EP1769195B1 - Herstellung einer verbindung zwischen dampferzeuger-heizflächen und einem sammler und/oder verteiler - Google Patents
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- EP1769195B1 EP1769195B1 EP05769368A EP05769368A EP1769195B1 EP 1769195 B1 EP1769195 B1 EP 1769195B1 EP 05769368 A EP05769368 A EP 05769368A EP 05769368 A EP05769368 A EP 05769368A EP 1769195 B1 EP1769195 B1 EP 1769195B1
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Definitions
- the invention relates to a method for establishing a connection between austenitic steam generator heating surfaces and a container used as a collector or as a distributor, wherein pipe nipple between leading to the steam generator heating surface connecting lines and a collector or container wall of a body of the container installed and each forming an axial gap between the container wall and the pipe nipple are welded at one end directly to the container wall and at the other end to the connecting line.
- the invention also relates to a container which forms a collector or distributor, with pipe nipples inserted into a container wall of a container base body forming an axial gap between the container wall and the respective pipe nipple, which at one end welds directly to the container wall to form a weld and at the other End are each welded to a leading to a steam generator heating surface austenitic connection line.
- the austenitic materials have a higher expansion coefficient than martensitic or ferritic materials. This leads to high stresses at the weld joints between materials made of austenitic materials (so-called “white materials”) and those made of ferritic or martensitic materials (so-called “black materials”). So far, so-called black and white connectors are used, which in the example FIG. 3 are formed as connecting pieces 14 of two axially welded pipe pieces of correspondingly different materials and in the unheated area in the connecting lines 15 (see. Figures 1 and 2 ) are welded from the heating surface to the collector 17 or directly in front of the collector 17 between the connecting lines 15 and the collecting nipple 16. It is also known to provide such weld connectors on the boiler side between Walker vomausgang and connecting lines to the collector.
- black and white connectors can only be manufactured and tested in a complicated manner due to the increased quality requirements that are imposed on them.
- several welds in the connecting lines to the collector needed, which in turn the assembly and testing costs is further increased.
- a pipe nipple which is welded into a hole having a wall of a collector, is still in the US-A-4 526 137 disclosed.
- an inner shell is additionally provided, which should make the inside of the pipe nipple heat resistant.
- the inner shell is mechanically, ie without welding, connected to the pipe nipple.
- the inner shell may consist of a different material than the pipe nipple, in particular made of corrosion-resistant material.
- a generic method and a generic container are from the NL 84 739 C known.
- a method for establishing a connection between (austenitic) steam generator heating surfaces and a container used as a collector or as a distributor wherein pipe nipple between leading to the steam generator heating surface connecting lines and a container wall of a body of the container installed and in each case to form an axial gap between the container wall and the pipe nipple are welded at one end directly to the container wall and at the other end to the connecting line.
- the pipe nipple is inserted into a container wall of a collector, which does not yet have a connection bore, before a bore leading into the interior of the collector is then subsequently made while boring the pipe nipple.
- this document is not a reference to the materials used in each case and cooperating in the context of welds of collectors or containers, Remove pipe nipples and connecting pipes to the steam generator heating surfaces.
- the invention has for its object to provide a connection between steam generator heating surfaces and a container used as a collector or as a distributor, with which reduces the assembly and testing costs of the compound, the inherent and operating voltage state of the compound lowered and increases the life of the compound becomes.
- nickel-based alloy pipe nipples between the connection lines to the heating surface and the container wall of the Body installed and the pipe nipple welded directly to the container wall of the body so that an axial gap remains between the pipe nipple and the container wall.
- the pipe nipples for connection to the connecting lines to the heating surfaces or Steam generator tubes of a steam generator made of a nickel-based alloy and inserted into the outer portion stepped connection bores in the wall of the container body and welded directly to the container wall, that between the pipe nipple and the bottom of the outer portion of the connection bore an axial gap remains.
- the connecting lines to the steam generator heating surfaces of austenitic and therefore "white" material can be welded directly to the respective nickel-based alloy container pipe nipples whose coefficient of expansion between the coefficient of expansion of austenitic, d.i. white material, and the expansion coefficient of ferritic or martensitic, d.i. black material lies.
- the pipe nipples made of a nickel-based alloy are welded directly to the container wall, so that the transition weld from the nickel base alloy of the pipe nipple to the material of the container wall is located directly at the transition from the container body to the container pipe nipple. Since the pipe nipple made of nickel-based alloy is inserted into the container wall while keeping an axial gap or free space between the pipe nipple and the container wall, a significantly better stress distribution results in the weld area.
- Axial gaps between pipe end and wall are known per se from the ASME regulations (so-called ASME weld seams), wherein an insert is inserted between pipe end and wall, which is decomposed or destroyed during operation of the system, so that the axial gap remains. In this way, it is also possible to proceed when producing the welded connection according to the invention. However, it is also possible to keep open the axial gap acting as a kind of expansion joint in another way, e.g. by forming suitable projections or ribs or the like which are formed at the pipe end and / or the wall and are crushed during operation of the plant due to the expansion of the pipe nipple. The axial gap compensates for the elastic and plastic deformations of the pipe nipple.
- the width of the axial gap is dependent on the difference between the pipe nipple and the container wall in their expansion behavior, which in turn depends in particular on the material used in each case.
- the width of the axial gap is in the range of a few tenths of a millimeter to a few millimeters, e.g. at 1.6 mm before welding with a nipple outside diameter in the range of 40 to 80 mm.
- the coefficient of expansion in the size range between the expansion coefficient of the nickel-based alloy from which the pipe nipples are made, and the expansion coefficient the material of the container wall is made of ferritic or martensitic material.
- the nickel base alloys (e.g., Alloy 617) used as nipple material according to the invention are characterized by a coefficient of thermal expansion which is between the coefficient of expansion of ferritic or martensitic material and the coefficient of expansion of austenitic material.
- a weld material whose expansion coefficient is in the size range between the expansion coefficient of the nipple material and the expansion coefficient of the material of the connection line is preferably used for the welded joint between the pipe nipple and the austenitic material connection pipe, or a welding material of a nickel-base alloy is also used.
- a material for the main body of the collector or distributor serving container may also be used instead of a ferritic or martensitic material, a nickel-based alloy whose coefficient of expansion is in size between that of austenitic material and ferritic or martensitic material, wherein the pipe nipple made of a nickel-based alloy an expansion coefficient between that of austenitic material on the one hand and that of martensitic or ferritic materials on the other hand are made and welded directly to the container wall.
- the container wall itself is made of a nickel base material
- an axial gap kept free to compensate for the elastic and plastic deformation of the nipple during welding and especially in the Operation of the system is effective, although in this embodiment, the axial gap may possibly be smaller than a container wall of ferritic or martensitic material.
- Another embodiment of the invention relates to a method for establishing a connection between steam generator heating surfaces made of an austenitic material and a container used as a collector or as a distributor with a base made of a martensitic or ferritic material, wherein nickel-based alloy pipe nip between the connecting lines leading to the heating surface be built of an austenitic material and the container wall of the body and the pipe nipples are welded at one end directly to the container wall and at the other end, each with a connecting line.
- a welding material is used as the welding material for welding the pipe nipple and the container wall or the pipe nipple and the connecting line
- the expansion coefficient is in the size range between the expansion coefficient of the nipple material and the expansion coefficient of the container material or the connecting line.
- It can also be a welding material for welding the pipe nipple and the container wall and the pipe nipple and the connecting line are used, whose coefficient of expansion corresponds to that of the pipe nipple.
- the welding material for welding the pipe nipples and the container wall may be different from that for welding the pipe nipple and the connecting pipe.
- an axial gap between pipe nipple and container wall is kept free, which is effective for compensating the elastic and plastic deformations of the nipple during welding and in particular during operation of the system.
- the nickel base alloy from which the container wall is made may be the same as that from which the pipe nipples are made.
- Pipe nipples and container wall may both be made of Alloy 617, for example.
- a material of a nickel-base alloy is also used.
- nipple material and wall material are equal in coefficient of thermal expansion, a similar welding material is used. However, if these expansion coefficients are different, then preferably, a welding material having a coefficient of expansion between those of the nipple material and the wall material is used.
- a welding material for welding the pipe nipples to the respective connecting line to the heating surface of the steam generator a welding material whose coefficient of expansion is in the size range between the expansion coefficient of the nipple material and the coefficient of expansion of the material of the austenitic connecting pipe is also used in this embodiment of the invention with a nickel-based alloy container wall or a nickel-based alloy weld material corresponding to the nickel-based alloy from which the pipe nipples are made is used.
- the welding material for welding the connection lines to the pipe nipples may correspond to that which is also used to weld the pipe nipples into the container wall.
- FIG. 1 schematically shows the unheated area of a steam generator with connecting lines 15 between the heating surfaces and manifold nipple, collector 17 and in the connection between connecting lines 15 and collector 17 welded conventional welding connectors 14.
- Fig. 2 shows a schematic longitudinal sectional view of a conventional collector 17 with welded to the manifold nipple 16 conventional black and white connectors 14, and in Fig. 3 an example of a black and white connector 14 is shown.
- Fig. 4 is a sectional view of a welded joint according to the invention from collector wall 2 and pipe nipple 1 can be seen.
- Fig. 5 shows a sectional view of a collector according to the invention 5 with pipe nipples 1 made of a nickel-based alloy and with welded thereto steam generator connecting lines 15th
- Fig. 6 shows a sectional view of a welded joint according to the invention between pipe nipple 1 and container wall 2 on the one hand and pipe nipple 1 and connecting line 15 on the other.
- the pipe nipple 1 is welded to the connecting line 15, wherein as welding material for the welded joint between pipe nipple 1 and container wall 2 on the one hand and / or pipe nipple 1 and connecting line 15 on the other hand preferably such a material is used, its coefficient of expansion in the size range between the expansion coefficient of the pipe nipple material and the expansion coefficient of the container material or the connecting line is located.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen austenitischen Dampferzeuger-Heizflächen und einem als Sammler oder als Verteiler eingesetzten Behälter, wobei Rohrnippel zwischen zur Dampferzeuger-Heizfläche führende Verbindungsleitungen und eine Sammler- oder Behälterwand eines Grundkörpers des Behälters eingebaut und jeweils unter Ausbildung eines Axialspaltes zwischen der Behälterwand und dem Rohrnippel an einem Ende direkt mit der Behälterwand und am anderen Ende mit der Verbindungsleitung verschweißt werden. Die Erfindung betrifft auch einen Behälter, der einen Sammler oder Verteiler ausbildet, mit in einer Behälterwand eines Behältergrundkörpers unter Ausbildung eines Axialspaltes zwischen der Behälterwand und dem jeweiligen Rohrnippel eingesetzten Rohrnippeln, die an einem Ende unter Ausbildung einer Schweißnaht direkt mit der Behälterwand verschweißt und am anderen Ende jeweils mit einer zu einer Dampferzeuger-Heizfläche führenden austenitischen Verbindungsleitung verschweißbar sind.
- Bei modernen Dampferzeugern, die mit hohen Drücken und hohen Temperaturen arbeiten, bestehen einige Heizflächen der Überhitzer und Zwischenüberhitzer aus Austenit-Werkstoffen. Die Austenit-Materialien haben bei diesen hohen Drücken und Temperaturen eine hinreichende Festigkeit, Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit, um für solche Heizflächen eingesetzt werden zu können. Außerhalb des beheizten Raumes hingegen, also außerhalb des Brenn- und Strahlungsraumes, werden martensitische oder ferritische Materialien verwendet. Dies gilt insbesondere auch für die Sammler und Verteiler, die im unbeheizten Bereich liegen und an welche die Heizflächen über Verbindungsleitungen, die ebenfalls aus austenitischem Material hergestellt sind, angeschlossen sind.
- Jedoch haben die austenitischen Werkstoffe einen höheren Ausdehnungskoeffizienten als martensitische oder ferritische Werkstoffe. Dies führt zu hohen Spannungen an den Schweißverbindungsstellen zwischen Materialien aus austenitischen Werkstoffen (sogenannte "weiße Werkstoffe") und solchen aus ferritischen oder martensitischen Werkstoffen (sogenannte "schwarze Werkstoffe"). Bisher werden so genannte Schwarz-Weiß-Verbinder eingesetzt, die im Beispiel nach
Figur 3 als Verbindungsstutzen 14 aus zwei axial verschweißten Rohrstücken aus entsprechend unterschiedlichen Materialien ausgebildet sind und im unbeheizten Bereich in die Verbindungsleitungen 15 (vgl.Figuren 1 und 2 ) von der Heizfläche zum Sammler 17 oder unmittelbar vor dem Sammler 17 zwischen die Verbindungsleitungen 15 und die Sammlernippel 16 eingeschweißt werden. Es ist auch bekannt, derartige Schweißverbinder kesselseitig zwischen Heizflächenausgang und Verbindungsleitungen zum Sammler vorzusehen. - Derartige Schwarz-Weiß-Verbinder können jedoch aufgrund der erhöhten Qualitätsanforderungen, die an sie gestellt werden, nur aufwendig hergestellt und geprüft werden. Außerdem werden beim Einbau des Schwarz-Weiß-Verbinders mehrere Schweißnähte in den Verbindungsleitungen zum Sammler benötigt, wodurch seinerseits der Montage- und Prüfaufwand weiter erhöht wird.
- So offenbart die
GB 678 549 A - Einen Rohrnippel, der in eine eine Bohrung aufweisende Wand eines Sammlers eingeschweißt ist, ist weiterhin in der
US-A-4 526 137 offenbart. Hierbei ist zusätzlich eine Innenhülle vorgesehen, die die Innenseite des Rohrnippels hitzebeständiger machen soll. Die Innenhülle ist mechanisch, also ohne Schweißen, mit dem Rohrnippel verbunden. Hinsichtlich des Materials ist diesem Dokument lediglich zu entnehmen, dass die Innenhülle aus einem anderen Material als der Rohrnippel bestehen kann, insbesondere aus korrosionsbeständigem Material besteht. - Ein gattungsgemäßes Verfahren und ein gattungsgemäßer Behälter sind aus der
NL 84 739 C - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung zwischen Dampferzeuger-Heizflächen und einem als Sammler oder als Verteiler eingesetzten Behälter zu schaffen, mit welcher der Montage- und Prüfaufwand der Verbindung reduziert, der Eigen- und Betriebsspannungszustand der Verbindung gesenkt und die Lebensdauer der Verbindung erhöht wird.
- Bei einem Verfahren der Eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
- Ebenso wird die Aufgabe bei einem Behälter der Eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß durch einen Behälter mit den Merkmalen des Anspruches 4 gelöst.
- Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung zum Herstellen einer Verbindung zwischen Dampferzeuger-Heizflächen aus einem austenitischen Material und einem als Sammler oder Verteiler eingeschalteten Behälter mit einem Grundkörper aus einem martensitischen oder ferritischen Material werden Rohrnippel aus einer Nickelbasislegierung zwischen die Verbindungsleitungen zu der Heizfläche und die Behälterwand des Grundkörpers eingebaut und die Rohrnippel direkt mit der Behälterwand des Grundkörpers derart verschweißt, daß zwischen Rohrnippel und Behälterwand ein Axialspalt verbleibt.
- Bei einem als Sammler oder Verteiler konzipierten Behälter gemäß der Erfindung sind die Rohrnippel zum Anschließen an die Verbindungsleitungen zu den Heizflächen oder Dampferzeugerrohren eines Dampferzeugers aus einer Nickelbasislegierung hergestellt und in den Außenabschnitt gestufter Anschlußbohrungen in der Wand des BehälterGrundkörpers derart eingesetzt und mit der Behälterwand direkt verschweißt, daß zwischen Rohrnippel und Boden des Außenabschnitts der Anschlußbohrung ein Axialspalt verbleibt.
- Durch die Erfindung können die Verbindungsleitungen zu den Dampferzeuger-Heizflächen aus austenitischem und daher "weißen" Material direkt mit den betreffenden Behälter-Rohrnippeln aus einer Nickelbasislegierung verschweißt werden, die in ihrem Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Ausdehnungskoeffizienten von austenitischem, d.i. weißem Material, und dem Ausdehnungskoeffizienten von ferritischem oder martensitischem, d.i. schwarzem Material liegt. Außerdem sind die Rohrnippel aus einer Nickelbasislegierung direkt mit der Behälterwand verschweißt, so daß die Übergangsschweißnaht von der Nickelbasislegierung der Rohrnippel zum Material der Behälterwand direkt am Übergang vom Behälter-Grundkörper zum Behälter-Rohrnippel liegt. Da der Rohrnippel aus Nickelbasislegierung in die Behälterwand unter Freihaltung eines Axialspaltes oder Freiraums zwischen dem Rohrnippel und der Behälterwand eingesetzt wird, ergibt sich eine wesentlich bessere Spannungsverteilung im Schweißnahtbereich.
- Im Vergleich mit der herkömmlichen Verwendung von Schwarz-Weiß-Verbindern in den Verbindungsleitungen zwischen der Heizfläche des Dampferzeugers und dem Sammler bzw. Verteiler entfallen durch die Erfindung je nach Bauart bis zu zwei Schweißnähte, wodurch der Aufwand für Montage, Prüfung und Wartung wesentlich reduziert ist, zumal die Übergangsschweißnaht vom "weißen Material", aus dem auch die Verbindungsleitungen hergestellt sind, zum "schwarzen Material" direkt an der Wand des Sammlers bzw. Verteilers liegt.
- Aus dem ASME-Regelwerk sind Axialspalte zwischen Rohrende und Wand an sich bekannt (so genannte ASME-Schweißnaht), wobei zwischen Rohrende und Wand eine Einlage eingesetzt wird, die beim Betrieb der Anlage zersetzt oder zerstört wird, so daß der Axialspalt verbleibt. In dieser Weise kann auch beim Herstellen der erfindungsgemäßen Schweißverbindung vorgegangen werden. Es ist aber auch möglich, den als eine Art Dehnungsfuge wirkenden Axialspalt auf andere Weise freizuhalten, z.B. durch Ausbildung geeigneter Vorsprünge oder Rippen oder dergleichen, die an dem Rohrende und/oder der Wand ausgebildet sind und im Betrieb der Anlage aufgrund der Ausdehnung des Rohrnippels zerquetscht werden. Durch den Axialspalt werden die elastischen und plastischen Verformungen des Rohrnippels kompensiert.
- Die Weite des Axialspaltes ist abhängig von dem Unterschied zwischen dem Rohrnippel und der Behälterwand in deren Ausdehnungsverhalten, das seinerseits insbesondere abhängig ist von dem jeweils verwendeten Material. Die Weite des Axialspalts liegt im Bereich von einigen Zehntel-Millimetern bis einigen Millimetern, z.B. bei 1,6 mm vor dem Schweißen bei einem Nippel-Außendurchmesser im Bereich von 40 bis 80 mm.
- Als Schweißmaterial für die Schweißnaht zwischen den Rohrnippeln und der Behälterwand wird gemäß Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweise ebenfalls ein Material verwendet, dessen Ausdehnungskoeffizient im Größenbereich zwischen dem Ausdehnungskoeffizienten der Nickelbasislegierung, aus der die Rohrnippel hergestellt sind, und dem Ausdehnungskoeffizienten des Materials der Behälterwand aus ferritischem oder martensitischem Material liegt. Hierdurch wird der Spannungszustand im Bereich der Schweißnaht zusätzlich begünstigt.
- Die gemäß der Erfindung als Nippelmaterial verwendeten Nickelbasislegierungen (z.B. Alloy 617) sind gekennzeichnet durch einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der zwischen dem Ausdehnungskoeffizienten von ferritischem oder martensitischem Material und dem Ausdehnungskoeffizienten von austenitischem Material liegt.
- Bevorzugt wird auch für die Schweißverbindung zwischen Rohrnippel und Verbindungsleitung aus austenitischem Material ein Schweißmaterial verwendet, dessen Ausdehnungskoeffizient im Größenbereich zwischen dem Ausdehnungskoeffizienten des Nippelmaterials und dem Ausdehnungskoeffizienten des Materials der Verbindungsleitung liegt, oder es wird ebenfalls ein Schweißwerkstoff aus einer Nickelbasislegierung verwendet.
- Als Material für den Grundkörper des als Sammler oder Verteiler dienenden Behälters kann anstelle eines ferritischen oder martensitischen Materials ebenfalls eine Nickelbasislegierung verwendet werden, deren Ausdehnungskoeffizient in seiner Größe zwischen demjenigen von austenistischem Material und ferritischem oder martensitischem Material liegt, wobei auch die Rohrnippel aus einer Nickelbasislegierung mit einem Ausdehnungskoeffizienten zwischen demjenigen von austenitischem Material einerseits und demjenigen von martensitischen oder ferritischen Materialien andererseits hergestellt sind und direkt mit der Behälterwand verschweißt sind.
- Auch bei dieser Ausführungsform, bei welcher die Behälterwand selbst aus einem Nickelbasismaterial besteht, wird zwischen Rohrnippel und Boden des Außenabschnitts, in den der Rohrnippel eingesetzt ist, ein Axialspalt freigehalten, der zur Kompensation der elastischen und plastischen Verformungen des Nippels beim Verschweißen und insbesondere auch im Betrieb der Anlage wirksam ist, wobei bei dieser Ausführungsform der Axialspalt jedoch ggf. kleiner sein kann als bei einer Behälterwand aus ferritischem oder martensitischem Material.
- Eine andere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen Dampferzeuger-Heizflächen aus einem austenitischen Material und einem als Sammler oder als Verteiler eingesetzten Behälter mit einem Grundkörper aus einem martensitischen oder ferritischen Material, wobei Rohrnippel aus einer Nickelbasislegierung zwischen die zur Heizfläche führenden Verbindungsleitungen aus einem austenitischen Material und die Behälterwand des Grundkörpers eingebaut werden und die Rohrnippel an dem einen Ende direkt mit der Behälterwand und am anderen Ende mit jeweils einer Verbindungsleitung verschweißt werden. Bevorzugt wird als Schweißmaterial für das Verschweißen der Rohrnippel und der Behälterwand bzw. des Rohrnippels und der Verbindungsleitung ein Schweißmaterial verwendet, dessen Ausdehnungskoeffizient im Größenbereich zwischen dem Ausdehnungskoeffizienten des Nippelmaterials und dem Ausdehnungskoeffizienten des Behältermaterials bzw. der Verbindungsleitung liegt. Es kann auch ein Schweißmaterial für das Verschweißen der Rohrnippel und der Behälterwand bzw. des Rohrnippels und der Verbindungsleitung verwendet werden, dessen Ausdehnungskoeffizient dem des Rohrnippels entspricht. Nach dem Verschweißen der Bauteile Rohrnippel und Behälterwand bzw. Rohrnippel und Verbindungsleitungen liegt dann der Ausdehnungskoeffizient der Schweißverbindung aufgrund der Aufmischung der jeweiligen Materialien zwischen den Ausdehnungskoeffizienten der beiden zu verbindenden Materialien. Das Schweißmaterial für das Verschweißen der Rohrnippel und der Behälterwand kann unterschiedlich zu dem für das Verschweißen des Rohrnippels und der Verbindungsleitung sein. Bevorzugt wird auch bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Axialspalt zwischen Rohrnippel und Behälterwand freigehalten, der zur Kompensation der elastischen und plastischen Verformungen des Nippels beim Verschweißen und insbesondere auch im Betrieb der Anlage wirksam ist.
- Die Nickelbasislegierung, aus der die Behälterwand hergestellt ist, kann mit derjenigen übereinstimmen, aus welcher die Rohrnippel hergestellt sind. Rohrnippel und Behälterwand können beispielsweise beide aus dem Alloy 617 sein. Es ist jedoch auch möglich, für die Behälterwand eine andere Nickelbasislegierung als für die Rohrnippel zu verwenden, und zwar insbesondere mit einem Ausdehnungskoeffizienten, der zwischen demjenigen des Nippelmaterials und demjenigen von martensitischen oder ferritischen Materialien liegt.
- Als Schweißmaterial für das Verschweißen der Rohrnippel mit einer Behälterwand aus einer Nickelbasislegierung wird ebenfalls ein Material aus einer Nickelbasislegierung verwendet. Wenn Nippelmaterial und Wandmaterial in ihren Wäremeausdehnungskoeffizienten gleich sind, wird ein gleichartiges Schweißmaterial verwendet. Wenn diese Ausdehnungskoeffizienten jedoch unterschiedlich sind, wird vorzugsweise ein Schweißmaterial mit einem Ausdehnungskoeffizienten zwischen denen des Nippelmaterials und des Wandmaterials verwendet.
- Als Schweißmaterial für das Verschweißen der Rohrnippel mit der jeweiligen Verbindungsleitung zur Heizfläche des Dampferzeugers wird auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung mit einer Behälterwand aus einer Nickelbasislegierung ein Schweißmaterial verwendet, dessen Ausdehnungskoeffizient im Größenbereich zwischen dem Ausdehnungskoeffizienten des Nippelmaterials und dem Ausdehnungskoeffizienten des Materials der austenitischen Verbindungsleitung liegt, oder es wird ein Schweißmaterial aus Nickelbasislegierung verwendet, die der Nickelbasislegierung entspricht, aus welcher die Rohrnippel hergestellt sind. Ggf. kann das Schweißmaterial zum Anschweißen der Verbindungsleitungen an die Rohrnippel demjenigen entsprechen, das auch zum Einschweißen der Rohrnippel in die Behälterwand verwendet wird.
- In der Zeichnung ist in
Fig. 1 schematisch der unbeheizte Bereich eines Dampferzeugers mit Verbindungsleitungen 15 zwischen Heizflächen und Sammlernippel, Sammler 17 und in die Verbindung zwischen Verbindungsleitungen 15 und Sammler 17 eingeschweißten herkömmlichen Schweißverbindern 14 gezeigt.Fig. 2 zeigt in schematischer Längsschnitt-Darstellung einen herkömmlichen Sammler 17 mit an die Sammlernippel 16 angeschweißten herkömmlichen Schwarz-Weiß-Verbindern 14, und inFig. 3 ist ein Beispiel eines Schwarz-Weiß-Verbinders 14 gezeigt. - Aus
Fig. 4 ist eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Schweißverbindung aus Sammlerwand 2 und Rohrnippel 1 ersichtlich. -
Fig. 5 zeigt eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Sammlers 5 mit Rohrnippeln 1 aus einer Nickelbasislegierung und mit daran angeschweißten Dampferzeuger-Verbindungsleitungen 15. -
Fig. 6 zeigt eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Schweißverbindung zwischen Rohrnippel 1 und Behälterwand 2 einerseits und Rohrnippel 1 und Verbindungsleitung 15 andererseits. - Wie insbesondere aus
Fig. 4 ersichtlich, ist der im Ausführungsbeispiel durchgehend zylindrische Rohrnippel 1 aus einer Nickelbasislegierung in den im Durchmesser vergrößerten Außenabschnitt 7 einer gestuften Anschlußbohrung 6 derart eingesetzt und mit der Behälterwand 2 mittels einer Kehl-Schweißnaht 3 verschweißt, daß zwischen der innenliegenden Stirnfläche des Rohrnippels 1 und dem ringförmigen Boden des Außenabschnitts 7 der Anschlußbohrung 6 ein Axialspalt 4 als Dehnungsspalt verbleibt. Die Dampferzeuger-Verbindungsleitungen 15 können gemäßFig. 5 unmittelbar mit den Rohrnippeln 1 verschweißt werden. Dadurch sind für jede der Verbindungsleitungen 15 lediglich zwei Schweißnähte erforderlich, von denen die Schweißnaht 3 direkt am Übergang von der Nickelbasislegierung des Rohrnippels 1 zur Behälterwand 2 liegt. - Anstelle eines martensitischen oder ferritischen Materials für die Behälterwand 2 kann diese auch selbst aus einem Material aus einer Nickelbasislegierung sein. Wie zusätzlich zu
Fig. 4 inFig. 6 ersichtlich, ist der Rohrnippel 1 mit der Verbindungsleitung 15 verschweißt, wobei als Schweißmaterial für die Schweißverbindung zwischen Rohrnippel 1 und Behälterwand 2 einerseits und/oder Rohrnippel 1 und Verbindungsleitung 15 andererseits bevorzugt ein solches Material verwendet wird, dessen Ausdehnungskoeffizient im Größenbereich zwischen dem Ausdehnungskoeffizienten des Rohrnippelmaterials und dem Ausdehnungskoeffizienten des Behältermaterials bzw. der Verbindungsleitung liegt. Es kann auch ein Schweißmaterial für das Verschweißen der Rohrnippel und der Behälterwand bzw. des Rohrnippels und der Verbindungsleitung verwendet werden, dessen Ausdehnungskoeffizient dem des Rohrnippels entspricht. Nach dem Verschweißen der Bauteile Rohrnippel und Behälterwand bzw. Rohrnippel und Verbindungsleitung liegt dann der Ausdehnungskoeffizient der Schweißverbindung aufgrund der Aufmischung der jeweiligen Materialien zwischen den Ausdehnungskoeffizienten der beiden zu verbindenden Materialien.
Claims (5)
- Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen austenitischen Dampferzeuger-Heizflächen und einem als sammler (5, 17) oder als Verteiler eingesetzten Behälter (5), wobei Rohrnippel (1) zwischen zur Dampferzeuger-Heizfläche führende Verbindungsleitungen (15) und eine Sammler- oder Behälterwand (2) eines Grundkörpers des Behälters (5) eingebaut und jeweils unter Ausbildung eines Axialspaltes (4) zwischen der Behälterwand (2) und dem Rohrnippel (1) an einem Ende direkt mit der Behälterwand (2) und am anderen Ende mit der Verbindungsleitung (15) verschweist werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rohrnippel (1) jeweils in den Außenabschnitt (7) einer gestuften Anschlussbohrung (6) der Behälterwand (2) eingesetzt werden und jeweils ein Rohrnippel (1) aus einer Niekelbasislegierung mit der Behälterwand (2) eines Gundkörpers (5) aus einem martensitischen oder ferritischen Material oder einer Nickelbasislegierung und mit einer Verbindungsleitung (15) aus austenitischem Material verschweißt wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Schweißmaterial für das Verschweißen von Rohrnippel (1) und Behälterwand (2) ein Schweißmaterial verwendet wird, dessen Ausdehnungskoeffizient gleich dem Ausdehnungskoeffizienten des Nippelmaterials ist oder im Größenbereich zwischen dem Ausdehnungskoeffizienten des Nippelmaterials und dem Ausdehnungskoeffizienten des Behältermaterials liegt.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Schweißmaterial für das Verschweißen von Rohrnippel (1) und Verbindungsleitung (15) ein Schweißmaterial verwendet wird, dessen Ausdehnungskoeffizient gleich dem Ausdehnungskoeffizienten des Nippelmaterials ist oder im Größenbereich wischen dem Ausdehnungskoeffizienten des Nippelmaterials und dem Ausdehnungskoeffizienten der Verbindungsleitung liegt.
- Behälter (5), der einen Sammler (5, 17) oder Verteiler ausbildet, mit in einer Behälterwand (2) eines Behältergrundkörpers (5) unter Ausbildung eines Axialspaltes (4) zwischen der Behälterwand (2) und dem jeweiligen Rohrnippel (1) eingesetzten Rohrnippeln (1), die an einem Ende unter Ausbildung einer Schweißnaht (3) direkt mit der Behälterwand (2) verschweißt und am anderen Ende jeweils mit einer zu einer Dampferzeuger-Heizfläche führenden austenitischen Verbindungsleitung (15) verschweißbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rohrnippel (1) jeweils in den Außenabschnitt (7) einer gestuften, in der Behälterwand (2) ausgebildeten Anschlussbohrung eingesetzt sind und der Behältergrundkörper (5) aus einem martensitischen oder ferritischen Material oder einer Nickelbasislegierung besteht und die Rohrnippel (1) aus einer Nickelbasislegierung bestehen. - Behälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht (3) aus einem Schweißmaterial mit einem Ausdehnungskoeffizienten hergestellt ist, der gleich dem Ausdehnungskoeffizienten der Nickelbasislegierung der Rohrnippel (1) ist oder im Größenbereich zwischen dem Ausdehnungskoeffizienten der Nickelbasislegierung der Rohrnippel (1) und dem Ausdehnungskoeffizienten des Materials der Behälterwand (2) liegt.
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