DE3518882C2

DE3518882C2 -

Info

Publication number: DE3518882C2
Application number: DE3518882A
Authority: DE
Inventors: Toshio Ino; Tsukasa Maenosono; Kazuo Yoshida; Masanori Terasaki; Tetsusho Yokohama Kanagawa Jp Kuriwaki; Tadao Kisarazu Chiba Jp Koga; Miharu Yokohama Kanagawa Jp Hirado
Original assignee: IHI Corp; Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Current assignee: IHI Corp; Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Priority date: 1984-05-31
Filing date: 1985-05-25
Publication date: 1989-08-31
Also published as: ES550417A0; DE3518882A1; JPS60255930A; JPH0437145B2; US4694131A; SE8502645L; IT8520952A0; SE8502645D0; IT1185605B; ES8702765A1; SE454888B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs zum Abbau von Restspannungen in einer Schweißverbindung zwischen einem Haupt- und einem Abzweigrohr.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der JP-OS 58-1 35 593 vom 12.8.1983 bekannt. Aus Fig. 1 dieser Druckschrift ist ersichtlich, daß der erste Spulenabschnitt ein einteiliges Gebilde ist, das den zum Abzweigrohr benachbarten Flächenabschnitt des Hauptrohres und den Flächenabschnitt des Abzweigrohres umgibt. Aus dieser Figur ist jedoch nicht zu ersehen bzw. zu entnehmen, daß der erste Spulenabschnitt entlang einer zur Längsachse des Hauptrohres senkrechten Teilungsebene, die gleichzeitig die Teilungsebene durch die Längsachse des Abzweigrohres ist, noch in jeweils zwei Teilabschnitte unterteilt ist. Eine Unterteilung des ersten Spulenabschnittes in zwei getrennte und durch Verbinder elektrisch leitend miteinander verbundene Abschnitte, nämlich in einen Abzweigrohrabschnitt und in einen Hauptrohrabschnitt, ist der Fig. 1 dieser Druckschrift nicht zu entnehmen. Aus dieser Figur ist nur ersichtlich, daß der erste Spulenabschnitt einen Hauptrohrabschnitt und einen mit dieser unmittelbar verbundenen Abzweigrohrabschnitt aufweist, wobei der erste Spulenabschnitt zu einer Ebene symmetrisch ausgebildet ist, die senkrecht zur Längsachse des Hauptrohres ist, und die gleichzeitig durch die Längsachse des Abzweigrohres verläuft. Ähnliche Vorrichtungen sind aus der JP- OS 56-1 19 738 sowie aus der EP-OS 0 93 346 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach und zeitsparend an einer zwischen einem Hauptrohr und einem Abzweigrohr vorgesehenen Schweißverbindung angeordnet werden kann, um die in der Schweißverbindung vorhandenen Restspannungen abbauen zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Hinzunahme der Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs gelöst.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung und

Fig. 2(I) und 2(II) Darstellungen zur Erläuterung des Prinzips der Wirkungsweise der Vorrichtung gem. Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine Rohr-Anordnung 1 aus einem Hauptrohr 2, an das bei 4 ein Rohrstutzen 3, und an diesen bei 6 ein Abzweigrohr 5 angeschweißt ist. In den Schweißverbindungen 4 und 6 werden Restspannungen, d. h. bleibende Spannungen verursacht.

Die Vorrichtung weist eine Hochfrequenz(HF)- Induktionswärmespule 7 auf, um die Behandlung zum Abbau der Restspannung der Haupt- und Abzweigrohranordnung 1 durchzuführen. Die Spule 7 ist so geformt, daß sie die Schweißverbindungen 4 und 6, einen vorbestimmten Abschnitt des Hauptrohres 2 in der Nachbarschaft der Schweißverbindung 4 und einen vorgegebenen Abschnitt des Abzweigrohres 5 in der Nachbarschaft der Schweißverbindung 6 umgibt. Da die Spule 7 an der Haupt- und Abzweigrohranordnung 1 bspw. einer nuklearen Kraftwerkanlage während des Baues oder während ihres Betriebes angeordnet sein kann, ist die Spule 7 durch eine Achse des Hauptrohres 2 enthaltende Ebene in einen oberen Abschnitt 8 und in einen unteren Abschnitt 9 geteilt, wobei der obere Abschnitt 8 außerdem in einen Abzweigrohrabschnitt 10 und einen Hauptrohrabschnitt 11 unterteilt ist. Sowohl der Abzweigrohrabschnitt 10 als auch der Hauptrohrabschnitt 11 ist außerdem in vertikaler Richtung in zwei Hälften unterteilt. Um in Zonen, die von der Induktionswärmespule 7 umgeben sind, eine gleichmäßige oder im wesentlichen gleichmäßige Magnetflußdichte zu erhalten, wenn die Induktionswärmespule 7 mit Energie versorgt wird, erstrecken sich die Spulenabschnitte über den Umfang des Rohrstutzens 3 und des Abzweigrohres 5 sowie konzentrisch oder schraubenförmig um das Abzweigrohr über dem Hauptrohr 2. Außerdem sind diese Abschnitte der Induktionswärmespule derartig angeordnet, daß der elektrische Strom in allen Spulenabschnitten in die gleiche Richtung fließt.

Die Induktionswärmespule 7 weist deshalb eine Vielzahl nicht dargestellter Spulenabschnitte auf, die in der oben beschriebenen Art unterteilt sind. Jeder Spulenabschnitt hat eine sich an einen Abschnitt des Rohres anschmiegende Gestalt und besteht z. B. aus einem Rohr, das eine gute elektrische Leitfähigkeit besitzt. Die Spulenabschnitte, die sich an die Haupt- und Abzweigrohranordnung 1 anschmiegen, sind mechanisch und elektrisch miteinander mittels Verbindern 12 verbunden, so daß der elektrische Strom durch diese Spulenabschnitte in die gleiche Richtung fließt. Außerdem kann erforderlichenfalls ein Kühlmittel durch das Hauptrohr 2 und das Abzweigrohr 5 geleitet werden. Desweiteren kann die Induktionswärmespule 7 durch ein geeignetes Isoliermaterial verstärkt werden, das eine gewünschte Festigkeit besitzt.

Die Verbinder 12 können weggelassen werden und die Spulenabschnitte, welche die HF-Induktionswärmespule 7 bilden, können in Serie oder parallel miteinander verbunden werden, so lange der elektrische Strom durch jeden Spulenabschnitt in die gleiche Richtung fließt.

Für Haupt- und Abzweigrohr-Anordnungen der unterschiedlichsten Größen und Formen sind sehr feine Temperatursteuerungen möglich.

Selbstverständlich ist die oben beschriebene Vorrichtung nicht auf eine Haupt- und Abzweigrohr-Anordnung begrenzt, in der ein Rohrstutzen an einem Hauptrohr und ein Abzweigrohr an den Rohrstutzen angeschweißt sind, sondern sie kann auch angewendet werden bei einer Haupt- und Abzweigrohr-Anordnung, bei welcher ein Abzweigrohr direkt an einem Hauptrohr angeschweißt ist.

Wenn bspw. angenommen wird, daß ein Rohrstutzen W gemäß Fig. 2(I) vollständig und gleichmäßig durch eine Spule K erwärmt wird, und daß die Innenfläche des Hauptrohres und des Abzweigrohres durch ein Kühlmittel gekühlt werden, wird in der Außenfläche des Haupt- und Abzweigrohres eine zur Restspannung entgegengesetzte Zugspannung verursacht, während die Druckspannung in der Innenfläche des Haupt- und Abzweigrohres, welche den Rohrstutzen W bilden, verursacht wird. Mit r ist der Abstand der Wand des Abzweigrohres von seiner Achse, mit t₁ die Wanddicke des Abzweigrohres, mit t₂ die Wanddicke des Hauptrohres und mit R der Radius des Hauptrohres bezeichnet, wobei das Verhältnis t₁/r und t₂/r sehr viel kleiner als 1 sein soll. Unter der Annahme, daß der Rohrstutzen W in das Abzweigrohr W₁ und das Hauptrohr W₂ gemäß Fig. 2(II) aufgetrennt werden kann, ergibt sich an den Enden W₃ und W₄ ein Drehmoment M _o, das durch die Formel beschrieben werden kann:

wobei in dieser Formel die Buchstaben folgende Bedeutung haben:

t≈t₁≈t₂
E = Elastizitätsmodul
α = linearer Ausdehnungskoeffizient
Δ T = Temperaturdifferenz zwischen der äußeren und der inneren Fläche, und
ν = Poissonverhältnis.

Das Moment M _o wirkt gleichmäßig in die Richtungen, wie sie durch die Pfeile angedeutet sind. Praktisch bedeutet dies, daß an der Schweißverbindung des Rohrstutzens W das Moment M _o ausgeglichen ist.

Wenn ein Abzweigrohr gleichmäßig und ein Hauptrohr partiell erwärmt werden, ist das am Abzweigrohr wirkende Biegemoment von dem am Hauptrohr wirkenden Biegemoment verschieden. Damit ist das Gleichgewicht zwischen den Momenten M _o aufgehoben, so daß die Schweißverbindung auf der Seite des Hauptrohres zum Abzweigrohr hingezogen und die Zugspannung in der Innenfläche der Schweißverbindung verursacht wird. Diese Restspannungen werden durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung abgebaut.

Claims

Vorrichtung zum Abbau von Restspannungen in einer Schweißverbindung (4, 6) zwischen einem Hauptrohr und einem Abzweigrohr (3, 5), wobei ein die Schweißverbindung (4, 6) enthaltender Flächenabschnitt des Hauptrohres (2) und des Abzweigrohres (3, 5) von einer HF-Induktionsspule (7) umgeben ist, deren Spulenwirkungen derart orientiert sind,
- - daß in benachbarten Spulenwindungen eines Spulenabschnittes der elektrische Strom in die gleiche Richtung fließt und
- - daß die HF-Induktionsspule (7) entlang einer durch die Achse des Hauptrohres (2) verlaufenden Teilungsebene in einen ersten Spulenabschnitt (8) und in einen zweiten Spulenabschnitt (9) unterteilt ist,
wobei
- - der erste Spulenabschnitt (8) außer einem Teil des Flächenabschnittes des Hauptrohres (2) auch den Flächenabschnitt des Abzweigrohres (3, 5) abgewandten Seite den restlichen Teil des Flächenabschnittes des Hauptrohres (2) umgibt,
dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Spulenabschnitt (8) in einen Abzweigrohrabschnitt (10) und in einen Hauptrohrabschnitt (11) unterteilt ist, wobei
- - der Abzweigrohrabschnitt (10) entlang einer durch die Achse des Abzweigrohres (3, 5) verlaufenden Teilungsebene in zwei Teilabschnitte unterteilt ist, die miteinander mittels eines Verbinders (12) derart verbunden sind, daß der elektrische Strom durch die beiden Teilabschnitte in die gleiche Richtung fließt, und
- - der Hauptrohrabschnitt (11) entlang einer zur Achse des Hauptrohres (2) senkrechten Teilungsebene in zwei Teilabschnitte unterteilt ist, die miteinander mittels eines Verbinders (12) derart verbunden sind, daß der elektrische Strom durch diese beiden Teilabschnitte in die gleiche Richtung fließt.