DE3037559A1

DE3037559A1 - Verfahren zum waermen eines metallischen rohres

Info

Publication number: DE3037559A1
Application number: DE19803037559
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Phys. 4100 Duisburg Landgraf
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1980-10-02
Filing date: 1980-10-02
Publication date: 1982-04-15
Also published as: DE3037559C2

Description

Die Verwendung von Heizgasumwälzöfen zur Erwärmung von
Rohren ist bekannter Stand der Technik. Der Einsatz bei Rohren, die mehrlagig aufgebaut, z.B. gewickelt sind oder die mindesten derartige Abschnitte enthalten, ist naheliegend.
Es läßt sich zeigen, daß bei hoher Aufheizgeschwindigkeit eines derartigen Rohres die Gefahr besteht, daß z.B. bei Erwärmung von außen die äußere Lage wegen ihrer höheren Temperatur (bezogen auf die inneren Lagen) einem axialen Druck ausgesetzt wird, der um Uberschreiten der Knicksteifigkeit und damit zum ringförmigen Ausknicken der Außenlage führen kann. Dies gilt entsprechend für eine Erwärmung von innen, außen oder von beiden Oberflächen her gleichzeitig.
Diese Gefahr ist besonders dann gegeben, wenn zwischen den Lagen Luftspalte merklicher Dicke angeordnet sind oder vorhanden sein können. Besonders unübersichtlich und kritisch sind die Verhältnisse dann, wenn die Dicken derartiger Isolierschichten fertigungsbedingt schwankend sind.
Eine gefahrlose Erwärmung kann unter diesen Umständen nur bei extrem langsamer Aufheizgeschwindigkeit erfolgen.
Die vorliegende Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, die maximal mögliche Erwärmungsleistung zu realisieren, wobei insbesondere der Fall zu berücksichtigen ist. daß nur vereinzelt Rohre mit außergewöhnlich großem Luftspalt zu erwärmen sind, die die extrem niedrige Aufheizgeschwindigkeit erforderlich machen, wohingegen die Mehrzahl gefahrlos wesentlich schneller erwärmt werden könnte.
Erfindungsgemäß erfolgt dies dadurch, daß die Rohre durch Heizgase erwärmt werden, deren Temperatur so ansteigt, daß eine vorgegebene, nach den Regeln der Festigkeitslehre zu errechnende Temperaturdifferenz zwischen der inneren und der äußeren Rohroberfläche (bzw. der Temperatur der äußeren und dem Mittelwert der Temperatur der übrigen Lagen), die zu einer axialen Beanspruchung führt, die von der Knicklast einen ausreichenden Sicherheitsabstand besitzt, nicht überschritten wird. Dabei ist vorgesehen, aus konstruktiven Gründen vorzugsweise mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit des Heizgases zu arbeiten. Dies ist jedoch keine Voraussetzung.
Um einen möglichst gleichmäßigen Produktionsfluß zu erlauben, kann die erfindungsgemäße Einrichtung dazu benutzt werden, um ein Aufheizprogramm zu ermitteln, das für die iiberwiegende Zahl der Rohre geeignet ist. Dieses Programm wird als normale Steuerung der Heizgastemperatur vorgegeben und die erfindungsgemäße Einrichtung dazu benutzt, um für diejenigen Rohre, bei denen das vorgegebene Aufheizprogramm zu unzulässigen Verhältnissen führen würde, die Aufheizgeschwindigkeit wie beschrieben abzusenken.
Die Erfindung kann sinngemäß auch auf variablen Wärmeübergang, d.h. wechselnde Strömungsverhältnisse des Heizgases im Rahmen des fachmännischen Wissens übertragen werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird nur in der anfänglichen Erwärmungsphase von einer Seite gewärmt. Diese Phase dient zur Bestimmung der unter den vorliegenden Umständen zulässigen Anstieggeschwindigkeit der Heizgastemperatur. Danach erfolgt die Umschaltung auf beidseitige Erwärmung, wobei die Anstiegsgeschwindigkeit der Heizgase erhöht wird. Die Erhöhung beträgt etwa das zwei- bis vierfache der bei einseitiger Erwärmung festgestellten Werte.
Die Messung der Oberflächentemperaturen sollte insbesondere bei ungleichmäßiger Dicke der Luftschicht an mehreren Stel len erfolgen, z.B. durch das Rohr kontaktierende Thermoelemente oder Halbleiterelemente.
Auch kann die maximale Temperaturdifferenz zweier zugeordneter (einander gegenüberliegender) Meßglieder an kritischen Stellen des Rohres zur Steuerung der Heizgastemperatur herangezogen werden. Im allgemeinen genügt jedoch der Mittelwert dieser Messungen.
Die Ergebnisse der Temperaturmessungen werden in an sich bekannter Weise über Mikrokomputer oder Rechner verarbeitet und zur beschriebenen Steuerung herangezogen. Empfehlenswert ist ein Kreislauf der Heizgase, wobei die zugeführte Wärmemenge den an das wärmende Objekt abgegebenen Anteil, die gewünschte Erhöhung der Heizgastemperatur und die Wärmeverluste deckt.
Zur Einpendelung auf die geforderte Rohrtemperatur wird die Heizgastemperatur auf einen Wert begrenzt, der den erstgenannten Wert um nicht mehr als die bereits genannte zulässige Temperaturdifferenz zwischen den Lagen überschreitet.
Nach Erreichen dieses Wertes wird die Heizgastemperatur programmgesteuert auf die Rohrsolltemperatur zurückgenommen. Die Verweilzeit des Objektes in dieser Ausgleichsphase hängt von den Anforderungen an die Gleichmäßigkeit der Rohroberflächentemperatur ab, wobei die eingebauten Meßfühler mitbenutzt werden können.

Claims

Verfahren zum Wärmen eines metallischen Rohres Patentansprüche 1. Verfahren zum Wärmen eines metallischen Rohres, das zumindest teilweise aus mehreren Lagen zusammengesetzt, z.B. gewickelt ist, und bei dem zwischen den metallischen Lagen vorzugsweise ungleichmäßig dicke Zwischenschichten mit geringerer Wärmeleitfähigkeit angeordnet sind mit warmen Gasen geeigneter Strömungsanordnung und -geschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung mindestens zeitweilig nur einseitig erfolgt und die Temperatur der Heizgase so durch die Differenz der inneren und äußeren Rohroberfläche gesteuert wird, daß diese Differenz einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung alternierend von der Rohrinnen- bzw.

-außenoberfläche her erfolgt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung erfolgt, sobald die zugelassene Temperaturdifferenz zwischen der inneren und äußeren Rohroberfläche erreicht ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und anderen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst einseitig gewärmt, die sich dabei aufgrund der vorgegebenen Temperaturdifferenz einstellende Anstiegsgeschwindigkeit der Heizgase festgehalten und danach bei erhöhter, etwa 2-bis 4-facher Anstiegsgeschwindigkeit der Heizgase beidseitig weiter erwärmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Heizgastemperatur steuernde Differenz der Oberflächentemperatur an einer Vielzahl von Meßpunkten bestimmt und der Mittelwert zur Steuerung herangezogen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Heizgastemperatur steuernde Differenz der Oberflächentemperatur an einer Vielzahl von einander zugeordneten Meßpunkten bestimmt und der Maximalwert zur Steuerung herangezogen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizgastemperatur den zu erreichenden Sollwert der Rohrtemperatur um nicht mehr als den zugelassenen Differenzbetrag der inneren und äußeren Rohrtemperatur überschreiten darf.