WO1999047843A2 - Rohr mit einem aufweitbereich und verfahren zur herstellung eines rohrs mit einem aufweitbereich - Google Patents

Rohr mit einem aufweitbereich und verfahren zur herstellung eines rohrs mit einem aufweitbereich Download PDF

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WO1999047843A2
WO1999047843A2 PCT/DE1999/000577 DE9900577W WO9947843A2 WO 1999047843 A2 WO1999047843 A2 WO 1999047843A2 DE 9900577 W DE9900577 W DE 9900577W WO 9947843 A2 WO9947843 A2 WO 9947843A2
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Winfried Hehn
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F28D2021/0054—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for nuclear applications

Definitions

  • the invention relates to a tube, comprising a tube wall, a coating of the tube wall and at least one expansion area having a roughness, in which attachment to a component can be achieved by expanding the tube wall.
  • the invention also relates to a method for producing a tube with an expansion area.
  • the tube is particularly suitable for repairing a heat exchanger tube and / or for use as a heat exchanger tube, the heat exchanger tube being in particular a component of a nuclear steam generator.
  • heat exchanger tubes have either been welded into the tube plate of a steam generator into bores made there or pressed into annular grooves in the interior of such holes in the tube plate by widening the inserted heat exchanger tube.
  • the creation of numerous annular grooves in bores in the tube sheet, which is necessary, is particularly expensive and complex.
  • the affected heat exchanger pipe can then either be closed with a pipe plug or repaired with a repair sleeve, a so-called sleeve pipe.
  • the repair sleeve is inserted into the heat exchanger tube and fastened in the area of the damage at its two ends in the heat exchanger tube, for example by a rolling process, so that the damaged area is covered by the repair sleeve.
  • the international patent application WO 90/06483 describes a pipe plug for closing a defective warm heat pipe, which is roughened in a widening area to a roughness depth of 0.05 to 0.2 mm.
  • the roughened expansion area is in particular provided with a layer of deformable metal.
  • a nickel material is provided as the deformable metal.
  • the sealing effect and the holding force compared to the defective heat exchanger tube is achieved by the expansion of the expansion area.
  • the sealing effect is improved by the nickel material.
  • German patent specification DE 44 33 501 C2 describes a repair sleeve for the repair of a heat exchanger tube, which has means at its ends on the outer jacket for fluid-tight connection to the heat exchanger tube. Such means are, for example, surveys or an additional sealing profile.
  • the sleeve tube described in British patent application GB 2 038 976 A has at its two ends a plurality of beads which are intended to produce a sealing contact between the outside of the sleeve tube and the inside of the heat exchanger tube to be repaired .
  • a metallic sleeve for bridging a leakage point of a pipe is known, which can be applied to the inner wall surface of the pipe with the aid of the expansion technique.
  • the sleeve has several components made of a shape-memory alloy on the jacket side, which form a seal between the sleeve and the tube when a predefinable temperature is reached.
  • a layer is applied to one of the expansion areas of the sleeve. The layer is profiled and has a large surface hardness.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a tube with an expansion area which is suitable as a repair sleeve for the repair of a heat exchanger tube and which can be produced in a simpler and more cost-effective manner.
  • the object related to a tube is achieved by such a tube, in which the roughness is given by roughening the tube wall in the expansion area and the coating is applied to the roughened tube wall, and in which the coating contains a deformable metal.
  • Such a tube can be used as a repair sleeve for repairing damage located at any point on the heat exchanger tube, that is to say not exclusively in the tube plate area of the steam generator. It can also be used as a heat exchanger tube in the tube sheet in a simple and inexpensive manner.
  • Roughening is understood here and in the following to mean the type of unevenness, roughness or local thickening of the wall, regardless of whether the tube is first produced with a smooth tube wall and then roughened; or whether the tube was immediately produced in the roughened state during production.
  • the roughening can be realized, for example, with a largely regular pattern, for example a pressed-in edge or the like.
  • the roughening can also be realized only by a web and / or a groove, which are also produced, for example, when the tube is cast.
  • the roughness is in particular on an outer surface of the pipe wall.
  • the roughness depth of the roughened expansion area is preferably 0.05 to 0.25 mm. Such a roughness depth can be implemented simply and quickly and meets the pressure resistance requirement for the common heat exchanger tubes in steam generators.
  • the roughness in the roughened expansion area is preferably formed by grooves which are in particular screwed into the tube or introduced by a non-cutting shaping process. This further simplifies the manufacture of a tube according to the invention.
  • the grooves can have been created during screwing in, for example, in such a way that the material of the tube wall is partially erected, so that locally both a reduction in diameter and also immediately in addition to an increase in diameter compared to a non-roughened pipe. Both a notch and a bulge are thus produced immediately adjacent.
  • the outer tips of the roughness When the pipe is expanded in the roughened expansion area, the outer tips of the roughness first penetrate into the component. At a certain expansion pressure, the small area of the tips of the roughness creates a very large force there, so that the roughness of the tube penetrates well into the component and a position closure between the tube and the component is achieved.
  • the coating of deformable metal supports the form fit between the pipe and the component and increases the tightness.
  • the coating can be applied without interruption, i.e. be applied as a coherent surface to the roughened pipe wall. However, the coating can also be applied only partially or in sections to the roughness.
  • a particularly advantageous embodiment of the tube provides that the coating is applied in such a way that its outer contour at least partially reflects the roughness of the tube wall.
  • the coating is preferably applied with a constant thickness.
  • the outer surface profile of the coating largely reflects the roughness of the pipe wall in the expansion area, i.e. the outside of the layer has the same contour as the roughness of the pipe wall underneath.
  • a coating with a constant thickness is - for example, by
  • Spraying, vapor deposition or electroplating - can be produced in a particularly simple manner.
  • the hardness of the coating is greater than the hardness of the component. This advantageously supports the penetration of the roughness into the component and both the Stist the pipe and the sealing of the pipe against the component improved.
  • the hardness of the coating is preferably greater than 160.
  • the deformable metal is preferably a nickel material which, for example, consists essentially of nickel. Small amounts of less than a few percent are possible.
  • the nickel material is applied, for example, by plasma spraying.
  • a nickel material is particularly suitable as a deformable metal for coating the roughness, since nickel is both sufficiently deformable and hard enough to achieve a good sealing of the roughened tube wall against the component or a sufficient penetration of the roughened tube wall into the component.
  • the nickel material can also be applied quickly and easily using plasma spraying.
  • the layer thickness of the nickel coating preferably has a value in the range from 10 ⁇ m and 100 ⁇ m, particularly preferably in the range from 40 ⁇ m to 60 ⁇ m.
  • the tube has at least two spaced apart expansion areas.
  • Such a tube can preferably be attached to the component as a repair sleeve for bridging a damaged area of the component, which is in particular a heat exchanger tube.
  • a tube can be used as a sleeve tube for repairing a heat exchanger tube.
  • the damage site can be, for example, a leak and / or a wall thickness monitoring.
  • the tube can be attached as a heat exchanger tube to the component, which is in particular a tube plate of a steam generator. The tube can therefore not be used as a sleeve tube for a heat exchanger tube, but rather as a heat exchanger tube itself.
  • the heat exchanger tube into which a tube according to the invention is inserted as a repair sleeve for bridging a damaged area, or a heat exchanger tube which is a tube according to the invention, is preferably part of a nuclear steam generator.
  • the process-related object is achieved according to the invention in that a coating containing a deformable metal is applied to the roughened tube wall in the expansion area.
  • the coating is preferably applied in such a way that its outer contour at least partially reflects the roughness of the tube wall.
  • a tube suitable as a repair sleeve or heat exchanger tube can be produced particularly easily and inexpensively.
  • FIGS. 1 to 4 Two exemplary embodiments of a pipe according to the invention are explained in more detail with reference to FIGS. 1 to 4. It shows: 1 shows a steam generator, in which it is indicated at which points the pipe according to the invention can preferably be installed,
  • FIG. 2 shows a tube designed as a repair sleeve (sleeve tube) according to the invention
  • FIG. 3 shows a tube according to the invention for use as a heat exchanger tube installed in the tube sheet of the steam generator and
  • FIG. 4 shows a detail from FIG. 2.
  • FIG. 1 shows a steam generator, generally designated 1, in a highly simplified and schematic manner.
  • Hot water enters the steam generator 1 through the inlet opening 3 along the inflow direction 4 and out through the outlet opening 5 along the outflow direction 6.
  • the inlet opening 3 and the outlet opening 4 are connected to one another via a multiplicity of U-shaped heat exchanger tubes 7, 7A.
  • the heat exchanger tubes 7A are fastened and anchored in a gas-tight and liquid-tight manner in the tube sheet 9 of the steam generator.
  • the inlet opening 3 and the outlet opening 5 are separated from one another by a partition wall 10.
  • FIGS. 2 and 3 designate two locations in the steam generator 1, at which a tube according to the invention can preferably be used. Positions II and III are shown enlarged in the detail in FIGS. 2 and 3.
  • FIG. 2 shows a heat exchanger tube 7A, which has a damaged area 11 in the form of a weakening of the wall thickness far from the tube sheet 9.
  • the damaged area can also be a leak.
  • a tube 21 designed as a repair sleeve (sleeve tube) according to the invention is inserted into the heat exchanger tube 7A.
  • Wall 23 is roughened in a first expansion area 25A and in a second expansion area 25B, which are arranged on both sides of the damaged area 11, so that a first roughness 26A or a second roughness 26B has arisen.
  • the heat exchanger tube 7A and the repair sleeve 21 are shown in one state before the repair sleeve 21 is expanded.
  • the repair sleeve 21 is widened, for example by a hydraulic device, the repair sleeve 21 in the widening areas 25A, 25B is enlarged in diameter from the inside, so that the roughness 26A, 26B formed by grooves 27 m the widening area, 25A, 25B m received the inner surface of the heat exchanger tube 7A.
  • This also leads to a slight change in shape of the heat exchanger tube 7A, which is also not shown.
  • the roughness 26A, 26B in the expansion regions 25A, 25B is provided with a coating 31 made of nickel.
  • a form-fitting seal between the repair sleeve 21 and the heat exchanger tube 7A is thereby achieved, which also withstands the extreme conditions of a nuclear steam generator, in particular temperatures up to 350 ° C. and pressures of more than 7 MPa (70 bar).
  • a weld seam connection between the heat exchanger tube 7A and the repair sleeve 21 is not required. Such a weld seam would disadvantageously lead to increased susceptibility to corrosion of the heat exchanger tube 7A.
  • the length 1 of the roughened expansion areas 25A, 25B is approximately 20 to 25 mm.
  • the inner diameter 0 T of the heat exchanger tube 7A is about 20 mm.
  • the outer diameter 0_ of the repair sleeve 21 is adapted to the inner diameter 0 : and is slightly smaller than this.
  • the roughness depth r of the roughness 26A, 26B with the expansion areas 25A, 25B is in the range 0.05 to 0.2 mm.
  • the roughness depth r is the difference between a medium one Considered peak height and a medium groove depth.
  • the roughness depth r is exaggerated in the figures for better explanation.
  • Figure 3 shows a tube according to the invention, which is used as a heat exchanger tube 7. and is fixed in the tube sheet 9 of the steam generator 1.
  • the heat exchanger tube 7 has an expansion region 25 with a roughness 26.
  • the roughness 26 is represented by grooves 27.
  • a coating 31 made of nickel is applied to the roughness 26.
  • FIG. 3 also shows the pipe according to the invention, which here is a heat exchanger pipe 7, in an unexpanded state.
  • the pipe according to the invention which here is a heat exchanger pipe 7, in an unexpanded state.
  • the roughness 26 hardened by the nickel coating 31 penetrates into the tube sheet 9 of the steam generator in the expansion region 25, so that a positional and positive connection is achieved. It is particularly advantageous that the tube sheet 9 does not have to be prepared by complex screwing in of annular grooves before the heat exchanger tube 7 is installed.
  • FIG. 4 shows a detail indicated in FIG. 2 in an enlarged representation.
  • the heat exchanger tube 7 is in section, the repair sleeve 21 is uncut, i.e. viewed from the outside, shown.
  • the tube wall 23 of the repair sleeve 21 has numerous grooves 27 in the second expansion area 25B, which are created by screwing in or similar shaping processes, such as e.g. Knurling.
  • the grooves 27 are covered by a coating 31 of constant thickness, so that the surface of the coating 31 essentially follows the outer contour of the grooves in the tube wall 23.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rohr (7 bzw. 21) mit einem eine Rauhigkeit (26 bzw. 26A, 26B) aufweisenden Aufweitbereich (25 bzw. 25A, 25B), in dem durch Aufweiten der Rohrwand (23) eine Befestigung beispielsweise an einem Wärmetauscherrohr (7A) erreichbar ist. Dabei ist die Rauhigkeit (26 bzw. 26A, 26B) durch eine Aufrauhung der Rohrwand (23) gegeben und auf die aufgerauhte Rohrwand (23) eine Beschichtung (31) aus verformbarem Metall, insbesondere aus einem Nickelwerkstoff, aufgebracht. Das Rohr ist sowohl als Reparaturhülse (21) (Sleeve-Rohr) zur Reparatur defekter Wärmetauscherrohre (7A) aber auch als ein auf einfache Weise in den Rohrboden (9) eines Dampferzeugers (1) einbaubares Wärmetauscherrohr (7) verwendbar. Es ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrs (7 bzw. 21) mit einem Aufweitbereich (25 bzw. 25A, 25B) beschrieben.

Description

Beschreibung
Rohr mit einem Aufweitbereich und Verfahren zur Herstellung eines Rohrs mit einem Aufweitbereich
Die Erfindung bezieht sich auf ein Rohr, umfassend eine Rohrwand, eine Beschichtung der Rohrwand und mindestens einen eine Rauhigkeit aufweisenden Aufweitbereich, m dem durch Aufweiten der Rohrwand eine Befestigung an einem Bauteil er- reichbar ist.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrs mit einem Aufweitbereich.
Das Rohr ist insbesondere zur Reparatur eines Warmetauscher- rohrs und/oder zur Verwendung als Warmetauscherrohr geeignet, wobei das Warmetauscherrohr insbesondere Bestandteil eines nuklearen Dampferzeugers ist.
Warmetauscherrohre werden m den Rohrboden eines Dampferzeugers bislang entweder in dort eingebrachte Bohrungen eingeschweißt oder in ringförmige Nuten im Inneren solcher Bohrungen im Rohrboden durch Aufweiten des eingesteckten Warmetau- scherrohrs eingepreßt. Das im letztgenannten Fall notige Em- bringen zahlreicher ringförmiger Nuten in Bohrungen im Rohrboden ist besonders teuer und aufwendig.
Bei Dampferzeugern kann es im Laufe ihres Betriebs zu Schaden an den Warmetauscherrohren kommen. Das betroffene Warmetau- scherrohr kann dann entweder mit einem Rohrstopfen verschlossen oder mit einer Reparaturhulse, einem sogenannten Sleeve- Rohr, repariert werden. Hierzu wird die Reparaturhulse m das Warmetauscherrohr eingeführt unα im Bereich des Schadens an seinen beiden Enden im Warmetauscherrohr beispielsweise durch ein Walzverfahren befestigt, so daß die schadhafte Stelle von der Reparaturhulse überdeckt wird. In der Internationalen Patentanmeldung WO 90/06483 ist ein Rohrstopfen zum Verschließen eines defekten Warmetaαscherroh- rs beschrieben, der m einem Aufweitbereich auf eine Rauhtiefe von 0,05 bis 0,2 mm aufgerauht ist. Der aufgerauhte Aufweitbereich ist insbesondere mit einer Schicht aus verformbarem Metall versehen. Als verformbares Metall ist insbesondere ein Nickelwerkstoff vorgesehen. Durch die Aαfrauhung des Aufweitbereichs wird die Dichtwirkung und die haltekraft gegenüber dem defekten Warmetauscherrohr erzielt. Durch den Nickelwerkstoff wird die Dichtwirkung verbessert.
In der Deutschen Patentschrift DE 44 33 501 C2 ist eine Reparaturhulse zur Reparatur eines Warmetauscherrohrs Geschrieben, die an ihren Enden am Außenmantel Mittel zum flussig- keitsdichten Anbinden an das Warmetauscherrohr aufweist. Solche Mittel sind beispielsweise Erhebungen oder ein zusätzliches Dichtprofil.
Das m der Britischen Patentanmeldung GB 2 038 976 A be- schπebene Sleeve-Rohr hat an seinen beiden Enden jeweils eine Mehrzahl von Wülsten, die dazu bestimmt sind, einen dichtenden Kontakt zwischen der Außenseite des Sleeve-Rohrs und der Innenseite des zu reparierenden Warmetauscherrohrs herzustellen.
Aus der Europaischen Patentanmeldung 0 446 841 AI ist eine metallische Hülse zur Überbruckung einer Leckagestelle eines Rohrs bekannt, die mit Hilfe der Aufweittechnik an die Innenwandflache des Rohrs anlegbar ist. Die Hülse weist mantelsei- tig mehrere Bauteile aus einer Formgedachtnis-Legierung auf, die beim Erreichen einer vorgebbaren Temperatur eine Dichtung zwischen der Hülse und dem Rohr darstellen. Für einen anderen Fall, daß sich die Hülse mit ihrem einen Ende m den Rohrboden eines Dampferzeugers erstreckt, ist gemäß dieser Europai- sehen Patentanmeldung m einem der Aufweitbereiche αer Hülse eine Schicht aufgetragen. Die Schicht weist eine Profilierung auf und besitzt eine große Oberflachenharte . Beim Aufweitvor- gang dringt die Profilierung der Schicht m die Innenwand des Rohrs ein, so daß ein Formschluß zwischen Hülse und Rohr bewirkt wird. Diese für den Einbau in den Rohrboden eines Dampferzeugers vorgesehene Hülse hat den Nachteil, daß sie nur aufwendig und teuer herzustellen ist. Die Profilierung muß nämlich m die Schicht eingebracht werden, was kompliziert ist, da die Schicht eine größere Harte als die Innenwand des Rohrs aufweist. Die Profilierung muß m die Schicht also entweder durch ein Werkzeug eingebracht werden, das eine noch größere Harte als die Schicht aufweist, oder aber es muß bereits beim Aufbringen der Schicht, was gemäß den Angaben m der Europaischen Patentanmeldung vorzugsweise durch Aufspritzen geschieht, m aufwendiger Weise eine Profilierung m der Schicht erzeugt werden.
Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, ein Rohr mit einem Aufweitbereich anzugeben, das als Reparaturhulse zur Reparatur eines Warmetauscherrohrs geeignet ist und das auf einfachere Weise und kostengünstiger herstellbar ist.
Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrs mit einem Aufweitbereich anzugeben.
Gemäß der Erfindung wird die auf ein Rohr bezogene Aufgabe durch ein solches Rohr gelost, bei dem die Rauhigkeit durch eine Aufrauhung der Rohrwand im Aufweitbereich gegeben und auf die aufgerauhte Rohrwand die Beschichtung aufgebracht ist, und bei dem die Beschichtung ein verformbares Metall enthalt .
Ein solches Rohr ist als Reparaturhulse zur Reparatur eines sich an einer beliebigen Stelle des Warmetauscherrohrs befindenden Schadens, also nicht ausschließlich im Rohrbodenbereich des Dampferzeugers, verwendbar. Es ist auch als Warme- tauscherrohr in den Rohrboden auf einfache Weise und kostengünstig einsetzbar. Unter einer Aufrauhung wird hierbei und im folgenden leαe Art von Unebenheit, Rauheit oder lokaler Verdickung der Ronrwand verstanden, unabhängig davon, ob das Rohr zunächst mit einer glatten Rohrwand hergestellt und anschließend aufgerauht; oder ob das Rohr bei der Herstellung sogleich in aufgerauhtem Zustand erzeugt wurde. Die Aufrauhung kann z.B. mit einem weitgehend regelmäßigen Muster, z.B. einer eingepreßten Randelung oder dergleichen, realisiert sein. Die Aufrauhung kann aoer auch nur durch einen Steg und/ oder eine Nut realsiert sein, die beispielsweise bei einem Guß des Rohrs gleich miterzeugt werden.
Dadurch, daß die Rauhigkeit m der Rohrwand erzeugt ist und erst auf die aufgerauhte Rohrwand die Beschichtung aufge- bracht ist, ist ein solches Rohr mit geringem Aufwand und geringem Werkzeugverschleiß herstellbar, da die aufgebrachte Beschichtung selbst nicht notwendigerweise bearbeitet werden muß, um die Rauhigkeit zu erzeugen. Insbesondere ist dies von Vorteil, falls die Beschichtung sehr hart ist.
Die Rauhigkeit befindet sich insbesondere an einer Außenmantelflache der Rohrwand.
Die Rauhtiefe des aufgerauhten Aufweitbereichs betragt bevor- zugt 0,05 bis 0,25 mm. Eine derartige Rauhtiefe ist einfach und schnell zu realisieren und genügt der Anforderung an die Druckbestandigkeit für die gangigen Warmetauscherrohre in Dampferzeugern.
Die Rauhigkeit im aufgerauhten Aufweitbereich ist bevorzugt durch Rillen gebildet, die insbesondere in das Rohr eingedreht oder durch ein spanloses Formgebungsverfahren eingebracht sind. Dadurch wird die Herstellbarkeit eines Rohrs nach der Erfindung weiter vereinfacht. Die Rillen können beim Eindrehen beispielsweise derart erzeugt worden sein, daß das Material der Rohrwand teilweise aufgestellt ist, so daß lokal sowohl eine Durchmesserverminderung als auch unmitteloar da- neben eine Durchmessererhöhung gegenüber einem nicht aufgerauhten Rohr erfolgt. Es ist also unmittelbar benachbart sowohl eine Einkerbung als auch ein Wulst erzeugt.
Beim Aufweiten des Rohrs im aufgerauhten Aufweitbereich dringen zunächst die außenliegenden Spitzen der Rauhigkeit in das Bauteil ein. Bei einem bestimmten Aufweitdruck entsteht durch die geringe Fläche der Spitzen der Rauhigkeit dort eine sehr große Kraft, so daß die Rauhigkeit des Rohrs gut in das Bau- teil eindringt und ein Lageschluß zwischen dem Rohr und dem Bauteil erreicht wird. Die Beschichtung aus verforrαbarem Metall unterstützt dabei den Formschluß zwischen dem Rohr und dem Bauteil und erhöht die Dichtigkeit.
Die Beschichtung kann ohne Unterbrechung, d.h. als zusammenhängende Fläche, auf die aufgerauhte Rohrwand aufgebracht sein. Die Beschichtung kann aber auch nur teilweise oder abschnittsweise auf die Rauhigkeit aufgebracht sein.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Rohrs sieht vor, daß die Beschichtung derart aufgebracht ist, daß ihre Außenkontur zumindest teilweise die Rauhigkeit der Rohrwand wiedergibt.
Vorzugsweise ist die Beschichtung mit konstanter Dicke aufgebracht. In diesem Falle gibt das Außenflächenprofil der Beschichtung weitgehend die Rauhigkeit der Rohrwand im Aufweitbereich wieder, d.h. die Schicht hat außen die gleiche Kontur wie die Rauhigkeit der darunterliegenden Rohrwand. Eine Be- Schichtung mit konstanter Dicke ist - beispielsweise durch
Aufspritzen, Bedampfen oder Galvanisieren - in besonders einfacher Weise herstellbar.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Härte der Beschichtung größer als die Härte des Bauteils. Dadurch wird das Eindringen der Rauhigkeit in das Bauteil in vorteilhafter Weise unterstützt und sowohl die Befe- stigung des Rohrs als auch die Abdichtung des Rohrs gegenüber dem Bauteil verbessert.
Die Harte der Beschichtung ausgedruckt als Bπnell-Harte ist bevorzugt großer als 160.
Das verformbare Metall ist bevorzugt ein Nickelwerkstoff, der beispielsweise im wesentlichen aus Nickel besteht. Dabei sind geringe Bemengungen von weniger als einige Prozent möglich.
Der Nickelwerkstoff ist beispielsweise durch Plasmaspritzen aufgebracht .
Ein Nickelwerkstoff eignet sich besonders als verformbares Metall zur Beschichtung der Rauhigkeit, da Nickel sowohl ausreichend verformbar als auch genügend hart ist, um ein gutes Abdichten der aufgerauhten Rohrwand gegenüber dem Bauteil bzw. ein ausreichendes Eindringen der aufgerauhten Rohrwand in das Bauteil zu erreichen. Durch Plasmaspritzen ist der Nickelwerkstoff darüber hinaus einfach und schnell aufbringbar.
Die Schichtdicke der Nickelbeschichtung weist bevorzugt einen Wert im Bereich von 10 μm und 100 μm auf, besonders bevorzugt im Bereich von 40 μm bis 60 μm.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß das Rohr mindestens zwei beabstandete Aufweitbereiche aufweist.
Ein solches Rohr ist bevorzugt als Reparaturhulse zur Uber- bruckung einer Schadstelle des Bauteils, das insbesondere eir Warmetauscherrohr ist, am Bauteil befestigbar. Anders formuliert heißt dies, daß ein solches Rohr als Sleeve-Rohr zur Reparatur eines Warmetauscherrohrs verwendet werden kann. Be_ der Schadstelle kann es sich z.B. um ein Leck und/oder um eine Wanddickenverschwachung handeln. Nach einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Rohr als Warmetauscherrohr am Bauteil, das insbesondere ein Rohrboden eines Dampferzeugers ist, befestigbar. Das Rohr ist also hierbei nicht als Sleeve-Rohr für ein Warmetauscherrohr, sondern als Warmetauscherrohr selbst verwendbar.
Mit einem Rohr nach der Erfindung, das als Warmetauscherrohr verwendet wird, ist das Einbringen aufwendiger Nuten m Bohrungen im Rohrboden des Dampferzeugers nicht mehr erforder- lieh.
Das Warmetauscherrohr, in das zur Uberbruckung einer Schadstelle ein Rohr nach der Erfindung als Reparaturhulse eingebracht wird, oder ein Warmetauscherrohr, das ein Rohr nach der Erfindung ist, ist bevorzugt Bestandteil eines nuklearen Dampferzeugers .
Die verfahrensbezogene Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelost, daß im Aufweitbereich auf die aufgerauhte Rohr- wand eine ein verformbares Metall enthaltende Beschichtung aufgebracht wird.
Vorzugsweise wird die Beschichtung derart aufgebracht, daß ihre Außenkontur zumindest teilweise die Rauhigkeit der Rohr- wand wiedergibt.
Mit dem Verfahren nach der Erfindung ist ein als Reparaturhulse oder Warmetauscherrohr geeignetes Rohr besonαers einfach und kostengünstig herstellbar.
Bezuglich der vorteilhaften Ausgestaltungen der Beschichtung und der Aufrauhung gilt das oben für das Rohr Gesagte analog.
Zwei Ausfuhrungsbeispiele eines Rohrs nach der Erfindung wer- den anhand der Figuren 1 bis 4 naher erläutert. Dabei zeigt: FIG 1 einen Dampferzeuger, bei dem angedeutet ist, an welchen Stellen das Rohr nach der Erfindung bevorzugt eingebaut werden kann,
FIG 2 ein als Reparaturhülse (Sleeve-Rohr) ausgestaltetes Rohr nach der Erfindung,
FIG 3 ein Rohr nach der Erfindung zur Verwendung als ein in den Rohrboden des Dampferzeugers eingebautes Wärmetauscherrohr und
FIG 4 einen Ausschnitt aus Figur 2.
Figur 1 zeigt in stark vereinfachter und schematisierter Weise einen insgesamt mit 1 bezeichneten Dampferzeuger. In den Dampferzeuger 1 tritt Heißwasser durch die Eintrittsöffnung 3 entlang der Einströmrichtung 4 ein und durch die Austrittsöffnung 5 entlang der Ausströmrichtung 6 wieder aus. Die Eintrittsöffnung 3 und die Austrittsöffnung 4 sind über eine Vielzahl von U-förmig gebogenen Wärmetauscherrohren 7, 7A miteinander verbunden. Die Wärmetauscherrohre 7A sind im Rohrboden 9 des Dampferzeugers gas- und flüssigkeitsdicht befestigt und verankert. Die Eintrittsöffnung 3 und die Austrittsöffnung 5 sind durch eine Trennwand 10 voneinander ge- trennt.
Mit II und III sind zwei Stellen im Dampferzeuger 1 bezeichnet, an denen ein Rohr nach der Erfindung bevorzugt zum Einsatz kommen kann. Die Stellen II und III sind im Ausschnitt in den Figuren 2 und 3 vergrößert wiedergegeben.
Figur 2 zeigt ein Warmetauscherrohr 7A, das weitab vom Rohrboden 9 eine Schadstelle 11 in Form einer Wanddickenverschwa- chung aufweist. Die Schadstelle kann auch ein Leck sein. Zur Überbrückung, d.h. Abdichtung, der Schadstelle 11 ist ein als Reparaturhülse (Sleeve-Rohr) ausgestaltetes Rohr 21 nach der Erfindung in das Warmetauscherrohr 7A eingebracht. Die Rohr- .„„,,
WO 99/47843
wand 23 ist in einem ersten Aufweitbereich 25A and in einem zweiten Aufweitbereich 25B, die beidseitig von αer Schadstelle 11 angeordnet sind, aufgerauht, so daß eine erste Rauhigkeit 26A bzw. eine zweite Rauhigkeit 26B entstanden sind.
Das Warmetauscherrohr 7A und die Reparaturhulse 21 sind m einem Zustand vor einem Aufweiten der Reparaturhulse 21 dargestellt. Beim Aufweiten der Reparaturhulse 21, oeispiels- weise durch eine hydraulische Vorrichtung, wird die Repara- turhulse 21 in den Aufweitbereichen 25A, 25B von innen heraus im Durchmesser vergrößert, so daß die durch Rillen 27 gebildete Rauhigkeit 26A, 26B m den Aufweitbereicher, 25A, 25B m die Innenmantelflache des Warmetauscherrohrs 7A emαnngt. Dadurch kommt es auch zu einer leichten Formveranderung des Warmetauscherrohrs 7A, die ebenfalls nicht dargestellt ist.
Die Rauhigkeit 26A, 26B in den Aufweitbereichen 25A, 25B ist mit einer Beschichtung 31 aus Nickel versehen. Dadurch wird nach dem Aufweiten der Reparaturhulse 21 eine formschlussige Dichtung zwischen der Reparaturhulse 21 und dem Warmetauscherrohr 7A erreicht, die auch den extremen Bedingungen eines nuklearen Dampferzeugers, insbesondere Temperaturen bis 350 °C und Drucken von mehr als 7 MPa (70 bar), standhalt. Eine Schweißnahtverbindung zwischen dem Warmetauscherrohr 7A und der Reparaturhulse 21 ist dabei nicht erforderlich. Eine solche Schweißnaht wurde nachteilig zu einer erhöhten Korro- sionsanfalligkeit des Warmetauscherrohrs 7A fuhren.
Die Lange 1 der aufgerauhten Aufweitbereiche 25A, 25B betragt etwa 20 bis 25 mm. Der Innendurchmesser 0T des Warmetauscherrohrs 7A betragt etwa 20 mm. Der Außendurchmesser 0_ der Reparaturhulse 21 ist an den Innendurchmesser 0: angepaßt und geringfügig kleiner als dieser.
Die Rauhtiefe r der Rauhigkeit 26A, 26B m den Aufweitberei- chen 25A, 25B liegt im Bereich 0,05 bis 0,2 mm. Als Rauhtiefe r wird dabei die Differenz zwischen einer mittleren Spitzenhöhe und einer mittleren Rillentiefe betrachtet. Die Rauhtiefe r ist in den Figuren zur besseren Erläuterung übertrieben dargestellt.
Figur 3 zeigt ein Rohr nach der Erfindung, das als Wärmetauscherrohr 7 verwendet ist. und im Rohrboden 9 des Dampferzeugers 1 befestigt ist. Das Wärmetauscherrohr 7 weist einen Aufweitbereich 25 mit einer Rauhigkeit 26 auf. Die Rauhigkeit 26 ist durch Rillen 27 dargestellt. Auf die Rauhigkeit 26 ist eine Beschichtung 31 aus Nickel aufgebracht.
Auch in Figur 3 ist das Rohr nach der Erfindung, das hier ein Wärmetauscherrohr 7 ist, in nicht aufgeweitetem Zustand dargestellt. Bei einem Aufweitvorgang dringt die durch die Nik- kelbeschichtung 31 gehärtete Rauhigkeit 26 im Aufweitbereich 25 in den Rohrboden 9 des Dampferzeugers ein, so daß ein Lage- und Formschluß erzielt wird. Von Vorteil ist dabei insbesondere, daß der Rohrboden 9 vor der Montage des Wärmetauscherrohrs 7 nicht durch aufwendiges Eindrehen ringförmi- ger Nuten vorbereitet werden muß.
Für die Rauhtiefe r gilt das bezüglich des in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiels Gesagte analog.
Figur 4 zeigt einen in Figur 2 angedeuteten Ausschnitt in vergrößerter Darstellung. Dabei ist das Wärmetauscherrohr 7 im Schnitt, die Reparaturhülse 21 ungeschnitten, d.h. von außen betrachtet, dargestellt. Die Rohrwand 23 der Reparaturhülse 21 weist im zweiten Aufweitbereich 25B zahlreiche Ril- len 27 auf, die durch Eindrehen oder ähnliche Formgebungsverfahren, wie z.B. Rändeln, erzeugt wurden. Die Rillen 27 sind von einer Beschichtung 31 konstanter Dicke überzogen, so daß die Oberfläche der Beschichtung 31 im wesentlichen der Außenkontur der Rillen in der Rohrwand 23 folgt.

Claims

Patentansprüche
1. Rohr (7 bzw. 21), umfassend eine Rohrwand (23), eine Beschichtung (31) der Rohrwand (23) und mindestens einen eine Rauhigkeit (26 bzw. 26A, 26B) aufweisenden Aufweitbereich (25 bzw. 25A, 25B) , in dem durch Aufweiten der Rohrwand (23) eine Befestigung an einem Bauteil (9 bzw. 7A) erreichbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Rauhigkeit (26 bzw. 26A, 26B) durch eine Aufrauhung der Rohrwand (23) im Aufweitbereich (25 bzw. 25A, 25B) gegeben und auf die aufgerauhte Rohrwand (23) die Beschichtung (31) aufgebracht ist, und daß die Beschichtung (31) ein verformbares Metall enthält.
2. Rohr (7 bzw. 21) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Rauhtiefe (r) des aufgerauhten Aufweitbereichs (25 bzw. 25A, 25B) 0,05 bis 0,25 mm beträgt.
3. Rohr (7 bzw. 21) nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der aufgerauhte Aufweitbereich (25 bzw. 25A, 25B) durch Rillen (27) gebildet ist.
4. Rohr (7 bzw. 21) nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Rillen (27) eingedreht oder durch ein spanloses Formgebungsverfahren eingebracht sind.
5. Rohr (7 bzw. 21) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Beschichtung (31) ohne Unterbrechung aufgebracht ist.
6. Rohr (7 bzw. 21) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Beschichtung (31) derart aufgebracht ist, daß ihre Außenkontur zumindest teilweise die Rauhigkeit (26 bzw. 26A, 26B) der Rohrwand (23) wiedergibt.
7. Rohr (7 bzw. 21) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Beschichtung (31) mit konstanter Dicke aufgebracht ist.
8. Rohr (7 bzw. 21) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das verform- bare Metall ein Nickelwerkstoff ist.
9. Rohr (7 bzw. 21) nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Nickelwerkstoff im wesentlichen aus Nickel besteht.
10. Rohr (7 bzw. 21) nach Anspruch 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Nickelwerkstoff durch Plasmaspritzen aufgebracht ist.
11. Rohr (7 bzw. 21) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Harte der Beschichtung (31) großer als die Harte des Bauteils (9
Figure imgf000014_0001
12. Rohr (7 bzw. 21) nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Harte ausgedruckt als Brinell-Harte großer als 160 ist.
13. Rohr (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h mindestens zwei be- abstandete Aufweitbereiche (25A, 25B) .
14. Rohr (21) nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß es als Repa- raturhulse (21) zur Uberbruckung einer Schadstelle (11) des Bauteils (7A) , das insbesondere ein Warmetauscherrohr (7A) ist, am Bauteil (7A) befestigbar ist.
15. Rohr (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß es als W rmetauscherrohr (7) am Bauteil (9), das insbesondere ein Rohrboden (9) eines Dampferzeugers (1) ist, befestigbar ist.
16. Rohr (7 bzw. 21) nach Anspruch 14 oder 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Wärmetauscherrohr (7, 7A) Bestandteil eines nuklearen Dampferzeugers (1) ist.
17. Verfahren zur Herstellung eines Rohrs (7 bzw. 21) mit einem Aufweitbereich (25 bzw. 25A, 25B) , wobei im Aufweitbereich (25 bzw. 25A, 25B) auf die aufgerauhte Rohrwand (23) eine ein verformbares Metall enthaltende Beschichtung (31) aufgebracht wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Beschichtung (31) derart aufgebracht wird, daß ihre Außenkontur zumindest teilweise die Rauhigkeit (26 bzw. 26A, 26B) der Rohrwand (23) wiedergibt.
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