DE3715521C1

DE3715521C1 - Metal-active gas welding method for pipe branches - using ceramic support ring around inside wall of hole in container to which pipe branch is to be welded

Info

Publication number: DE3715521C1
Application number: DE19873715521
Authority: DE
Inventors: Albert Beier; Peter Denner; Wolfgang 4030 Ratingen De Herrmann
Original assignee: Balcke Duerr AG
Current assignee: Balcke Duerr AG
Priority date: 1987-05-09
Filing date: 1987-05-09
Publication date: 1988-08-25
Also published as: MX167281B; ES2011083A6

Abstract

The outer diameter of the annular seat (5) of the pipe branch (3) to be welded and the corresponding seat (6) on a recess (7) in the wall (1) of the container around the hole (2) are roughly 2mm larger than the inner diameter regardless of the diameter of the hole (2). The axial length of two extensions (9,10) to the end of the branch is 2-3 mm. A ceramic support ring (11) fits into the hole to enter the branch with the hole during welding. The ceramic ring is removed after welding the branch and well.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufschweißen von Rohrabzweigen auf eine mit Bohrungen versehene Behälterwand, wobei der Rohrabzweig am anzuschweißenden Ende ausgehend vom Außendurchmesser konisch nach innen verjüngt ist und ausgehend vom zylindrischen Innendurchmesser mit einer ringförmigen Auf standsfläche versehen ist, die rechtwinklig zur Mittelachse des Rohrabzweigs am Ende einer zylindrischen Verlängerung ausgebildet ist, deren Innendurchmesser dem Innendurchmesser des Rohrabzweigs entspricht, und mit der der Rohrabzweig auf einer entsprechenden Gegenfläche aufsteht, die an der Behälterwand die Bohrung umgebend als oberer Abschluß eines ausgearbeiteten und mit einer zylindrischen Verlängerung versehenen Kragens ausgebildet ist.The invention relates to a method for welding Pipe branches on a container wall provided with holes, the pipe branch at the end to be welded starting from Outside diameter is tapered inwards and outgoing from the cylindrical inner diameter with an annular opening footprint is provided, which is perpendicular to the central axis of the pipe branch at the end of a cylindrical extension is formed, the inner diameter of the inner diameter corresponds to the pipe branch, and with which the pipe branch opens a corresponding counter surface stands on the Container wall surrounding the hole as an upper end of a elaborated and with a cylindrical extension provided collar is formed.

Aus der DE-PS 26 12 661 ist ein Verfahren bekannt, bei dem der Rohrabzweig mit einer konischen Aufstands- bzw. Gegenfläche zum Zentrieren versehen ist, die eine der Schweißrichtung entsprechende Neigung besitzt. Derart vorbereitete Rohrabzweige können problemlos mit Hilfe des Wolfram-Inert gasschweißens (WIG) aufgeschweißt werden. Die Anwendung des Metall-Aktivgasschweißens (MAG) ist jedoch nicht möglich, da hierfür die im Bereich der Kontaktflächen vorhandenen Materialquerschnitte zu groß sind, um ein restspaltfreies Durchschweißen sicherzustellen. From DE-PS 26 12 661 a method is known in which the Pipe branch with a conical contact or counter surface is provided for centering, which is one of the welding direction has a corresponding inclination. So prepared Pipe branches can be easily created using the tungsten inert gas welding (TIG). The application of the Metal active gas welding (MAG) is not possible, however for this the existing ones in the area of the contact areas Material cross sections are too large to be free of residual gaps Ensure through welding.

Aus der US-PS 33 50 537 ist ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art bekannt, das jedoch keine restspaltfreie Durchschweißung ermöglicht, da die Stufung des Kragens und der zur Zentrierung vorgesehene seitliche Übergriff eine derartige restspaltfreie Durchschweißung verhindern. Außerdem erfordert der für die Zentrierung vorgesehene Übergriff aufwendige Vorbereitungsarbeiten.From US-PS 33 50 537 is a method of the beginning described type known, but that no gap-free Through-welding allows because of the gradation of the collar and the lateral overlap provided for centering such Prevent residual gap-free welding. Also requires the overlap provided for centering is complex Preparatory work.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit dem mit geringem technischen Aufwand vorbereitete Rohrabzweige mittels des Metall-Aktivgasschweißens (MAG) auf mit Bohrungen versehene Behälterwände aufgeschweißt werden können, wobei ein restspaltfreies Durchschweißen in kürzestmöglicher Schweißzeit sichergestellt werden kann.The invention is based on the object To create methods of the type described above, with the Pipe branches prepared with little technical effort by means of metal active gas welding (MAG) with holes provided container walls can be welded, with a gap-free welding through in the shortest possible welding time can be ensured.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der ringförmigen Aufstandsfläche des Rohrabzweigs und der Gegen fläche am Kragen unabhängig vom Durchmesser der Bohrung etwa 2 mm größer als der Innendurchmesser ist, daß die axiale Länge beider Verlängerungen insgesamt etwa 2 bis 3 mm beträgt und daß zum Verschweißen des Rohrabzweigs mit der Behälterwand mittels des an sich bekannten Metall-Aktivgasschweißens (MAG) ein keramischer Stützring in die Bohrung eingelegt wird, der den Bereich der beiden Verlängerungen überragt, den Rohrabzweig relativ zur Behälterwand zentriert, das Entstehen eines Wurzeldurchhanges vermeidet und nach Beendigung des mindestens einlagigen Schweißvorganges zerstört und entfernt wird.The solution to this problem by the invention is characterized in that the outer diameter of the annular contact surface of the pipe branch and the counter area on the collar, regardless of the diameter of the hole, about 2 mm larger than the inside diameter is that the axial length both extensions is a total of about 2 to 3 mm and that for welding the pipe branch to the container wall by means of the metal active gas welding (MAG) known per se a ceramic support ring is placed in the bore, the dominates the area of the two extensions that Centered pipe branch relative to the tank wall, the emergence of a root sag and after the end of the at least one layer welding process destroyed and removed becomes.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber dem bekannten Verfahren den Vorteil, daß bei geringem Zeit- und Arbeits aufwand für die Vorbereitung sowohl der Rohrabzweige als auch der mit Bohrungen versehenen Behälterwand nur etwa 20% der bisherigen Schweißzeit benötigt werden und daß trotz der restspaltfreien Durchschweißung eine Innenbearbeitung nach Durchführen der Schweißvorgänge entfällt, so daß das erfindungsgemäße Verfahren erheblich wirtschaftlicher als die bekannten Verfahren ist.The inventive method has compared to the known Process the advantage that with little time and labor effort for the preparation of both the pipe branches as well the container wall with holes only about 20% of the previous welding time are needed and that despite the residual gap-free weld-through after internal machining Carrying out the welding operations is omitted, so that The inventive method considerably more economical than that known method.

Aus der DE-AS 16 27 629 war zwar bereits ein zum Anschweißen von Rohrabzweigen an Behälterwänden einzusetzender Einlegering bekannt. Dieser mußte jedoch nach Durchführen der Schweißarbeiten ausgefräst werden, wogegen der erfindungsgemäße Stützring aus Keramik auf einfache Weise zerschlagen wird, so daß seine Teile aus den Bohrungen heraus fallen. Die aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift 86 12 522 bekannten keramischen Unterlagen dienten ausschließlich zur Badsicherung beim Stumpfnahtschweißen und sind deshalb nicht mit dem erfindungsgemäß verwendeten Stützring aus Keramik vergleichbar.
From DE-AS 16 27 629 an insert ring to be used for welding pipe branches to container walls was already known. However, this had to be milled out after carrying out the welding work, whereas the ceramic support ring according to the invention is broken in a simple manner, so that its parts fall out of the bores. The ceramic documents known from German utility model specification 86 12 522 were used exclusively for securing the bath when welding butt welds and are therefore not comparable to the ceramic support ring used according to the invention.

In der Zeichnung sind ein erfindungsgemäß ausgebildeter Rohrabzweig sowie ein Teil einer mit einer Bohrung versehenen Behälterwand zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, und zwar zeigtIn the drawing, a trained according to the invention Pipe branch and part of a hole provided Container wall to explain the method according to the invention shown, namely shows

Fig. 1 einen Schnitt durch den auf die Behälterwand auf gesetzten Rohrabzweig mit eingelegtem Stützring vor Beginn des Schweißvorganges und Fig. 1 shows a section through the pipe branch placed on the container wall with an inserted support ring before the start of the welding process and

Fig. 2 einen entsprechenden Schnitt nach Beendigung des Schweißens. Fig. 2 shows a corresponding section after completion of welding.

Bei der in der Zeichnung erkennbaren Behälterwand 1 handelt es sich beispielsweise um die Wandung eines Sammlers, der mit einer Mehrzahl von radialen Bohrungen 2 versehen ist, in deren Bereich jeweils ein Rohrabzweig 3 auf die Behälterwand 1 aufgeschweißt werden soll.The container wall 1 shown in the drawing is, for example, the wall of a collector which is provided with a plurality of radial bores 2 , in the area of which a pipe branch 3 is to be welded onto the container wall 1 .

Wie insbesondere die Fig. 1 erkennen läßt, ist der Rohrabzweig 3 für den Schweißvorgang vorbereitet. Er ist am anzu schweißenden Ende ausgehend vom Außendurchmesser mit einer nach innen verlaufenden konischen Verjüngung 4 versehen und bildet eine ringförmige Aufstandsfläche 5, die auf einer ent sprechenden Gegenfläche 6 an der Behälterwand 1 aufsteht. Diese Gegenfläche 6 umgibt die Bohrung 2 der Behälterwand 1 und bildet den oberen Abschluß eines Kragens 7, der die Boh rung 2 umgebend aus der Behälterwand 1 durch eine Aussparung 8 herausgearbeitet ist.As can be seen in particular in FIG. 1, the pipe branch 3 is prepared for the welding process. It is provided at the end to be welded starting from the outer diameter with an inwardly extending conical taper 4 and forms an annular contact surface 5 which stands on a corresponding counter surface 6 on the container wall 1 . This counter surface 6 surrounds the bore 2 of the container wall 1 and forms the upper end of a collar 7 , the Boh tion 2 is worked out from the container wall 1 through a recess 8 .

Die Fig. 1 läßt weiterhin erkennen, daß die ringförmige Auf standsfläche 5 des Rohrabzweigs 3 rechtwinklig zur Mittel achse des Rohrabzweigs 3 am Ende einer zylindrischen Ver längerung 9 ausgebildet ist, deren Innendurchmesser dem Innendurchmesser des Rohrabzweigs 3 entspricht und deren Außendurchmesser etwa 2 mm größer als der Innendurchmesser des Rohrabzweigs 3 ist, und zwar unabhängig vom jeweiligen Durchmesser der Bohrung 2. Es ergibt sich demgemäß eine Wand stärke der zylindrischen Verlängerung 9 von etwa 1 mm. Fig. 1 also reveals that the annular up surface 5 of the pipe branch 3 perpendicular to the central axis of the pipe branch 3 at the end of a cylindrical extension 9 is formed, the inside diameter of which corresponds to the inside diameter of the pipe branch 3 and whose outside diameter is about 2 mm larger than the inner diameter of the pipe branch 3 is independent of the respective diameter of the bore 2 . This results in a wall thickness of the cylindrical extension 9 of about 1 mm.

Auch die Gegenfläche 6 ist an einer Verlängerung 10 des Kragens 7 ausgebildet, wobei die Abmessungen dieser Verlänge rung 10 am Kragen 7 denen der Verlängerung 9 am Rohrabzweig 3 entsprechen und die axiale Länge beider Verlängerungen 9 und 10 insgesamt etwa 2 bis 3 mm beträgt. Die axialen Längen beider Verlängerungen 9 bis 10 bilden demgemäß die Breite der Schweißwurzel für den durchzuführenden Schweißvorgang.The counter surface 6 is formed on an extension 10 of the collar 7 , the dimensions of this extension 10 on the collar 7 correspond to those of the extension 9 on the pipe branch 3 and the axial length of both extensions 9 and 10 is approximately 2 to 3 mm in total. The axial lengths of both extensions 9 to 10 accordingly form the width of the welding root for the welding process to be carried out.

Der Schweißvorgang wird mittels des bekannten Metall-Aktiv gas-Schweißverfahrens (MAG) durchgeführt, nachdem zuvor ein keramischer Stützring 11 in die Bohrung 2 der Behälterwand 1 eingelegt worden ist, der den Bereich der beiden Verlänge rungen 9 und 10 überragt und auf diese Weise den Rohrabzweig 3 relativ zur Behälterwand 1 zentriert. Außerdem vermeidet der keramische Stützring 11 das Entstehen eines Wurzeldurch hanges beim Schweißen.The welding process is carried out by means of the known metal-active gas welding method (MAG) after a ceramic support ring 11 has previously been inserted into the bore 2 of the container wall 1 , which overhangs the area of the two extensions 9 and 10 and in this way the Tube branch 3 centered relative to the container wall 1 . In addition, the ceramic support ring 11 prevents the formation of a root sag during welding.

Die Fig. 2 zeigt anhand eines Schnittes nach durchgeführtem Schweißvorgang den auf die Behälterwand 1 aufgeschweißten Rohrabzweig 3, wobei mit gestrichelten Linien der Ausgangszu stand angedeutet ist. Beim Ausführungsbeispiel fand ein ein lagiger Schweißvorgang statt, wie die durchgehende Schweiße 12 zeigt. Selbstverständlich sind auch mehrlagige Schweißvor gänge möglich. Weiterhin zeigt Fig. 2, daß sich mit dem voran stehend beschriebenen Verfahren eine restspaltfreie Durch schweißung ergibt und daß nach Beendigung des Schweißvor ganges der keramische Stützring 11 entfernt worden ist. Hierzu ist es lediglich erforderlich, den schlagempfindlichen Stützring 11 zu zerschlagen, so daß er von allein aus der Bohrung 2 der Behälterwand 1 herausfällt. Wie aus Fig. 2 schließlich hervorgeht, hat der keramische Stützring 11 das Entstehen eines Wurzeldurchhanges vermieden, da der Innen durchmesser der Schweiße 12 nur geringfügig über den Innen durchmesser der Bohrung 2 hinausragt. Fig. 2 shows a section after the welding process carried out, the welded onto the container wall 1 pipe branch 3 , with the dashed lines indicates the standout was indicated. In the exemplary embodiment, a one-layer welding process took place, as the continuous welding 12 shows. Of course, multilayer welding is also possible. Furthermore, Fig. 2 shows that the process described above results in a gap-free weld and that after the end of the welding operation the ceramic support ring 11 has been removed. For this it is only necessary to smash the impact-sensitive support ring 11 so that it falls out of the bore 2 of the container wall 1 by itself. As can finally be seen from FIG. 2, the ceramic support ring 11 has prevented the formation of a root sag, since the inside diameter of the weld 12 protrudes only slightly beyond the inside diameter of the bore 2 .

Reference number list 1 container wall
2 holes
3 pipe branch
4 rejuvenation
5 footprint
6 counter surface
7 collar
8 recess
9 extension
10 extension
11 support ring
12 welds

Claims

Method for welding pipe branches ( 3 ) onto a container wall ( 1 ) provided with bores ( 2 ), the pipe branch ( 3 ) at the end to be welded tapering inwards starting from the outside diameter and starting from the cylindrical inside diameter with an annular contact surface ( 5 ) is provided, which is perpendicular to the central axis of the pipe branch ( 3 ) at the end of a cylindrical Ver extension ( 9 ), the inside diameter of which corresponds to the inside diameter of the pipe branch ( 3 ), and with which the pipe branch ( 3 ) on a corresponding one Counter surface ( 6 ) stands up, the bore ( 2 ) around the container wall ( 1 ) is formed as the upper end of a finished and provided with a cylindrical extension ( 10 ) collar ( 7 ), characterized in that the outer diameter of the annular contact surface ( 5 ) the pipe branch ( 3 ) and the counter surface ( 6 ) on the collar ( 7 ) regardless of the diameter of the B ear ( 2 ) is about 2 mm larger than the inside diameter, that the axial length of both extensions ( 9, 10 ) is a total of about 2 to 3 mm and that for welding the pipe branch ( 3 ) to the container wall ( 1 ) by means of known metal active gas welding (MAG), a ceramic support ring ( 11 ) is inserted into the drilling ( 2 ), which overcomes the area of the two extensions ( 9, 10 ), the pipe branch ( 3 ) relative to the container wall ( 1 ) centered, avoids the formation of a root sag and is destroyed and removed after the at least one ply welding process has ended.