DE3732630A1 - Verfahren zum zustopfen von rohrblechen mit hartverloeteten stopfen - Google Patents

Description

Es ist bekannt, daß ein Dampferzeuger normalerweise eine Anzahl von Rohren aufweist, die zwischen zwei Rohrblechen an­ geordnet sind.

Die fraglichen Rohre trennen das Wärme abgebende Fluid von dem Wärme aufnehmenden Fluid, und diese Trennung kann unterbro­ chen werden, wenn eines oder mehrere Rohre zerstört werden. In diesem Fall ist es üblich, nach Ermittlung des gebrochenen Roh­ res dieses von dem Dampferzeuger zu trennen, indem seine Enden auf der Höhe der beiden Rohrbleche zugestopft werden.

Im allgemeinen ist die Durchführung dieses Vorgangs nicht einfach, weil die den Rohrblechen benachbarten Dampfkessel häufig begrenzte Abmessungen haben. Die Schwierigkeiten nehmen im Fall von sehr komplexen Dampferzeugern zu, bei denen das Rohrbündel aus einer großen Anzahl sehr eng benachbarter Rohre besteht.

Gemäß einem bekannten Verfahren werden massive Muffen in die Enden der beschädigten Rohre eingesetzt und sodann mit einer fortlaufenden Randschweißnaht mit dem Rohrblech verschweißt.

Zum Röntgen dieser Schweißnaht ist es jedoch erforderlich, in der soeben verschweißten Muffe ein Loch zu erzeugen und die Durchstrahlung durch dieses Loch durchzuführen. Ein Stopfen wird sodann in die durchbohrte Muffe eingesetzt und mit der Oberkante der durchbohrten Muffe verschweißt. Da diese neue Schweißnaht über die Innenfläche des Rohrblechs vorsteht, kann sie mit Röntgenstrahlen durchstrahlt werden.

Dieses Verfahren führt zu Schwierigkeiten, wenn eine Serie von eng benachbarten Rohren zugestopft werden muß, weil das Ver­ schweißen der Muffen sehr schwierig ist, wenn es in Anwesenheit von bereits verschweißten benachbarten Muffen durchgeführt werden muß.

Der Schweißvorgang schafft für einige Materialien Schwierig­ keiten, die für Dampferzeuger besonders geeignet sind und ein Gefüge aufweisen, das in dem geschmolzenen und umgewandelten Be­ reich zur Versprödung neigt.

Andere Probleme ergeben sich wegen der schwierigen Auswahl des hinzuzufügenden Materials.

Das Schweißen dieser Materialien ist zwangsweise mit einer Vor- oder Nach-Wärmebehandlung und einem abschließenden Spannungs­ freiglühen verbunden, was sehr schwer auszuführen ist, wenn die miteinander zu verbindenden Teile eine stark verschiedene Dicke und Größe haben.

Die Erfindung hat die Aufgabe, die erwähnten Nachteile zu überwinden und die den beiden Enden des beschädigten Rohres ent­ sprechenden Bohrungen in den Rohrblechen mittels einer Hartver­ lötung zu verstopfen, die sowohl mit Röntgenstrahlen als auch mit Ultraschallwellen geprüft werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß in dem Rohrblech um jede einem beschädigten Rohr entsprechende Bohrung eine Ringnut ausgebildet wird, um eine durchbohrte Muffe zu bil­ den. Darüberhinaus wird die Innenseite der Bohrung auf eine nä­ herungsweise der Ringnut entsprechende Tiefe konisch erweitert. In die auf diese Weise konisch erweiterte Bohrung wird sodann ein fingerhutförmiger Stopfen eingesetzt. Dieser Stopfen hat die gleiche Konizität wie die Bohrung in der Rohrplatte.

Der fingerhutförmige Stopfen kann durch Drehen und Bohren einer Stange eines geeigneten Materials hergestellt werden.

Nach der Ausbildung des fingerhutförmigen Stopfens wird eine Schicht eines Lötmaterials auf seine Außenfläche aufgebracht, die sich zumindest über eine Fläche erstreckt, die der Berührungs­ fläche zwischen der Außenseite des Stopfens und der konischen Bohrung in der Rohrplatte entspricht, in die der Stopfen ein­ gesetzt werden soll. Die in dem fingerhutförmigen Stopfen aus­ gebildete Blindbohrung sollte mindestens ebenso tief sein wie die Berührungsfläche zwischen der Innenfläche der konischen Bohrung der Rohrplatte. Ferner sollte der Innendurchmesser der Blindbohrung vorzugsweise dem Innendurchmesser der Rohre des Dampferzeugers entsprechen. Ferner sollte die Wand des fingerhut­ förmigen Stopfens und die Wand der ausgebohrten Muffe im wesent­ lichen identisch sein.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist ferner vorgesehen, daß eine Heizpatrone in die Blindbohrung des fingerhutförmigen Stopfens eingesetzt wird, um das auf der Außenfläche des Stop­ fens angeordnete Lötmittel zu schmelzen. Wenn das Lötmittel ge­ schmolzen ist, dann dringt es geringfügig in das Grundmaterial des Rohrblechs und des fingerhutförmigen Stopfens ein.

Die Materialstärken, die hartverlötet werden sollen, sind verhältnismäßig dünn, und das Lötmittel ist bereits auf der ge­ samten Verbindungsfläche vorhanden (und es braucht demzufolge nicht durch Kapillarwirkung in den Verbindungsspalt einzudringen). Dadurch wird die örtliche Hartverlötung-Wärmebehandlung erleich­ tert, um den Stopfen und die durchbohrte Muffe in dem Rohrblech auf die erforderliche Löttemperatur zu bringen.

Die Hartverlötung-Wärmebehandlung wird bei einer Temperatur von ungefähr 1000°C durchgeführt, und es ist daher notwendig, eine Schutzatmosphäre um die erhitzten Teile herum zu schaffen. Dies kann entweder mit einem Inertgas oder mit einem Vakuum be­ wirkt werden.

Die konische Kupplung in dem Verbindungsbereich hat den Vorteil, daß ein für das Lötmaterial idealer Spalt gebildet wird, und da das Lötmittel bereits auf der gesamten Kupplungs­ fläche vorhanden ist, besteht auch keine Gefahr von Luft- oder Gaseinschlüssen in dem Spalt oder einer Oxidation der Flächen in dem Verbindungsbereich.

Der hartverlötete Bereich kann sodann durch Ultraschall­ wellen mittels einer im Inneren der Bohrung des Stopfens ange­ ordneten Strahlungsquelle oder sogar durch Ultraschallwellen geprüft werden, um den hartverlöteten Bereich von der Innen­ seite des Stopfens her zu überprüfen.

Nach den zerstörungsfreien Prüfungen kann der über das Rohr­ blech vorstehende Teil des Stopfens beseitigt werden.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, auf die bezüglich der Offenbarung aller nicht im Text beschrie­ benen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Ende einer mit einem Stopfen zu verschließenden Bohrung durch ein Rohr­ blech,

Fig. 1A einen Längsschnitt durch einen fingerhutförmigen Stopfen, der gemäß der Erfindung zum Verstopfen der in Fig. 1 gezeigten Bohrung verwendet wird,

Fig. 2 einen Schnitt ähnlich wie Fig. 1, wobei der in Fig. 1A gezeigte Stopfen eingesetzt ist,

Fig. 3 das Verlöten des fingerhutförmigen Stopfens im In­ neren der Bohrung des Rohrblechs, und

Fig. 4 den Endzustand der durch den fingerhutförmigen Stop­ fen verschlossenen Bohrung nach Beseitigung des über die Oberfläche des Rohrblechs vorstehenden Endes des Stopfens.

In den Figuren ist ein Querschnittsbereich 10 eines Rohr­ blechs mit einer Bohrung 20 gezeigt, die verschlossen werden muß, weil das (in der Zeichnung nicht gezeigte) zugehörige Rohr beschädigt ist und von dem Dampferzeuger isoliert werden muß.

Die in dem Rohrblech ausgebildeten Bohrungen 20 sind zy­ lindrisch, wie dies in Fig. 1 mit der durchgezogenen Linie 21 für die überwiegende Tiefe der Bohrung 20 und mit der strichpunktier­ ten Linie 22 am äußeren rechten Ende der Figur veranschaulicht ist.

Gemäß der Erfindung wird an der Oberfläche des Rohrblechs 10 mit einem Werkzeug eine die Bohrung 20 umgebende Ringnut 30 aus­ gebildet. Gemäß der Erfindung wird sodann der Endbereich der Boh­ rung 20 konisch erweitert, wie dies mit der durchgezogenen Linie 24 veranschaulicht ist.

Auf diese Weise wird am Ende der Bohrung 20 eine Muffe 31 ausgebildet, deren Dicke wegen der konischen Wand 24 von der Wurzel zum Ende hin abnimmt.

Das konisch erweiterte Ende der Bohrung 20 dient zur Aufnah­ me eines fingerhutförmigen Stopfens 40, der einen im wesentlichen halbkugeligen, aber in jedem Fall verjüngten Boden 41 und eine innerlich zylindrische und äußerlich konische Seitenwand 42 hat, deren Konizität der konischen Wand 24 der Bohrung 20 entspricht.

Der Stopfen 40 kann demzufolge in der in Fig. 2 gezeigten Weise in die Bohrung 20 eingesetzt werden, daß die Außenfläche der Wand 42 und die Wand 24 im wesentlichen miteinander in Be­ rührung stehen.

Die Außenfläche 42 des fingerhutförmigen Stopfens 40 ist über eine axiale Länge a mit einem Lötmittel beschichtet. Die axiale Lage des mit Lötmittel beschichteten Längenabschnitts a ist der­ art, daß, wenn der fingerhutförmige Stopfen 40 in die Bohrung 20 eingesetzt wird, die Berührungsfläche zwischen der Außenfläche des Stopfens 40 und der konischen Fläche 24 der Bohrung 20 aus diesem Längenbereich a besteht.

Zu diesem Zeitpunkt des Abdichtvorgangs der Bohrung 20 wird ein Heizkopf 50 in die Blindbohrung des fingerhutförmigen Stop­ fens 40 eingesetzt. Die von dem Heizkopf 50 erzeugte Wärme bringt die auf dem Bereich der Außenfläche des Stopfens 40 angeordnete Lötmittelschicht zum Schmelzen, und das geschmolzene Lötmittel dringt in die Mikroporen des Materials des Stopfens und des da­ mit in Berührung stehenden Rohrblechs ein.

Es ist zu beachten, daß kein geschmolzenes Material in den zwischen der Außenfläche des Stopfens und der konischen Innen­ fläche 24 der Bohrung 20 gebildeten Spalt eindringt muß, was zu Luftblasen und Unregelmäßigkeiten in dem Verbindungsbereich füh­ ren würde.

Im Gegenteil, da der Bereich a des Stopfens 40 bereits zuvor mit dem Lötmittel beschichtet wurde, ist es ausreichend, daß das Lötmittel schmilzt, um in die Mikroporen der beiden gegenüber­ liegenden Teile einzudringen und eine perfekte Lötverbindung zu schaffen. Nach dem Verlöten wird der Heizkopf 50 entnommen, und der vorstehende Teil 45 des Stopfens 40 wird mit einem Werkzeug beseitigt.

Es ist erkennbar, daß ein Kopf mit einer Röntgenstrahl- oder einer Ultraschallquelle in die Bohrung des fingerhutförmigen Stopfens eingeführt werden kann, um die Lötverbindung zu über­ prüfen.

Es ist ferner erkennbar, daß die Wand des fingerhutförmigen Stopfens im wesentlichen die gleiche Dicke hat wie die durch die Ringnut erzeugte Muffe, wodurch Wärmedehnungen aufgenommen wer­ den können, ohne die Lötverbindung zu beeinflussen.

Wenngleich es sich bei dem in der Zeichnung dargestellten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung handelt, so dient dieses lediglich zur Erläuterung der Erfindung und läßt im Rahmen des allgemeinen Fachwissens zahlreiche Abwandlungen zu, ohne daß dadurch der Grundgedanke der Erfindung verlassen wird.

• Bezugszeichenliste: 10 Rohrblech
  20 Bohrung
  21, 22 Wand von 20
  23 Oberfläche von 10
  24 konischer Endbereich von 20
  30 Ringnut
  31 Muffe
  40 Stopfen
  41 Boden von 40
  42 Seitenwand von 40
  45 vorstehender Teil von 40
  50 Heizkopf

Claims (5)

1. Verfahren zum Zustopfen von Bohrungen in einem Rohrblech, dadurch gekennzeichnet, daß der zu verstopfende Endteil der Boh­ rung konisch erweitert wird und daß um die Bohrung herum eine Ringnut ausgebildet wird, deren Tiefe im wesentlichen der Länge des erweiterten Bereichs entspricht, daß die Bohrung mit einem fingerhutförmigen Stopfen verschlossen wird, dessen Außenfläche die gleiche Konizität hat wie der Endbereich der Bohrung, und daß die Wand des Stopfens in dem Berührungsbereich zwischen der Fläche der Bohrung und dem erweiterten Bereich der Bohrung mit einem Lötmittel beschichtet ist, das durch die Wärme geschmolzen wird, die ein in die Blindbohrung des fingerhutförmigen Stopfens eingesetzter Heizkopf abgibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lötmittel auf der Außenfläche des fingerhutförmigen Stopfens angeordnet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut eine Dicke hat, die im wesentlichen der Wandstärke des fingerhutförmigen Stopfens entspricht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut eine durchbohrte Muffe bildet, deren Dicke im we­ sentlichen der Breite der Ringnut entspricht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Schmelzen des Lötmittels der vorspringende Teil des fingerhutförmigen Stopfens beseitigt wird.