DE3719703A1

DE3719703A1 - Welded connection for cylindrical pipes

Info

Publication number: DE3719703A1
Application number: DE19873719703
Authority: DE
Inventors: Juergen Spohrer; Lothar Werres
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-06-12
Filing date: 1987-06-12
Publication date: 1988-12-29

Abstract

In the case of a welded connection for cylindrical pipes (1), the mutually facing pipe ends (2, 3) are provided with complementary cylindrical cutouts (4, 5) and are plugged together with a press fit. The outer annular gap (7) running in the radial direction is through-welded. The connection is dimensionally accurate and is suitable, in particular, for pressure pipes of nuclear reactors. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine geschweißte Verbindung für zylindrische Rohre. Für diese sind als sogenannte Nahtvorbe reitung verschiedene, meist spanabhebend hergestellte Formen der miteinander zu verschweißenden Rohrenden bekannt und in DIN 1912 genormt. Die bekannten Verbindungen befriedigen jedoch nicht, wenn an die Maßgenauigkeit, insbesondere die genaue Übereinstimmung der Rohrachsen der beiden Enden, besonders hohe Anforderungen bestehen. Diese Anforderungen lassen sich auch mit Hilfsvorrichtungen nicht immer zufrie denstellend erfüllen, die die Rohrenden zentrieren, während an einzelnen Stellen sogenannte Heftverbindungen vorgenommen werden.The invention relates to a welded connection for cylindrical tubes. For these are so-called seam preparation different forms, mostly machined the pipe ends to be welded together are known and in DIN 1912 standardized. Satisfy the known connections but not if the dimensional accuracy, especially the exact match of the pipe axes of the two ends, there are particularly high requirements. These requirements cannot always be satisfied with auxiliary devices the center of the pipe ends while on so-called folder connections made to individual places will.

Zur Herstellung einer Verbindungsschweißung ohne Achsversatz und mit möglichst geringer Wärmeeinbringung, so daß Wärme spannungen minimiert werden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die einander zugekehrten Rohrenden mit komplementären zylindrischen Ausnehmungen versehen und mit einer Preßpassung zusammengesteckt sind und daß der in radialer Richtung ver laufende äußere Ringspalt zwischen den Rohrenden durchge schweißt ist.For the production of a connection weld without axis offset and with the lowest possible heat input, so that heat voltages are minimized, the invention provides that the mutually facing pipe ends with complementary cylindrical recesses and with a press fit are put together and that the ver in the radial direction running outer annular gap between the pipe ends is welded.

Bei der Erfindung wird erreicht, daß der Achsversatz der beiden Rohrenden durch die Bearbeitungsgenauigkeit der Preß passung bestimmt und damit praktisch Null ist. Zugleich erhält man eine Durchschweißung, die die absolute Dichtigkeit ge währleistet. Da die Schweißung ohne Zusatzmaterial erfolgen kann ist die Energieeinbringung in die Rohrenden nur etwa halb so groß wie bei den üblichen Schweißungen. Deshalb entsteht auch praktisch kein Schweißverzug. In the invention it is achieved that the axis offset both pipe ends due to the machining accuracy of the press fit and is practically zero. At the same time receives a weld-through that ensures absolute tightness ensures. Because the welding is done without additional material the energy input into the pipe ends is only about half as big as the usual welds. Therefore arises practically no welding distortion.

Die Axiallänge der zylindrischen Ausnehmung sollte etwa 10 bis 20 mm betragen, weil damit der für die Ausrichtung und dem Halt beim Schweißen erforderliche Hebelarm gegeben ist. Im übrigen ist die axiale Länge von dem Durchmesser der Rohre und der Wandstärke abhängig. So sollte die axiale Länge der zylindrischen Ausnehmungen mindestens das Doppelte der Rohr wandstärke betragen.The axial length of the cylindrical recess should be about 10 to 20 mm, because that is for alignment and the required lever arm is given during welding. Otherwise, the axial length is the diameter of the tubes and depending on the wall thickness. So the axial length of the cylindrical recesses at least twice the tube wall thickness.

An der inneren Kante der Schweißnaht kann vor dem Durch schweißen ein hohler Ringraum mit im Verhältnis zur Rohrwand dicke kleinen Abmessungen vorgesehen sein. Ein solcher soge nannter Freistich macht es möglich, daß das Schweißbad beim Durchschweißen des äußeren Ringspaltes in den Freistich hineinfällt, so daß gleichmäßig Energie bis zur Schweißnaht wurzel übertragen wird.On the inner edge of the weld seam, before the through weld a hollow annulus in relation to the pipe wall thick small dimensions can be provided. Such a so-called called undercut makes it possible that the weld pool at Welding the outer annular gap into the undercut falls in, so that even energy up to the weld root is transmitted.

Die Preßpassung kann durch Aufschrumpfen hergestellt sein. Dazu kann man in gleicher Weise das außen übergreifende Rohr ende erwärmen oder das innen liegende Rohrende abkühlen. Man kann auch beide Maßnahmen gleichzeitig versehen.The interference fit can be made by shrinking. You can do this in the same way the outside overlapping pipe warm the end or cool the inside of the pipe end. Man can also provide both measures at the same time.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigtFor a more detailed explanation of the invention, the drawing described an embodiment. It shows

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Rohr, das gemäß der Erfindung zur Schweißung vorbereitet ist, Fig. 1 a section of a tube which is prepared according to the invention for welding,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus dem verschweißten Rohr, in dem die Ausbildung der Schweißnaht zu sehen ist. Fig. 2 shows a section of the welded tube, in which the formation of the weld can be seen.

Die zu verschweißenden Rohre bilden ein Druckrohr 1 für einen Kernreaktor mit Natururan und Schwerwasserkühlung. Es hat einen äußeren Durchmesser D 1= 100 mm. Der Innendurchmesser ist D 2= 88 mm. Daraus ergibt sich eine Wandstärke S von 12 mm. Das Rohr besteht aus Edelstahl. The pipes to be welded form a pressure pipe 1 for a nuclear reactor with natural uranium and heavy water cooling. It has an outer diameter D 1 = 100 mm. The inside diameter is D 2 = 88 mm. This results in a wall thickness S of 12 mm. The tube is made of stainless steel.

Die Rohrenden 2 und 3 sind mit je einer im Querschnitt recht winkligen, räumlich also zylindrischen Ausnehmung 4, 5 ver sehen, die komplementär zueinander liegen. Die Länge der Aus nehmung 4 des Rohrendes 2 beträgt L 2=21 mm. Das Rohrende 3, hat an der Außenseite die etwas kürzere Ausnehmung 5 einer Länge L 1 von 20 mm. Im Bereich der inneren Kante der Ausnehmung 5 ist ein Ringraum 6 vorgesehen, der als sogenannter Freistich mit z.B. 1 mm Länge und 1 mm Höhe ausgeführt ist.The tube ends 2 and 3 are each with a right angled in cross section, spatially cylindrical recess 4 , 5 see ver, which are complementary to each other. The length of the recess 4 from the tube end 2 is L 2 = 21 mm. The tube end 3 has on the outside the somewhat shorter recess 5 with a length L 1 of 20 mm. In the area of the inner edge of the recess 5 , an annular space 6 is provided, which is designed as a so-called undercut with, for example, 1 mm length and 1 mm height.

Die zylindrischen Ausnehmungen 4, 5 sind durch spanabhebende Verformung hergestellt. Dabei sind die Maße so gewählt, daß eine Preßpassung entsteht. Für die als Welle anzusehende Aus nehmung 5 des Rohrendes 3 ist eine Bearbeitungstoleranz e 7 gewählt, für die Bearbeitung des Rohrendes 2 ist die Passung H 8. Damit ergibt sich ein Untermaß von maximal 0,03 mm. Zum Herstellen der Preßpassung wird das Rohrende 2 erwärmt. Es kann dann ohne Schwierigkeiten über das Rohrende 3 aufgeschoben werden, bis die einander zugekehrten Stirnflächen im Bereich des äußeren Ringspaltes 7 aneinanderstoßen. Dann wird dieser äußere Ringspalt 7 ohne Materialzugabe geschweißt. Dies kann sowohl elektrisch wie auch autogen geschehen. Es bildet sich die in Fig. 2 ersichtliche Schweißnaht 8. Wie man sieht umfaßt sie den Bereich des äußeren Ringspaltes 7 einschließlich des Ringraumes 5, so daß eine gleichmäßige Durchschweißung gewährleistet ist. Dennoch ist die zum Schweißen notwendige Energie nur gering, so daß praktisch kein Schweißverzug entstehen kann. Er wird durch die Haltewirkung der Preßpassung aufgenommen.The cylindrical recesses 4 , 5 are produced by machining deformation. The dimensions are chosen so that an interference fit is created. For the shaft 5 from recess 5 of the tube end 3 , a machining tolerance e 7 is selected, for machining the tube end 2 is the fit H 8th This results in an undersize of a maximum of 0.03 mm. The tube end 2 is heated to produce the press fit. It can then be pushed over the pipe end 3 without difficulty until the mutually facing end faces meet in the area of the outer annular gap 7 . Then this outer annular gap 7 is welded without the addition of material. This can be done both electrically and autogenously. The weld seam 8 shown in FIG. 2 is formed. As you can see, it includes the area of the outer annular gap 7 including the annular space 5 , so that a uniform welding is guaranteed. Nevertheless, the energy required for welding is only low, so that practically no welding distortion can occur. It is absorbed by the holding effect of the press fit.

Claims

1. Welded connection for cylindrical tubes, in particular for pressure tubes of nuclear reactors, characterized in that the mutually facing tube ends ( 2 , 3 ) are provided with complementary cylindrical recesses ( 4 , 5 ) and are fitted together with a press fit and in that in the radial direction device running outer annular gap ( 7 ) between the pipe ends ( 2 , 3 ) is welded.

2. Pipe connection according to claim 1, characterized in that the axial length of the cylindrical recesses ( 4 , 5 ) is 10 to 20 mm.

3. Pipe connection according to claim 1 or 2, characterized in that the axial length of the cylindrical recesses ( 4 , 5 ) is at least twice the tube wall thickness ( S ).

4. Pipe connection according to claim 1, 2 or 3, characterized in that a hollow annular space ( 6 ) with small dimensions in relation to the tube wall thickness ( S ) is provided on the inner edge of the weld seam ( 8 ) before welding.

5. Pipe connection according to one of claims 1 to 4, characterized in that the weld seam ( 8 ) is welded without additional material.

6. Pipe connection according to one of claims 1 to 5, characterized in that the Press fit is made by shrinking.