DE4122093A1 - Verfahren zum einschweissen eines passstueckes innerhalb einer membranrohrwand eines dampfkessels - Google Patents
Verfahren zum einschweissen eines passstueckes innerhalb einer membranrohrwand eines dampfkesselsInfo
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- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
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- B23K26/21—Bonding by welding
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- B23K26/282—Seam welding of curved planar seams of tube sections
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einschweißen eines
Paßstückes innerhalb einer Membranrohrwand eines Dampfkessels
einer Wärmeerzeugungsanlage.
Die heute üblichen großen Dampferzeuger von Wärmekraftwerken
besitzen als Konvektionsflächen gasdicht geschweißte Rohr
wände und dicht aneinandergereihte Rohre. Bei einer Neuer
stellung dieser Konvektionsflächen sind dieselben von beiden
Seiten zugänglich, bei einem Reparaturausfall hingegen ist
die Zugänglichkeit in der Regel nur von einer Seite gegeben,
sofern der Reparaturaufwand und die Reparaturzeit auf ein
Minimum reduziert sein sollen.
In diesem Fall erfolgt die Reparatur von der Außenseite des
Dampferzeugers bei einer lokalen Entfernung von Mauerwerk
und Isolierung.
Bekannt ist eine Anordnung zum Trennen oder Fugen von Hohl
profilen, vorzugsweise Glasrohren, mittels Laser, wobei der
Laserstrahl im Inneren des Hohlprofiles mit einem hyperboli
schen Ablenkspiegel zur Wirkungsstelle gebracht wird (DD-PS
2 49 420).
Des weiteren ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fugen
mittels Laserstrahl bekannt, wobei der Laserstrahl parallel
zur Fugspaltebene durch Polarisieren verläuft (DD-PS 268 649).
Nachteilig ist, daß beide Verfahren nicht ausschließlich von
einer Seite ausführbar sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die durch Repara
turschweißungen bedingten Werkstoffschädigungen zu vermeiden
und eine schnelle, sichere Technologie zum Einschweißen eines
Paßstückes von einer Seite zu entwickeln.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Paßstück
mittels einer auf der Reparaturseite angeordneten Laserstrahl
quelle und zweier auf der entgegengesetzten Seite der Membran
rohrwand angeordneter verstellbarer Spiegel vollständig einge
schweißt wird.
Die Berechnung des Abstandes der Laserstrahlquelle (Q) zum
Rohrmittelpunkt (M) wird nach der Beziehung
durchgeführt, wobei
β - Winkel, den die beiden Strahlen einschließen,
wenn das Rohr noch tangiert
wird,
r - Radius des Rohres,
l₂ = l₁ - Entfernung zwischen Strahlenquelle Q und Schnittpunkt der Strahlen am Rohr bei ∡ β,
∡ α₂ = α₁ - Winkel zwischen l₁ bzw. l₂ und dem Lot auf der Strahlenmittellinie
r - Radius des Rohres,
l₂ = l₁ - Entfernung zwischen Strahlenquelle Q und Schnittpunkt der Strahlen am Rohr bei ∡ β,
∡ α₂ = α₁ - Winkel zwischen l₁ bzw. l₂ und dem Lot auf der Strahlenmittellinie
bedeuten.
Durch die symmetrische Anordnung der zwei Spiegel auf der ande
ren Seite der Membranrohrwand wird eine Überlappung der drei
entstehenden Schweißbereiche erreicht, wodurch eine vollstän
dige Einschweißung des gesamten Paßstückes am gesamten Rohr
umfang durchgeführt werden kann.
Die Laserstrahlquelle befindet sich im Winkel von 90° zur
Membranrohrwand im Abstand von vorzugsweise dem vierfachen
Rohrradius und die Spiegel im Abstand von vorzugsweise dem
dreifachen Rohrradius vom Rohrmittelpunkt angeordnet.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher
erläutert werden.
Dabei zeigen
Fig. 1 Eingesetztes Paßstück mit Spiegeln in Seitenansicht,
Fig. 2 Dampferzeugerrohrwand mit Vorbereitung zum Ein
schweißen des Paßstückes,
Fig. 3 Optimierung des Strahlenganges für kleinsten Stegab
stand (Draufsicht).
Nach Ortung der Lage des Schadens in einer gasdichten Rohr
wand wird vorerst die Außenhaut (Verblechung und Isolierung)
des Dampferzeugers im Bereich der Schadstelle beseitigt.
Danach wird das schadhafte Rohrteil in bekannter Weise heraus
getrennt, so daß die Rohrenden 1; 2 bestehen bleiben.
Die Stege 3 werden mit V-förmigen Schweißnahtfasen 4 versehen
und die Rohrenden 1; 2 exakt im rechten Winkel zur Rohrlängs
achse beschliffen. Das Paßstück 5 wird gleichermaßen be
schliffen und so eingepaßt, daß die Schweißfugen 6; 7 gegen
Null gehen. Um das untere Rohrende i wird ein Positionier-
System mit zwei beweglichen Spiegeln 8; 9 mittels nicht näher
ausgeführtem Spannelement 10 angebaut.
Bei
r = 1, β = 15°, γ = 75° ergeben sich für
x = sin β · r = 0,259 und
y = sin γ · r = 0,966.
x = sin β · r = 0,259 und
y = sin γ · r = 0,966.
Der Abstand (Rohrmittelpunkt - Quelle) ergibt sich aus
Somit wird der Abstand vom Rohrmantel zur Quelle bei symmetrischer
Verteilung von Quelle und zwei Spiegeln um den Umfang
(∡120°) 3,8637 · rRohr zum gemeinsamen Rohrmittelpunkt.
Für den ungünstigen Fall eines Rohrschadens bei einem Steg
abstand von 15 mm und Rohrdurchmesser von 40 mm wurde das
Abstandsverhältnis zwischen Strahlungsquelle 11 und den zwei
Ablenkspiegeln 8; 9 ermittelt (Fig. 3)
Somit kann beim Überstreichen des direkten Strahls ein
∡ 150° auf der Rohroberfläche 5 geschweißt werden.
Danach wird der Strahl nach links auf den Spiegel 8 gelenkt,
und durch Drehbewegung des Spiegels 8 kann ein ∡ 81° auf der
Rohrrückseite verschweißt werden. Abschließend wird der Strahl
auf den rechten Spiegel 9 gelenkt und die Schweißung vollen
det. Dabei werden 2×10,5° bzw. 51° doppelt überstrichen
und ist somit gewährleistet, daß das Faßstück 5 vollständig
eingeschweißt ist. Der gleiche Vorgang wird nun am oberen
Rohrende 2 ausgeführt. Abschließend werden alle weiteren
Schlitze und Öffnungen (Steg 3 mit Paßstück 5) in bekannter
Weise verschlossen, um dann die Isolierung und Verblechung
an der Schadstelle zu verschließen.
Claims (4)
1. Verfahren zum Einschweißen eines Paßstückes innerhalb ei
ner Membranrohrwand eines Dampfkessels, wobei das schadhafte
Rohrstück aus dem Rohr und den Stegen der Membranrohrwand
herausgetrennt, Rohrenden, Stege und Paßstück mit Schweiß
nahtfasen versehen werden und das Paßstück in die Membranrohr
wand eingeschweißt wird,
gekennzeichnet dadurch,
daß das Paßstück mittels einer auf der Reparaturseite ange
ordneten Laserstrahlquelle und zweier auf der entgegenge
setzten Seite der Membranrohrwand angeordneter verstellbarer
Spiegel vollständig eingeschweißt wird.
2. Verfahren noch Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß
durch den Abstand der Laserstrahlquelle und der Spiegel vom
Rohrmittelpunkt eine Überlappung der drei entstehenden
Schweißbereiche erreicht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch,
daß der Abstand zwischen Rohrmittelpunkt (M) und Laserstrahl
quelle (O) nach der Beziehung
ermittelt wird, wobeiβ - Winkel, den die beiden Strahlen einschließen,
wenn das Rohr noch tangiert wird,
r - Radius des Rohres,
l₂ = l₁ - Entfernung zwischen Strahlenquelle Q und Schnittpunkt der Strahlen am Rohr bei ∡ β,
∡ α₂ = α₁ - Winkel zwischen l₁ bzw. l₂ und dem Lot auf der Strahlenmittelliniebedeuten.
r - Radius des Rohres,
l₂ = l₁ - Entfernung zwischen Strahlenquelle Q und Schnittpunkt der Strahlen am Rohr bei ∡ β,
∡ α₂ = α₁ - Winkel zwischen l₁ bzw. l₂ und dem Lot auf der Strahlenmittelliniebedeuten.
4. Vorrichtung zum Einschweißen eines Paßstückes innerhalb
einer Membranrohrwand eines Dampfkessels,
gekennzeichnet dadurch,
daß eine Laserstrahlquelle im Winkel von 90° zur Membran
rohrwand im Abstand von vorzugsweise dem vierfachen Rohrra
dius auf der Reparaturseite und auf der entgegengesetzten
Seite symmetrisch zwei verstellbare Spiegel im Abstand von
vorzugsweise dem dreifachen Rohrradius zum Rohrmittelpunkt
angeordnet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4122093A DE4122093A1 (de) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | Verfahren zum einschweissen eines passstueckes innerhalb einer membranrohrwand eines dampfkessels |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4122093A DE4122093A1 (de) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | Verfahren zum einschweissen eines passstueckes innerhalb einer membranrohrwand eines dampfkessels |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4122093A1 true DE4122093A1 (de) | 1993-01-14 |
Family
ID=6435388
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4122093A Withdrawn DE4122093A1 (de) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | Verfahren zum einschweissen eines passstueckes innerhalb einer membranrohrwand eines dampfkessels |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4122093A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015161081A1 (en) * | 2014-04-17 | 2015-10-22 | Baxter International Inc. | Laser device for performing an annular circumferential welding on a workpiece using optical reflectors |
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US20210170525A1 (en) * | 2019-02-05 | 2021-06-10 | Dukane Ias, Llc | Systems and methods for laser-welding a workpiece with a laser beam that reaches inaccessible areas of the workpiece using multiple reflecting parts |
US20210213564A1 (en) * | 2019-02-05 | 2021-07-15 | Dukane Ias, Llc | Systems and methods for laser-welding a workpiece with a laser beam that reaches inaccessible areas of the workpiece using multiple reflecting parts |
-
1991
- 1991-07-01 DE DE4122093A patent/DE4122093A1/de not_active Withdrawn
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11931823B2 (en) * | 2019-02-05 | 2024-03-19 | Dukane Ias, Llc | Systems and methods for laser-welding a workpiece with a laser beam that reaches inaccessible areas of the workpiece using multiple reflecting parts |
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Legal Events
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---|---|---|---|
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