DE3318045C1 - Detachable, sealed screw connection for composite pipeline pieces for the transportation of heated media - Google Patents
Detachable, sealed screw connection for composite pipeline pieces for the transportation of heated mediaInfo
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Abstract
Description
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die nur aus Metallstücken bestehende Anschlußverbindung einen Rohrnippel aufweist, der an einem Ende radial nach außen zurückspringt und dort ein Innengewinde trägt, mit dem der Rohrnippel auf ein Außengewinde des Innenrohrs aufgeschraubt ist, daß der Rohrnippel im axialen Bereich des Innengewindes mit dem Außenrohr verschweißt ist, daß der Rohrnippel am anderen Ende ein Außengewinde trägt, mit dem er auf ein Innengewinde einer Muffe aufgeschraubt ist, daß der Rohrnippel in seinem das Außengewinde tragenden Abschnitt einen Innendurchmesser hat, der im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Innenrohres ist, daß die Muffe an ihrem anderen Ende ebenfalls ein Innengewinde trägt, mit dem sie auf ein Außengewinde des Innenrohres der angrenzenden Rohrleitung aufgeschraubt ist, daß die Muffe an das Außenrohr der angrenzenden Rohrleitung angeschweißt ist, daß an den miteinander verschraubten Gewinden metallische Dichtungen ausgebildet sind und daß an der Muffe zwischen den beiden Innengewindeabschnitten ein Ringstück vorgesehen ist, dessen Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Innenrohres ist. To solve this problem, the invention is characterized in that that the connection, which consists only of pieces of metal, has a pipe nipple, the springs back radially outward at one end and carries an internal thread there, with which the pipe nipple is screwed onto an external thread of the inner pipe that the The pipe nipple is welded to the outer pipe in the axial area of the internal thread, that the pipe nipple at the other end has an external thread with which it connects to an internal thread a sleeve is screwed on that the pipe nipple in its bearing the external thread Section has an inner diameter which is substantially equal to the inner diameter of the inner pipe is that the socket at its other end also has an internal thread carries, with which it on an external thread of the inner pipe of the adjacent pipeline is screwed on so that the sleeve is welded to the outer pipe of the adjacent pipeline is that metallic seals are formed on the threads screwed together are and that a ring piece on the sleeve between the two internally threaded sections is provided, the inner diameter of which is essentially equal to the inner diameter of the inner tube is.
Man kann somit auf Dichtungsringe und dergleichen aus Kunststoffmaterial verzichten, weil auch die Dichtungen bei der erfindungsgemäßen Schraubverbindung aus Metallteilen bestehen. One can thus use sealing rings and the like made of plastic material dispense, because the seals in the screw connection according to the invention consist of metal parts.
Auch wird die in die aneinander angrenzenden Innenrohre eingesetzte Hülse beim geschilderten Stand der Technik überflüssig, weil durch die Ausgestaltung der Muffe mit einem Ringstück zwischen den beiden Innengewindeabschnitten, dessen Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Innenrohre ist, zwei Schultern ausgebildet sind, an die sich der Rohrnippel mit seinem Ende bzw. das Innenrohr der anderen Rohrleitung mit dessen Ende anlegen kann, so daß der freie Innenquerschnitt der Innenrohre ungestört bleibt. Auch entfällt die auf die Außenrohre aufgeschraubte Gewindemuffe beim Stand der Technik, weil sowohl der Rohrnippel wie auch die Muffe in radialer Richtung weder üher den Innendurchmesser des Innenrohres noch über den Außendurchmesser des Außenrohres vorstehen. Dennoch erfüllt die erfindungsgemäße Schraubverbindung alle an sie gestellten Forderungen. Sie kann aus einem geeigneten, warmfesten Stahl hergestellt werden, der schweißbar ist und sauergasbeständig. Das bedeutet, daß die Spannungen des Stahls unter der Hälfte der Streckgrenze des Materials bleiben. The is also inserted into the adjacent inner tubes Sleeve is superfluous in the described prior art because of the design the sleeve with a ring piece between the two internally threaded sections, its The inside diameter is essentially the same as the inside diameter of the inner tubes, two shoulders are formed, on which the pipe nipple with its end or the inner pipe of the other pipeline can create with its end, so that the free Inner cross-section of the inner tubes remains undisturbed. There is also no need for the outer tubes screwed-on threaded sleeve in the prior art, because both the pipe nipple as also the sleeve in the radial direction neither over the inner diameter of the inner pipe still protrude beyond the outer diameter of the outer tube. Nevertheless, the invention fulfills Screw connection all demands placed on them. You can choose from a suitable, Heat-resistant steel can be produced, which is weldable and acid-gas-resistant. That means that the stresses of the steel are below half the yield strength of the material stay.
Bevorzugt besteht der Rohrnippel und die Muffe aus im wesentlichen derselben Stahllegierung wie die Innenrohre und ggf. die Außenrohre. Die Materialien haben dann dieselben Eigenschaften und insbesondere thermischen Ausdehnungskoeffizienten, was zur Verringerung von thermischen Spannungen zwischen den Bauteilen beiträgt. The pipe nipple and the socket preferably consist essentially of the same steel alloy as the inner tubes and, if applicable, the outer tubes. The materials then have the same properties and in particular thermal expansion coefficients, which contributes to the reduction of thermal stresses between the components.
Weiterhin wird es bevorzugt, wenn der Rohrnippel und die Muffe an ihren Außenflächen ringförmige Auflagen für die Außenrohre haben. Diese können dort gut plaziert und fluchtend angeordnet werden und es steht eine ausreichende Fläche für die Ringschweißverbindung zur Verfügung. Furthermore, it is preferred if the pipe nipple and the socket on their outer surfaces have annular supports for the outer tubes. These can be there be well placed and aligned and there is sufficient space available for the ring weld connection.
Eine besonders gute Dichtung wird erzielt, wenn an den miteinander verschraubten Gewinden doppelte metallische Dichtungen ausgebildet sind. Das bedeutet, daß an jeder Gewindeverbindung zwei metallische Dichtflächen ausgebildet sind. A particularly good seal is achieved if the one another screwed threads double metallic seals are formed. That means, that two metallic sealing surfaces are formed on each threaded connection.
Hierfür ist es vorteilhaft, wenn alle Gewindeabschnitte einen Winkel mit der Achse der Rohrleitung einschließen. Bei einer solchen Profilierung der Gewinde- abschnitte lassen sich die erwähnten doppelten metallischen Dichtungen besonders gut anlegen. For this purpose, it is advantageous if all thread sections form an angle with the axis of the pipeline. With such a profiling of the thread sections the mentioned double metallic seals can be applied particularly well.
Eine wichtige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr mit dem Rohrnippel und der Muffe in erwärmten Zustand des Innenrohrs, des Rohrnippels und der Muffe verschweißt ist. Durch diese Maßnahme wird die eingangs erwähnte Vorspannung der Schraubverbindung erreicht. Alternativ kann man natürlich auch die Vorspannung durch einen ausreichenden mechanischen Zug an den Innenrohren erzielen, wie an sich bekannt, was aber konstruktiv aufwendiger ist. Die Vorspannung der Rohrleitung nimmt gewissermaßen die Längenänderungen der Innenrohre, bedingt durch die im Betrieb auftretende Erwärmung, zumindest teilweise vorweg und verringert dadurch die im Betrieb auftretenden thermischen Spannungen. Dies ist an sich bekannt. An important embodiment of the invention is characterized in that that the outer pipe with the pipe nipple and the socket in the heated state of the inner pipe, of the pipe nipple and the socket is welded. This measure is the initially mentioned pretensioning of the screw connection reached. Alternatively, of course, you can also the pre-tensioning through sufficient mechanical tension on the inner tubes achieve, as is known per se, but this is more complex in terms of construction. The bias the pipeline takes the changes in length of the inner pipes, so to speak, conditionally due to the heating that occurs during operation, at least partially in advance and reduced thereby the thermal stresses occurring during operation. This is known per se.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Schraubverbindung zweier aneinander anstoßender Verbundrohr-Leitungsstücke, wobei rechts ein Axialschnitt auch durch den Rohrnippel und die Muffe gelegt ist, während links diese Teile in Ansicht gezeigt sind; Fig. 2 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 1, wobei aber nur ein einziges Verbundrohr-Leitungsstück gezeigt ist, das an einem Ende mit dem Rohrnippel und am anderen Ende mit der Muffe versehen ist; im rechten Axialschnitt von F i g. 2 ist das Leitungsstück vorgespannt gezeigt und im linken Axialschnitt im nicht vorgespannten Zustand. The invention is illustrated below using an exemplary embodiment explained in more detail. It shows F i g. 1 a screw connection of two abutting one another Composite pipe line pieces, with an axial section on the right also through the pipe nipple and the sleeve is laid, while on the left these parts are shown in view; Fig. 2 is a sectional view similar to FIG. 1, but with only a single composite pipe line section is shown, the one end with the pipe nipple and the other end with the socket is provided; in the right axial section of FIG. 2 the line section is pretensioned shown and in the left axial section in the non-prestressed state.
In F i g. ist ein Verbundrohr-Leitungsstück mit Innenrohren 1 und Außenrohren 2 gezeigt, die axial miteinander fluchten. Zwischen den Rohren 1, 2 befindet sich eine Wärmeisolation 3, üblicherweise in Gestalt von als Halbschalen gepreßtem Kalziumsilikat, das anschließend mit inertem Gas gespült worden ist. Zentrierringe 4 aus Keramik sind voneinander beabstandet auf die Innenrohre 1 aufgeschoben; ihr Außendurchmesser entspricht im wesentlichen dem Innendurchmesser der Außenrohre. Schließlich ist in F i g 1 noch ein Casing 5 gezeigt. In Fig. is a composite pipe line piece with inner pipes 1 and Outer tubes 2 are shown which are axially aligned with one another. Between the pipes 1, 2 there is a thermal insulation 3, usually in the form of half-shells pressed calcium silicate, which has then been flushed with inert gas. Centering rings 4 made of ceramic are pushed onto the inner tubes 1 at a distance from one another; your The outer diameter essentially corresponds to the inner diameter of the outer tubes. Finally, a casing 5 is shown in FIG.
Die neuartige Schraubverbindung zwischen der oberen Rohrleitung und der unteren Rohrleitung nach Fig. 1 besteht aus einem Rohrnippel 6 und einer Muffe 7. Dies wird im folgenden im einzelnen erläutert. The new screw connection between the upper pipe and the lower pipe of Fig. 1 consists of a pipe nipple 6 and a sleeve 7. This is explained in detail below.
Der Rohrnippel 6 hat grundsätzlich einen Innendurchmesser gleich dem Innendurchmesser der Innenrohre 1. Eine Ringstufe 8 an seiner Innenseite ist vorgesehen, an die sich in zusammengeschraubtem Zustand das obere Ende des unteren Innenrohrs 1 anlegt. Daran schließen sich Gewindeabschnitte 9 sowohl des Innenrohrs 1 wie auch des Rohrnippels 6 an. Diese Gewindeabschnitte bilden einen spitzen Winkel mit der Achse der Rohrverbindung. The pipe nipple 6 basically has the same inner diameter the inside diameter of the inner tubes 1. A ring step 8 is on its inside provided, to which the upper end of the lower one is screwed together Inner tube 1 creates. This is followed by threaded sections 9 of both the inner tube 1 as well as the pipe nipple 6. These thread sections form an acute angle with the axis of the pipe joint.
Im Bereich der Gewindeabschnitte 9 ist an der Außenfläche des Rohrnippels 6 eine Kreisringfläche 10 ausgebildet, auf die das Außenrohr 2 aufgeschoben ist Dort ist auch eine Schweißverbindung 11 ausgebildet. In the area of the threaded sections 9 is on the outer surface of the pipe nipple 6, an annular surface 10 is formed, onto which the outer tube 2 is pushed A welded connection 11 is also formed there.
Am anderen Ende des Rohrnippels 6 hat dieser ebenfalls einen Gewindeabschnitt 12, mit dem der Rohrnippel mit der Muffe 7 verschraubt ist, die dort ebenfalls einen entsprechenden Gewindeabschnitt trägt. At the other end of the pipe nipple 6 this also has a threaded section 12, with which the pipe nipple is screwed to the sleeve 7, which also has a corresponding thread section carries.
Daran anschließend ist an der Muffe 7 ein Ringstück 13 ausgebildet, dessen Innendurchmesser gleich dem Innendurchmesser der Innenrohre list. Durch das Ringstück 13 werden oberhalb und unterhalb zwei Schultern ausgebildet, an die sich der Rohrnippel 6 bzw. das Innenrohr 1 mit ihren freien Kanten anlegen. A ring piece 13 is then formed on the sleeve 7, whose inner diameter is equal to the inner diameter of the inner tubes list. By the Ring piece 13 are formed above and below two shoulders to which the pipe nipple 6 or the inner pipe 1 with their free edges.
Am anderen Ende hat die Muffe 7 einen weiteren Gewindeabschnitt 14, mit dem die Muffe auf einen entsprechenden Gewindeabschnitt am freien Ende des Innenrohrs 1 aufgeschraubt ist. At the other end, the sleeve 7 has a further threaded section 14, with which the sleeve on a corresponding threaded section at the free end of the inner tube 1 is screwed on.
Es ist ersichtlich, daß weder der Rohrnippel 6 noch die Muffe 7 in radialer Richtung über den Innendurchmesser der Innenrohre 1 vorstehen noch über den Außendurchmesser der Außenrohre 2. Sie bilden somit eine platzsparende, hochbelastbare, druckdichte und nur aus Metall bestehende Schraubverbindung zwischen den miteinander zu verbindenden Rohrleitungen aus. It can be seen that neither the pipe nipple 6 nor the socket 7 in radial direction over the inner diameter of the inner tubes 1 still protrude over the outer diameter of the outer tubes 2. They thus form a space-saving, heavy-duty, pressure-tight and only made of metal screw connection between each other pipes to be connected.
F i g. 2 zeigt grundsätzlich dieselbe Situation, wobei zusätzlich eine Aluminiumfolie 15 gezeigt ist, die auf die Wärmeisolation 3 und die Zentrierringe 4 aufgelegt sein kann. F i g. 2 basically shows the same situation, with additional an aluminum foil 15 is shown, which is on the thermal insulation 3 and the centering rings 4 can be placed.
Der rechte Teil von F i g. 2 zeigt den vorgespannten Zustand der Rohrleitung, wie auch in F i g. 1. Links ist aber der nicht vorgespannte Zustand der Rohrleitung dargestellt. Man erkennt somit durch einen Vergleich des linken Teils mit dem rechten Teil von Fig. 1, daß vor dem Anlegen der Schweißnähte 11 das Innenrohr 1 auf eine Temperatur derart erwärmt wird, daß dieses sich um den Abstand 16 in axialer Richtung ausdehnt. Dann werden die Schweißnähte angelegt Diese durch Erwärmung bewirkte Vorspannung der Innenrohre (Steigrohre) liegt im mittleren Bereich zwischen der Vorspannung gleich Null und der im Betrieb zu erwartenden Vorspann#ung, damit die noch kalten Rohrleitungen nicht einer unzulässig hohen Vorspannung ausgesetzt werden. The right part of FIG. 2 shows the pretensioned state of FIG Pipeline, as in FIG. 1. On the left, however, is the non-pretensioned state of the pipeline. One recognizes by comparing the left one Partly with the right part of Fig. 1 that before the creation of the welds 11 the Inner tube 1 is heated to a temperature such that this is the distance 16 expands in the axial direction. Then the welds are created through them The pretensioning of the inner pipes (riser pipes) caused by heating is in the middle area between the preload equal to zero and the preload to be expected during operation, so that the pipes, which are still cold, are not exposed to an impermissibly high pre-tension will.
Als Material für das Innenrohr, das Außenrohr, den Rohrnippel und die Muffe kann die folgende Stahllegierung verwendet werden: 26 CrMo 4 stahlentschwefelt, vergütet für C 75/2. As a material for the inner pipe, the outer pipe, the pipe nipple and The following steel alloy can be used for the socket: 26 CrMo 4 desulphurised steel, remunerated for C 75/2.
Die Rohre sind, wie ersichtlich, fest miteinander verbunden, so daß die thermischen Längenänderungen durch die erwähnte Vorspannung der Innenrohre aufgenommen werden. As can be seen, the tubes are firmly connected to one another, so that the thermal changes in length absorbed by the aforementioned prestressing of the inner tubes will.
Versuche haben gezeigt, daß die beschriebene Rohrleitung mitsamt ihrer Schraubverbindung einen Temperaturunterschied zwischen Innenrohren und Außenrohren von 200°C aushalten kann (Temperatur des Innenrohres: 3000 C, Temperatur des Außenrohres: C). Tests have shown that the pipeline described together their screw connection a temperature difference between the inner tubes and outer tubes of 200 ° C (temperature of the inner pipe: 3000 C, temperature of the outer pipe: C).
Die Rohrleitung wird wie folgt zusammengebaut Zunächst werden die Muffen auf das Innenrohr aufgeschraubt. Dann werden die Zentrierringe, die Isolierhalbschalen und ggf. die Aluminiumfolie aufgebracht. The pipeline is assembled as follows. First the Sockets screwed onto the inner pipe. Then the centering rings, the insulating half-shells and if necessary the aluminum foil is applied.
Schließlich wird das Außenrohr übergeschoben. Jetzt wird eine der Schweißnähte angebracht. Anschließend wird das Innenrohr erwärmt, bis ein Dehnungsunterschied von etwa 1,47 mm pro Rohrlänge entstanden ist.Finally the outer tube is pushed over. Now becomes one of the Welds attached. The inner tube is then heated until there is a difference in expansion of about 1.47 mm per pipe length.
Dann wird die zweite Schweißnaht angelegtThen the second weld is made
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |