DE977240C - Schweissverbindung zwischen zwei hohen Temperaturen ausgesetzten Rohrenden, Stutzen od. dgl. - Google Patents

Schweissverbindung zwischen zwei hohen Temperaturen ausgesetzten Rohrenden, Stutzen od. dgl.

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DE977240C
DE977240C DEE9145A DEE0009145A DE977240C DE 977240 C DE977240 C DE 977240C DE E9145 A DEE9145 A DE E9145A DE E0009145 A DEE0009145 A DE E0009145A DE 977240 C DE977240 C DE 977240C
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DE
Germany
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pipe
pipe ends
high temperatures
nozzles
ferritic
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DEE9145A
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Sulzer Escher Wyss GmbH
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Escher Wyss GmbH
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/02Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/032Seam welding; Backing means; Inserts for three-dimensional seams

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Description

  • Schweißverbindung zwischen zwei hohen Temperaturen ausgesetzten Rohrenden, Stutzen od. dgl. Bekanntlich gelangen für Temperaturen von über 500° C häufig austenitische Stähle zur Anwendung, weil dieselben eine hohe Warmfestigkeit aufweisen. Insbesondere bei Wärmekraftanlagen kommt es dabei häufig vor, daß Teile von Rohrleitungen und Gehäusen durch Schweißung miteinander verbunden werden müssen, wobei der eine Teil aus austenitischem Stahl, der andere jedoch aus ferritischem Stahl hergestellt ist.
  • Bekanntlich hat austenitischer Stahl einen wesentlich größeren Wärmedehnungsbeiwert als ferritischer Stahl. Wenn daher nach Fig. z beispielsweise ein ferritisches Rohrstück z durch eine einfache Rundschweißung a mit einem austenitischen Rohrstück 3 verbunden wird, so ergeben sich bei hoher Temperatur zusätzliche Beanspruchungen dadurch, daß sich das austenitische Rohrstück 3 im heißen Zustande auf einen größeren Durchmesser ausdehnt als das ferritische Rohrstück r, und es entstehen demzufolge sowohl an den durch Schweißung verbundenen Partien der beiden Rohrenden als auch an der Schweißstelle selbst zusätzliche Spannungen.
  • In Fig. a ist die ungleiche Durchmesserzunahme der beiden Rohrenden im heißen Zustand in übertriebenem Maßstabe veranschaulicht. Durch die Schweißnaht wird ein stetiger Übergang des Durchmessers erzwungen. Es ergibt sich dabei eine starke Biegebeanspruchung der Rohre in der Nähe der Übergangsstelle. Die zusätzlichen Beanspruchungen können zu Beschädigungen der Rohrenden bzw. deren Schweißverbindungen führen, besonders wenn häufiges Abkühlen und Wiedererwärmen auftritt.
  • Erfindungsgemäß wird nun eine Schweißverbindung zwischen zwei hohen Temperaturen ausgesetzten Rohrenden, Stutzen od. dgl., bei welchen der eine Teil aus ferritischem und der andere Teil aus austenitischem Stahl besteht, durch eine zickzackförmig verlaufende Schweißnaht hergestellt.
  • Das Vorsehen von Zickzackschweißnähten ist an sich bekannt und schon bei der Herstellung geschweißter Fachwerkkonstruktionen aus Rohren, Hohlstäben u. dgl. für die Verbindung der Stäbe mit den Kanten bzw. den Trag- oder Stützteilen vorgeschlagen worden. Bei Fachwerkstäben tritt im wesentlichen eine Beanspruchung auf Zug und Druck in Längsrichtung des Stabes auf. Der zickzackförmige Verlauf der Schweißnaht bewirkt dabei, daß die Naht in eine günstigere Lage zur Beanspruchungsrichtung fällt. Mit Temperaturunterschieden und unterschiedlichen Dehnungen der zusammenzuschweißenden Materialien ist hierbei nicht zu rechnen.
  • Hohen Temperaturen ausgesetzte Rohrenden, Stutzen u. dgl., wie sie besonders bei Wärmekraftanlagen verwendet werden, sind in der Regel hauptsächlich durch Innendruck beansprucht. Die einfachen Rundnähte, welche bisher stets zur Verbindung von solchen Rohren verwendet wurden, liegen hierbei schon in günstigster Beanspruchungsrichtung, so daß jene Rücksichten, die bei den Fachwerkkonstruktionen zu einer Verwendung von Zickzackschweißnähten geführt haben, nicht maßgebend sind. Handelt es sich indessen um die Aufgabe, Rohrenden, Stutzen u. dgl. zusammenzuschweißen, bei welchen der eine der zusammenzuschweißenden Teile aus ferritischem und der andere aus austenitischem Stahl besteht und die angrenzenden Teile somit unterschiedliche Wärmedehnungsbeiwerte aufweisen, so bringt die Verwendung einer zickzackförmig verlaufenden Schweißnaht wieder besondere Vorteile. Dieser zickzackförmige Verlauf bewirkt nämlich, daß der Rohrumfang beim Übergang vom einen zum anderen der zusammengeschweißten Teile nicht plötzlich auf seiner ganzen Länge den Baustoff wechselt. Anfänglich besteht beispielsweise der Rohrumfang noch vorwiegend aus ferritischem Baustoff, und erst allmählich nehmen die zwischengeschalteten Teile aus austenitischem Baustoff zu, während die Teile aus ferritischem Baustoff abnehmen. Der Übergang vom einen auf den anderen Baustoff und damit vom- einen auf den anderen Durchmesser bei Rohren unterschiedlicher Dehnung wird also auf die Breite der Amplitude des Zickzackverlaufes verteilt. Es treten somit praktisch keine Biegespannungen mehr auf, wenn die Amplitude der zickzackförmigen Schweißnaht hinreichend groß gemacht wird.
  • Die Fig. 3, 4. und 5 zeigen ein Beispiel für eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schweißverbindung in Anwendung auf die Verbindung zweier aneinander anschließender Rohrteile. Fig. 3 zeigt hierbei die Rohrteile in Ansicht quer zur Achse, Fig. q. einen Querschnitt im Bereich der Schweißung nach der Linie IV-IV der Fig.3 und Fig. 5 eine Abwicklung des Rohrumfanges.
  • Fig. 6 stellt sodann eine weitere Ausführungsform der zickzackförmigen Schweißnaht in Abwicklung dar.
  • Gemäß Fig. 3 ist ein Rohrteil 4. aus ferritischem Stahl mit einem Rohrteil s aus austenitischem Stahl längs einer Schweißnaht 6 zusammengeschweißt. Die Schweißnaht 6 verläuft zickzackförmig. Sie hat, wie aus der Abwicklung des Rohrumfanges nach Fig. 5 hervorgeht, ungefähr die Form einer Sinuslinie. Es greifen hierbei aus ferritischem Stahl bestehende Lappen 41 und aus austenitischem Stahl bestehende Lappen 51 ineinander.
  • In dem in der Mitte des Schweißbereiches verlaufenden Querschnitt IV-IV besteht das Rohr längs des Umfanges abwechslungsweise aus gleichen ferritischen und austenitischen Teilen. Es wird sich somit dieser Bohrbereich bei Erwärmung ohne besondere Zwangsspannungen auf einen mittleren Durchmesser ausdehnen. Bei immer noch im Bereich der zickzackförmigen Schweißnaht 6 verlaufenden Querschnitten links des Querschnitts IV-IV überwiegt der ferritische Stahl, rechts des Querschnitts IV-IV dagegen der austenitische Stahl.
  • Bei dieser Ausbildung der Schweißnaht wird somit allein schon durch die Wärmedehnung, also ohne besondere Schub- und Biegungsbeanspruchung, ein allmählicher, sanfter Übergang des Durchmessers von jenem des rein ferritischen Rohres zu jenem des rein austenitischen Rohres erzielt.
  • Außer in der in Fig. 5 dargestellten Weise kann die Zickzacklinie auch in vielen anderen Formen ausgeführt werden. Je nach der Größe des Rohres kann sie auch eine größere oder kleinere Wellenzahl aufweisen. Ferner kann die Zickzacklinie beispielsweise auch aus abwechslungsweise gegen die Rohrachse geneigten geraden Linien, gegebenenfalls mit Abrundungen an den Eckpunkten, bestehen.
  • Fig. 6 zeigt als weitere Variante in Abwicklung eine zickzackförmige Schweißnaht 61, welche gemäß einer aus zur Rohrachse parallelen geraden Strecken und halbkreisförmigen Verbindungsbogen zusammengesetzten Linie verläuft.
  • Die erfindungsgemäße Schweißverbindung kann nicht nur auf die Verbindung von zwei Rohrenden angewandt werden, sondern beispielsweise auch auf die Verbindung zwischen einem zylindrischen, rohrförmigen Ansatz eines Gehäuses. Die zu verbindenden Teile können ferner auch statt eines kreisförmigen Querschnitts einen elliptischen oder ähnlichen Querschnitt aufweisen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH. Schweißverbindung zwischen zwei hohen Temperaturen ausgesetzten Rohrenden, Stutzen od. dgl., bei welchen der eine Teil aus ferritischem und der andere Teil aus austenitischem Stahl besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißnaht in an sich bekannter Weise zickzackförmig verläuft. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 9o6 167, 854005, 580853; österreichische Patentschrift Nr. 1699i8.
DEE9145A 1953-07-03 1954-06-24 Schweissverbindung zwischen zwei hohen Temperaturen ausgesetzten Rohrenden, Stutzen od. dgl. Expired DE977240C (de)

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CH977240X 1953-07-03

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ID=4551223

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DEE9145A Expired DE977240C (de) 1953-07-03 1954-06-24 Schweissverbindung zwischen zwei hohen Temperaturen ausgesetzten Rohrenden, Stutzen od. dgl.

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE580853C (de) * 1933-07-17 Bbc Brown Boveri & Cie Einrichtung zur Sicherung der Verbindung von Laeuferteilen von Kreiselmaschinen
AT169918B (de) * 1947-05-05 1951-12-27 Johann Dr Rupp Verfahren zur Herstellung von wasserfreiem Natriumsulfat aus Glaubersalz
DE854005C (de) * 1950-11-17 1952-10-30 Westdeutsche Mannesmannroehren Schweissverbindung fuer metallische Werkstuecke, insbesondere Stahlrohre, die aus Werkstoffen mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten bestehen
DE906167C (de) * 1951-10-09 1954-03-11 Westdeutsche Mannesmannroehren Schweissverbindung fuer metallische Werkstuecke, insbesondere Stahlrohre

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