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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.
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The invention relates to a pipe made of spheroidal graphite cast iron with a welded flange made of spheroidal cast iron.
To clarify the material to which the invention relates, it is emphasized that the cast iron with spheroidal graphite is a cast iron according to DIN 1693, which is significantly different from the usual gray cast iron (gray cast iron) in terms of its nature and in particular its physical properties is.
It follows that the techniques that can be applied to spheroidal graphite cast iron are different from those applied to common gray cast iron, but also to steel.
The welding of cast iron in casting technology for repairing castings is known, and satisfactory methods have been developed for welding both gray cast iron and spheroidal graphite cast iron. When nodular cast iron is welded for manufacturing purposes, these repair methods generally result in welds with uneven mechanical properties as compared to the starting material, and a number of welding methods have been developed for making high strength welds on nodular cast iron.
A method that was developed for joining sections of cast iron with spheroidal graphite is inert gas metal arc welding, whereby the welding is carried out by means of heat from an electric arc generated between a continuous electrode made of nickel alloy (filler material or suture material) and the workpiece. an inert gas such as argon or helium shielding the arc as a protective gas. This method has a low heat input and for this reason it is believed to be satisfactory for some purposes of welding spheroidal graphite cast iron.
It has been known for many years to flange and weld pipes, but both the pipes and the flanges were made of steel. There are numerous publications on this in patents and other literature.
Ductile iron pipes have been available for several years and have been flanged for a long time by either casting the flanges at the same time as the pipe or subsequently screwing them onto the pipes.
However, pipes that are immediately cast onto the flanges cause difficulties in casting. On the other hand, with screwed-on flanges, problems arise in particular from the fact that leakage to liquids can occur along the screw thread. In the case of pipes with thin cross-sections, cutting screw threads into the pipe walls is technically difficult or even impossible.
Attempts have been made to use the gas-shielded arc welding described above and also other methods for welding end flange parts made of spheroidal graphite cast iron to ductile iron pipes. However, it was found that a high proportion of welding defects occurred with high stress.
No proposals or publications have emerged from the literature that flanges made of spheroidal graphite cast iron can be welded onto pipes made of spheroidal cast iron.
The reason is probably that the experts in the iron and steel industry, when assessing the problem of attaching flanges to pipes made of spheroidal graphite cast iron, started from the technology of gray, brittle cast iron, in which case the welding of flanges onto pipes certainly not is possible u. because of the very large reduction in strength during welding and the inability of such a welded flange to absorb internal stresses.
It is significant that after the advancement of welding technology, which, however, only in some cases, as mentioned at the beginning, made it possible to weld parts made of spheroidal graphite cast iron, it has never been proposed to weld flanges made of spheroidal graphite cast iron onto pipes made of spheroidal graphite cast iron , u. zw. despite the obvious advantages that this offered. It can be assumed that this is actually related to the fact that welded flanges are subject to considerable local loads.
The distribution and extent of the peak stress developed in the flange assembly, u. between the application on the pipe and the subsequent application of internal pressure on the pipeline, are influenced by the stiffening effect of the hub of the flange, and moreover
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It has also been found that in many cases a satisfactory seal is achieved between adjacent flanged pipes according to the invention, together with lower bolt twisting forces acting on the flange parts than is possible with pipes of the same type with screwed flanges, and the like. between the greater rigidity of the welded arrangement.
For a better understanding, the invention is illustrated below using an example
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--1-- made of spheroidal graphite cast iron is placed on the end of a pipe --2-- made of spheroidal cast iron.
The flange part --1-- has two main parts, u. between a flange area --3-- and a hub The flange area is equipped with an axially ring-shaped protruding end face --5--, for stopping against a similar pipe with a flange attached to its end or with a sealing ring between two adjacent ones Flanged pipe ends.
A number of bores --6-- are arranged around the flange area --3-- to accommodate bolts for connecting adjacent flanges.
Starting from the flange area, the radial outer wall of the hub --4-- converges towards the free end - at an angle of approximately 8 to the axis of the hub. The outermost free end --7 - of the hub is beveled at an angle of 45 to facilitate the formation of the welded connection --8-- with the tube --2--.
It should be noted that the radial thickness of the hub --4-- at its shoulder with the flange area is approximately 1/4 of the radial thickness of the flange area --3--.
The welded joint --8-- is provided by an inert gas arc welding with low heat input.
The illustrated embodiment of the invention typically shows a pipe with a nominal inside diameter (D) of 200 mm. The flange part corresponds to the classification NP 25 and has a
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the number "n" has a value of approximately 1.21.
The pipe according to the invention made of spheroidal graphite cast iron with a welded-on flange made of spheroidal graphite cast iron is resistant to welding defects under stress and is very inexpensive in comparison to a similar pipe with screwed flanges.
PATENT CLAIMS:
1.pipe made of spheroidal graphite cast iron with welded flange made of spheroidal cast iron,
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annular flange area (3) which is arranged around the end of the tube (2) and a substantially cylindrical or wedge-shaped hub (4) which extends around the tube (2) and along it, starting from the radially inner zone of the flange area , extends, includes that for length (L)
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and that the hub (4) is welded to the outer wall of the tube (2) around its free end.