DE2658860C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abnahmeunter­ suchung von insbesondere kleinkalibrigen Metall- bzw. Stahlrohren großer Länge nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Bei der Abnahmeuntersuchung von Metall- bzw. Stahlrohren ist es bekannt, diese ähnlich wie beim Druckfestigkeits­ nachweis von Behältern mit Drucköl zu beaufschlagen.

Für bestimmte Verwendungszwecke, z. B. für die Verarbei­ tung der Rohre zu Kühlelementen bei Kühlschränken, Gefriertruhen und dergleichen, reicht jedoch der Druck­ festigkeitsnachweis allein nicht aus, da das Abdrücken der Rohre mit Öl auch angesichts des dabei üblichen hohen Prüfdrucks von z. B. 300 bar nichts über die Dich­ tigkeit der Rohre, insbesondere gegenüber innerem Gas­ druck, aussagt. Eine auf etwaigen Undichtigkeiten be­ ruhende, zu hohe Leckrate wirkt sich aber gerade und insbesondere in der Kühlindustrie, z. B. im Hinblick auf zu hohe Verluste an dampfförmigem Kühlmittel, äußerst nachteilig aus.

Der Einfachheit halber ist versucht worden, die Prüfung auf Durckfestigkeit mit der Prüfung auf Dichtigkeit zu verbinden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß das Abdrücken der Rohre mit Drucköl, auch bei genügend langer Be­ lastungszeit, keine befriedigende Dichtigkeitsprüfung ermöglicht, und zwar deshalb nicht, weil die Undichtig­ keiten, insbesondere gegenüber innerem Gasdruck, von Poren in der Rohrwandung ausgehen können, die zwar für Gasmoleküle, nicht dagegen für verhältnismäßig groß­ molekulare Ölmolekühle durchlässig sind.

Zum Zweck der gesonderten Dichtigkeitsprüfung wird daher gewöhnlich, wie im Behälterbau, der sogenannte "Blasen­ test" angewendet, bei dem die Rohre mit einem gasförmi­ gen Medium unter Druck gesetzt und in eine Flüssigkeit getaucht werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Meßergebnisse zu unsicher sind. Bei geringen Leckraten nämlich, muß der Blasentest über einen sehr langen Zeit­ raum durchgeführt werden. Dies ist unwirtschaftlich.

Besonders bei kleinkalibrigen Rohren, wie sie in der Kühlindustrie eingesetzt werden, werden die Rohre in verhältnismäßig großen Fertigungslängen geliefert, was die Durchführung der Abnahmeprüfungen zusätzlich er­ schwert. Rohre für den genannten Zweck haben bei ununter­ brochenen Fertigungslängen von etwa 1000 m oder mehr Außendurchmesser zwischen 4 und 18 mm, vornehmlich 5 und 10 mm. Die Wandstärken liegen zwischen etwa 0,5 und 1,5 mm, vornehmlich zwischen 0,5 und 0,9 mm.

Es liegt auf der Hand, daß Rohre mit solch kleinem Innen­ querschnitt und solch großen Längen allein schon deshalb nur sehr schwer dem üblichen Druckfestigkeitsnachweis mit­ tels Drucköl zugänglich sind, weil die Befüllungs- und Entleerungszeiten in wirtschaftlich unvertretbarer Weise zu lang sind. Auch der oben erwähnte Blasentest ist bei Rohren solcher Abmessungen nur schwer durchzuführen, vornehmlich auf Grund der unzulänglichen Handhabbarkeit der Rohre.

In der JP-OS 51-1 33 072 ist ein Verfahren zum Prüfen von Rohrkrümmern beschrieben, bei dem mehrere 90°- oder 45°- Rohrkrümmer mit Hilfe von Verbindungsstücken zu einem geschlossenen Ring zusammengefügt werden und dieser Ring anschließend mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt wird. Über die spezielle Auswertung bei diesem Prüfverfahren ist in der JP-OS nichts näheres ausgesagt. Die Besonderheit dieses Verfahrens besteht darin, daß, um ein Auseinandergehen der zusammengefügten Rohrkrümmer bei der Druckbeaufschlagung zu vermeiden, ein äußerer Stützrahmen vorgesehen ist. Es wäre denkbar, die innere Druckbeaufschlagung der zu einem Ring zusam­ mengesetzten Rohrkrümmer in Verbindung mit dem oben erläuterten Blasentest durchzuführen. Dies würde aber insbesondere bei kleinkalibrigen Rohren großer Länge nicht zu den erwünschten genauen Prüfergebnissen führen.

Aus der DE-AS 22 61 448 ist eine Vorrichtung zum Prüfen der Dichtigkeit eines rohrförmigen Körpers mit einem Prüfgas bekannt. Diese Vorrichtung eignet sich praktisch nur für kurze Rohrstücke: die beiden Rohrenden werden vorübergehend mit Verschlüssen abgedichtet. Das Innere des Rohres wird evakuiert. Von der Außenseite her wird der Rohrkörper dann mit einem Prüfgas beaufschlagt. Hierzu ist eine das Rohrstück ringförmig umgebende Düsenanordnung vorgesehen, an die sich auf beiden Seiten Dichtmanschetten anschließen, die gegen das Rohr anlie­ gen. Bei dünnen Rohren großer Länge läßt sich diese Vorrichtung kaum einsetzen; denn das Einspannen eines gestreckten Rohrstücks großer Länge ist nicht mit wirt­ schaftlich vertretbarem Aufwand möglich.

Aus der Schrift des deutschen Gebrauchsmusters 19 03 765 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der das dem Innern des röhrenförmigen Körpers zugeführte und durch dessen Wandung aus­ tretende Helium von einem längs des Körpers ver­ schieblichen Ringraum aufgenommen und aus die­ sem abgesaugt wird. Der Ringraum wird von einer den Körper umschließenden Manschette gebildet. Ringdichtungen am Ende von Endflanschen liegen auf dem Körper auf. Diese Vorrichtung läßt nur eine verhältnismäßig geringe Arbeitsgeschwindigkeit zu.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welche sich ins­ besondere für kleinkalibrige und lange Rohre eignet, und das bei wirtschaftlich vertretbarem Aufwand aussage­ kräftige Prüfergebnisse bezüglich Festigkeit und Dichtig­ keit der Rohre liefert.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.

Die Festigkeitsprüfung erfolgt zweckmäßigerweise mit einem Gas, das je nach der geforderten Druckfestigkeit bis zu einer Druckhöhe von z. B. 350 bar vorgespannt ist und einen Trocknungsgrad aufweist, bei dem der Taupunkt unter etwa -40° liegt. Obschon für diesen Zweck z. B. auch Stickstoff geeignet ist, genügt es in der Regel, entsprechend trockene und hochgespannte Druckluft zu verwenden.

Die anschließende Leckprüfung wird erfindungsgemäß in Form einer Globalprüfung des Rohrwickelringes mittels eines Helium enthaltenden Testgases mit einem Druck zwischen 10 und 30 bar durchgeführt. Dafür hat sich bevorzugt ein Gasgemisch aus etwa 10% Helium und 90% Stickstoff als geeignet erwiesen, wie es als Testgas in Verbindung mit Helium-Lecksuchgeräten, die mit Massenspektrometer arbeiten, für andere Zwecke verwen­ det wird, z. B. beim Reaktorbau, beim hochwertigen Appa­ ratebau sowie bei der industriellen Massenfertigung.

Die Weiterbildung nach Anspruch 3 ermöglicht die Ver­ wendung einer automatischen akustischen oder visuellen Anzeige, die dem Bedienungsmann nach Ablauf der ein­ gestellten Belastungszeit signalisiert, daß das Rohr im Sinne der vorgeschriebenen Festigkeitsprüfung "gut" ist und folglich der Vorbereitungsstufe für nachfolgende Leckprüfung zugeleitet werden kann.

In einer speziellen Weiterbildung der Erfindung (An­ spruch 4) kann der für die Befüllung des Rohrwickelrings mit dem Testgas dienende Füllkopf in das Rohrende ein­ geschoben oder auf dieses aufgeschoben werden, muß jedoch eine so dichte Verbindung mit dem Rohrende auf­ weisen, daß von dem Testgas herrührendes Helium nicht in zu großen Mengen nach außen gelangt. Das Dichtschweißen dieses Rohrendes erfolgt in der zweiten Stufe so dicht bzw. in so geringem Abstand vom rohrseitigen Ende des Füllkopfs, daß dieser nach der Dichtschweißung des Roh­ res leicht entfernt und für die Befüllung des nächst­ folgenden Rohrwickelrings herangezogen werden kann. Am gegenüberliegenden Rohrende dient der Ausblasstutzen dazu, eine Anreicherung der Umgebung mit Helium zu ver­ hindern, die das Testergebnis beeinträchtigen könnte. Erforderlichenfalls kann auch ein Ausblasrohr an das Rohrende angeschlossen sein, dessen freies Ende gege­ benenfalls außerhalb des Gebäudes im Freien mündet.

Auch der Ausblasstutzen muß dichtend mit dem Rohrende kuppelbar sein, wobei es einerlei ist, ob er zum Zweck der Verbindung mit dem Rohrende in dieses eingeschoben oder auf dieses aufgeschoben ist. Die in dem Ausblas­ stutzen mündende Helium-Prüfsonde ist für ähnliche Zwecke ebenfalls in Form von Helium-Schnüfflern bekannt und so ausgebildet, daß sie die Helium-Moleküle auf massen­ spektrometrischem Wege bereits in sehr kleinen Mengen zuverlässig anzeigt.

Die im Anspruch 5 angegebene Weiterbildung der Erfindung dient zur Vereinfachung und Automatisierung des Verfah­ rens. Die Weiterbildung nach Anspruch 6 dient dazu, sicherzustellen, daß sich in der Umgebung vor dem Ein­ bringen des Wickelrings in den Rezipienten kein Rest- Helium befindet.

Der für den Lecktest anzuwendende Unterdruck im Rezipien­ ten, der z. B. zwischen 10^-4 und 10^-3 Torr liegen kann, richtet sich nach der für den jeweiligen Verwendungs­ zweck der Rohre zulässigen Leckrate, die je nach Bedarf variiert werden kann.

Der wesentliche Vorteil des Verfahrens liegt darin, daß dem Bezieher und Verwerter der erfindungsgemäß geprüf­ ten Rohre ein auf Druckfestigkeit geprüftes Rohr in Form eines Wickelrings geliefert werden kann, das dank der beidendigen Dichtschweißungen noch mit dem Helium- Testgas unter dem jeweils vorgeschriebenen Testdruck von z. B. 10 bis 30 bar gefüllt ist und bei dem die dem jeweils vorgegebenen Verwendungszweck angepaßte niedrige Leckrate mithin zum Zeitpunkt der Auslieferung gewähr­ leistet werden kann.

Sollte sich bei dem Lecktest erweisen, daß der Rohr­ wickelring die vorgeschriebene niedrige Leckrate über­ schreitet, ist es erfindungsgemäß zweckmäßig (Anspruch 8), mit Hilfe von in der Ringmitte zusätzlich vorgesehenen Dichtschweißungen eine Zweiteilung des Wickelrings vor­ zunehmen, um durch separates Prüfen der beiden Teil­ ringe den schadhaften Teilring aussondern zu können.

Claims (8)

1. Verfahren zur Abnahmeuntersuchung von insbesondere kleinkalibrigen Metall- bzw. Stahlrohren großer Länge, bei welchem das Rohr mittels eines unter Druck stehenden Test­ mediums auf Druckfestigkeit und Dichtigkeit geprüft wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) das Rohr wird zu einem Ring gewickelt;
• b) der Wickelring wird zunächst innenseitig zum Zwecke der Festigkeitsprüfung über eine vorbestimmte Belastungs­ zeit hinweg mit trockenem, auf den erforderlichen Prüf­ druck vorgespannten Druckgas beaufschlagt;
• c) das Druckgas wird abgelassen;
• d) der Wickelring wird dann zum Zwecke der Dichtigkeits­ prüfung mit niedriger gespanntem, Helium enthaltenden Testgas befüllt;
• e) der Wickelring, der an beiden Seiten verschlossen ist, wird in einen Rezipienten eingebracht und dort unter äußeres Vakuum gestellt, und
• f) nach einer vorbestimmten Einwirkungszeit wird die Leck­ rate des Wickelrings mit einem an den Rezipienten an­ geschlossenen mit Massenspektrometer arbeitenden Helium- Anzeigegerät bestimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Prüfung des Rohrwickelringes auf Druck­ festigkeit und Dichtigkeit in zwei taktweise hintereinander ge­ schalteten Arbeitsstufen erfolgt, zwischen denen als Vorbereitungs­ stufe für die Dichtigkeitsprüfung in Verbindung mit einem beidendi­ gen dichtenden Verschließen des Rohrwickelringes dessen Befüllen mit dem das Helium enthaltenden Testgas durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfung auf Druckfestig­ keit des Rohrwickelringes durch das trockene Druckgas, z. B. Druckluft, mittels während der Belastungszeit vorübergehend an dessen beiden Enden dichtend angebrachter Anschlußköpfe erfolgt, wobei das Erreichen des vorbestimmten Prüfdrucks selbst­ tätig durch einen in mindestens einem der beiden Anschlußköpfe vorgesehenen Druckschalter angezeigt und das Druckgas nach Been­ digung der vorbestimmten Belastungsdauer selbsttätig wieder ab­ gelassen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrwickel­ ring nach dem Verlassen der Prüfstation für die Druckfestigkeit innerhalb der Vorbereitungsstufe für die Dichtigkeitsprüfung von dem einen Rohrende her mittels eines dichtend an diesem angebrachten Füllkopfes mit dem unter Druck stehenden, Helium enthaltenden Testgas befüllt wird, bis im Bereich eines am ande­ ren Rohrende angeschlossenen Ausblasstutzens mittels einer die­ sem zugeordneten Helium-Prüfsonde Helium angezeigt wird, daß daraufhin dieses Rohrende im Bereich vor dem Ausblasstutzen durch Dichtschweißung verschlossen und anschließend, nach dem Aufbau des vorbestimmten Testgasdruckes innerhalb des Rohrwickel­ ringes, auch das gegenüberliegende Rohrende im Bereich außerhalb des Füllkopfes durch Dichtschweißung verschlossen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dichtschweißungen der jeweiligen Rohrenden des Wickelringes einerseits in Abhängigkeit von der Heliumanzeige an der Prüfsonde im Ausblasstutzen und anderer­ seits in Abhängigkeit von einem dem Füllkopf zugeordneten, das Erreichen des vorgeschriebenen Testgasdrucks innerhalb des Wickelringes anzeigenden Druckschalter automatisch gesteuert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Dichtschweißungen versehenen, nach außen hülsenförmig offenen beiderseitigen Rohr­ enden des Wickelringes nach dem Abnehmen des Füllkopfes sowie des Ausblasstutzens vor dem Einbringen in den Rezipienten zwecks Entfernens von Rest-Helium, z. B. mittels Stickstoff oder Luft, ausgeblasen werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Rezipient nach dem Einbringen des an beiden Enden dichtend verschlossenen und mit dem Helium enthaltenden Testgas unter vorbestimmtem Druck gefüllten Rohrwickelringes dichtend verschlossen und mit­ tels Vakuumpumpe auf den gewünschten Unterdruck abgepumpt wird und daß daraufhin nach Einhaltung einer ausreichenden Testzeit der von der gleichen oder einer weiteren Vakuumpumpe erzeugte Saugstrom aus dem Rezipienten zum Zwecke der Bestimmung der Leckrate des zu prüfenden Rohrwickelringes über eine Leitungs­ verzweigung dem auf Helium-Moleküle ansprechenden Massenspektro­ meter des Helium-Anzeigegerätes zugeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der beiderends geschlossene und mit dem unter Druck stehenden Testgas gefüllte Rohrwickelring im Falle einer zu hohen Leckrate zum Zwecke der Fehlerlokalisierung im Bereich der Ringmitte mit zwei zu­ sätzlichen, im Abstand zueinander benachbarten Dichtschweißungen versehen und beide Ringhälften nach der Trennung im Bereich zwischen den einander benachbarten Dichtschweißungen erneut und gesondert der gleichen Dichtigkeitsprüfung unterworfen werden.