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Schweißverbindung zwischen Rohren und einer Platte ie Erfindung betrifft
eine Schweißverbindung zwischen mehreren Rohren und eine~ platte, insbesondere zwischen
den Rohren und dem oder den Böden eines Wärmetauschers, bei welcher die in Boiirungen
der Platte eingesteckten Rohre von innen mit der Platte verschweißt sind.
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Um die Anfälligkeit von Wärmetauschern, insbesondere von in cnemischen
Apparaten eingesetzten Wärmetauschern, gegen Chemikalien und gegen korrosion zu
vermindern, ist es bekannt geworden, die mit einer geringen Länge in die Böden eingesteckten
Rohre von innen @er zu verschweißen, so daß eine Schweißnaht entsteht, die keinen
Spalt zwischen den Behrungen der Böden und den Rohrauußenwämden ent-Stehen läßt.
Dabei ist es bekannt, mit Pistolenartig ausgebildeten
Gemäven von
innen her eine Wolfram-Intertgas-Schweißung durchzuführen. Wegen der sehr beengten
Raumverhältnisse, die Rohrinnendurchmesser betragen 20 mm und weniger, ist es nicht
mehr möglich, einen Schweißzusatz zuzuführen. Das Verschweißen erfolgt daher ohne
Schweißzusatz. Es entstehen sehr gute Schweißnähte, die 2-doch wegen des fehlenden
Zusatzes dazu führen, daß insbesondere bei- Edel stählen in dem Bereich der Schweißnähte
eine Gefügeutn-randlung auftritt, insbesondere eine Umwandlung des austenitischen
Gefüges in ferritische Gefüge. Diese Gefügeumwandlung führt zu einem Verlust der
Beständigkeit gegen agressive Medien und Korrosion, so daß auch die auf diese Weise
hergestellten Wärmetauscher relativ früh ausgetauscht werden müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schweißverbindung der
eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher auch bei kleinen Rohrabmessungen
eine Innenschweißung unter Beigabe eines schweißzusatzes durchgeführt werden kann.
Die Erfindung besteht darin, daß an die Schweißstellen mit zuverschweißende Ringe
aus Schweißzusatz eingelegt sind.
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Eine derartige Schweißverbindung laßt sich mit den handelsüblichen
Geraten auch bei Rohren mit kleinem Innendurchmesser verwirklichen, wobei der Vorteil
erhalten wird, daß durch den Schweiß zusatz eine Gefügeumwandlung vermieden wird.
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Baulich vorteilhaft ist es, wenn der Ring aus einem auf länge zugeschnittenen
Drahtstück gebogen ist. Dadurch wird es möglich, den Schweißzusatz in seiner handelsüblichen
Form, d.h. als Draht, einzusetzen und zu verarbeiten. Um eine einwandfreie Schweißnaht
zu erhalten, ist es wichtig, daß der Ring exakt an der Schweißstelle sitzt. Zu diesem
Zweck ist es vorteilhaft, wenn der Außendurchmesser des geschlitzten Ringes geringfügig
größer als der Innendurchmesser der Bohrung der Platte ist, in die er unter elastischem
verformen eingesetzt ist. Der Ring sitzt dann sehr sicher und dicht azilierd an
den Wandungen, so daß keine Fehler entstehen.
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Baulich vorteilhaft ist es, wann die Bohrurgen der Rohrböden euf der
den Rohren zugekehrten Seite mit dam Außendurchmesser der Rohre angepassten Ansankungen
versehen sind, in die ver dem Schweißen die Ringe eingesetzt und die Rohre eingesteckt
sind. Dadurch ist es möglich, die zu verschweißenden Teile, nämlich den Rohrboden,
die Rohre und die Ringe exakt zueinander zusammenzufügen, so daß keine Fehlstellen
entstehen können. Dabei ist es weiterhin günstig, wenn der Durchmesser des Drahtes,
aus welches die Ringe gefertigt sind, wenigstens annähernd der Wandstärke der Rohre
entspricht.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung einer in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform.
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Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Rohrboden mit Rohren vor
einem Einschweißen und Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Rohrboden nit eines
eingeschweißten Rohr.
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Üblicherweise besteht ein Wärmetauscher für zwei strömende Medien
aus einem Rohrbündel, dessen beide Enden in i'latt en oder Böden eingeschweißt sind.
Dabei werden entweder die entgegengesetzten Rohrenden in zwei getrennten in Abstand
zueinander angeordneten Böden verschweißt, oder es werden U-förmig gebogene Rohre
verwendet, deren Enden alle in eine gemeinsame Platte eingeschweißt sind. Die Böden
werden durch Klöpperböden abgedeckt. Das Rohrbündel wird von einem Mantel umgeben.
Insbesondere in der Chemie und auch in der Reaktortechnik müssen alle Teile aus
hochwertigem Material hergestellt werden, insbesondere aus austenitischen Edelstählen,
aus Mickel oder Mickellegierungen. Besonders häufig werden die unter den DIN-Bezeichnungen
1.4571 und 1.4541 bekannten Edelstähle verwendet.
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Die Zeichnugn zeigt einen Ausschnitt aus einen darartig Rohrbades
1, mit welchem dünne Rohre 2 verbunden werden sollen die beispielsweise einen Durchmesser
von 0 lairt Illn weniger besitzen. Der Rohrboden 1 ist mit 3o-4rungn 3 versehen,
die dem Innendurchmesser der Rohre 2 entsprechen. Die den Rohren zugekehrten Enden
der Bohrungen 3 sind durch ene Ansenkung 4 aufgeweitet, deren Außendurchmesser dem
Außendurchmesser der Rohre 2 entspricht. Bevor die Rohre 2 in die Anseknungen 4
eingesteckt werden, wird in diese Ansenkung 4 ein Ring 5 eingelegt, der einen Schweißzusatz
darstellt.
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Für den Werkstoff Nr. 1.4541 findet nach DIN 8556 beispiels weise
ein Schweißzusatz der Bezeichnung SG X5CrNiNb 19 9 Verwendung. Dieser Ring 5 wird
aus einem runden Draht hergestellt. Er wird auf Länge geschnitten und in die gewünschte
Form gebogen. Die beiden aneinanderstoßenden Enden werden nicht miteinander verbunden,
so daß ein offener Schlitz 6 belassen ist. Wird der Ring 5 so gebogen, daß er einen
geringfügig größeren Außendurchmesser als die Ansenkung 4 besitzt, so wird er unter
elastischem Verformen in die ansenkung 4 eingesetzt, wobei der Schlitz 6 geschlossen
wird. Der Ring 5 sitzt dann sehr sicher in der Ansenkung 4, so daß keine Fehler
durch eln ungewolltes Verrutschen oder Verschieben o.dgl.
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entstehen können. Nachdem der Ring 5 eingesetzt ist, wird das betreffende
Rohr 2 eingesteckt und fest an den Ring 5 angedrückt. Wie aus Fig. 1 zu ersehen
ist, besitzt vorteilhaft der Draht, aus welchen der Ring 5 hergestellt wird, einen
Durthmesser, der der Wandstärke des Rohres 2 entspricht. Die Tiefe der Ansenkung
wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß sie etwa dem zweifachen Durchmesser der Wandstärke
des Rohres entspricht, so daß schon durch das Einstecken eine relativ sichere Fixierung
erhalten wird.
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Das anschließende Schweißen ergibt eine Schweißnaht 7 entsprechend
Fig. 2, in deren Bereich infolge der verhinderten Gefügeumwandlung keine korrosionsanfälligen
Stellen vorhanden sind. Durch die gewählten Bemessungen und Zuordnungen der
einzeinen
Teile zueinander, wird eine Schweißnaht 7 erhalten, die zn der Innenwandung eine
leichte Rundung besitzt und Kontinuierlich in die Durchmesser der Rohre 2 und der
:ohrang.
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3 übergeht. Dadurch können die Strömungsverhältnisse des Närmetauschers
nicht t ungünstig beeinflußt werden. Auf der Außenseite bildet die Schweißnaht 7
einen hohlkehlenartigen Übergang zwischen den Rohren 2 und dem Rohrboden 1. Die
Schweißnaht bildet sich dabei so aus, daß an keiner Stelle ein Querschnitt erhalten
wird, der geringer als die Wandstärke der Rohre 2 ist.