WO2018007036A1 - Dampferzeugerrohr mit dralleinbaukörper - Google Patents

Dampferzeugerrohr mit dralleinbaukörper Download PDF

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WO2018007036A1
WO2018007036A1 PCT/EP2017/059227 EP2017059227W WO2018007036A1 WO 2018007036 A1 WO2018007036 A1 WO 2018007036A1 EP 2017059227 W EP2017059227 W EP 2017059227W WO 2018007036 A1 WO2018007036 A1 WO 2018007036A1
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generator tube
increase
installation body
pipe
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Jan BRÜCKNER
Martin Effert
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/10—Water tubes; Accessories therefor
    • F22B37/101—Tubes having fins or ribs
    • F22B37/103—Internally ribbed tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C1/00—Manufacture of metal sheets, metal wire, metal rods, metal tubes by drawing
    • B21C1/16—Metal drawing by machines or apparatus in which the drawing action is effected by other means than drums, e.g. by a longitudinally-moved carriage pulling or pushing the work or stock for making metal sheets, bars, or tubes
    • B21C1/22—Metal drawing by machines or apparatus in which the drawing action is effected by other means than drums, e.g. by a longitudinally-moved carriage pulling or pushing the work or stock for making metal sheets, bars, or tubes specially adapted for making tubular articles

Definitions

  • the invention relates to a steam generator tube for the production of a steam generator tube with mounting body and a method for producing a steam generator tube with mounting body.
  • the internal ribbing of the tubes is made according to the prior art by a cold drawing process.
  • ⁇ nisstand inner finned tubes can be made 5 "6 only with materials with a maximum chromium content ⁇ . If the use of internally ribbed tubes made of high alloy chrome steel for example, by a further increase of the steam parameters necessary, the inner grooved tubes with the can production processes available today are not produced with consistently good quality.
  • WO 2011/151135 A2 discloses the manufacture and assembly of a spin fit body in a smooth evaporator tube.
  • EP 2 390 567 A1 discloses a method for producing steam generator tubes, in which an installation body is fixed in grooves of a template shaft, the template shaft with the installation body is introduced into a steam generator tube, the fixation of the installation body on the template shaft is released and the stencil shaft is removed again from the steamer ⁇ zeugerrohr.
  • the DE 10 2012 219 898 B4 finally occupies a Wi derstandsyak spaapparat for fixing a twist ⁇ mounting body on a inner wall of a steam generator tube and discloses the application of the resistance welding method for producing a connection between the pipe and fitting body. It turns out, however, that the quality of the achieved
  • the mounting body has a high rigidity and it is largely close to the pipe inner wall as soon as the stencil shaft was rotated out of the pipe.
  • the contact with the pipe wall is not guaranteed at all points due to tolerances of the pipe and the installation body.
  • the electrode of the welding lance pressed against the wire of the mounting body to the tube inner wall above ei ⁇ NEN hydraulic cylinder before switching on the welding current. Nevertheless, there is no guarantee that exactly and only to the welding electrode, an electrically conductive contact surface Zvi ⁇ rule is made installation body and the pipe inside.
  • the object of the invention is to provide a steam generator tube, with a consistently good quality of
  • Another object of the invention is to provide a corre sponding ⁇ method.
  • the invention solves the addressed to a steam generator tube task by providing that, in such a steam generator tube ⁇ for the production of a steam generator tube with a spiral-shaped mounting body on the inside of the
  • Steam generator tube extends an increase in the axial direction of the steam generator tube.
  • the invention is based on the realization that a contact area between ⁇ mounting body and inner pipe wall is exactly required at the welding electrode, so that adequate gu ⁇ te quality of the weld advertising reproducibly prepared the can. According to the invention it is therefore proposed that a comparatively small increase is produced in the inner tube wall prior to the introduction of the swirl mounting body, and that the welding of the mounting body is carried out exactly on this raised stabili ⁇ hung.
  • the local contact pressure acts on wel ⁇ cher through the electrode and flowing in the welding current is produced.
  • the chromium content of the steam generator tube is more than 5%.
  • Steam generator tubes for steam generators with comparatively high steam parameters require the use of steels with a chromium content of more than 5%. Corresponding reliable manufacturing processes are not known, so that the extra effort for the provision of such a pipe is justified with increase.
  • the increase is less than 1 mm in the radial direction relative to the steam generator tube. The increase thus remains relatively small and must essentially compensate only for manufacturing tolerances.
  • the increase extends over an area in which an installation body is to be arranged in the steam generator tube. This ensures that optimum welding conditions exist at each welding point.
  • the object directed to a method is achieved by a method for producing a steam generator tube with
  • the steam generator tube is made with increase by cold drawing. In a large-scale process, it is thus possible that the special shape of the inside is largely integrated cost-neutral already in the manufacturing process of the semifinished product.
  • stamp the increase with a stamp in particular with a hydraulic stamp.
  • the installation body is spiral-shaped and is welded at several points on the elevation 5.
  • an internally referenced steam generator tube can be produced even for comparatively high steam parameters.
  • Figure 1 shows an inventive steam generator tube with raised stabili ⁇ hung
  • Figure 2 shows an inventive steam generator tube with spiral ⁇ shaped body
  • FIG. 3 shows a flowchart of the method according to the invention 1 shows schematically and by way of example a steam generator tube 1 for the production of a steam generator tube 2 shown in FIG. 2 with a spiral installation body 3.
  • an elevation 5 extends in the axial direction of the steam generator tube 1, namely Figure 2 shows, in which the spiral installation body 3 is arranged over the GESAM ⁇ th region.
  • the mounting body 3 is welded at a plurality of contact points 6 with the elevation 5.
  • FIG. 3 shows schematically the individual steps of the manufacturer ⁇ averaging method according to the invention.
  • step A is a steam generator tube 1 with a longitudinal direction of the
  • step B of the mounting body 3 is initially introduced and then published in step C in the steam generator tube 1 on the elevation 5 welded, so that a steam generator tube 2 with installation body 3 is formed.
  • a swirl installation body 3 having a plurality of turns, it is also at a plurality of contact points ⁇ 6 between swirl mounting body 3 and 5 increasing welded.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Dampferzeugerrohr (1) für die Herstellung eines Dampferzeugerrohrs (2) mit spiralförmigem Einbaukörper (3), wobei sich auf der Innenseite (4) des Dampferzeugerrohrs (1) eine Erhöhung (5) in axialer Richtung des Dampferzeugerrohres (1) erstreckt. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Dampferzeugerrohrs (2) mit Einbaukörper (3).

Description

Dampferzeugerrohr mit Dralleinbaukörper
Die Erfindung betrifft ein Dampferzeugerrohr für die Herstellung eines Dampferzeugerrohrs mit Einbaukörper sowie ein Ver- fahren zum Herstellen eines Dampferzeugerrohrs mit Einbaukörper .
Für Verdampferheizflachen in Dampferzeugern werden Glattrohre oder innenberippte Rohre eingesetzt. Der Einsatz von innen- berippten Rohren kann aus verschiedenen Gründen erforderlich sein: niedrige Volllastmassenstromdichte des Verdampfers (z.B. BENSON Low Mass Flux Design), hohe Wärmestromdichte und Gefahr von Filmsieden (z.B. Trommelkessel), Vermeidung von Strömungsschichtung im normalen Lastbetrieb (z.B. Mindestlast in spiralberohrten Verdampfern) .
Die Innenberippung der Rohre wird nach dem Stand der Technik durch einen Kaltziehprozess hergestellt. Nach heutigem Kennt¬ nisstand können innenberippte Rohre nur mit Materialien mit einem maximalen Chromgehalt θΠ 5"6 hergestellt werden. Wird der Einsatz von innenberippten Rohren aus höher mit Chrom legierten Stählen z.B. durch einen weiteren Anstieg der Dampfparameter erforderlich, so können die innenberippten Rohre mit den heute verfügbaren Fertigungsprozessen nicht mit gleichbleibend guter Qualität hergestellt werden.
Mit bereits erfolgten Patentanmeldungen wurde der Ersatz der kaltgezogenen Innenrippen durch Einbaukörper vorgeschlagen. Beispielsweise offenbart die WO 2011/151135 A2 die Herstel- lung und Montage eines Dralleinbaukörpers in einem glatten Verdampferrohr .
Ferner offenbart die EP 2 390 567 AI ein Verfahren zum Herstellen von Dampferzeugerrohren, bei dem ein Einbaukörper in Nuten einer Schablonenwelle fixiert wird, die Schablonenwelle mit dem Einbaukörper in ein Dampferzeugerrohr eingeführt wird, die Fixierung des Einbaukörpers an der Schablonenwelle gelöst wird und die Schablonenwelle wieder aus dem Dampfer¬ zeugerrohr entfernt wird.
Die DE 10 2012 219 898 B4 beansprucht schließlich einen Wi- derstandspunktschweißapparat zum Fixieren eines Dralleinbau¬ körpers auf einer Innenwandung eines Dampferzeugerrohrs und offenbart die Anwendung des Widerstandsschweißverfahrens zur Herstellung einer Verbindung zwischen Rohr und Einbaukörper. Es zeigt sich jedoch, dass die Qualität der erzielten
Schweißergebnisse mit dem Widerstandspunktschweißapparat stark streut. Der Einbaukörper hat eine hohe Steifigkeit und er liegt weitgehend eng an der Rohrinnenwand an, sobald die Schablonenwelle aus dem Rohr heraus gedreht wurde. Der Kon- takt an der Rohrwand ist aber aufgrund von Toleranzen des Rohres und des Einbaukörpers nicht an allen Stellen sicher gegeben. Die Elektrode der Schweißlanze presst zwar über ei¬ nen Hydraulikzylinder bereits vor dem Zuschalten des Schweißstroms den Draht des Einbaukörpers an die Rohrinnenwand an. Dennoch ist nicht sichergestellt, dass genau und nur an der Schweißelektrode eine elektrisch leitende Kontaktfläche zwi¬ schen dem Einbaukörper und der Rohrinnenseite hergestellt wird . Aufgabe der Erfindung ist es, ein Dampferzeugerrohr bereitzustellen, mit dem eine gleichbleibend gute Qualität der
Schweißverbindung mit reproduzierbarer Festigkeit erzielbar ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein entspre¬ chendes Verfahren anzugeben.
Die Erfindung löst die auf ein Dampferzeugerrohr gerichtete Aufgabe, indem sie vorsieht, dass bei einem derartigen Dampf¬ erzeugerrohr für die Herstellung eines Dampferzeugerrohrs mit spiralförmigem Einbaukörper sich auf der Innenseite des
Dampferzeugerrohrs eine Erhöhung in axialer Richtung des Dampferzeugerrohres erstreckt. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass eine Kontakt¬ fläche zwischen Einbaukörper und Rohrinnenwand genau an der Schweißelektrode erforderlich ist, damit eine ausreichend gu¬ te Qualität der Verschweißung reproduzierbar hergestellt wer- den kann. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, dass auf der Rohrinnenwand vor dem Einbringen des Dralleinbaukörpers eine vergleichsweise kleine Erhöhung hergestellt wird und dass die Schweißung des Einbaukörpers genau auf dieser Erhö¬ hung erfolgt.
Durch die Erhöhung entsteht eine definierte Stelle, an wel¬ cher der lokale Anpressdruck durch die Elektrode wirkt und an der beim Schweißen der Strom fließt. In einer vorteilhaften Ausführungsform liegt der Chromgehalt des Dampferzeugerrohrs über 5%. Bei Dampferzeugerrohren für Dampferzeuger mit vergleichsweise hohen Dampfparametern ist die Verwendung von Stählen mit einem Chromgehalt von über 5% notwendig. Entsprechende zuverlässige Fertigungsprozesse sind nicht bekannt, so dass der Mehraufwand für die Bereitstellung eines solchen Rohres mit Erhöhung gerechtfertigt ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Erhöhung kleiner 1 mm in radialer Richtung bezogen auf das Dampf- erzeugerrohr . Die Erhöhung bleibt damit vergleichsweise klein und muss im Wesentlichen lediglich Fertigungstoleranzen ausgleichen .
Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Erhöhung sich über einen Bereich erstreckt, in dem ein Einbaukörper im Dampferzeugerrohr angeordnet werden soll. Somit wird sichergestellt, dass an jedem Schweißpunkt optimale Schweißbedingungen vorliegen.
Die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Dampferzeugerrohrs mit
Einbaukörper, bei dem ein Dampferzeugerrohr mit einer sich in Längsrichtung des Dampferzeugerrohres auf einer Rohrinnensei¬ te erstreckenden Erhöhung hergestellt wird und der Einbaukör- per im Dampferzeugerrohr auf der Erhöhung verschweißt wird. Wie bereits ausgeführt, ist durch eine Erhöhung an allen Schweißstellen der Kontakt der Rohrwand und des Einbaukörpers sicher gegeben.
Dabei kann es zweckmäßig sein, dass das Dampferzeugerrohr mit Erhöhung durch Kaltziehen hergestellt wird. In einem großtechnischen Prozess ist es somit möglich, dass die besondere Form der Innenseite weitgehend kostenneutral bereits in den Herstellungsprozess des Halbzeugs integriert wird.
Alternativ kann es zweckmäßig sein, die Erhöhung mit einem Stempel, insbesondere mit einem hydraulischen Stempel, zu prägen .
In beiden Fällen lassen sich so ohne Weiteres Erhöhungen von wenigen Zehntelmillimetern herstellen bzw. prägen, auf denen dann die Schweißung mit ausreichender Festigkeit im Dampferzeugerrohr erfolgen kann.
In einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens ist der Einbaukörper spiralförmig und wird an mehreren Stellen auf der Erhöhung 5 verschweißt. Dadurch kann auch für vergleichsweise hohe Dampfparameter ein innenberipptes Dampferzeugerrohr her- gestellt werden.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen schematisch und nicht maßstäblich: Figur 1 ein erfindungsgemäßes Dampferzeugerrohr mit Erhö¬ hung
Figur 2 ein erfindungsgemäßes Dampferzeugerrohr mit spiral¬ förmigem Einbaukörper und
Figur 3 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens Die Figur 1 zeigt schematisch und beispielhaft ein Dampferzeugerrohr 1 für die Herstellung eines in Figur 2 gezeigten Dampferzeugerrohrs 2 mit spiralförmigem Einbaukörper 3. Auf der Innenseite 4 des Dampferzeugerrohrs 1 der Figur 1 erstreckt sich eine Erhöhung 5 in axialer Richtung des Dampferzeugerrohres 1 und zwar, wie Figur 2 zeigt, über den gesam¬ ten Bereich, in dem der spiralförmige Einbaukörper 3 angeordnet ist. Der Einbaukörper 3 ist an mehreren Kontaktpunkten 6 mit der Erhöhung 5 verschweißt.
Figur 3 zeigt schematisch die einzelnen Schritte des Herstel¬ lungsverfahrens gemäß der Erfindung. In Schritt A wird ein Dampferzeugerrohr 1 mit einer sich in Längsrichtung des
Dampferzeugerrohres auf einer Rohrinnenseite erstreckenden
Erhöhung hergestellt, beispielsweise mittels Kaltziehen. So¬ mit entsteht der Gegenstand der Figur 1. In Schritt B wird dann zunächst der Einbaukörper 3 eingebracht und anschließend im Schritt C im Dampferzeugerrohr 1 auf der Erhöhung 5 ver- schweißt, so dass ein Dampferzeugerrohr 2 mit Einbaukörper 3 entsteht. Da ein in Figur 2 gezeigter Dralleinbaukörper 3 mehrere Windungen aufweist, wird er auch an mehreren Kontakt¬ punkten 6 zwischen Dralleinbaukörper 3 und Erhöhung 5 verschweißt .

Claims

Patentansprüche
1. Dampferzeugerrohr (1) für die Herstellung eines Dampferzeugerrohrs (2) mit spiralförmigem Einbaukörper (3), dadurch gekennzeichnet, dass sich auf der Innenseite (4) des Dampferzeugerrohrs (1) eine Erhöhung (5) in axialer Richtung des Dampferzeugerrohres (1) erstreckt.
2. Dampferzeugerohr (1) nach Anspruch 1 mit einem Chromgehalt von über 5%.
3. Dampferzeugerrohr (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erhöhung (5) kleiner 1 mm in radialer Richtung bezogen auf das Dampferzeugerrohr (1) ist.
4. Dampferzeugerrohr (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erhöhung (5) sich über einen Bereich erstreckt, in dem ein Einbaukörper (3) im Dampferzeugerrohr (1) angeordnet werden soll.
5. Verfahren zum Herstellen eines Dampferzeugerrohrs (2) mit Einbaukörper (3) , dadurch gekennzeichnet, dass ein Dampferzeugerrohr (1) mit einer sich in Längsrichtung des Dampferzeugerrohres (1) auf einer Rohrinnenseite (4) er¬ streckenden Erhöhung (5) hergestellt wird und der Einbau¬ körper (3) im Dampferzeugerrohr (1) auf der Erhöhung (5) verschweißt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Dampferzeugerrohr (1) mit Erhöhung (5) durch Kaltziehen hergestellt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Erhöhung (5) mit einem Stempel geprägt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der
Einbaukörper (3) spiralförmig ist und an mehreren Kontaktpunkten (6) auf der Erhöhung (5) verschweißt wird.
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