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Die Erfindung betrifft ein Rohr aus Gusseisen mit Kugelgraphit mit aufgeschweisstem Flansch aus Gusseisen mit Kugelgraphit.
Zur Klarstellung des Materials, auf das sich die Erfindung bezieht, wird hervorgehoben, dass es sich bei dem Gusseisen mit Kugelgraphit um ein Gusseisen entsprechend DIN 1693 handelt, welches hinsichtlich seiner Beschaffenheit und insbesondere seiner physikalischen Eigenschaften von dem üblichen grauen Gusseisen (Grauguss) wesentlich verschieden ist.
Daraus ergibt sich, dass die auf Gusseisen mit Kugelgraphit anwendbaren Techniken von den auf übliches graues Gusseisen aber auch auf Stahl angewendeten Techniken verschieden sind.
Das Schweissen von Gusseisen in der Giesstechnik, zum Instandsetzen von Gussstücken ist bekannt, und es wurden für das Schweissen sowohl von grauem Gusseisen als auch von Gusseisen mit Kugelgraphit, zufriedenstellende Methoden entwickelt. Wenn Gusseisen mit Kugelgraphit für Herstellungszwecke geschweisst wird, ergeben diese Instandsetzungsmethoden im allgemeinen Schweissungen mit im Vergleich zum Ausgangsmaterial ungleichmässigen mechanischen Eigenschaften, und es wurde eine Anzahl von Schweissmethoden für die Herstellung von hochfesten Schweissungen an Gusseisen mit Kugelgraphiten entwickelt.
Eine Methode, welche für das Verbinden von Abschnitten aus Gusseisen mit Kugelgraphit entwickelt wurde, ist das Schutzgas-Metallbogenschweissen, wobei das Schweissen durch Hitze aus einem zwischen einer kontinuierlichen Elektrode aus Nickellegierung (Füllmaterial bzw. Nahtmaterial) und dem Werkstück erzeugten elektrischen Lichtbogen bewerkstelligt wird, wobei ein inertes Gas, wie Argon oder Helium, als Schutzgas den Bogen abschirmt. Dieses Verfahren hat einen niedrigen Hitzeeinsatz und es wird angenommen, dass es aus diesem Grunde für manche Zwecke des Schweissens von Gusseisen mit Kugelgraphit zufriedenstellend ist.
Es ist seit vielen Jahren bekannt, Rohre mit Flanschen zu versehen und zu verschweissen, jedoch waren dabei sowohl die Rohre als auch die Flansche aus Stahl. Hierüber gibt es zahlreiche Veröffentlichungen in Patentschriften und in der übrigen Literatur.
Rohre aus Gusseisen mit Kugelgraphit sind seit mehreren Jahren verfügbar und wurden auch seit längerer Zeit mit Flanschen versehen, indem die Flansche entweder zugleich mit dem Rohr gegossen oder nachfolgend auf die Rohre aufgeschraubt wurden.
Allerdings verursachen Rohre, die sogleich an die Flanschen gegossen werden, Schwierigkeiten beim Giessen. Anderseits ergeben sich bei aufgeschraubten Flanschen Probleme insbesondere dadurch, dass entlang des Schraubengewindes Undichtheit gegenüber Flüssigkeiten auftreten kann. Handelt es sich um Rohre mit dünnen Querschnitten, ist das Einschneiden von Schraubengewinden in die Rohrwände technisch schwierig oder überhaupt unmöglich.
Es wurden Versuche angestellt, um das vorstehend beschriebene Schutzgas-Lichtbogenschweissen und auch andere Verfahren für das Schweissen von Endflanschteilen aus Gusseisen mit Kugelgraphit auf Rohre aus Gusseisen mit Kugelgraphit anzuwenden. Es wurde jedoch gefunden, dass dabei ein hoher Anteil von Schweissfehlern bei hoher Beanspruchung auftrat.
Aus der Literatur sind keinerlei Vorschläge oder Veröffentlichungen bekanntgeworden, dass Flansche aus Gusseisen mit Kugelgraphit auf Rohre aus Gusseisen mit Kugelgraphit aufgeschweisst werden können.
Die Ursache dürfte darin liegen, dass die Fachleute der Eisen- und Stahlindustrie bei der Beurteilung des Problemes, Flansche auf Rohre aus Gusseisen mit Kugelgraphit anzubringen, von der Technologie des grauen, spröden Gusseisen ausgingen, in welchem Fall das Aufschweissen von Flanschen auf Rohre sicher nicht möglich ist, u. zw. infolge der sehr grossen Festigkeitsverminderung beim Schweissen und der Unfähigkeit eines solchen geschweissten Flansches, innere Spannungen zu absorbieren.
Es ist bezeichnend, dass nach der Weiterentwicklung der Schweisstechnik, welche, allerdings nur in manchen Fällen, wie eingangs erwähnt, das Schweissen von Teilen aus Gusseisen mit Kugelgraphit ermöglichte, niemals bisher vorgeschlagen wurde, Flansche aus Gusseisen mit Kugelgraphit auf Rohre aus Gusseisen mit Kugelgraphit aufzuschweissen, u. zw. trotz der offensichtlichen Vorteile, die sich dadurch boten. Es ist anzunehmen, dass dies überhaupt damit zusammenhängt, dass geschweisste Flansche beachtlichen örtlichen Beanspruchungen unterliegen.
Die Verteilung und das Ausmass der Spitzenbeanspruchung, die in dem Flanschaggregat entwickelt wird, u. zw. durch das Aufbringen auf das Rohr und die nachfolgende Anwendung von Innendruck auf die Rohrleitung, werden beeinflusst durch die Versteifungswirkung der Nabe des Flansches, und ausserdem
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Ausserdem wurde gefunden, dass in vielen Fällen eine zufriedenstellende Dichtung zwischen benachbart angeordneten, mit Flanschen versehenen erfindungsgemässen Rohren erzielt wird, zusammen mit geringeren, auf die Flanschteile einwirkenden Bolzenverwindungskräften als dies bei gleichartigen Rohren mit verschraubten Flanschen möglich ist, u. zw. infolge der grösseren Steifheit der verschweissten Anordnung.
Die Erfindung wird zum besseren Verständnis im folgenden an Hand eines Beispiels unter
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--1-- ausGusseisen mit Kugelgraphit auf das Ende eines Rohres --2-- aus Gusseisen mit Kugelgraphit aufgesetzt ist.
Der Flanschteil --1-- weist zwei Hauptteile auf, u. zw. einen Flanschbereich --3-- und eine Nabe Der Flanschbereich ist mit einer axial ringförmig vorspringenden Stirnfläche --5-- ausgestattet, zum Anschlag an ein ähnliches Rohr mit an seinem Ende aufgesetztem Flansch oder an einen Dichtungsring zwischen zwei nebeneinander angeordneten, mit Flanschen versehenen Rohrenden.
Eine Anzahl von Bohrungen --6-- ist rund um den Flanschbereich --3-- angeordnet, um Bolzen zur Verbindung von nebeneinanderliegenden Flanschen aufzunehmen.
Die radiale Aussenwand der Nabe --4-- läuft, ausgehend vom Flanschbereich, gegen das freie Ende - zusammen, mit einem Winkel von annähernd 8 zur Achse der Nabe. Das äusserste freie Ende --7-der Nabe ist mit einem Winkel von 45 abgeschrägt, um die Ausbildung der Schweissverbindung --8-- mit dem Rohr --2-- zu erleichtern.
Es ist zu bemerken, dass die radiale Dicke der Nabe --4-- an deren Schulter mit dem Flanschbereich annähernd 1/4 der radialen Dicke des Flanschbereiches --3-- ist.
Die Schweissverbindung --8-- wird durch eine Schutzgas-Lichtbogenschweissung mit niedrigem Hitzeeinsatz vorgesehen.
Die veranschaulichte Ausführungsform der Erfindung zeigt in typischer Weise ein Rohr mit einem Nenn-Innendurchmesser (D) von 200 mm. Der Flanschteil entspricht der Klassifikation NP 25 und hat eine
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die Zahl "n" einen Wert von annähernd 1, 21.
Das erfindungsgemässe Rohr aus Gusseisen mit Kugelgraphit mit einem aufgeschweissten Flansch aus Gusseisen mit Kugelgraphit ist bei Beanspruchung beständig gegen Schweissfehler und sehr günstig im Vergleich zu einem ähnlichen Rohr mit verschraubten Flanschen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Rohr aus Gusseisen mit Kugelgraphit mit aufgeschweisstem Flansch aus Gusseisen mit Kugelgraphit,
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ringförmigen Flanschbereich (3), der rund um das Ende des Rohres (2) angeordnet ist und eine im wesentlich zylindrische oder keilförmige Nabe (4) die sich rund um das Rohr (2) und entlang desselben, ausgehend von der radial inneren Zone des Flanschbereiches, erstreckt, umfasst, dass für die Länge (L)
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sind, und dass die Nabe (4) an die Aussenwand des Rohres (2), rund um dessen freies Ende, geschweisst ist.