DE1196448B - Welded connection between a tube sheet and the tubes inserted into its bores and method for producing a welded connection - Google Patents

Description

Schweißverbindung zwischen einem Rohrboden und den in seine Bohrungen hineingesteckten Rohren und Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung Die Erfindung betrifft eine Schweißverbindung zwischen einem Rohrboden und den in seine Bohrungen hineingesteckten Rohren. Da die Rohrböden meistens wesentlich dicker sind als der Schweißnahttiefe entspricht, verbleiben nach der Schweißung zwischen den Bohrungswänden und den Rohren Spalte, die sich über einen wesentlichen Teil der Länge der Bohrung erstrecken. Diese Spalte begünstigen - wenn die Verbindung zwischen den Rohren und dem Rohrboden für Behälter oder Apparate, beispielsweise Wärmeaustauscher mit korrosionsfördernden Flüssigkeiten oder Gasen Verwendung findet - die Bildung von Korrosionsherden. Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es bekannt, die Bohrungen von der der Schweißnaht abgewandten Seite des Rohrbodens bis zum Grund der Schweiße zu erweitern. Dadurch entstehen statt der engen Spalte ringförmige Räume, die sich aber, da sie ihrer sackartigen Form wegen während des Betriebes von dem die Rohre umgebenden Medium nicht durchspült sind, im Laufe der Zeit zusetzen und kaum zu reinigen sind, so daß sich trotzdem Herde für Korrosionsschäden ergeben. Diese Gefahr ist insbesondere bei Behältern gegeben, die nach erfolgtem Zusammenbau von innen nicht mehr zugänglich sind.Welded connection between a tube sheet and the holes in its holes inserted pipes and method of making a welded joint The The invention relates to a welded connection between a tube sheet and the one in his Holes inserted into the pipes. Since the tube sheets are usually much thicker than corresponds to the weld seam depth, remain between the Bore walls and the pipes that span a substantial part of the column Extend the length of the hole. Favor this column - if the connection between the tubes and the tube sheet for containers or apparatus, for example heat exchangers is used with corrosive liquids or gases - the formation from sources of corrosion. To avoid this disadvantage, it is known that the holes from the side of the tube sheet facing away from the weld seam to the bottom of the weld to expand. This creates ring-shaped spaces instead of narrow gaps but, because of their sack-like shape, during the operation of which the pipes surrounding medium are not flushed through, clog over time and hardly clog are cleaned, so that there are still foci for corrosion damage. This danger is particularly the case with containers that have been assembled from the inside are no longer accessible.

Es sind zwar bereits Schweißverbindungen bekannt, bei denen die Rohre an einem Rohrboden stumpf angeschweißt sind und die somit keine Spalte aufweisen. Die Festigkeit einer derartigen Verbindung ist aber begrenzt. Darüber hinaus sind bei diesen Verbindungen die Schweißstellen, insbesondere bei den oft vorkommenden engen Rohrabständen, schlecht zugänglich, so daß die Schweißung, wenn keine Spezialverfahren angewandt werden, äußerst schwierig ist.It is true that welded connections are already known in which the pipes are butt welded to a tube sheet and thus have no gaps. The strength of such a connection is limited. In addition, are in these connections the welds, especially those that often occur narrow pipe distances, poorly accessible, so that the weld, if no special process is extremely difficult.

Es sind weiter Schweißverbindungen bekannt, bei denen die Rohre nicht vollständig, sondern nur über einen Teil der Gesamtdicke des Rohrbodens in diesen hineingesteckt sind und bei denen die Rohre von der den Rohren abgewandten Seite des Rohrbodens mit diesem verschweißt sind.There are also known welded joints in which the pipes do not completely, but only over part of the total thickness of the tube sheet in this are inserted and in which the pipes from the side facing away from the pipes of the tube sheet are welded to this.

Bei einigen dieser bekannten Verbindungen sind die Rohre über einen etwa drei Viertel der Gesamtdicke des Rohrbodens betragenden Teil in den Rohrboden hineingesteckt. Da die Verschweißung aber nur an den Rohrenden erfolgt, verbleibt über den größten Teil der Länge der Bohrung ein Spalt zwischen der Rohraußenwand und der Wandung der Bohrung, so daß auch diese bekannten Verbindungen mit den eingangs erwähnten Nachteilen behaftet sind. Bei anderen bekannten Schweißverbindungen dieser Art, nämlich bei einer dampfdichten Verschweißung eines rohrförmigen Stehbolzens mit einer Kesselwand, ist der Stehbolzen nur wenig in die zugehörige Wandbohrung eingesteckt. Der Stehbolzen ist jedoch im Bereich seiner Einstecktiefe mit der Kesselwand überhaupt nicht verschweißt, so daß an dieser Stelle ein Spalt bestehen bleibt.In some of these known connections, the pipes are via a about three quarters of the total thickness of the tube sheet amount into the tube sheet put in. Since the welding only takes place at the pipe ends, it remains Over most of the length of the bore a gap between the pipe outer wall and the wall of the bore, so that these known connections with the initially mentioned disadvantages are afflicted. In other known welded joints this Type, namely with a vapor-tight welding of a tubular stud bolt with a boiler wall, the stud bolt is only slightly in the associated wall hole plugged in. However, the stud bolt is in the area of its insertion depth with the boiler wall not welded at all, so that a gap remains at this point.

Schließlich ist noch eine Schweißverbindung zwischen einem Flansch und einem in dessen Bohrung hineingesteckten rohrförmigen Teil bekannt, bei der der rohrförmige Teil praktisch über die gesamte Dicke des Flansches in diesen hineingesteckt ist. Bei dieser bekannten Anordnung verbinden die Schweißnähte den rohrförmigen Teil wohl an einem erheblichen Teil seiner Einstecktiefe mit der Bohrungswand. Dies ist aber nur dadurch möglich, daß die Schweißung nicht nur an der dem Rohr abgewandten Seite des Flansches vorgesehen ist, sondern, daß zur Herstellung der Verbindung zusätzlich eine zweite Schweißnaht an der anderen Seite des Flansches vorgesehen ist. Hierdurch ergibt sich ein verhältnismäßig großer Arbeitsaufwand bei der Herstellung dieser bekannten Verbindung. Außerdem ist die Anbringung der zusätzlichen Schweißnaht an der den Rohren zugewandten Seite eines Rohrbodens bei kleinen Rohrabständen schwierig und vielfach praktisch überhaupt nicht durchführbar.Finally there is a welded joint between a flange and a tubular part inserted into its bore is known in which the tubular part is inserted into the flange over practically the entire thickness of the latter is. In this known arrangement, the welds connect the tubular Part of a considerable part of its insertion depth with the wall of the bore. this but is only possible because the weld is not only on the one facing away from the pipe Side of the flange is provided, but that for making the connection a second weld seam is also provided on the other side of the flange is. This results in a relatively large amount of work in production this well-known compound. In addition, the attachment of the additional weld seam difficult on the side of a tube sheet facing the tubes with small tube spacings and in many cases not practicable at all.

Die Erfindung betrifft eine Schweißverbindung zwischen einem Rohrboden und den in seine Bohrungen nur über einen Teil der Gesamtdicke des Rohrbodens hineingesteckten Rohren, die von der den Rohren abgewandten Seite des Rohrbodens aus mit diesem verschweißt sind, und es liegt ihr die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile der bekannten Schweißverbindungen zu vermeiden. Zu diesem Zweck sind gemäß der Erfindung die Rohre über ihre gesamte Einstecktiefe mit dem Rohrboden so verschweißt, daß kein Spalt zwischen den Rohren und der Rohrwand verbleibt. Diese neuartige Schweißverbindung weist somit weder nichtdurchspülte Räume noch Spalte auf, die Anlaß zur Korrosion geben könnten.The invention relates to a welded connection between a tube sheet and the one that was only inserted into its bores over part of the total thickness of the tube sheet Pipes that are welded to the tube sheet from the side facing away from the tubes are, and it is based on the object of the aforementioned disadvantages of the known Welded joints to avoid. To this end, according to the invention, the tubes are over their entire Insertion depth welded to the tube sheet so that there is no gap between the tubes and the pipe wall remains. This novel welded connection thus has neither spaces that have not been flushed through nor gaps that could give rise to corrosion.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung können die Bohrungen in dem Rohrboden an der den Rohren zugewandten Seite einen dem Außendurchmesser der Rohre angepaßten Bohrungsabschnitt aufweisen, der so kurz bemessen ist, daß eine Durchschweißung des Rohrbodens an dieser Stelle mit Sicherheit erreichbar ist. In ihrem übrigen Teil sind die Bohrungen gegenüber dem vorgenannten Bohrungsabschnitt erweitert.According to a development of the invention, the holes in the Tube sheet on the side facing the tubes has an outer diameter of the tubes have adapted bore section which is dimensioned so short that a weld through of the tube sheet can be reached with certainty at this point. In the rest of them Part of the bores are widened compared to the aforementioned bore section.

Durch diese Erweiterung der Bohrung wird die Zugänglichkeit zu der Schweißstelle verbessert und damit die Durchführung des Schweißvorganges erleichtert.Through this expansion of the bore, the accessibility to the Improved welding point and thus making it easier to carry out the welding process.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schweißverbindung dargestellt. Dabei ist ein Rohrboden 1 mit Bohrungen 2 versehen. In diese Bohrungen sind Rohre 3 nur über einen Teil der Gesamtdicke des Rohrbodens hineingesteckt.The drawing shows exemplary embodiments of the welded connection according to the invention shown. A tube sheet 1 is provided with bores 2. In these holes tubes 3 are only inserted over part of the total thickness of the tube sheet.

Die Bohrungen 2 sind so ausgebildet, daß an der den Rohren zugewandten Seite jeder Bohrung ein etwa kragenförmiger, dem Außendurchmesser der Rohre angepaßter Bohrungsabschnitt 5 gebildet ist, während die Bohrungen in ihrem übrigen Teil gegenüber diesem kragenförmigen Abschnitt erweitert sind.The bores 2 are designed so that on the side of each bore facing the tubes an approximately collar-shaped bore section 5 adapted to the outer diameter of the tubes is formed, while the remaining part of the bores is widened with respect to this collar-shaped section.

Dabei ist die Einstecktiefe a der Rohre größer als die Länge des kragenförmigen Bohrungsabschnittes 5, und es ist der Rohrboden 1 in dem sich an den kragenförmigen Abschnitt 5 anschließenden Teil der Bohrung bis zu einer Tiefe, die etwa der Einstecktiefe a der Rohre entspricht, so ausgebildet, daß sich zwischen dem Rohr 3 und der Wand der Bohrung 2 ein zur Aufnahme einer Schweißnaht 6 dienender Raum 7 ergibt, wie dies in der linken Hälfte der F i g. I und 2, die den Zustand vor dem Schweißen zeigen, dargestellt ist.The insertion depth a of the tubes is greater than the length of the collar-shaped Bore section 5, and it is the tube sheet 1 in which to the collar-shaped Section 5 adjoining part of the hole to a depth which is approximately the insertion depth a corresponds to the tubes, designed so that between the tube 3 and the wall the bore 2 results in a space 7 serving to receive a weld seam 6, as this in the left half of FIG. I and 2 showing the state before welding show is shown.

Der kragenförmige, dem Außendurchmesser der Rohre 3 angepaßte Bohrungsabschnitt 5 ist so kurz bemessen, daß eine Durchschweißung des Rohrbodens an dieser Stelle mit Sicherheit erreichbar ist, wie dies in der rechten Hälfte der F i g. 1 und 2, die den Zustand nach dem Schweißen zeigen, dargestellt ist. Bei der Verschweißung des in den Rohrboden eingesteckten Rohrendes können auch die Kanten desselben verrundet werden, so daß dies Rohrende eine mehr oder weniger trichterförmige Form erhält. Derartige Verschweißungen lassen sich besonders bei Schutzgasschweißung mit nicht schmelzenden Elektroden erzielen, Durch den trichterförmigen Übergang am Rohrende ergibt sich der Vorteil eines besonders strömungsgünstigen Einlaufes in die Rohre. Bei dem in der F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Bohrung 2 so ausgebildet, daß die Erweiterung 4 der Bohrung allmählich auf den kragenförmigen Abschnitt 5 übergeht. Dabei ist die Übergangsstelle in der Nähe des Rohrendes so ausgebildet, daß sich dort zwischen dem Rohr 3 und der Wand der Bohrung 2 ein zur Aufnahme der Schweißnaht 6 dienender Raum 7 ergibt.The collar-shaped bore section 5, which is adapted to the outer diameter of the tubes 3, is so short that welding through the tube sheet can be achieved with certainty at this point, as shown in the right half of FIG. 1 and 2 showing the state after welding is shown. When the tube end inserted into the tube sheet is welded, the edges thereof can also be rounded so that this tube end has a more or less funnel-shaped shape. Such welds can be achieved especially with inert gas welding with non-melting electrodes. The funnel-shaped transition at the pipe end has the advantage of a particularly flow-favorable inlet into the pipes. In the case of the FIG. 1, the bore 2 is designed so that the widening 4 of the bore gradually merges with the collar-shaped section 5. The transition point in the vicinity of the pipe end is designed in such a way that there is a space 7 serving to accommodate the weld seam 6 between the pipe 3 and the wall of the bore 2.

Die Erweiterung 4 kann nach F i g. 2 auch ohne allmählichen Übergang ausgeführt sein und statt dessen durch einen Bund 10 begrenzt sein, in dem ein zur Aufnahme der Schweißnaht 6 dienender Raum 7 im Bereich des Rohrendes vorgesehen ist.The extension 4 can according to FIG. 2 can also be designed without a gradual transition and instead be delimited by a collar 10 in which a space 7 serving to accommodate the weld seam 6 is provided in the region of the pipe end.

Die Verbindung der Rohre mit dem Rohrboden kann auch durch Löten hergestellt werden.The connection of the tubes to the tube sheet can also be made by soldering will.

Claims (4)

Patentansprüche: 1. Schweißverbindung zwischen einem Rohrboden und den in seine Bohrungen nur über einen Teil der Gesamtdicke des Rohrbodens hineingesteckten Rohren, die von der den Rohren abgewandten Seite des Rohrbodens aus mit diesem verschweißt sind, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Rohre (3) über ihre gesamte Einstecktiefe (a) mit dem Rohrboden (1) so verscheißt sind, daß kein Spalt zwischen den Rohren und der Rohrwand verbleibt. Claims: 1. Welded connection between a tube sheet and which is inserted into its holes over only part of the total thickness of the tube sheet Pipes that are welded to the tube sheet from the side facing away from the tubes are, that the tubes (3) over their entire Insertion depth (a) with the tube sheet (1) are so worn that there is no gap between the pipes and the pipe wall remains. 2. Schweißverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (2) in dem Rohrboden an der den Rohren (3) zugewandten Seite einen dem Außendurchmesser der Rohre angepaßten Bohrungsabschnitt (5) aufweisen, der so kurz bemessen ist, daß eine Durchschweißung des Rohrbodens (1) an dieser Stelle mit Sicherheit erreichbar ist, und daß der übrige Teil (4) der Bohrung (2) gegenüber diesem Abschnitt (5) erweitert ist. 2. Welded connection according to claim 1, characterized characterized in that the bores (2) in the tube sheet facing the tubes (3) Side have a bore section (5) adapted to the outer diameter of the pipes, which is so short that the tube sheet (1) is welded through it Position can be reached with certainty, and that the remaining part (4) of the bore (2) compared to this section (5) is expanded. 3. Schweißverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstecktiefe (a) der Rohre größer ist als die Länge des Bohrungsabschnittes (5) und der sich an diesen Bohrungsabschnitt anschließende erweiterte Teil (4) der Bohrung (2) im Bereich der Einstecktiefe (a) so ausgebildet ist, daß sich zwischen dem Rohr (3) und der Wand der Bohrung ein zur Aufnahme der Schweißnaht (6) dienender Raum (7) ergibt. 3. Welded connection according to claim 2, characterized in that the insertion depth (a) of the tubes is greater than the length of the bore section (5) and the enlarged part (4) of the bore (2) adjoining this bore section in the region of the insertion depth ( a) is designed so that there is a space (7) serving to receive the weld seam (6) between the tube (3) and the wall of the bore. 4. Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißung unter Schutzgas mit nicht schmelzenden Elektroden erfolgt und dabei die Kanten des in den Rohrboden (1) eingesteckten Rohrendes so verrundet werden, daß ein trichterförmiger Übergang zwischen dem Rohrende und dem erweiterten Teil (4) der Bohrung (2) entsteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 932 245; belgische Patentschrift Nr. 535 471; USA.-Patentschriften Nr. 1978 610, 2 274 439.4. A method for producing a welded joint according to claim 2 or 3, characterized in that the welding is carried out under protective gas with non-melting electrodes and the edges of the tube end inserted into the tube sheet (1) are rounded so that a funnel-shaped transition between the tube end and the enlarged part (4) of the bore (2) is created. Documents considered: German Patent No. 932 245; Belgian Patent No. 535,471; U.S. Patent Nos. 1978,610, 2,274,439.