DE2456841A1

DE2456841A1 - Verfahren zum anschweissen eines flansches an ein gusseisenrohr und gusseisenrohr mit einem angeschweissten flansch

Info

Publication number: DE2456841A1
Application number: DE19742456841
Authority: DE
Inventors: Darshan Parkash Jain; John Wheatley
Original assignee: British Steel Corp
Current assignee: British Steel Corp
Priority date: 1973-12-03
Filing date: 1974-12-02
Publication date: 1975-06-05
Also published as: JPS5135118A; FR2252897A1; IT1024952B; IN140746B; CA1020105A; ES432516A1; FI348674A; AU7598174A; FR2252897B1; GB1443810A; SE7415051L

Description

PAT E TJ TA N WA LT E.

DR. ING. A. VAN DERWERTH DR. FRANZ LEDERER

(«934-1974) 8 MÖNCHEN 80

TEL. (089. -. _. . -

LUCILE-GRAHN-STR. 23 · TEL. (089) 47 29 47

2. Dezember 1974 M/jb

P/7560/P/7699

Anmelder: British Steel Corporation, 33 Grosvenor Place, London S.W. 1 / England

Verfahren zum Anschweißen eines Flansches an ein Gußeisenrohr und Gußeisenrohr mit einem angeschweißten Flansch

Die Erfindung betrifft Gußeisenrohre mit Flanschen und deren Herstellung und insbesondere das Anschweißen von Gußeisenflanschen an Gußeisenrohre sowie nach diesem Verfahren hergestellte Gußeisenrohre mit angeschweißten Flanschen.

Das Schweißen von Gußeisen als Gießtechnik zur Reparatur von Gußteilen ist wohl bekannt; des weiteren sind zufriedenstellende Techniken für das Schweißen sowohl von Grau- als auch Kugelgraphit-Gußeisen bereits existent. Beim Schweißen von Gußeisen zu Fabrikations zwecken führen diese Reparaturtechniken zu Schweißverbindungen mit im Verhältnis zum eigentlichen Material ungenügenden mechanischen Eigenschaften; es sind bereits verschiedene Schweißtechniken für die Erreichung hochfester Schweißverbindungen zu Fabrikations anwendungen bei Gußeisen entwickelt worden.

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Eine der zur Verbindung von Gußeisenteilen entwickelten Techniken besteht in der Schutzgas-Lichtbogenschweißung, bei der die Schweißung unter Hitzeeinwirkung eines Lichtbogens zwischen einer kontinuierlichen Nickellegierungselektrode (dem Füllmaterial) und dem Werkstück bei Anwesenheit eines den Lichtbogen schützenden bzw. abschirmenden Inertgases, beispielsweise Argon oder Helium, ausgeführt wird. Bei dieser Verfahrensweise erfolgt eine geringe Wärmezufuhr, und es wird angenommen, daß dies der Grund ist, daß diese Verfahrensweise für bestimmte Anwendungen beim Gußeisenschweißen zufriedenstellend war.

Unter Verwendung dieses und anderer Verfahren anstelle der üblichen Verfahrensweise, nämlich der Vorsehung von Gewinden an einem Flansch einerseits und einem Rohrende andererseits und der Zusammenschraubung der beiden, wurden Versuche zum Anschweißen von Gußeisenendflanschen an Gußeisenrohren unternommen. Selbst bei Verwendung der genannten Verfahrensweise für die Schweißverbindung von Gußeisenflanschen an Gußeisenrohren wurden jedoch bei Belastung Schweißfehler in einem hohen Maße festgestellt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, dieses Problem zu überwinden oder doch zumindest wesentlich zu verbessern.

Unter einem ersten Aspekt sieht die Erfindung vor ein Verfahren zum Anschweißen eines Flansches an das Ende eines Gußeisenrohres, und zwar durch Bildung eines Flansches mit einem Ringflanschabschnitt und einer im wesentlichen zylindrischen Nabe, die vom radial am weitesten innen gelegenen Teil des Flanschabschnittes ausgeht, wobei die Länge der Nabe zum inneren Nenndurchmesser des Rohres, mit dem der Flansch

l/n zu verbinden ist, in der Beziehung L=D steht, in welcher Beziehung η eine Zahl zwischen 1,10 und 1, 60 ist und die Längeneinheiten in Millimeter gemessen sind, durch Aufsetzen des Flansches auf das Ende des

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Rohres, wobei der Flanschabschnitt in der Nähe des Endes des Rohres angeordnet ist und sich die Nabe entlang des Rohres erstreckt, und durch Anschweißen des freien Endes der Nabe an der Außenwand des Rohres entlang dessen Umfang.

Unter einem weiteren Aspekt sieht die Erfindung vor ein mit einem angeschweißten Flansch ausgestattetes Gußeisenrohr mit einem Ringflanschabschnitt rund um das Ende des Rohres, mit einer im wesentlichen zylindrischen Nabe, die sich rund um das Rohr und entlang desselben von dem radial am weitesten innen gelegenen Teil des Flanschabschnittes aus erstreckt, wobei die Länge der Nabe mit dem inneren Nenndurchmesser

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des Rohres in der Beziehung L = D steht, in welcher Beziehung η eine Zahl zwischen 1,10 und 1, 60 ist und die Längeneinheiten in Millimeter gemessen sind, und mit einer Schweißverbindung zwischen dem freien Ende der Nabe und der Außenwand des Rohres entlang dessen Umfang.

Der Wert der Zahl η liegt vorzugsweise zwischen 1,10 und 1,40.

Die Nabe des Flansches kann im Querschnitt keilförmig gestaltet sein, und die Außenwand der Nabe kann von deren Schulter am Flanschabschnitt aus nach innen verjüngt verlaufen. Diese Verjüngung kann geradlinig sein und unter einem Winkel zwischen 2 und 20 zur Längsachse der Nabe verlaufen (in Abhängigkeit von der Länge der Nabe und der Dicke der Nabe an deren Schulter).

Die Spitze des freien Endes der Nabe ist im Rahmen der Verwendung der Erfindung an die Außenwand des Rohres angeschweißt und kann eine stärkere Verjüngung zwischen 45 und 60 zur Längsachse der Nabe besitzen, um auf diese Weise eine adäquate Dicke der Nabe bei einem geeigneten Winkel zur Rohrwand für zufriedenstellende Schweißzwecke zu bilden.

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Die Nabe kann an ihrer Schulter eine Dicke zwischen 15 % und 35 % der radialen Dicke des Flanschabschnittes besitzen. Die Nabe kann an dem Rohr im Wege der Schutzgas-Lichtbogenschweißung bei geringer "Wärmezufuhr angeschweißt sein.

Die Erfindung ist bei Rohren anwendbar, für deren innere Nenndurchmesser ein großer Bereich gilt, und kann beispielsweise bei Rohren mit 1 200 mm oder mehr und 80 mm oder weniger zum Einsatz kommen.

Es wurde festgestellt, daß die Lehre der Erfindung insbesondere beim Anschweißen von Gußeisenflanschen an Rohren verwertbar ist, wenn die Flansche der British Standard 4772 (oder ISO 2531 der International Organization for Standardization) und bezüglich des Maßes des metrisch gemessenen Druckes den Vorschriften für NP 10, NP 16 und NP 25 entsprechen. Bei bevorzugten Ausführungsformen liegt für diese Fälle der Wert der Zahl η im Bereich von 1,20 bis 1,40 für NP 10-Flansche, im Bereich von 1,19 bis 1,35 bei NP 16-Flanschen und im Bereich von 1,16 bis 1,31 bei NP 25-Flanschen.

Es konnte festgestellt werden, daß im Wege der e r findung s gemäß en Lehre mit Flanschen ausgestattete Rohre hergestellt werden konnten, bei denen bei Belastung Schweißfehler in einem sehr geringen Ausmaß auftreten und die verschiedene Nachteile der mit angeschraubten Flanschen ausgestatteten Rohre überwinden. So ist es im Rahmen der Erfindung möglich, Flansche an im Querschnitt dünnen bzw. dünnwandigen Rohren vorzusehen, in welchen Fällen die Notwendigkeit, Gewindegänge in die Rohrwände zu schneiden, die Technik der Ausstattung der Rohre mit angeschraubten Flanschen schwierig gestaltet oder gar unmöglich macht.

Darüber hinaus wird aber auch die Qualität der Rohre infolge der starken Reduzierung der Gefahr von Leckagen zwischen den Flanschen und den

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Rohren, wo diese miteinander verschweißt sind, verbessert.

Zusätzlich wurde festgestellt, daß in vielen Fällen eine zufriedenstellende Abdichtung zwischen miteinander verbundenen erfindungsgemäßen Flanschrohren erreicht werden kann, und zwar bereits bei einem auf die Flansche einwirkenden Anzugmoment der Verbindungsschrauben, das kleiner ist als das bei einem mit angeschraubten Flanschen ausgestatteten Rohr mögliche Anzugmoment, und zwar wegen der größeren Steifigkeit der Verschweißung.

Zum besseren und schnelleren Verständnis der Erfindung wird diese im folgenden beispielhaft und unter Bezugnahme auf die Zeichnung weiter ins einzelne gehend beschrieben.

Die Zeichnung zeigt das typische Ende eines mit einem angeschweißten Flansch ausgestatteten Gußrohres, an welchem Ende ein Gußeisenflansch auf das Ende eines Gußeisenrohres 2 aufgesetzt ist.

Der Flansch 1 besitzt zwei Hauptteile, nämlich einen Flanschabschnitt 3 und eine Nabe 4. Der Flanschabschnitt 3 besitzt eine axial vorstehende Ringfläche 5 zur Anlage an einem endseitig in gleicher Weise mit einem Flansch ausgestatteten Rohr bei Befestigung an diesem oder zur Anlage an einem Dicht ring, der zwischen zwei miteinander verbundenen, endseitig mit Flanschen ausgestatteten Rohren angeordnet ist. Entlang des " Umfangs des Flanschabschnittes 3 sind zur Aufnahme von Schrauben zur gegenseitigen Fixierung der Flansche zweier Rohre mehrere Bohrungen vorgesehen.

Die radial gesehen außen liegende Wand der Nabe 4 verjüngt sich vom Flanschabschnitt 3 aus in Richtung auf das freie Ende 7 unter einem Winkel von etwa 8 zur Achse der Nabe 4. Die Spitze des freien Endes 7

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der Nabe 4 ist unter 45 verjüngt bzw. konisch gestaltet, um die Bildung der Schweißverbindung 8 mit dem Rohr 2 zu erleichtern. Es ist zu beachten, daß die radiale Dicke der Nabe 4 an deren Schulter etwa ein Viertel der radialen Dicke des Flanschabschnittes 3 beträgt.

Die Schweißverbindung 8 ist im Wege einer Schutzgas-Lichtbogenschweißung bei geringer Wärme zuführung gebildet.

Typischerweise verfügt die dargestellte Ausführungsform der Erfindung über ein Rohr mit einem inneren Nenndurchmesser D von 200 mm. Der Flansch gehört zur Klasse NP 25 und besitzt eine Nabenlänge L von 80 mm. In diesem Fall liegt daher der Wert der Zahl η bei etwa 1,21 , welcher

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Wert in der Beziehung L=D einzusetzen ist.

Im Wege der Erfindung ist ein mit einem angeschweißten Flansch ausgestattetes Gußeisenrohr geschaffen, das bei Belastung Schweißfehlern widersteht und das im Vergleich zu einem äquivalenten mit angeschraubten Flanschen ausgestatteten Rohr in besonderer Weise vorteilhaft ist.

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Claims

TL L

1. Verfahren zum Anschweißen eines Flansches an das Ende eines Gußeisenrohres, gekennzeichnet durch Bildung eines Flansches mit einem Ringflanschabschnitt und einer im wesentlichen zylindrischen Nabe, die vom radial am weitesten innen gelegenen Teil des Flanschabschnittes ausgeht, wobei die Länge (L) der Nabe zum inneren Nenndurchmesser (D) des Rohres, mit dem der Flansch zu verbinden ist, in der Beziehung

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L=D

steht, in welcher Beziehung η eine Zahl zwischen 1,10 und 1,60 ist und die Längeneinheiten in Millimeter gemessen sind, durch Aufsetzen des Flansches auf das Ende des Rohres, wobei der Flanschabschnitt in der Nähe des Endes des Rohres angeordnet ist und sich die Nabe entlang des Rohres erstreckt, und durch Anschweißen des freien Endes der Nabe an der Außenwand des Rohres entlang dessen Umfangs.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der Zahl η zwischen 1,10 und 1,40 liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch dem British Standard 4772 und bezüglich des Maßes des metrisch gemessenen Druckes den Vorschriften für NP 10 entspricht und daß der Wert der Zahl η im Bereich von 1,20 bis 1,40 liegt.

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4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch dem British Standard 4772 und bezüglich des Maßes des metrisch gemessenen Druckes den Vorschriften für NP 16 entspricht und der Wert der Zahl η im Bereich von 1, 19 bis 1, 35 liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch dem British Standard 4772 und bezüglich des Maßes des metrisch gemessenen Druckes den Vorschriften für NP 25 entspricht und daß der Wert der Zahl η im Bereich von 1,16 bis 1,31 liegt.

6. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe an dem Rohr im Wege einer Schutzgas-Lichtbogenschweißung bei geringer Wärmezufuhr angeschweißt wird.

7. Mit einem angeschweißten Flansch ausgestattetes Gußeisenrohr, gekennzeichnet durch einen Ringflanschabschnitt (3) des Flansches (1) rund um das Ende des Rohres (2), durch eine im wesentlichen zylindrische Nabe (4), die sich rund um das Rohr (2) und entlang desselben von dem radial am weitesten innen gelegenen Teil des Flanschabschnittes (3) aus erstreckt, wobei die Länge (L) der Nabe (4) mit dem inneren Nenndurchmesser (D) des Rohres (2) in der Beziehung

l/n
L=D

steht, in welcher Beziehung η eine Zahl zwischen 1,10 und 1,60 ist und dieLängeneinheiten in Millimeter gemessen sind, und durch eine Schweißverbindung (8) zwischen dem freien Ende (7) der Nabe und der Außenwand des Rohres (4) entlang dessen Umfangs.

8. Rohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der Zahl (n) zwischen 1,10 und 1,40 liegt.

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9. Rohr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (1) dem British Standard 4772 und bezüglich des Maßes des metrisch gemessenen Druckes den Vorschriften für NP 10 entspricht und daß der Wert der Zahl η im Bereich von 1,20 bis 1,40 liegt.

10. Rohr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (1) dem British Standard 4772 und bezüglich des Maßes des metrisch gemessenen Druckes den Vorschriften für NP 16 entspricht und daß der Wert der Zahl η im Bereich von 1,19 bis 1,35 liegt.

11. Rohr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (1) dem British Standard 4772 und bezüglich des Maßes des metrisch gemessenen Druckes den Vorschriften für NP 25 entspricht und daß der Wert der Zahl η im Bereich von 1, 16 bis 1,31 liegt.

12. Rohr nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die JSTabe (4) des Flansches (1) im Querschnitt keilförmig gestaltet ist und daß die Außenwand der Nabe (4) von deren Schulter am Flanschabschnitt (3) aus nach innen verjüngt verläuft.

13. Rohr nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verjüngung geradlinig ist und unter einei
achse der Nabe (4) verläuft.

geradlinig ist und unter einem Winkel zwischen 2 und 20 zur Längs -

14. Rohr nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (7) des freien Endes der Nabe (4) des Flansches (1) eine stärkere Verjüngung-zwischen 45 und 60 zur Längsachse der Nabe (4) besitzt.

15. Rohr nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (4) an ihrer Schulter eine Dicke zwischen 15 % und 35 % der radialen Dicke des Flanschabschnittes (3) besitzt.

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