HUT53954A

HUT53954A - Joint for steel tubes

Info

Publication number: HUT53954A
Application number: HU173188A
Authority: HU
Inventors: Heiner Bogdahn; Bernd-Peter Salzberg; Manfred Langhanki
Original assignee: Teltov Geraete Regler
Priority date: 1987-04-09
Filing date: 1988-04-07
Publication date: 1990-12-28
Also published as: DD259662A1; GB8808074D0; DE3809479A1; GB2203684A; GB2203684B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fuegestelle an Rohren aus Stahl. Sie findet vorzugsweise Anwendung beim Verbinden von Rohren kleiner Durchmesser aus unlegiertem, niedriglegiertem und/oder hochlegiertem Stahl, die in sicherheitstechnisch anspruchsvollen Anlagen, wie z. B. Kernkraftwerken, zum Einsatz kommen. Die in einem Erwaermungsvorgang hergestellte Rohrverbindung besteht aus einer Diffusionsschweissverbindung und einer kombinierten Diffusionsschweiss-/Loetverbindung. Dabei liegen die Diffusionsschweissverbindung und die kombinierte Diffusionsschweiss-/Loetverbindung nicht in einer Ebene. Jede Fuegestelle fuer sich besitzt Grundstoffestigkeit. Beide Verbindungen werden in einem Erwaermungsvorgang hergestellt, um eine Schaedigung des Grundwerkstoffes auszuschliessen. Dies geschieht auf der Basis der elektrischen Widerstandserwaermung unter Schutzgas.The invention relates to a foot rest on pipes made of steel. It is preferably used when connecting pipes of small diameter of unalloyed, low-alloy and / or high-alloy steel, which in safety-demanding systems such. As nuclear power plants, are used. The pipe joint produced in a heating process consists of a diffusion bonding joint and a combined diffusion welding / soldering joint. In this case, the diffusion bonding compound and the combined diffusion welding / soldering compound are not in one plane. Each footing has for itself basic strength. Both compounds are produced in a warming process in order to exclude damage to the base material. This is done on the basis of electrical resistance heating under inert gas.

Description

A találmány tárgya csatlakozási helyek szerkezeti kialakítása kisebb átmérőjű ötvözetlen, kismértékben ötvözött és/vagy erősen ötvözött acélcsövekhez. A találmány szerinti csatlakozási hely szerkezeti megoldása lehetővé teszi az alkalmazást biztonságitechnikai szempontból igényes berendezésekben, mint például atomerőművekben vagy olyan létesítményekben, ahol a kivitelnek IA vagy IB osztály követelményeit kell kielégítenie.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the construction of joints for non-alloy, low-alloy and / or high-alloy steel tubes of smaller diameter. The structural design of the junction according to the invention enables application in safety-sensitive equipment such as nuclear power plants or in installations where the design must meet the requirements of Class IA or IB.

Az ismert műszaki megoldások az alábbiakban foglalhatók össze:The known technical solutions can be summarized as follows:

az olyan létesítményekben, ahol a csővezetékek kivitelének magas minőségi követelményeket kell kielégíteniük (például az atomerőművek első és második hűtőköre esetében vagy olyan vegyipari létesítményekben, ahol a kivitel az IA vagy IB osztály követelményeit kell kielégítenie), a csövek csatlakoztatását rendszerint WIG-eljárás szerinti hegesztéssel végzik. Mivel a hegesztett varratok jósága nagymértékben függ a hegesztést végző személy képességeitől, ezért az illesztési helyeket 100 %-ban átvilágításos ellenőrzéssel (röntgenvizsgálattal) ellenőrzik. A hegesztési varratok ellenőrzési eljárása költséges és drága, mivel a vizsgálathoz körülbelül tízszer annyi időre van szükség, mint a varrat előállításához. Ez a hátrányos körülmény lényegesen elősegítette egy olyan diffúziós hegesztési eljárás kifejlesztését, amely az építési helyen alkalmazható (Salzberg, P.; Bogdahn, H; Herstellen von Schweiss-/Lötverbindungen unter Argon 99,99 mit Widerstandserwármung ; Schweisstechnik Berlin, 35) 1985, 6. szám, 249-251. oldal).in facilities where pipeline designs must meet high quality requirements (for example, first and second cooling circuits in nuclear power plants, or in chemical installations where design must meet Class IA or IB requirements), the pipework is usually welded using WIG welding . Since the quality of the welded seams is highly dependent on the ability of the person performing the welding, the joints are 100% checked by X-ray inspection. The process of checking weld seams is expensive and expensive, as it requires about ten times as long as welding. This disadvantage greatly facilitated the development of a diffusion welding process applicable at the construction site (Salzberg, P .; Bogdahn, H; Herstellen von Schweiss- / Lötverbindungen unter Argon 99,99 mit Widerstandserwármung; Schweisstechnik Berlin, 35) 1985, 6; No. 249-251. side).

Mivel ez az eljárás részben automatizált hegesztési eljárás, ezért alkalmazásával olyan minőségű kötések hozhatók létre, amelyek a legcsekélyebb mértékben függenek a hegesztést végző személy képességeitől.Since this process is a partially automated welding process, it can be used to create quality joints that depend to a minimum on the capabilities of the person performing the welding.

Mivel ezek a kötések röntgen segítségével nem ellenőrizhetők, ezért a hegesztések minőségét hajlítási igénybevétel alkalmazásával próbadarabon ellenőrzik. 100°értékű hajlítási szög elérése biztosan jelzi azt, hogy a hegesztéshez szükséges paramétereket pontosan beállították. Az általános gyakorlatban a minőség ellenőrzésére ez a próbadarab teljesen kielégítő.As these joints cannot be checked by X-ray, the quality of the welds is controlled by bending the test piece. Achieving a bending angle of 100 ° is a sure indication that the welding parameters have been precisely adjusted. In general, this test piece is completely satisfactory for quality control.

Az atomerőművi létesítmények telepítéséhez ezt a termelékeny hegesztési eljárást azonban nem lehet alkalmazni, mivel a roncsolásmentes ellenőrzési lehetőség hiányában nem lehet megállapítani az egyes csatlakozások esetleges minőségi hibáit, aminél fogva bizonyos mértékű kockázat fennmarad.However, this productive welding process cannot be used for the installation of nuclear power plant installations, since, in the absence of non-destructive inspection, possible quality defects in each connection cannot be identified, which leaves some risk.

A találmánnyal célunk acélcsövek csatlakoztatásához olyan csatlakozás létrehozása, amelynek igen nagy a megbízhatósága, előállítása azonban egyszerű.It is an object of the present invention to provide a connection for steel pipes that is highly reliable but easy to manufacture.

A találmánnyal megoldandó feladat abban van, hogy acélcsövekhez való alkalmazáshoz olyan csatlakozást alakítsunk ki, amelynek szilárdsága eléri a csövek alapanyagának szilárdságát és amely olyan biztonságos, hogy kockázatmentesnek tekinthető és ennek következtében a röntgenvizsgálat elhagyható .The object of the present invention is to provide a connection for application to steel tubes that has a strength that reaches the strength of the material of the tubes and is so secure that it can be considered to be risk-free and consequently X-ray examination can be omitted.

A találmány értelmében a kitűzött feladatot olyan megoldás révén oldjuk meg, amelynek értelmében a felmelegítési folyamat során előállított csőcsatlakozás diffúziós hegesztéssel előállított kötést és diffúziós hegesztéssel kombinált forrasztott kötést tartalmaz, és a diffúziós hegesztéssel előállított kötés eltérő síkban van a diffúziós hegesztéssel kombinált forrasztásos kötéstől.The object of the present invention is solved by the invention wherein the pipe connection produced during the heating process comprises a diffusion welded joint and a diffusion welded solder joint, and the diffusion welded joint is in a different plane from the diffusion welded joint.

A találmány szerinti megoldás előnyös kiviteli alakjánál a csövek homlokfelületei között diffúziós hegesztéssel előállított kötést, karmantyú segítségével előállított diffúziós hegesztéssel kombinált forrasztásos kötés veszi körül.In a preferred embodiment of the present invention, the joint between the end faces of the tubes is surrounded by a diffusion welding solder joint combined with a diffusion welding joint.

A diffúziós hegesztéssel előállított kötést körülvevő diffúziós hegesztéssel kombinált forrasztásos kötés t-idom segítségével is kialakítható.Alternatively, a solder joint in combination with diffusion welding can be formed using a t-piece surrounding the bond produced by diffusion welding.

A találmány szerinti csatlakozás működési jellemzői a következőkben foglalhatók össze: Legfontosabb szempontként megjegyzendő, hogy mindkét kötésfajta, tehát a csőovek homlokfelületei közötti diffúziós hegesztéssel létrehozott kötés, valamint az ettől a síktól távköznyire lévő diffúziós hegesztéssel kombinált forrasztásos kötés a cső és a karmantyú között egyidejűleg állítható elő, vagyis egyetlen felmelegítési folyamatban, annak érdekében, hogy az alapanyag ne sérüljön meg. Ez annak az önmagában ismert diffúziós hegesztési eljárás alkalmazásának köszönhető, amelynek során elektromos ellenállásos hevítést alkalmaznak védőgáz alatt. Ehhez képest járulékosan a csőillesztésre csúsztatható karmantyút kell illeszteni. Az áram hőhatásának következtében nemcsaka csővégek között jön létre a diffúziós hegesztés, hanem megolvadnak a karmantyú széleire helyezett forrasztógyűrűk is. A kapilláris hatás következtében a folyékony járulékos forraszanyag bejut a karmantyú és a cső közötti résbe, azonban meglepő módon ebben a résben nem tiszta forrasztásos kötés jön létre, hanem egy diffúziós hegegesztéssel kombinált forrasztásos kötés.The operating characteristics of the joint according to the invention can be summarized as follows: Most importantly, it is noted that both types of bonding, i.e., diffusion welding between the end faces of the pipe doors, and the solder joint between the tube and the , that is, in a single heating process, to prevent damage to the feedstock. This is due to the use of a diffusion welding process known per se, which uses electrically resistive heating under shielding gas. In addition to this, a slip-on sleeve must be fitted. Due to the heat effect of the current, not only is the diffusion welding between the ends of the tube, but also the soldering rings placed on the edges of the sleeve are melted. Due to the capillary action, the liquid auxiliary solder enters the gap between the sleeve and the tube, but, surprisingly, this gap does not result in a pure solder bond but in a diffusion welding solder joint.

Minden csatlakozásnál az alapanyagok megőrzik szilárdságukat és így a csatlakozás meghibásodása vonatkozásában a biztonság már eleve megduplázódik. Ha azonban ennek ellenére meghibásodik az illesztésnél kialakított csatlakozás, a fennmaradó csatlakozás még mindig alkalmas arra, hogy a kialakuló erőket meghibásodás nélkül elviselje.At each junction, the raw materials retain their strength and thus the safety of the junction failure is already doubled. If, however, the joint formed at the joint fails, the remaining joint is still capable of bearing the resulting forces without failure.

Járulékos forraszanyagként olyan anyagot kell választani, amelynek olvadási hőmérséklete a csatlakoztatandó alapanyagok tartományában van és ezáltal alkalmas körülmények alakulnak ki rövid idő alatt a csövek homlokfelületeinek diffúziós hegesztéséhez.As auxiliary solder, a material having a melting point within the range of the materials to be bonded is selected, which creates suitable conditions for the diffusion welding of the pipe faces at short notice.

A találmányt a továbbiakban a rajzon bemutatott példaként! kiviteli alak kapcsán ismertetjük részletesebben. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti csatlakozás felépítése hosszmetszetben a 2. ábra a találmány szerinti csatlakozás t-idommal kivitelezett változata metszetben.The invention will now be illustrated by way of example. embodiment. In the drawing, Fig. 1 is a longitudinal sectional view of the connection according to the invention, and Fig. 2 is a sectional view of an embodiment of the connection according to the invention.

A példaként! kiviteli alak megvalósítása során nagymértékben ötvözött X8CrNiTi 18.10 acélból készült 12 x 2 méretű csöveket kellett egymáshoz csatlakoztatni. Ehhez önmagában ismert, azonban némiképp módosított berendezést kellett alkalmazni, amely alkalmas csövek diffúziós hegesztéséhez. Erre alkalmas berendezést ismertet a korábban hi • .As an example! In the embodiment of the present invention, 12 x 2 tubes made of highly alloyed X8CrNiTi 18.10 steel had to be connected. For this, a device known per se but slightly modified was needed, which is suitable for the diffusion welding of pipes. Suitable equipment is described in the previous hi.

vatkozott irodalmi hely.babbling literature place.

A megvalósítás során az 1 csövek 2 homlokfelületeit homlokmaróval munkáljuk meg olymódon, hogy a cső középvonalára merőleges plánparallel felületek keletkezzenek. A teljes illesztési hely zsíroldó anyaggal való megtisztítása után hővezető ötvözetből készült forrasztógyűrűt illesztünk megfelelő készülék segítségével a csatlakozás helyére. A hővezető ötvözet lényegében véve 30 % nikkelt, 20 % krómot tartalmazó, acélötvözet. A forrasztógyűrűk közé 3 karmantyút szerelünk Ezt követi az ilymódon előkészített csővégeknek a diffúziós hegesztés végrehajtására szolgáló fent említett berendezésbe való befogása. Az ismert berendezés módosítására azért van szükség, mert a csővégekre illesztett karmantyú meleget von el az illesztési helytől, miközben a cső már eléri a szolidusz vonalhoz tartozó hőmérsékletet. Azokból a konzolos tartók távolságát a megváltozott körülményekhez kell igazítani, mivel egy túlságosan nagy távolság az alapanyag túlhevítéséhez vezet.In the embodiment, the end faces 2 of the tubes 1 are machined with an end mill to form planar planar surfaces perpendicular to the center line of the tube. After cleaning the entire joint with a grease solder, a solder ring made of a heat-conductive alloy is fitted to the joint using a suitable device. The heat-conductive alloy is essentially a steel alloy containing 30% nickel, 20% chromium. 3 joints are mounted between the soldering rings. This is followed by clamping of the tube ends thus prepared in the above-mentioned apparatus for performing diffusion welding. Modification of the known apparatus is required because the sleeve at the end of the pipe removes heat from the joint while the pipe reaches the temperature of the solid line. From there, the distance of the cantilever brackets will have to be adapted to the changed conditions, since too large a distance will lead to overheating of the base material.

A csővégeknek a módosított berendezésbe való befogása után bezárjuk a védőgáz kamrát,argonnal átöblítjük és elkezdjük a hevítési folyamatot. Amint megolvadnak a karmantyú széleihez elhelyzett forrasztógyűrűk, befejezzük a hevítést.After the tube ends are clamped into the modified apparatus, the shielding gas chamber is closed, rinsed with argon, and the heating process begins. As soon as the soldering rings placed on the edges of the sleeve melt, we finish heating.

Az ilymódon előállított csatlakozások kettős biztonságot nyújtanak az ismert hegesztéses varratokhoz, illetve forrasztott varratokhoz viszonyítva. Az 1 csövek illeszkedésénél lévő 2 homlokfelületek között a hőmérséklet idő és nyomás (a konzolos tartók rugalmas elmozdulása) hatására diffúziós hegesztett kapcsolat alakul ki. Ezen kapcsolaton túlmenően a csővégek külső 4 átmérője és a csőilleszkedést körülvevő belső palástfelülete között diffúziós hegesztéssel kombinált forrasztásos kötés alakul ki. Ez a diffúziós hegesztéssel kombinált forrasztott kötés annak az eredménye, hogy a konzolos tartó rugalmasan kitér és együttműködik a nyomással és a hőmérséklettel. Ez azt eredményezi, hogy a karmantyúban nyomófelületek alakulnak ki az összeillesztendő csövekhez viszonyítva, és ebben a tartományban diffúziós hegesztési kötés képződik. A rés többi részében forrasztásos kötés alakul ki.The joints made in this way provide double safety compared to known welded seams and soldered seams. A diffusion welded connection is formed between the front surfaces 2 at the joints of the tubes 1 due to temperature time and pressure (elastic displacement of the cantilever brackets). In addition to this connection, a solder joint is formed between the outer diameter 4 of the pipe ends and the inner peripheral surface surrounding the pipe fitting in combination with diffusion welding. This solder joint, combined with diffusion welding, is the result of the cantilever holder being flexibly deflected and cooperating with pressure and temperature. This results in the formation of pressure surfaces in the socket relative to the tubes to be joined, and diffusion welding is formed in this range. The remainder of the gap forms a solder bond.

Az egyes kötések önmagukban tehát mind a diffúziós hegesztési kötés, mind a diffúziós hegesztéssel kombinált forrasztott kötés szilárdsága megegyezik az alapanyag szilárdságával. Ennek eredményeként a csatlakozás megbízhatósága olyan mértékben növekszik meg, hogy a fennmaradó kockázat kizárható, és végeredményben a roncsolásmentes ellenőrzés nélkülözhető. A találmány szerinti csatlakozás a 2. ábrán bemutatott kiviteli alaknak megfelelően T-idommal is megvalósítható, ebben az esetben elvileg három csatlakozás alakul ki és minden egyes csatlakozásnál diffúziós hegesztési kötés alakul ki az 5 csővégnél és diffúziós hegesztéssel kombinált forrasztott kötés a 6 csővégződések palástfelületén. A megvalósításhoz csupán egy olyan berendezésre van szükség, amely az illesztést 90°-os irányban is lehetővé teszi.Thus, the individual joints alone have the same strength as the diffusion welding joint and the soldered joint combined with the diffusion welding. As a result, the reliability of the connection is increased to such an extent that residual risk can be ruled out and ultimately non-destructive control is required. The connection according to the invention can also be implemented with a T-piece according to the embodiment shown in Fig. 2, in which case three connections are formed, and at each connection a diffusion weld joint is formed at the pipe end 5 and a solder joint combined with diffusion welding All that is needed is a device which allows the alignment even in the 90 ° direction.

Claims

1. Connection to steel pipes, characterized in that the pipe joint produced during a single heating process comprises a diffusion welding joint and a diffusion welding solder joint, and the diffusion welding joint and the diffusion welding solder joint are different.

Pipe coupling according to Claim 1, characterized in that the diffusion welding joint formed between the end faces (2) of the pipes (1) is surrounded by a solder joint combined with a diffusion welding joint (3).

Pipe connection according to Claim 1, characterized in that the diffusion welding joint formed on the pipe end (5) and the soldered joint combined with the diffusion welding around the pipe end (5) are formed with a T-piece (7).