DE970454C

DE970454C - Schweissverbindung zwischen einem Hochdruckrohr und einem Abzweigstutzen

Info

Publication number: DE970454C
Application number: DEM10001A
Authority: DE
Inventors: Karl Diezel
Original assignee: MASCHINENBAU-AKTIENGESELLSCHAFT BALCKE; Balcke AG
Current assignee: MASCHINENBAU-AKTIENGESELLSCHAFT BALCKE; Balcke AG
Priority date: 1951-06-24
Filing date: 1951-06-24
Publication date: 1958-09-18
Also published as: DE971779C

Description

Schweißverbindung zwischen einem Hochdruckrohr und einem Abzweigstutzen Die Erfindung betrifft eine Schweißverbindung zwischen einem Hochdruckrohr und einem Abzweigstutzen, deren Durchmesser in einem Verhältnis zwischen i : i und etwa 3:1 stehen, wobei die Achsen sich rechtwinklig oder nahezu rechtwinklig kreuzen.
Seit einigen Jahren schweißt man Stutzen in Sammlerrohre vorwiegend gemäß DIN E-2937 (Entwurf der VDDA Düsseldorf, Mai 195o) ein. Diese Verbindung, welche die Mängel früherer ähnlicher Schweißverbindungen teilweise vermeidet, kann noch nicht als voll betriebssicher angesehen werden. Nachteilig ist insbesondere, daß die Schweißung nicht bis zum lichten Durchmesser des Stutzens geführt werden kann, so daß zwischen der Stützfläche des Rohrstutzens und der Sammlerwand eine Hohlfuge verbleibt, die, unterstützt durch Kerbwirkungen und Anfälligkeit gegen Korrosion, zu Betriebsstörungen Anlaß geben kann.
Ein großer Nachteil tritt vor allen Dingen dann auf, wenn bei ungünstigem Verhältnis von Stutzendurchmesser zu Sammlerdurchmesser in der Längsrichtung des Sammlerrohres die Schweißfugentiefe viel größer wird als in der Querrichtung. Die einzelnen Schweißlagen können sachgemäß nur in Umfangsrichtung ungleich gelegt werden; die tiefen Schweißfugen müssen außerdem durch zusätzliche Auftragsschweißung ausgefüllt werden. Ferner ist die Rohrwand, bedingt durch die Tiefe .der Schweißfuge, gerade an der Stelle am meisten geschwächt, wo sie die größte Zugbeanspruchung aufnehmen muß. In. den Zeichnungen des DIN-Entwurfs 2g37 sind .diese Nachteile deutlich zu sehen.
Die Schweißverbindung nach der Erfindung vermeidet die aufgeführten Mängel. Sie beruht darauf, daß die Schweißflächen der zu verbindenden Teile, nämlich des Rohres und des Stutzens, in an sich bekannter Weise einer Durchdringungslinie folgen, wie sie bei der Durchdringung der Außenfläche des Sammlerrohres i (vgl. Zeichnung) mit einer zur Stutzenachse konzentrischen Zylinderfläche vom Durchmesser z entsteht. Wesentlich ist nun, daß der Schenkel S i der Schweißnaht zu einer zur Stutzenachse senkrechten Ebene gering geneigt ist und diese Richtung längs der Durchdringungslinie, also für alle zur Stutzenachse etwa radialen Stellungen, beibehält, daß ferner der zweite Schenkel S 2 der Schweißnaht eine bezogen auf die genannte Ebene gleichbleibende, jedoch steilere Richtung erhält. Die Schnittlinie der beiden Schweißflächen, in denen die Schenkel S i und S2 der Schweißnaht liegen, ist hinsichtlich ihrer Gestalt der obengenannten Durchdringungslinie ähnlich und liegt auf der seiner Vorbohrung entsprechenden inneren Zylinderfläche des Stutzens. Es bleibt aber nicht nur die Richtung der Schenkel S i und S 2 der Schweißnaht in bezug auf eine zur Stutzenachse senkrechte Ebene gleich, sondern auch die Länge der beiden Schenkel ist gleichbleibend. Auf diese Weise erhält .die Schweißnaht einen für ihre Herstellung wie auch für ihre Festig-]zeit insbesondere bei Druck- und Temperaturbeanspruchung günstigen gleichbleibenden Querschnitt, denn alle zur Stutzenachse radialen Schnitte durch die Schweißnaht sind, da die Schenkel S i und S 2 nach Größe und Richtung unverändert bleiben, kongruent. Die Schweißnaht reicht dabei an allen Stellen gleichmäßig tief bis zur Wurzel W. Die gleichbleibenden Richtungen von S i und S 2- ermöglichen auch, die für die Vorbereitung der Schweißnaht notwendige Bearbeitung der zu verbindenden Teile durch schneidende Werkzeuge oder durch Schneidbrenner unter gleichbleibender Winkeleinstellung vorzunehmen, desgleichen geht die Herstellung der Schweißnaht unter gleichbleibender Haltung des Schweißbrenners oder der Schweißelektrode vor sich.
Bedeutung kommt auch dem Umstand zu, daß der Schenkel S i der Schweißnaht gegenüber einer zur Stutzenachse senkrechten Ebene nur wenig geneigt ist-es wird ein spitzer Winkel o @ a < i o° vorgeschlagen - und eine konkave Ausnehmung aufweist, die eine flachmuldenförmige Vertiefung der Schweißfläche am Sammlerrohr darstellt. Es wind hierdurch ein hinreichend großer Querschnitt der Schweißnaht und eine gute Bindung des Schweißgutes erzielt, gleichzeitig die durch die Ausnehmung eintretende Schwächung der Wand des Sammlerrohres an der gegen Schwächung empfindlichsten Stelle bei x gering gehalten. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Schweißverbindung nach der Erfindung dargestellt.
Abb. i zeigt ein Werkstück, bestehend aus einem Sammlerrohr i, das mit einemAbzweigstutzen durch Schweißung verbunden ist (Längsschnitt durch das Rohr i). Die Wand des Rohres i ist an der Schweißstelle x nur geringfügig geschwächt.
Abb.2 zeigt das gleiche Werkstück, jedoch im Querschnitt durch das Rohr i. Hier ist an der Schweißstelle y der Querschnitt der V-förmigen Schweißnaht gleich dem an der Stelle x.
Abb.3 zeigt die vergrößerte Wiedergabe der Schweißstelle x aus Abb. i. Der Stutzen :2 ist bis in die Nähe der Schweißstelle auf den Fertigdurchmesser vorgebohrt. Er wird nach Fertigstellung der Schweißnaht an der Verbindungsstelle in an sich bekannter Weise entsprechend dem lichten Durchmesser d des Stutzens ausgebohrt, womit gleichzeitig die Schweißwurzel W entfernt wird.
Abb. q. zeigt die vergrößerte Wiedergabe der Schweißfläche y aus Abb,. 2. Hier gilt das gleiche, was zu Abb. 3 gesagt ist.
Nach der Erfindung entsteht eine Schweißverbindung, bei der an der Schweißnaht sowohl bei den Vorarbeiten wie auch bei der Herstellung ringsum gleiche Verhältnisse vorliegen, die Naht selbst über-. all gleichen Querschnitt aufweist und die Schwächung der zu verbindenden Teile durch Ausnehmungen für die Naht gering gehalten ist. Nach dem Ausbohren des Stutzenhalses, wobei die Schweißwurzel W entfernt wird, steht längs der ganzen Naht, einwandfreie Schweißung vorausgesetzt, vollständig gesundes Schweißgut zur Kräfteübertragung zur Verfügung.
Versuche an Probekörpern, .die nach der Erfindung geschweißt waren, führten zu dem Ergebnis, daß die Bedingungen, denen eine solche Schweißverbindung genügen muß, in vollem Umfange erfüllt und auch überschritten werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Schweißverbindung zwischen einem Hochdruckrohr und einem Abzweigstutzen, deren Durchmesser in einem Verhältnis zwischen i :i und 3 : i stehen und deren Achsen sich recbtwinklig oder nahezu rechtwinklig kreuzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißnaht in an sich bekannter Weise als V-Naht ausgebildet und .die Schweißfuge so bearbeitet ist, .daß die beiden Schenkel (S i, S 2) längs der Schweißnaht gleichbleibende Länge und gleichbleibende Richtung bezüglich der Achse des Stutzens (2) aufweisen, ferner der im Rohr (i) verlaufende Schweißfugenschenkel (S i), an der Rohroberfläche beginnend, konkav gewölbt ist und mit einer zur Achse des Stutzens senkrechten Ebene einen spitzen Winkel (a) zwischen o und io° einschließt.
2. Schweißverbindung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (i) an der Verbindungsstelle reit. dem Abzweigstutzen (2) in an sich bekannter Weise eine Öffnung gleich dem lichten Durchmesserdes Stutzens aufweist.
3. Schweißverbindung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schweißnaht die Wurzel (W) in an sich bekannter Weise durch Ausbohren des Halses des Stutzens (2) abgetragen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 69o 630, 803 go6; französische Patentschrift Nr. 770 571; USA.-Patentschriften Nr. 2 268 343, 2 479 578; DIN e 2938, Blatt 4; »Aus der Praxis der Schweißtechnika, Heft 26 (1949) S. 26, 27.