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Verfahren zur Herstellung eines Rohrs zum hydraulischen oder
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pneumatischen Transport von Feststoffen sowie hierfür geeignetes Rohr
Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrs zum
hydraulischen oder pneumatischen Transport von Feststoffen gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Andererseits richtet sich die Erfindung auf ein Rohr zum hydraulischen
oder pneumatischen Transport von Feststoffen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
2.
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Bei Rohrleitungen zum Transport von Feststoffen, beispielsweise Sand,
in Form von zum Beispiel Düker oder Schiffsverrohrungen, das heißt bei Rohrleitungssträngen,
die über eine längere Zeit ortsfest verlegt bleiben, sind starke Verschleißerscheinungen
stets an den Enden der zwecks Auswechselbarkeit unzentriert aneinanderstoßenden
Rohre festzustellen. Diese Verschleißprobleme sind insbesondere deshalb unangenehm
, weil die betroffinen Längenabschnitte nur etwa 5-10 % der Gesamtlänge eines Rohrs
ausmachen, so daß demzufolge 90-95 % der Gesamtrohrlänge ausschließlich dem normalen
Abrieb durch die transportierten
Feststoffe ausgesetzt sind. Obwohl
also der weitaus überwiegende Teil eines Rohrs über längere Zeit voll funktionsfähig
bleiben würde, muß dennoch das gesamte Rohr ausgetauscht werden, wenn die Endabschnitte
über Gebühr verschlissen sind.
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Die Ursache der ausschließlich endseitig zu beobachtenden Verschleißerscheinungen
ist darin zu sehen, daß das axiale Ausrichten der Durchmesser bis zu 1000 mm und
mehr sowie Längen um annähernd 6 m aufweisenden, in der Regellängsgeschweißten Rohre
im Zuge eines Rohrstangg. im wesentlichen nur über den Außenumfang der Rohre oder
über die endseitigen Ringflansche erfolgen kann. Ineinandergreifende Zentrierungen
sind deshalb nicht vorgesehen, weil dann sowohl die radiale Entfernung eines Rohrs
aus einem Rohrleitungsstrang als auch die Wiedereingliederung eines neuen Rohrs
nicht möglich sind. Da ferner Rohre mit den voraufgehend beschriebenen Abmessungen
trotz modernster Fertigungsmethoden unrund sind, gehen mithin die Innenwandungen
im Bereich der Stoßstellen zweier Rohre nicht absatzlos ineinander über. Es bilden
sich Stoßkanten aus, die selbst bei Größenordnungen von unter l mm dazu führen,
daß die Feststoffteilchen hieran abgelenkt, verwirbelt und dann auf die Innenwandungen
geschleudert werden. Die hierdurch erzeugten Verschleißbereiche sind mithin überall
dort anzutreffen, wo die an sich gewünschte laminare Strömung der Feststoffteilchen
durch Turbulrenzen unterbrochen wird.
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Um dem Zwang zum vorzeitigen und damit unwirtschaftlichen Austausch
von Rohren vorzubeugen, hat man auch schon die Enden der Rohre durch umfangsseitige
Manschetten verstärkt. Diese Maßnahme beseitigte aber nicht die Ursache des Verschleißproblems.
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Auch versuchte man, an den Rohrenden Vorsatzstücke anzuordnen, die
jeweils aus einer Innenhülse aus hochverschleißfestem Stahl und aus einer mantelseitigen
Muffe aus einem schweißbaren Stahl zusammengesetzt sind. Auf diese Weise konnte
die Standzeit eines Rohrs zwar etwas verlängert, jedoch nicht die eigentliche Ursache
des erhöhten Verschleißes beseitigt werden. Außerdem wurden dann im Bereich der
Stoßstellen der VorsatzstUcke mit dem Rohrmittelteil neue, von den Feststoffteilchen
angeströmte Kanten gebildet, welche die bislang nur endseitigen Verschleißerscheinungen
um die Länge der Vorsatzstücke weiter in den Rohrmittelteil verlagerten.
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Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Herstellung eines Rohrs zum hydraulischen oder pneumatischen Transport von Fest
stoffen sowie ein hierfür geeignetes Rohr zu schaffen welche gewährleisten, daß
die Standzeit der rohrendseitigen Vorsatzstücke der durch den normalen Abrieb durch
den Feststofftransport bestimmten Standzeit des Rohrmittelteils entspricht.
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Was den verfahrensmäßigen Teil dieser Aufgabe anlangt, so besteht
dessen Lösung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.
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Hierbei macht sich die Erfindung die Eigenschaft zunutze, daß die
Ringflansche zum Aneinander schließen von zwei Rohren in radialer Richtung absolut
starr sind. Durch Kalibrierung der Innendurchmesser der Vorsatzstücke mindestens
im Bereich der durch die Ringflansche bestimmten Querebene und durch koaxiale Ausrichtung
der derart kalibrierten Innenwandungen mit den umfangsseitigen Oberflächen der Ringflansche
kann nunmehr gewährleistet werden, daß beim Verschweißen der Vorsatzstücke und der
Fingflansche die Innenwandungen der Vorsatzstücke und die umrangsseitigen Oberflächen
der Ringflansche auf zueinander absolut
konzentrischen Kreisen liegen.
Die Ringflansche bilden gewissermaßen eine Schweißlehre. Vorher bestehende Ovalitäten
der Vorsatzstücke werden beim Kalibrieren beseitigt, wobei der Ausgleich im Spalt
zwischen den Ringflanschen und den Vorsatz starken erfolgt. Es werden also nicht
die Vorsatzstücke an die inneren Oberflächen der Ringflansche angepaßt.
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Sollen nunmehr zwei Rohre miteinander verbunden werden, so ist dann
ein exaktes Fluchten der Innenwandungen im Bereich der Stoßstellen gewährleistet,
wenn die umfangsseitigen Oberflächen der aneinander grenzenden Ringflansche miteinander
fluchten. Dadurch werden innenseitig Kantenbildungen vermieden tind fdglieh das
Entstehen von schädlichen Turbulenzen sowie der vorzeitige endseitige Verschleiß
der Rohre unterbunden.
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Durch Kalibrierung der Innenwandungen der Vorsatzstücke mit der Innenwandung
des Rohrmittelteils zumindest in den an die Schweißnahtebenenangrenzenden Bereichen
ist ferner Sorge dafür getragen, daß sich auch an diesen Stoßstellen der laminaren
Strömung keine Hindernisse in den Weg stellen und mithin auch keine außergewöhnlichen
Verschleißerscheinungen in Strömungsrichtung hinter den Stoßstellen auftreten kann.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren spielt es keine Rolle ob zuet die
Vorsatz stücke unter Kalibrierung an den Rohrmittelteil geschweißt oder ob zunächst
die Vorsatzstücke mit den Ringflanschen verbunden und danach die so komplettierten
Vorsatzstücke an den Rohrmittelteil angeschlossen werden. Beide Verfahrensabläufe
gewährleisten einwandfrei miteinander fluchtende Innenwandungen, die es sicherstellen,
daß die Stand-~zeit der Vorsatzstücke der Standzeit des Rohrmittelteils weitgehend
entspricht.
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Was die gegenständliche Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden
Aufgabe anbetrifft, so wird diese in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 2
aufgeführten Merkmalen gesehen.
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Die Bemessung der Wandstärke der verschleißfesten Innenhülsen im
Vergleich zur Bemessung der Wandstärke der mantelseitigen Muffen im Verhältnis von
2:1 stellt sicher, daß trotz der im Bereich der Stoßstellen von zwei aneinandergrenzenden
Rohren niemals ganz zu vermeidenden Störungen der laminaren Feststoffströmung und
des damit einhergehenden höheren Verschleißes an den Rohrenden eine Standzeit der
Rohrenden, das heMbUer Vorsatzstücke erreicht wird, die im wesentlichen der Standzeit
des Rohrmittelteils entspricht. Dabei ist es in Abhängigkeit von den Eigenschaften
beziehungsweise der Zusammensetzung.des jeweils transportierten Feststoffs durchaus
möglich, daß der Rohrmittelteil ein normales Einlagenrohr aus einem schweißbaren
Stahl ist. Durch die Anordnung der Stirnflächen der Ringfanshe, der Muffen und der
Innenhülsen in ein und derselben Ebene wird für den immer mal notwendig werdenden
Austausch eines Rohr im Zuge eines für längere Zeit ortsfest verlegten Rohrleitungstrangs
die Demontage und anschließende Wiedermontage erheblich erleichtert. Das stumpfe
Aneinandersetzen der Vorsatzstücke an den Rohrmittelteil führt ferner zu einer einfachen
umfangsseltigen Hohlkehlschweißnaht, durchiwelche auch die Innenhülsen der Vorsatzstücke
noch in einem ausreichenden Umfang mit festgelegt werden.
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Wird der Rohrmittelteil aus Verbundmaterial hergestellt, so ist es
gemäß der Erfindung vorteilhaft, daß die Wandstärke des aus einem härtbaren Kohlenstoffstahl
gebildeten Innenrohrs zur Wandstärke des Außenrohrs aus schweißbaren Stahl etwa
wie 1:1 bemessen ist.
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Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform kennzeichnet sich gemäß
der Erfindung dadurch, daß die Wandstärke der Innenhülsen etwa 10 mm und die der
Muffen, des Innenrohrs sowie des Außenrohres etwa 5 mm betragen. Diese Wandstärken
reichen aus, um unter normalen Einsatzbedingungen eine länge Standzeit der zu einem
Rohrleitungsstrang zusammengefügten. Rohre zu gewährleisten.
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Im Hinblick auf den zu erwartenden Vers&Reiß genügt es, wenn
gemäß der Erfindung die Länge der Vorsatzstücke zur Länge des Rohrmittelteils etwa
1:10 bis 1:40 bemessen ist. Das bedeutet, daß bei einer beispielsweisen Rohrlänge
von etwa 6 m die Länge der Vorsatzstücke 150 bis 500 mm beträgt.
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Es hat sich in Versuchen erhärtet, daß eine für die Praxis besonders
vorteilhafte Ausführungsform dadurchlfeñnzeichnet ist, daß die Innenhülsen der Vorsatzstücke
aus härtbarem Kohlenstoffstahl der Güte C 70 und die Muffen aus einem Schweißstahl
der Güte St 37 bestehen, während das Innenrohr des Rohrmittelteils aus einem härtbaren
Kohlenstoffstahl der Güte C 45 und das Außenrohr aus einem Schweißstahl der Güte
St 37 gebildet sind.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Mit l ist der Endabschnitt eines Rohrs 2 bezeichnet, das im Verlauf
eines Rohrleitungsstrangs, zum Beispiel für einen Düker eingegliedert ist.
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Das beispielsweise eine Länge L von 6 m und einen Innendurchmesser
B von 1000 mm aufweisende Rohr 2 setzt sich aus
einem Rohrmittelteil
3 und zwei an diesen Rohrmittelteil 3 stumpf angeschweißte, untereinander identisch
ausgebildete Vorsatzstücke 4 zusammen.
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Der Rohrmittelteil 3 besteht aus einem Innenrohr 5 aus einem härtbaren
Kohlenstoffstahl der Güte C 45 mit einer Wandstärke d von 5 mm. Das gleich lange
Außenrohr 6 besteht hingegen aus einem Schweißstahl der Güte St 37, jedoch ebenfalls
mit einer Wandstärke d' von 5 mm.
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Die Vorsatzstücke 4 setzen sich jeweils aus einer zylindrischen Innenhülse
7 aus einem härtbaren Kohlenstoffstahl der Güte C 70 und einer mantelseitigen Muffe
8 gleicher Länge aus einem Schweißstahl der Güte St 37 sowie aus einem umfangsseitig
der Muffe 8 angeschweißten Ringflansch 9 zusammen. Dabei liegen die Stirnseiten
10, ll, 12 des Ringflansches 9, der Muffe 8 und der Innenhülse 7 in derselben Ebene
E.
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Die Wandstärke d" der Innenhülse 7 beträgt beispielsweise 10 mm,
während die Wandstärke d " 'der Muffe 8 gleich 5 mm bemessen ist.
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Die Vorsatzstücke 4 und der Rohrmittelteil 3 sind durch eine umfangsseitige
Schweißnaht 13 im Stoßbereich der Muffe 8 und des Außenrohrs 6 miteinander verbunden.
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Bei der Fertigung des dargestellten Rohrs 2 wird beispielsweise wie
folgt vorgegangen: Zunächst werden die Vorsatzstücke 4 und der Rohrmittelteil 3
zumindest in den an die Schweißnahtebene SEangrenzenden Bereichen kalibriert, das
heißt die Innenwandungen lii, 1 absolut
gerundet und miteinander
fluchtend gemacht. In dieser Einspannung wird dann die Schweißnaht 13 hergestellt,
so daR im Anschluß an die Schweißung die Innenwandungen 14, 15 der Vorsatzstücke
4 und des Rohrmittelteils 3 absatzlos ineinander übergehen.
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Nunmehr werden die Ringflansche 9 auf die Vorsatz stücke 4 geschweißt.
Zu diesem Zweck werden die Innenwandungen 14 der Vorsatzstücke 4 mindestens in den
an die Ebene E angrenzenden Bereichen rundkalibriert und derart zu den die Vorsatzstücke
4 mit Spiel umgebenden Ringflanschen 9 ausgerichtet, daß die Innenwandungen i4 der
Vorsatzstücke 4 und die umfangsseitigen Oberflächen 16 der Ringflansche 9 auf zueinander
absolut konzentrischen Kreisen liegen. Der Ausgleich, das heißt die Beseitigung
der Ovalität der Vorsatzstücke 4 erfolgt dann im Spalt 17 zwischen den Vorsatzstücken
4 und den Ringflanschen 9. Anschlteßend werden die Schweißungen 18 zwischen den
Muffen 8 und den Ringflanschen 9 hergestellt.
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Werden nunmehr zwei Rohre 2 miteinander verbunden, so ist das einwandfreie
Fluchten der Innenwandungen 14 der Rohre 2 dann gewährleistet, wenn die miteinander
über die nicht naher dargestellten Schrauben verbundenen Ringflansche 9 hinsicht3ich
ihrer umfangsseitigen Oberflächen 16 fluchten.
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