DE2457386C2

DE2457386C2 - Verfahren zum Explosionsschweißen von Rohren unter Wasser

Info

Publication number: DE2457386C2
Application number: DE2457386A
Authority: DE
Inventors: Hugh Anthony Abingdon Oxfordshire Ballinger
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1973-12-06
Filing date: 1974-12-05
Publication date: 1983-03-03
Also published as: DK137967B; NO141864B; NL7415950A; BE823004A; DE2457386A1; DK137967C; US4160464A; CA1033312A; NO141864C; NO744375L; FR2253956A1; FR2253956B1; GB1495559A; DK631274A

Description

a) Einbringen eines Dichtungsbauteils in Form eines flexiblen aufblasbaren Ringbeutels (20) in die Bohrungen der Rohre (11,12) dort, wo diese zu verschweißen sind, wobei sich der Ringbeutel beim Einbringen in die Bohrungen im nicht-aufgeblasenen Zustand befindet, und

b) Aufblasen des Ringbeutels (20), um ihn sowohl radial nach außen in dichtende Verbindung mit den Rohren (11, 12) um den gesamten Umfang des Ringbeutels herum als auch radial nach innen m Richtung auf die Mitte der Rohrbohrungen (11, 12) auszudehnen und dadurch die Rohre zu verschließen und das Wasser in diesen dort zu verdrängen, wo sie zu verschweißen sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Luft in den radialen Spalt (14) mit einem Druck, der leicht unterhalb des hydrostatischen Druckes an den Rohren (11, 12) liegt, eingelassen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Jer Rbgbeutel (20) durch ein Loch in der Wand eines der Rohre (11,12) eingeführt wird, wobei dieser so gefalte wird, daß er beim Aufblasen sich zunächst in Längsrichtung der Rohre und dann quer entfaltet, um die Rohre zu verschließen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Explosionsschweißen von Rohren unter Wasser, wobei Wasser in den Bohrungen der Rohre vorhanden ist, die Schweißzone vom Wasser durch aufblasbare Beutel zur Abdichtung der Rohrbohrungen getrennt wird und ein radialer Spalt zwischen den zu verschweißenden Rohrenden vorgesehen wird.

Ein solches Verfahren ist in der DE-OS 23 37 779 beschrieben, die sich auf die Verwendung eines Ambosses bezieht, der um einen zu schweißenden Bauteil in Stellung gebracht und leicht gehalten wird. Der Amboß ist so konstruiert, daß er vollständig von dem Bauteil weg nur nach Vollendung der Schweißung beschleunigt wird.

Eine Vorrichtung zum Verbinden von Leitungen zeigt die US-PS 32 69 421. Dabei werden Unterbodenleitungen, wie Abwasserleitungen, neu abgedichtet durch Injektion einer Vergußmasse in den Spalt zwischen den Leitungen aus einem zylindrischen Körper in den Leitungen. Ringförmige, durch Druckmittel aufblasbare Bauteile werden um den Körper herum auf beiden Seiten des Spaltes im Absland angeordnet, um eine festgelegte Ringbone zu bilden, in die die Vergußmasse eingespritzt wird. Eine solche Art von Leitungsverbindung ist dann ungeeignet, wenn eine relativ hochfeste Verbindung erforderlich ist, und zu diesem Zweck werden andere Verbindungstechniken, insbesondere das Explosionsschweißverbinden, angewandt.

Allgemein ausgedrückt, umfassen Explosions-Verbindungsverfahren das Verbinden von Rohren durch Explosionsschweißung oder durch Bildung eines Preßsilzes zwischen Bauteilen. Bei diesen beiden Formen von Explosionsverbinden wird entweder eines der Rohre mit einem anderen Rohr verbunden, oder ίο alternativ werden beide Rohre mit einem gerr°insamen äußeren Bundring verbunden, der schließlich einen Teil der kompletten Verbindung bildet Das Explosionsschweißen sieht die Bildung einer metallurgischen Verbindung zwischen Teilen vor, die durch Detonation eines Sprengstoffes in der Nähe eines der Teile zu verschweißen sind, wodurch dieser veranlaßt wird, sich mit dem anderen zu verschweißenden Teil zu verpressen. Zur Bildung eines Preßsitzes braucht nicht unbedingt eine metallurgische Verbindung hergestellt zu werden, sondern es wird grundsätzlich ein erster Teil mit einer Ausnehmung, Bohrung oder Kammer versehen, um einen zweiten Teil, der mit ihm zu verschweißen ist, aufzunehmen, und der eine Teil wird dann ausgedehnt oder zusammengedrückt, um einen Festsitz mit dem anderen Teil durch Detonieren eines Sprengstoffs in der Nähe des einen der Teile zu bilden. Wenn Rohre unter Wasser zusammengeschweißt werden, besteht eir. Problem darin, daß, wenn man dem Wasser die Möglichkeit gibt, in den Bohrungen der Rohre in der Nähe des Sprengstoffes zu verbleiben, beim Detonieren des Sprengstoffs die Stoßwelle, die durch das Wasser hindurch übertragen wird, eine nicht wieder reparierbare Beschädigung an den Rohren in Bereichen hervorruft, die von der Verbindungsstelle entfernt liegen. Es hat sich herausgestellt, daß es wünschenswert ist. Wasser aus dem Bereich der Explosion in einer Entfernung auszuschließen, die dem Zehnfachen bis Zwanzigfachen des Rohrdurchmessers entspricht. Ein Weg, um dies zu erreichen, ist in der vorgenannten DE-OS 23 37 779 beschrieben und besteht darin, eine Dichtungseinricniung in Form von aufblasbaren Beuteln in den zu verschweißenden Rohren in einer Zone weg von der explosiven Ladung vorzusehen. Wasser in dem Raum zwischen den Beuteln ■f5 wird herausgepumpt und der Raum mit Luft gefüllt. Eine innerhalb oder außerhalb der Rohre zusammengesetzte Gummihülse verhindert das Eindringen von Wasser in den Spalt zwischen den Rohren.

Es besteht die Notwendigkeit eines einfacheren Verfahrens zum Abdichten der Rohre, und der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wesentliche Vereinfachung des Verfahrens zum Explosionsschweißen von Rohren unter Wasser anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Verfahrensschritte a) und b) gelöst. Dabei wird zweckmäßig Luft in den radialen Spalt mit einem Druck leicht unterhalb des hydrostatischen Druckes an den Rohren eingelassen.

Der Ringbeutel kann durch ein Loch in der Wand eines der Rohre eingeführt werden, wobei dieser so gefaltet wird, daß er beim Aufblasen sich zunächst in Längsrichtung der Rohre und dann quer entfaltet, um die Rohre zu verschließen.

F.rfindungsgemäß verwendete Dichtungsbaliteile

M können dazu dienen, Flüssigkeiten oder Gase aus der Bohr mg eines Rohres zu verdrängen oder das Ein- oder Atisdringen von Flüssigkeiten in die oder aus der Bohrung eines Rohres zu reduzieren.

Die Erfindung wird nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung beschrieben, j und zwar zeigt
j F i g. 1 zwei durch Explosionsschweißung miteinander

zu verbindende Rohre vor der Detonation des Sprengstoffs und

ι Fig.2 verschiedene Stufen des Aufblasens des Dichtungsbauteils nach F i g. 1.

Die Zeichnung zeigt zwei fvfetallrohre 11 und 12, die • miteinander verbunden werden sollen. Das Ende des j Rohres 11 ist vor dem Schweißen nicht deformiert, während das Ende 13 des Rohres 12 muffenartig nach ι außen erweitert ist, um einen Bereich von größerem Durchmesser zu schaffen, der das Ende des Rohres 11 < aufnimmt. Die Rohre 11 und 12 werden relativ zueinander so zusammengesetzt, daß ein radialer

■ Ringspalt 14 zwischen den Enden der Rohre 11, 12 gebildet wird. Ein ringförmiger Sprengstoff 15 wird in der Bohrung des Rohres 11 vor dem Zusammenbau angeordnet und dort durch vorübergehende Haltemittel

! (nicht dargestellt) gehalten. Eine flexible Gummihülse 16 wird über das Rohr 11 gestreift und über das Ende des Rohres 12 gezogen, um das äußerste Ende des radialen Ringspaltes 14 abzudichten, während ein aufblasbarer Beutel 17 im ausgesparten Bereich des Endes des

■ Rohres 12 vorgesehen wird, so daß, wenn dieser aufgeblasen wird, er das innere Ende des Ringspaltes 14

j abdichtei. Um das Lokalisieren des aufblasbaren Beutels 17 im ausgesparten Teilstück des Endes des Rohres 12 zu unterstützen, wird der Beutel 17 lose auf einem Führungsbauteil 18 angeordnet, der aus Furnierholz oder einem aus Kunststoff geblasenen Formkörper hergestellt werden kann.

Ein Amboß bzw. Gegenhalter 19 wird außen auf dem Ende des Rohres 12 zusammengesetzt.

Ein Dichtungsbauteil in Form eines Ringbeutels 20 wird in die Bohrungen der Rohre 11, 12 eingesetzt und in die dargestellte Form aufgeblasen. Der Ringbeutel 20 wird aus einem Stück Polyäthylenschlauch von etwa I mm Dicke hergestellt, dessen Außendurchmesser sich dem Innendurchmesser der Rohre 11 und 12 anpaßt, wobei die Enden in Richtung der Bohrung des Polyäthylenschlauches zurückgefaltet und bei 21 miteinander verbunden werden. Mit einem Luftschlauch 22 wird Luft der Innenwand 23 des Ringbeutels 20 in einem

r zentralen Bereich zugeführt.

Um den Ringbeutel 20 in der Bohrung der Rohre 11, 12 zu lokalisieren, wenn diese beispielsweise mit Wasser gefüllt sind, wird er gefaltet, wie in Fig. 2a dargestellt. Der Ringbeutel 20 hat das Bestreben, im Querschnitt der

■ Rohre 11,12 nach oben zu schwimmen. Beim Aufblasen hat der Ringbeutel 20 das Bestreben, Wasser in dem Maße zu verdrängen, wie er sich nach unten ausdehnt, wie in den Fig. 2b und 2c dargestellt, und fährt dann weiter fort, mehr Wasser zu verdrängen, und zwar in dem Maße, wie der vntere Bereich des Ringbeutels 20 aufgeblasen wird, wie in Fig. 2d dargestellt. Schließlich wird das ganze Wasser aus dem zentralen Hohlraum 24 durch weiteres Aufblasen des Ringbeutels 20 herausgedrückt. Aus den F i g. 2a bis 2e ist ersichtlich, daß durch das Aufblasen der Ringbeutel 20 radial nach außen ausgedehnt wird, um sich an die Bohrung der Rohre 11, 12 anzulegen, und danach radial nach innen ausgedehnt wird, um die Rohre 11,12 abzudichten.

Um die Rohre 11, 12 unter Wasser explosiv zusammenzuschweißen, wird der Ringbcutcl 20 in der Nähe der Sprengladung 15 angeordnet und in der beschriebenen Weise aufgeblasen. Falls notwendig.

kann der Ringbeutel 20 axial entlang den Rohren 11,12 in die korrekte Lage, wenn einmal aufgeblasen, gerollt werden. Der radiale Spalt 14 wird dann gewaschen und getrocknet und nachfolgend mit Luft unter einem Druck

gefüllt, der etwas unterhalb der hydrostatischen Druckhöhe in der Tiefe liegt, in welcher die Rohre verschweißt werden sollen. Um den Ringspalt 14 zu waschen und zu trocknen, wird zunächst die Gummihülse 16 in ihre Lage gebracht, um das äußerste Ende des

ίο Spaltes 14 zu waschen und zu trocknen, wird zunächst die Gummihülse 16 in ihre Lage gebracht, um das äußerste Ende des Spaltes 14 abzudichten, und dann wird der Beutel 17 aufgeblasen, um den inneren Bereich abzudichten. Danach wird das ganze Wasser aus dem

is Spalt 14 zunächst über Rohre 25 herausgepumpt, und der Spalt 24 wird durch Hineinpumpen und Hinauspumpen von frischem sauberem Wasser gespült. Der Raum wird dann dadurch getrocknet, daß denaturierter Alkohol ein- und ausgepumpt wird. Schließlich wird Luft in den Ringspalt 14 mit einem Druck von etwa 0,14 bar unterhalb der hydrostatischen Druckhöhe in dem Bereich, in welchem die Rohre versc*· veißt werden, eingelassen. Dies kann dadurch erreicht worden, daß die Rohre 23 mit einer etwas oberhalb der Rohre angeordneten Luftdruckquelle verbunden werden.

Wenn die Dichtungen 16 und 17 und der Ringbeu;el 20 sich in iVer Lage befinden und der Ringspalt 14 mit Luft gefüllt ist, wird der Amboß oder Gegenhalter 19 außerhalb angeordnet, um den Kräften der Explosion

m einen Widerstand entgegenzusetzen. Der Sprengstoff wird dann zur Detonation gebracht, wodu^rch das Ende des Rohres 11 über den Ringspalt 14 hinweg beschleunigt und mit dem Ende des Rohres zur Bildung einer Schweißung verpreßt wird. Der Amboß 19 besteht aus Segmenten, die durch vorübergehende Haltemittel (nicht dargestellt) in ihrer Lage gehalten werden, und die Segmente können sich von der Berührungsfläche zwischen dem Amboß 19 und dem Ende des Rohres 12 durch gespeicherte Formänderungsenergie in dem Amboß, die durch die Explosion erzeugt wird weg frei beschleunigen.

Wenn auch der Ringbeutei 20, wie oben beschrieben, aus Pc lyäthylen hergestellt ist, so versteht es sich doch, daß er auch aus jedem anderen flexiblen Material hergestellt werden kann, das sich zur Herstellung eines aufblasbaren Ringbeutels 20 eignet. Beispiele von anderen Materialien sind elastische Weikstoffe, wie Gummi, Neopren und a dere Kunststoffe.

Es hat sich herausgestellt, daß Dichtungsbauteile der beschriebenen Art sehr nutzbringend zum Abdichten eines Abschnittes eines Rohres verwendet werden können, das ein Strömungsmittel fördert, um beispielsweise das Rohr aufzuschneiden und einen neuen Rohrabschnitt einzusetzen oder einen Abschnitt des Rohres Ti ersetzen oder zu reparieren, und zwar ohne die Notwendigkeit, den Inhalt des Rohres zu entfernen oder die gesamte Rohrlänge zu evakuieren.

Eine Art, dies zu bewerkstelligen, besteht dann, ein oder mehrere Löcher von kleinem Durchmesser in die Wand des Rohres unter Verwendung einer Arbeitskammer oder Arbeitsbüc^use einzuschneiden, die gegenüber der Außenseite des Rohres abgedichtet ist, um zu verhindern, daß der Inhalt des Rohres aus dem Rohr durch das Loch entweicht. F.in Dichtungsband:, der so

hi gefaltet ist, daß er sich beim Aufblasen zunächst in Längsrichtung entlang dem Rohr entrollt und sich dann entfaltet, urr. das Roh abzudichten, kann dann in c'is Loch eingeführt werden. In diesem Falle kann der

DiehUingsbauteil durch die Außen« anil des Dichtungsbaiitcils anstatt durch eine Innenwand hindurch aufgeblasen werden. Der Λ .ibhisschlaiich kann abgeschnitten und abgedichtet werden, wenn der Uichtiingsbautcil aufgeblasen ist.

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum ExplosionsschweiBen von Rohren unter Wasser, wobei Wasser in den Bohrungen der Rohre vorhanden ist, die Schweißzone vom Wasser durch aufblasbare Beutel zur Abdichtung der Rohrbohrungen getrennt wird und ein radialer Spalt zwischen den zu verschweißenden Rohrenden vorgesehen wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: