DE3800150A1 - Verfahren zum verschweissen des endes eines schraubenlinienfoermig gewellten metallrohres mit einem glattwandigen rohr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen eines schraubenlinienförmig gewellten Metallrohres mit einem glattwandigen Metallrohr, wobei das Ende des gewellten Metallrohres entlang eines Schraubenganges und über einen Schraubengang in längsaxialer Richtung geschnitten wird und mit dem Umfang des glattwandigen Rohres entlang der Schnittlinie verschweißt wird.

Aus der GB-PS 10 91 014 ist es bekannt, das Ende eines gewellten Rohres im Verlauf des Schraubenganges zu schneiden und die benachbarten Schnittlinien durch einen Schnitt in längsaxialer Richtung zu verbinden. In das so vorbereitete Ende wird ein Glattrohrstück eingeführt und entlang der schraubengangförmigen Schnittlinie mit der Umfangsfläche des Glattrohrstücks verschweißt. Hierbei tritt das Problem auf, daß das durch den Längsaxialschnitt freigelegte Wellenprofil nur bei Rohren mit großer Wanddicke und unter Zuhilfenahme von Zusatzschweißmaterial dichtgeschweißt werden kann. Bei dünnwandigen Rohren z. B. Rohren mit einer Wanddicke von 1 mm und weniger versagt diese Methode. Darüberhinaus ist die Handhabung bei der Verschweißung mit Zusatzmaterial insbesondere bei kleinen Bauteilen äußerst kompliziert.

Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß eine dichte Verschweißung eines Wellrohrendes mit dem Glattrohr ohne Zusatzschweißwerkstoff möglich wird. Insbesondere soll das Verfahren geeignet sein, Rohre von weniger als 100 mm Innendurchmesser und weniger als 1 mm Wanddicke aus Edelstahl mit einem Glattrohr, welches ebenfalls aus Edelstahl besteht, zu verschweißen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß das durch den Längsaxialschnitt freigelegte Wellprofil zusammengestaucht wird, und die so gebildete Stirnfläche verschweißt wird.

Durch das Stauchen des Wellprofils wird die zweifache Wanddicke an der Stirnfläche des Wellprofils zur Verfügung gestellt, wodurch das Schweißen insbesondere von dünnwandigen Rohren vereinfacht wird.

Das Verschweißen erfolgt nach einem weiteren Gedanken der Erfindung durch WIG-Schweißen d. h. Schweißen mit einer nichtverzehrbaren Wolframelektrode unter Schutzgas ohne Zusatzmaterial. Dabei wird die Schweißnaht zusätzlich von innen und/oder außen mit Schutzgas gespült. Diese Vorgehensweise ist insbesondere für Edelstahl sinnvoll, wodurch Anlauffarben auf der Edelstahloberfläche, die zu Korrosion führen können, vermieden werden. Das Spülen erfolgt durch Einleiten von Schutzgas z. B. Argon in das Rohrinnere, wobei der Rohrquerschnitt hinter dem Ende des Glattrohres durch einen nach dem Schweißen wieder entfernbaren Stopfen abgedichtet wird, um den Schutzgasverbrauch zu reduzieren.

Wesentlich für das Schweißen von dünnwandigen Rohren mit anderen Bauteilen ist, daß ein nicht zu großer Spalt zwischen den zu verschweißenden Teilen verbleibt. Aus diesem Grunde hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß ein Glattrohr mit zu seinem in das Wellrohr hineinragenden Ende sich verringerndem Durchmesser in das Wellrohrende eingetrieben wird. Diese Vorgehensweise ist insbesondere für Rohre mit kleinerem Durchmesser sinnvoll. Bei Rohren mit größerem Durchmesser d. h. mehr als 50 mm kann man ein Glattrohr mit zu seinem auf dem Wellrohr gelegenen Ende sich vergrößerndem Durchmesser auf das Wellrohrende auftreiben. Auf diese Weise gelangt die zu verschweißende Kante des Wellrohrendes in guten Kontakt mit der äußeren bzw. inneren Oberfläche des Glattrohres. Ein weiterer Vorteil dieser Vorgehensweise ist noch darin zu sehen, daß verfahrensbedingte Toleranzen des inneren oder äußeren Wellrohrdurchmessers ausgeglichen werden können. So hat sich gezeigt, daß beim Ein- oder Auftreiben des Glattrohres die Wellentäler bzw. Wellenberge sich der Glattrohroberfläche anpassen. Bei beiden Alternativen sollte das Glattrohr mit Preßsitz auf oder in das Wellrohrende getrieben werden.

Es besteht auch die Möglichkeit, an dem in das Wellrohrende hineinragenden bzw. das Wellrohrende übergreifenden Ende des Glattrohres einen der schraubenlinienfömrigen Wellung des Wellrohres angepaßten Gewindegang anzubringen und das Glattrohr in oder auf das Wellrohrende aufzuschrauben. Auch bei dieser Vorgehensweise gelangen die zu verschweißenden Flächen in gutem Kontakt zueinander. Darüberhinaus tritt bei dieser Ausgestaltung eine kraftmäßige Entlastung der Schweißnaht auf.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die schraubengangförmige Schnittlinie im Wellental verläuft, wobei ein nach außen weisender Steg verbleibt, daß das Glattrohr in das Wellrohrende eingetrieben wird und daß der Steg auf den Umfang des Glattrohres heruntergeformt wird. Alternativ verläuft die Schnittlinie im Bereich des Wellenberges, wobei ein nach innen weisender Steg verbleibt, der gegen die innere Oberfläche des Glattrohres geformt wird. Die außenseitige Anordnung des Glattrohres ist vorteilhafterweise nur für Rohre mit einem Durchmesser von mehr als 50 mm sinnvoll einsetzbar, da bei kleineren Durchmessern zu wenig Bewegungsraum im Rohrinnern für die Verschweißung verbleibt.

Die Erfindung ist an Hand der in den Fig. 1 bis 4 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt ein im Sinne der Erfindung vorbereitetes Wellrohr 1, dessen Ende eine im Wellental des schraubenlinienförmig gewellten Metallrohres 1 verlaufende Schnittlinie 2 aufweist. Die Schnittlinie 2 verläuft nicht am tiefsten Punkt des Wellentales, sondern etwas zum Ende hin versetzt, so daß ein Steg 3 stehenbleibt. Die Schnittlinie 2 umläuft das Rohr 1 in einem Umlauf und Anfang und Ende der Schnittlinie 2 sind durch eine längsaxiale Schnittlinie 4 verbunden. Mit Blick auf die Schnittlinie 4 ist das Profil der Wellung zu erkennen. Das Herstellen der Schnittlinien 2 und 4 kann durch eine nicht dargestellte Blechschere eine Trennscheibe o. ä. erfolgen.

Als nächster Arbeitsschritt wird das durch die Schnittlinie 4 erzeugte offene Wellprofil geschlossen. Hierzu wird das Ende des Wellprofils wie bei 5 dargestellt, zusammengestaucht. Man bedient sich dazu zweckmäßigerweise einer nicht dargestellten Zange. Durch das Zusammenstauchen des Wellprofils werden zwei benachbarte Wellenflanken 6 miteinander in Berührung gebracht. An der Querschnittsfläche der Linie 4 ist dann ein hochstehender Falz zu erkennen, der aus der doppelten Wanddicke besteht. Der Steg 3 wird dann wie in der Fig. 2 dargestellt verfomt, so daß das Ende des Wellrohres 1 ein Glattrohr ist. Das Verformen kann zweckmäßigerweise mit einer Zange durchgeführt werden.

In das so vorbereitete Ende wird dann ein Flansch 7 eingeführt und mit Preßsitz eingetrieben. Der Flansch besitzt einen schaftartigen Teil 7 a der sich zu seinem Ende über einen konisch verlaufenden Teil 7 b verjüngt. Nach dem Eintreiben des Flansches 7 in das Wellrohrende gelangt zumindest die letzte Windung der Wellung mit ihrem Wellental in Kontakt mit dem Teil 7 b. Dabei wird u. U. die Wölbung im Wellentalbereich etwas abgeflacht, so daß die Wandung des Wellrohres im Wellental flächenmäßig an das Teil 7 b angeformt wird.

Sodann wird mittels eines WIG-Schweißbrenners (nicht dargestellt) durch Verschmelzen des verformten Steges 3 mit dem Flanschteil 7 a die schraubenlinienförmige Schweißnaht 8 erzeugt. Die Linie 4 wird ebenfalls mit dem Flansch 7 verschweißt, wobei das zusammengestauchte Ende 5 der Wellung ebenfalls verschweißt wird.

Vor dem Eintreiben des Flansches 7 in das Wellrohr wird falls erforderlich, die Schnittlinie 2 und die Schnittlinie 4 entgratet.

Mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens wurde ein Edelstahlwellrohr mit einer lichten Weite (Innendurchmesser) von 28 mm einer Wanddicke von 0,3 mm und einem Außendurchmesser von 36 mm mit einem Edelstahlflansch druckdicht durch WIG-Schweißen verbunden. Der Flansch hatte einen Schaftdurchmesser von 28,3 mm. Sein Außendurchmesser am Ende des Teils 7 b betrug 27,7 mm. Während des Verschweißens war der Rohrquerschnitt hinter dem Ende des Flansches 7 abgedichtet, und es wurde Argon durch den Flansch in das Innere des Wellrohres eingeleitet. Durch den Kanal zwischen dem Schaft des Flansches und dem Wellrohr strömte das Argon zu der Schweißnaht. Die Schweißnaht war nach Prüfung heliumdicht und hatte ein ansprechendes Aussehen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist auf das Wellrohr 1 ein Flansch 7 aufgetrieben, dessen Schaftteil 7 b einen sich konisch erweiternden Innendurchmesser aufweist. Die schraubengangförmige Schnittlinie verläuft im Bereich des Wellenberges des Wellrohres, wobei auch hier ein Steg 3 verbleibt, der in die Schweißnaht 8 eingeschmolzen wird. Diese Ausgestaltung hat gegenüber dem in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel den Vorteil, daß der Leitungsquerschnitt des Wellrohres 1 nicht verringert wird. Hier sollte darauf geachtet werden, daß die Schweißnaht 8 nicht zu weit vom Anschlußende des Flansches 7 entfernt gelegt wird, damit die Schweißnaht 8 sauber hergestellt werden kann.

Claims (7)

1. Verfahren zum Verschweißen des Endes eines schraubenlinienförmig gewellten Metallrohres mit einem glattwandigen Metallrohr, wobei das Ende des gewellten Metallrohres entlang eines Schraubenganges und über einen Schraubengang in längsaxialer Richtung geschnitten wird und mit dem glattwandigen Rohr entlang der Schnittlinie verschweißt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das durch den Längsaxialschnitt freigelegte Wellprofil zusammengestaucht wird, und die so gebildete Stirnfläche verschweißt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschweißen durch WIG-Schweißen ohne Zusatzmaterial erfolgt und die Schweißnaht von innen und/oder außen mit Schutzgas gespült wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Glattrohr mit zu seinem in das Wellrohr hineinragenden Ende sich verringerndem Durchmesser in das Wellrohrende eingetrieben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Glattrohr mit zu seinem auf dem Wellrohr gelegenen Ende sich vergrößernden Durchmesser auf das Wellrohrende aufgetrieben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Glattrohr mit Preßsitz auf oder in das Wellrohrende getrieben wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubengangförmige Schnittlinie im Wellental verläuft, wobei ein nach außen weisender Steg verbleibt, daß das Glattrohr in das Wellrohrende eingetrieben wird und daß der Steg auf den Umfang des Glattrohres heruntergeformt und durch Schweißen mit dem Glattrohr verbunden wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubengangförmige Schnittlinie im Bereich des Wellenberges verläuft, wobei ein nach innen weisender Steg verbleibt, der gegen die innere Oberfläche des Glattrohres geformt wird, daß das Glattrohr auf das Wellrohrende aufgetrieben wird und daß der Steg durch Schweißen mit dem Glattrohr verbunden wird.