwärtslaufen, gelangen die nicht gestörten Oberflächen der Wellenfronten zu Schnittpunkten unter einem spitzen Winkel, an welcher Stelle sie die Tendenz haben, in eine einzige Wellcnfront zusammenzulaufen, welche senkrecht zu der Ebene durch die Achse des Rohres verläuft. Dies bewirkt, daß der bei Explosionsschweißung typische Strahl eine Richtung irn wesentlichen parallel zur Achse des Rohres aufweist. Nun angenommen, daß zwei Initialzündpunkte in einem relativ großen Abstand zueinander angeordnet sind. In dem Maße, in welchen die Detonationswellen von diesen beiden Initialpunkten α inander sich nähern, werden deren Radien sehr groß, wobei die Detonationswellen sich geraden Linien nähern, welche parallel zu der Achse des Rohres und zwar genau 9o° versetzt gegenüber dem vorbeschriebenen Zustand einander sich nähern, wobei stumpfe Schnittwinkel auftreten. Bei einer Parallelgeometrie bedingt dieser Zu-

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stand, daß der Strahl in einer Richtung senkrecht zu einer beliebigen Ebene durch die Achse des Rohres verläuft, wobei nicht vermieden v/erden kann, daß der Strahl zu den Stoßwellenschnittpunkten entrinnt. Da die Explosionsschweißung für Rohre einen vorgegebenen Winkel verwendet, strömt der der Strahl in einer Richtung, welche irgendwo zwischen den oben beschriebenen Extremem liegen muß. Es eraibt sich somit eine gute Verschweißung mit zwei Auslösepunkten an allen Stellen, mit Ausnahme jenes Bereiches, an welchem die Detonationswellen aufeinanderprallen. Dies kann auf der Tatsache begründet sein, daß die von beiden Richtungen kommenden Strahlen am Schnittpunkt miteinander kollidieren, wordurch die Schweißwirkung gestört wird.

Int Rahmen der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem eliminiert, indem wenigstens ein Zweistoff-Explosionssystem vorgesehen ist, wobei das Initialzündmittel in Berühung mit dem Ilauptschweißmittel steht. Bei einer derartigen Anordnung hat die Ilauptschweißexplosivladung eine Detonationsgeschwindigkeit, welche ungefähr 25 % langsamer als die der Initialzündladung ist. Die Initialzündladung ist im mittleren Bereich um die Rohrmuffe herumgelegt. Da die Detonationswelle somit um den mittleren Bereich der Rohrhülse schneller als entlang der Ränder läuft, ergibt sich eine keilförmige Detonationsfront, so wie sie in Fig. 7 dargestellt ist. Der Winkel der Detonationswellen in Richtung der Kante der Rohrhülse nähern sich einem Winkel, welcher ungefähr derselbe wie die mittleren Winkel der Detonationswellenverschneidungen sind. Diese Verschneidungskonfiguration verändert die Richtung des Strahles und zwar in Richtung einer Parallelität mit der Rohrachse, wodurch ein Verfangen des Strahles verhindert wird. Demzufolge treten am Zusammenprallpunkt der Stoßwellen keine weiteren Schwierigkeiten mit Undichtigkeiten auf.

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Die Rohrmuffe weist Winkel zwischen 1 und 3o gegenüber der Außenfläche der Rohrabschnitte auf, wobei bei einer Detonationsgeschwindigkeit des Schweißexplosivkörpers von etwa 6.5oo m/sek. der Winkel zweckmäßigerweise 8° beträgt. Als allgemeine Regel kann gesagt werden, daß, je höher die Detonationsgeschwindigkeit des Explosionskörpers ist, desto größer die Winkel gewählt werden sollten. Es sind jedoch nicht nur die Winkel, sondern auch die Mengen des Explosionskörpers und die Detonationsgeschwindigkeit wichtig. Zweckmäßigerweise liegt der Winkel zwischen 5° und 15°. Die Detonationsgeschwindigkeit des Initial-Explosionsmittels kann zweckmäßigerweise bei etwa 8.5oo m/sek. liegen.

Die Verwendung bestimmter Winkel zwischen der konisch ausgebildeten Innenfläche der Rohrmuffe und der Außenflächen der Rohrabschnitte ist notwendig und wichtig, weil bestimmte Stoßbedingungen innerhalb des kürzesten Zeitraumes erreicht werden müssen, sodaß ein möglichst geringer Abstand zwischen der Rohrmuffe und den Rohrabsehnitten vorhanden sein muß. Eine Parallelausführung von Rohrmuffe und Rohrabschnitten benötigt einen größeren Zeitabschnitt und einen größeren Abstand zwischen diesen Elementen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird dies vermieden, indem die Rohrmuffe innenkonisch ausgebildet ist. Dadurch wird eine geringere Menge von Explosionsmittel benötigt, um die Rohrmuffe auf die Rohrabschnitte zu treiben. Dies erlaubt eine Verringerung der Dicke des Explosionskörpers. Eine Verringerung der Menge des Explosionskörpers erseheint jedoch aus ökonomischen und Sicherheitsüberlegungen heraus vorteilhaft.

Die Enden der Rohrabschnitte 11 und 12 sollten zweckmäßigerweise bis auf die ?ietallflache gereinigt werden, und zwar auf eine Breite von jeweils etwa 5 cm. Anschließend daran wird in die Rohrabschnitte ein Kern eingesetzt. Sobald festgelegt worden ist, daß die Rohrabschnitte genau ausge-

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richtet sind und die Enden zufriedenstellend aneinanderstoßen, kann der Kern gegen das Innere der Rohrabsehnitte zum Ausdehnen gebracht werden.

Im allgemeinen erscheint es zweckmäßig, wenn die Enden der Rohre geradlinig ausgebildet sind. Es können jedoch ebenfalls Rohre verwendet v/erden, welche an ihrer Außenoberfläche im Bereich ihrer Enden nach einwärts gebogen sind. In diesem Fall können unter Umständen glatte Rohrmuffen verwendet werden, welche an der Innenseite keine konisch ausgebildete Flächen aufweisen. Auf diese Weise kann eine Rohrvers chv/e i ßun g vorgenommen werden, welche nach außen hin im wesentlichen glatt ist. Eine geringfügige Verdickung hat jedoch im allgemeinen keinen Einfluß auf die Stärke oder Integrität des geschweißten Rohres und kann in vielen Fällen kaum erkennbar sein.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können Rohrabschnitte mit minimalen Kosten von Gerätschaft, Arbeit und Zeit miteinander verschweißt v/erden. Rohr abschnitte nit Durchmessern zwischen 3o und 35 cm bzw. größer oder kleineren Durchmessers können sehr leicht verschweißt werden, wobei der Einsatz anArbeitskräften und/oder Haschinen erheblich reduziert ist.

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Claims (12)

24 852 Patentansprüche

1. Verfahren zum Explosionsschweißen zylindrischer metallischer Elemente, auf deren fluchtend angeordnete Enden eine metallische Rohrmuffe aufgebracht ist, gekennzeichnet durch das Vorsehen der folgenden Verfahrensschritte:

aJ. Gleichzeitiges Explodieren von x^enigstens zwei in gleichem Abstand angoorndeten Detonatoren, welche in Berührung nlt einem entlang des Umfangs angeordneten Initialzündmittel stehen, welches in Berührung mit einem entlang des Umfangs auf der Rohrmuffe angeordneten Explosionskörper steht, wobei der Explosionskörper im mittleren Bereich eine größere Dicke als an seinen Enden aufweist, und

b) Εκρlosionsverschweißung der metallischenElemente beim Aufprall des Rohrstumpfes auf die Rohrabschnittenden, wobei das Initialzündmittel ein kleineres Gewicht und eine größere Detonationsgeschwindigkeit als der Explosionskörper aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detonationsgeschwindigkeiten oberhalb von 4.5oo m/sek. liegen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Initialzündmittel eine Detonationsgeschwindigkeit aufweist» welche ungefähr 3o % größer als die des Schweißexplosivmittels ist.

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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Initial-Explosionsmittel ein Gewicht aufweist, v/elches 1% bis 1o % des Gewichts des Schweißexplosionsmittels beträgt.

5. Verfahren zur Durchführung des Verfahrens nach einem der. Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß auf der die Rohrabschnitte(11, 12) verbindenden Rohrmuffe (13) ein Explosionskörper (14) entlang des Umfangs aufgebracht ist, welcher im Bereich der Mitte eine größere Dicke als an den Rändern aufweist und daß im mittleren Bereich entlang des Umfangs ein Initialzündmittel (16) aufgebracht ist, auf welchem wenigstens in gleichem Abstand zv/ei Detonatoren (17) aufgesetzt sind, welche mit einer/Energiequelle verbunden sind und daß das Initialzündmittel (16) eine wesentlich höhere Detonationsgeschwindigkeit als der Explosionskörper (14) aufv/eist, demzufolge bei der Zündung des Initialzündmittels (16) und des Explosionskörpers (14) wenigstens ein Paar von gegenüberliegenden keilförmigen Wellenfronten gebildet ist, weiche um die Rohrmuffe (13) v/andern, wodurch die Rohrmuffe (13) auf den aufeinanderstoßenden Elementen (11, 12) festgeschweißt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Detonatoren (17) vorgesehen sind, welche

um 18o° versetzt auf dem Initialzündmittel (16) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 odar 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Initialzündmittel (16) eine Detonationsgeschwindigkeit aufweist, welche ungefähr 3o % größer als die des Explosionskörpers (14) ist.

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8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Initialzündmittel (16) symmetrisch in Bezug auf den Explosionskörper (14) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Explosionskörper (14) in seinem mittleren Bereich eine entlang des Umfangs geführte Kerbe aufweist, in v/elcher wenigstens das Initial zündmittel (16)angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die entlang des Umfangs geführte Kerbe senkrecht nach unten bis zur Rohrmuffe (13) geführt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 1o, dadurch gekenn zeichnet, daß die entlang des Umfangs geführte Kerbe V-förmig ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß das Initialzündmittel (16) ein Gewicht aufv/eist, welches zwischen 1 % und 1o % des Gewichtes des Explosionskörpers (14) beträgt.

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