DE2617818A1

DE2617818A1 - Welding tubes to tube plates - using disposable support ring to protect lining in bore of tube from weld metal.

Info

Publication number: DE2617818A1
Application number: DE19762617818
Authority: DE
Inventors: Adolf Ing Marek
Original assignee: Simmering Graz Pauker AG
Current assignee: Simmering Graz Pauker AG
Priority date: 1975-04-24
Filing date: 1976-04-23
Publication date: 1976-11-04
Also published as: ATA316675A; AT336982B

Abstract

Process for welding tubes into tube plates, the novelty being that during welding, the seam is shielded from the bore of the tube by a metal support ring located in the tube outside the zone of the weld and pref. 5mm. below the end of the tube mating with the tube plate; and after welding, the support ring is at least partly bored out. Boring out pref. occurs in two stages, (a) removing the inner portion of the support ring; and (b) removing the outer part of the support ring in contact with the bore of the tube. The support ring pref. consists of a short length of outer tube tack welded to a concentric, longer inner tube leaving an annular gap. Used e.g. in the welding of composite tubes in a tube plate for mfg. cracked gas coolers. The bore of the tube is protected from weld spray.

Description

Verfahren und Stützringe zum Einschwreißen von Rohren in Rohrplatten Die Erfindung betrifft ein Verf ahren zum Einschweißen von Rohren in Rohrplatten,welches es erlaubt, Kompoundrohre in plattierte Rohrplatten spaltfrei einzuschweißen.Process and support rings for shrinking pipes into pipe plates The invention relates to a method for welding tubes in tube plates, which it allows compound pipes to be welded into clad pipe plates without gaps.

Verfahren dieser Art sind für eine Reihe von Fertigungen bedeutsam und können beispielsweise für die Herstellung von Spaltgaskühlern angewendet werden. Processes of this type are important for a number of manufacturing operations and can be used, for example, for the production of fission gas coolers.

Beim Einschweißen von Kompoundrohren in Rohrplatten ist es erforderlich, die Rohrinnenfläche gegen Schrveißspritzer zu schützen. Zu diesem Zweck werden bisher Keramikstützringe verwendet, welche in das anzuschweißende Rohrende eingesetzt werden und die Schwßstelle gegenüber der Rohrinnenfläche abschirmen. Diese Stützringe haben den Nachteil, daß sie nach der Herstellung der Schweißnaht aus dem Rohr schwer entfernt werden können und dabei verletzt oder zerstört werden. Diesen Schaden erleiden sie auch häufig beim Abhacken des Zunders, womit das Schweißverfahren aufwendig wird. When welding compound pipes into pipe plates, it is necessary to to protect the inner surface of the pipe against spatter. For this purpose so far Ceramic support rings are used, which are inserted into the pipe end to be welded and shield the weld point from the inner surface of the pipe. Have these support rings the disadvantage that it is difficult to remove after the weld has been made from the pipe can be injured or destroyed in the process. They suffer this damage also often when chopping off the scale, which makes the welding process complex.

Durch die DT-AS 1 627 629 ist eine Schweißmethode für das Anschweißen von Stutzen bekanntgeworden, wobei zur Erzielung einer einwandfreien urzelschweißung ein Einlegering vorgesehen ist, der mit dem Stutzen und Behältermantel verschweißt wird. Diese Schweißmethode kann nur beim Aufschweißen von außerhalb einer Kesseltrommel angeordneten Stutzen, die an ihrem äußeren Umfang zugänglich sind und nicht aus plattiertem Material betehen, angewendet werden. DT-AS 1 627 629 provides a welding method for welding on of nozzles became known, whereby to achieve a perfect root weld an insert ring is provided which is welded to the nozzle and container jacket will. This welding method can only be used when welding from outside a boiler drum arranged nozzle, which is accessible on its outer periphery are and not be made of clad material.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine Schweißmethode zu schaf£en, welche auch die Herstellung von Schweißnähten erlaubt, bei denen der Rohraußenumfang nicht zugänglich ist und das Einschweißen der Rohre lediglich von den Bohrungen der Rohrplatte aus erfolgen muß, wobei außerdem die plattierte Rohrinnenfläche geschützt werden soll. In contrast, it is the object of the invention to provide a welding method create, which also allows the production of weld seams in which the pipe outer circumference is not accessible and the welding of the pipes only from the holes the tube plate must be made, the clad tube inner surface is also protected shall be.

Um dieses Ziel zu erreichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, da3 beim Einschvjeif3en des Rohres in die Rohrplatte die Schweißnaht gegenüber dem Rohrinnern durch einen metallischen Stützring abgedeckt wird, welcher lediglich ari Rohr außerhalb des Schweißnahtbereiches, vorzugsweise etwa 5 mm unterhalb des an die Rohrplatte anschlienenden Endes des Rohres anliegt und nach Herstellung der 5 chweißnaht zumindest teilweise aus gebohrt wird. In order to achieve this goal, it is proposed according to the invention that da3 when the pipe is inserted into the pipe plate the weld seam is opposite the Inside the pipe is covered by a metallic support ring, which only ari pipe outside the weld seam area, preferably about 5 mm below the rests against the pipe plate adjoining end of the pipe and after production of the 5 weld seam is at least partially drilled out.

Stützringe dieser Art werden aus RoIirabfällen hergestellt, so daß der mit der Beschaffung derselben verbundene Aufwand praktisch nicht ins Gewicht fällt. Support rings of this type are made from RoIirabbage, so that the effort associated with the procurement of the same is practically negligible falls.

Der zur Durchführung des Verfahrens dienende metallische Stützring weist an seinem rohrinnenseitig zu liegen kommenden Ende einen im wesentlichen der lichten Weite des Rohres entsprechenden größeren Durchmesser auf, als das rohraußenseitig zu liegen kommende Ende. The metallic support ring used to carry out the process has at its end coming to lie on the inside of the tube essentially the clear width of the pipe corresponding to a larger diameter than the pipe outside coming to an end.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher erläutert, in welcher die einzelnen Verfahrensschritte des Schmteißvorganges sowie der hierzu verwendete Stützring in beispielsweiser Ausführung dargestellt sind Es zeigen Fig. 1 das Rohrende sowie das es aufnehmende Teilstück der Rohrplatte vor dem ineinanderführen in axialem Längsschnitt, Fig. 2 nach dem Einbau und Heften, Fig. 3 nach dem Wurzelshweißen, Fig. 4 die Herstellung eines Stützringes, Fig. 5 einen axialen Längsschnitt der Rohrplatte mit Roltr und eingesetztem Stützring beim Schweißen, Fig. 6 und 7 die Rohrplatte mit Rohr nach Beendigung des Schweißvorganges in axialem Längsscnitt vor bzw. nach dem Ausbohren eines Teiles des Stützringes, die Fig. 8 und 9 eine zweite Ausführungsform eines Stützringes mit einem Haltering in axialem Längsschnitt und Druntersicht und Fig. 10 einen axialen tängsschnitt der Rohrplatte mit eingesetzten Rohr und Stützring nach den Fig. 8 und 9, nach Herstellung der Wurzelschweißung. Further details of the invention will become more detailed with reference to the drawing explains in which the individual process steps of the Schmteißvorganges as well as the support ring used for this purpose is shown in an exemplary embodiment Fig. 1 shows the pipe end and the portion of the pipe plate receiving it the one into the other in the axial Longitudinal section, Fig. 2 after installation and tacking, Fig. 3 after the root welding, Fig. 4 the production of a support ring, Fig. 5 shows an axial longitudinal section of the tube plate with Roltr and inserted support ring when welding, Fig. 6 and 7, the tube plate with tube after completion of the welding process in axial longitudinal section before or after drilling out a part of the support ring, 8 and 9 a second embodiment of a support ring with a retaining ring in an axial longitudinal section and from below, and FIG. 10 an axial longitudinal section the tube plate with inserted tube and support ring according to FIGS. 8 and 9, after manufacture the root weld.

In den Zeichnungen ist die Rohrplatte mit 1 und das in diese einzuschweißende bzw. eingeschweißte Rohr mit 2 bezeichnet, Rohrplatte 1 und Rohr 2 sind innenseitig mit einer Auskleidung 3 bzw. 4 versehen, die vor Anschrnelzen oder Schweißspritzer zu schützen Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist. In the drawings, the tube plate is marked with 1 and the one to be welded into it or welded tube is designated by 2, tube plate 1 and tube 2 are on the inside provided with a lining 3 or 4, which is against melting or welding spatter to protect is the object of the present invention.

Der an der nicht ausgekleideten Seite gelegene Rand sowohl der Rohrplatte 1 als auch des Rohres 2 ist mit einem Fortsatz 5 bzw. 6 versehen, dessen Wand dünner als die der Rohrplatte 1 bzw. des Rohres 2 ist und mit der Außenseite der innen überzogenen Wand bündig abschließt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die die Bohrung der Rohrplatte 1 umgebende Wand 7 im schluß an den Fortsatz gegen die Auskleidung 3 hin kegelförmig erweitert, während der Fortsatz 6 des Rohres 2 eine abgerundete Stufe bildet. The edge of both the tube plate on the unlined side 1 and the tube 2 is provided with an extension 5 or 6, the wall of which is thinner than that of the tube plate 1 or the tube 2 and with the outside of the inside coated wall is flush. As can be seen from Fig. 1, this is the bore the tube plate 1 surrounding wall 7 in the end to the extension against the lining 3 widened conically, while the extension 6 of the tube 2 is rounded Level forms.

zur Verbindung des Rohres 2 mit der Rohrplatte 1 werden vorerst, wie Fig. 2 zeigt, bei liegendem Rhr 2 und stehender Rohrplatte 1 die äußeren Kanten der Fortsätze 5, 6 durch Heftnäte 7 verbunden, die vorzugsweise im \IG-Ver£ahren durchgeführt werden. to connect the pipe 2 with the pipe plate 1 are initially, As FIG. 2 shows, with the pipe 2 lying down and the pipe plate 1 standing, the outer edges of the appendages 5, 6 connected by tack fasteners 7, which are preferably be carried out in the \ IG procedure.

Hierauf wird bei stehendem Bündel der Rohre 2 und horizontal liegender Rohrplatte 1, wie aus Fig. 3 ersichtlich, die urzelnaht 9 zweckmäßig ebenfalls im WIG-Verfahren geschweißt, wobei jedoch zu beachten ist, daß die Rohrauskleidung 4 nicht angeschmolzen wird. With the bundle standing upright, the tubes 2 will then be more horizontal Tube plate 1, as can be seen from Fig. 3, the root seam 9 also expediently in the TIG process welded, however, it should be noted that the pipe lining 4 is not melted.

Nach dem Wurzelschweißen erfolgt eine Rißprüfung, worauf unter Einsatz eines Stützringes die Herstellung der eigentlichen Schweiung erfolgt. Der bei der nachfolgend beschriebenen Schweißung verwendete Stützring 10 wird aus zwei Rolrabfällen 11, 12 verschiedener Länge und lichter Weite hergestellt, wobei das Rohrstück 11 mit größerer lichter Weite wesentlich kürzer,etwa 1/4 so lang wie das Rohrstück 12 mit kleinerer lichter Weite ist, das in das Rohrstück 11 eingesetzt, dazwischen einen Spielraum 15 von wenigen Millimetern freiläßt. Die Herstellung des Stützringes 10 kann, wie Fig. 4 erkennen läßt, in der Weise erfolgen, daß in eine zylinderförmige Lehre 13 mit einer randseitigen Stufe 14, deren kleinerer Durchmesser --A-- dem Außendurchmesser des innen zu liegen kommenden längeren Rohres 12 und dessen größerer Durchmesser --B-dem Außendurchmesser des außen zu liegen kommenden kürzeren Rohres 11 entspricht, die aus Rohrabfällen auf die gewünschte Länge zugeschnittenen Rohrstücke 11, 12 wie aus der Figur ersichtlich eingesetzt und an ihrem außen auf gleicher Höhe liegendem Ende an einigen Stellen vorzugsweise im WIG-Verfahren geheftet werden. Es können drei in etwa gleichen Winkelabständen gelegene Heftstellen genügen. After the root welding, a crack test is carried out, whereupon using A support ring is used to produce the actual weld. The one at the The support ring 10 used in the weld described below is made from two roll scraps 11, 12 made of different lengths and clear widths, the pipe section 11 with a larger clear width it is much shorter, about 1/4 as long as the pipe section 12 with a smaller clear width is inserted into the pipe section 11, in between leaves a clearance 15 of a few millimeters. The manufacture of the support ring 10 can, as FIG. 4 shows, be done in such a way that in a cylindrical shape Teaching 13 with a step 14 on the edge, the smaller diameter of which --A-- dem Outside diameter of the longer tube 12 coming to lie inside and its larger one Diameter --B-the outside diameter of the shorter pipe to be located on the outside 11 corresponds to the pipe sections cut to the desired length from pipe waste 11, 12 inserted as can be seen from the figure and on their outside on the same With the end lying high at some points, preferably using the TIG method. Three stitching points located at approximately the same angular intervals may be sufficient.

Der so hergestellte Stützring wird vor Beginn des Schweißens bei lotrecht stehendem Rohr 2 in dieses, wie Fig. 5 zeigt, eingesetzt, so daß das kürzere Rohrstück 11 ein geringes Maß -a- etwa 5 mm unterhalb des oberen, an die Rohrplatte 1 anschließenden noch verkleidten Endes des Zohres 2 zi liegen kommt, wodurch verljindert werden soll, daß das Rohrstück 11 an der Auskleidung ngeschmolzen wi rd. In das auf diese Weise zwischen Stützring 10 und Rohrplatte 1 gebildete Nest 16 wird das Schweißmaterial lageveise eingebracht, wobei in einer Rohrplaiie jeweils mehrere ?:-hre gleichzeitig eingeschweißt werden. The support ring produced in this way is at the start of welding perpendicular tube 2 in this, as shown in FIG. 5, used so that the shorter Pipe section 11 a small amount -a- about 5 mm below the upper one, to the pipe plate 1 subsequent still disguised end the Zohres 2 zi comes to lie, which is intended to prevent the pipe section 11 from being melted on the lining wi approx. In the nest formed in this way between the support ring 10 and tube plate 1 16, the welding material is introduced in layers, in each case in a Rohrplaiie several?: - hear being welded at the same time.

Um Überhitzung zu vermeiden, werden jeweils nur drei Lagen hergestellt, d.h. drei Rohre gleichzeitig eingeschweißt. Jedes iTest 16 wird et, durch 10 Lagen, d.h.To avoid overheating, only three layers are made at a time, i.e. three tubes welded in at the same time. Each iTest 16 is made up of 10 layers, i.e.

Nähte ausgefüllt, wobei die Schlacke i,l unteren ßereicii durch einen Hadelhammer, im oberen Bereich, d.h. im Bereich der Decklage vorzugsweise durch rostbeständige Drahtbürsten entfernt wird.Seams filled in, the slag i, l lower ßereicii by a Hadelhammer, preferably through in the upper area, i.e. in the area of the top layer rust-resistant wire brushes are removed.

Nach dem Ausfüllen des Nestes 16 mit Schweißmaterial wird der Stützring auf einer Bohrmaschine oder einem Bohrwerk ausgebohrt. Ein solches Ausbohren zeigen die Fig. 6 und 7, in welchen die bereits hergestellte Schweißung mit 17 bezeichnet ist. Bei liegendem Rohr 2 und stehender Rohrplatte 1 wird in ersten Arbeitsgang, wie in Fig. 6 angedeutet, zum Ausbohren ein Bohrer verwendet, dessen Durchmesser größer als der Innendurchmesser des kürzeren äußeren Rohrstückes 11, jedoch kleiner als der äußere Durchmesser desselben ist, so daß beim Ausbohren das innere längere Rohrstück 12 und ein Teil des äußeren kürzeren Rohrstückes 11 entfernt wird. Im zweiten Arbeitsgang nach Fig. 7 wird die Schweißung 17 genau auf den Innendurchmesser der Auskleidung 4 bzw. einige Zehntel Millimeter darüber ausgebohrt, so daß der restliche Teil des Rohrstückes 11 entfernt wird. Hierbei erfolgt ein Zentrieren der Spindel mit einer Meßuhr. Allfällige verbleibende Unebenheiten werden mit Schmirgelringen abgeschliffen. After filling the nest 16 with welding material, the support ring Drilled out on a drill or a boring mill. Show such a boring 6 and 7, in which the weld that has already been produced is designated by 17 is. In the case of a horizontal pipe 2 and an upright pipe plate 1, the first step is As indicated in Fig. 6, a drill is used for drilling out, the diameter of which larger than the inner diameter of the shorter outer pipe section 11, but smaller than the outer diameter of the same, so that when boring out the inner longer Pipe section 12 and part of the outer shorter pipe section 11 is removed. in the In the second work step according to FIG. 7, the weld 17 is exactly to the inside diameter the lining 4 or a few tenths of a millimeter drilled over it, so that the remaining part of the pipe section 11 is removed. Centering takes place here the spindle with a dial gauge. Any remaining bumps are covered with emery rings sanded off.

schließlich erfolgt eine Oberflächen-Rinprufung.Finally, a surface check is carried out.

Im Rahmen der Erfindung sind der Ausbildung des Stützringes aus Abfallrohren weite Grenzen gesteckt So kann das zuvor beschriebene Rohrstück 12, welches in Fig. 8 mit 12' bezeichmet ist, wie dort dargestellt, an seiner in das Rohr 2 einzusetzenden Ende konisch aufgeweitet sein, so da der Außendurchmesser des äußeren des der Aufweitung 12'A im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Auskleidung 4 ist. Falls die Aufweitung 12'A dieses iaß überschreiten sollte, kann sie überdreht werden. Beim Abstechen des Rohrstückes 12' wird der Grat am nicht aufgeweiteten lande des Rolirstückes belassen. In the context of the invention, the formation of the support ring from waste pipes wide limits set So can use the pipe section described above 12, which is designated in Fig. 8 with 12 ', as shown there, at its in the tube 2 to be inserted end be widened conically, so that the outer diameter of the outer diameter of the widening 12'A is substantially equal to the inner diameter the lining 4 is. If the expansion 12'A should exceed this iaß, can it be turned over. When the pipe section 12 'is cut off, the burr is not leave the widened land of the Rolirstückes.

Das Rohrstück 11 wird in diesem Falle durch einen federnden Haltering 11' ersetzt, der eine durchgehende axiale Umfangsöffnung 11 'A besitzt und vorzugsweise aus einer Schweißband besteht. Dieser zweiteilige Stützring hat den Vorteil, daß der Haltering nicht ausgebohrt werden muß, vielmehr nach einem einzigen, im wesentlichen auf das Lai3 der Auskleidung erfolgten Dohivorgang leicht entfernt werden kann. In übrigen ist die Schweißarbeit die gleiche, wie in Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben wurde.The pipe section 11 is in this case by a resilient retaining ring 11 'replaced, which has a continuous axial circumferential opening 11' A and preferably consists of a sweatband. This two-part support ring has the advantage that the retaining ring does not have to be drilled out, but after a single, essentially Dohi process carried out on the Lai3 of the lining can easily be removed. Otherwise, the welding work is the same as described in connection with FIG. 5 became.

Der Stützring 10 hat nur die Aufgabe, die Schlacke und das Schmelzbad am Abrinnen zu hindern und die Innenauskleidung 4 der Rohre 4 von Schweißspritzern zu schützen, braucht aber nicht an die Schweißung 17 angeschmolzen werden. The support ring 10 only has the task of removing the slag and the molten bath to prevent drainage and the inner lining 4 of the pipes 4 from weld spatter to protect, but does not need to be fused to the weld 17.

Claims

Patent claims:

t Process for welding pipes into pipe plates, characterized in that that when welding the Rolunes into the tube plate, the weld against the Inside the pipe is covered by a metallic support ring, which only on the pipe outside the weld seam area, preferably about 5 now below the on the pipe plate adjoining end of the pipe and after IIerstellung the welding seam is at least partially drilled out.

2. The method according to claim 1, characterized in that the drilling of the support ring takes place in two stages, with only one completed in the first stage Weld laterally covering part of the support ring and in the second stage Removed part of the support ring below the weld on the inner wall of the pipe will.

3. Support ring made of metal for performing the method according to claim 1, characterized in that the end of the support ring coming to lie on the inside of the tube (10) a larger one essentially corresponding to the length of the pipe Has diameter than the end coming to lie on the outside of the pipe.

4. Support ring according to claim 3, characterized in that it consists of two with play (15) nested, preferably by tack welding on one outer pipe pieces (11, 12) connected at the same level, of which the outer is shorter than the inner and has an outer diameter, which essentially corresponds to the inside diameter of the pipe (2) to be welded

5. Support ring according to claim 3, characterized in that it consists of a pipe section (12 ') with a flared end (12'A) and an open, resilient ffaitering (11 '), which in the position of use is separated from the pipe section (12 ') in the pipe to be welded (2) is inserted and supports the widened end (12'A) of the same.

L e r s e i t e