DE3034800C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren zur Herstel­ lung eines Rohrs zum hydraulischen oder pneumatischen Trans­ port von Feststoffen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Andererseits richtet sich die Erfindung auf ein Rohr zum hydraulischen oder pneumatischen Transport von Feststoffen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Bei Rohrleitungen zum Transport von Feststoffen, beispiels­ weise Sand, in Form von z. B. Düker oder Schiffsverrohrun­ gen, d. h. bei Rohrleitungssträngen, die über eine längere Zeit ortsfest verlegt bleiben, sind starke Verschleißer­ scheinungen stets an den Enden der zwecks Auswechselbarkeit unzentriert aneinanderstoßenden Rohre festzustellen. Diese Verschleißprobleme sind insbesondere deshalb unangenehm, weil die betroffenen Längenabschnitte nur etwa 5-10% der Gesamtlänge eines Rohrs ausmachen, so daß demzufolge 90-95% der Gesamtrohrlänge ausschließlich dem normalen Abrieb durch die transportierten Feststoffe ausgesetzt sind. Obwohl also der weitaus überwiegende Teil eines Rohrs über längere Zeit voll funktionsfähig bleiben würde, muß dennoch das gesamte Rohr ausgetauscht werden, wenn die Endabschnitte über Gebühr verschlissen sind.

Die Ursache der ausschließlich endseitig zu beobachtenden Verschleißerscheinungen ist darin zu sehen, daß das axiale Ausrichten der Durchmesser bis zu 1000 mm und mehr sowie Längen um annähernd 6 m aufweisenden, in der Regel längs­ nahtgeschweißten Rohre im Zuge eines Rohrstrangs im wesent­ lichen nur über den Außenumfang der Rohre oder über die endseitigen Ringflansche erfolgen kann. Ineinandergreifende Zentrierungen sind deshalb nicht vorgesehen, weil dann so­ wohl die radiale Entfernung eines Rohrs aus einem Rohrlei­ tungsstrang als auch die Wiedereingliederung eines neuen Rohrs nicht möglich sind. Da ferner Rohre mit den vorauf­ gehend beschriebenen Abmessungen trotz modernster Fertigungs­ methoden unrund sind, gehen mithin die Innenwandungen im Bereich der Stoßstellen zweier Rohre nicht absatzlos inein­ ander über. Es bilden sich Stoßkanten aus, die selbst bei Größenordnungen von unter 1 mm dazu führen, daß die Fest­ stoffteilchen hieran abgelenkt, verwirbelt und dann auf die Innenwandungen geschleudert werden. Die hierdurch er­ zeugten Verschleißbereiche sind mithin überall dort anzu­ treffen, wo die an sich gewünschte laminare Strömung der Feststoffteilchen durch Turbulenzen unterbrochen wird.

Um dem Zwang zum vorzeitigen und damit unwirtschaftlichen Austausch von Rohren vorzubeugen, hat man auch schon die Enden der Rohre durch umfangsseitige Manschetten verstärkt. Diese Maßnahme beseitigte aber nicht die eigentliche Ursache des Verschleißproblems.

Auch versuchte man, an den Rohrenden Vorsatzstücke anzuord­ nen, die jeweils aus einer Innenhülse aus hochverschleiß­ festem Stahl und aus einer mantelseitigen Muffe aus einem schweißbaren Stahl zusammengesetzt sind (DE-GM 13 41 858). Auf diese Weise konnte die Standzeit eines Rohrs zwar etwas verlängert, jedoch nicht die grundsätzliche Ursache des erhöhten Verschleißes beseitigt werden. Außerdem wurden dann im Bereich der Stoßstellen der Vorsatzstücke mit dem Rohr­ mittelteil neue, von den Feststoffteilchen angeströmte Kan­ ten gebildet, welche die bislang nur endseitigen Verschleiß­ erscheinungen um die Länge der Vorsatzstücke weiter in den Rohrmittelteil verlagerten.

Schließlich hat man im Umfang der DE-PS 67 0 234 dem end­ seitigen Verschleißproblem dadurch beizukommen versucht, daß die Rohrenden mit verdickten Verstärkungsmuffen versehen, die Verstärkungsmuffen mit konischen Ausbohrungen ausge­ rüstet und stirnseitig der Verstärkungsmuffen Zentriervor­ richtungen in Form von Mut und Feder vorgesehen wurden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrs zum hydraulischen oder pneumatischen Transport von Feststoffen sowie ein hierfür geeignetes Rohr zu schaffen, welche gewährleisten, daß die Standzeit der rohrendseitigen Vorsatzstücke der durch den normalen Abrieb durch den Feststofftransport bestimmten Standzeit des Rohr­ mittelteils entspricht.

Was den verfahrensmäßigen Teil dieser Aufgabe anlangt, so besteht dessen Lösung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Hierbei macht sich die Erfindung die Eigenschaft zunutze, daß die Ringflansche zum Aneinanderschließen von zwei Rohren in radialer Richtung absolut starr sind. Durch Kalibrierung der Innendurchmesser der Vorsatzstücke mindestens im Bereich der durch die Ringflansche bestimmten Querebene und durch koaxiale Ausrichtung der derart kalibrierten Innenwandungen mit den umfangsseitigen Oberflächen der Ringflansche kann nunmehr gewährleistet werden, daß beim Verschweißen der Vorsatzstücke und der Ringflansche die Innenwandungen der Vorsatzstücke und die umfangsseitigen Oberflächen der Ring­ flansche auf zueinander absolut konzentrischen Kreisen lie­ gen. Die Ringflansche bilden gewissermaßen eine Schweiß­ lehre. Vorher bestehende Ovalitäten der Vorsatzstücke werden beim Kalibrieren beseitigt, wobei der Ausgleich im Spalt zwischen den Ringflanschen und den Vorsatzstücken erfolgt. Es werden also nicht die Vorsatzstücke an die inneren Ober­ flächen der Ringflansche angepaßt.

Sollen nunmehr zwei Rohre miteinander verbunden werden, so ist dann ein exaktes Fluchten der Innenwandungen im Bereich der Stoßstellen gewährleistet, wenn die umfangsseitigen Oberflächen der aneinandergrenzenden Ringflansche mitein­ ander fluchten. Dadurch werden innenseitig Kantenbildungen vermieden und folglich das Entstehen von schädlichen Turbu­ lenzen sowie der vorzeitige endseitige Verschleiß der Rohre unterbunden.

Durch die Kalibrierung der Innenwandungen der Vorsatzstücke mit der Innenwandung des Rohrmittelteils zumindest in den an die Schweißnahtebenen angrenzenden Bereichen ist ferner Sorge dafür getragen, daß sich auch an diesen Stoßstellen der laminaren Strömung keine Hindernisse in den Weg stellen und mithin auch keine außergewöhnlichen Verschleißerschei­ nungen in Strömungsrichtung hinter den Stoßstellen auftreten können.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren spielt es keine Rolle, ob zuerst die Vorsatzstücke unter Kalibrierung an den Rohr­ mittelteil geschweißt oder ob zunächst die Vorsatzstücke mit den Ringflanschen verbunden und danach die so komplettierten Vorsatzstücke an den Rohrmittelteil angeschlossen werden.

Beide Verfahrensabläufe gewährleisten einwandfrei mitein­ ander fluchtende Innenwandungen, die es sicherstellen, daß die Standzeit der Vorsatzstücke der Standzeit des Rohrmittel­ teils weitgehend entspricht.

Was die gegenständliche Lösung der der Erfindung zugrunde­ liegenden Aufgabe betrifft, so wird diese in den im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 2 aufgeführten Merkmalen gesehen.

Die Bemessung der Wanddicke der verschleißfesten Innenhülsen im Vergleich zur Bemessung der Wanddicke der mantelseitigen Muffen im Verhältnis von 2:1 stellt sicher, daß trotz der im Bereich der Stoßstellen von zwei aneinandergrenzenden Rohren niemals ganz zu vermeidenden Störungen der laminaren Feststoffströmung und des damit einhergehenden höheren Verschleißes an den Rohrenden eine Standzeit der Rohrenden, d. h. der Vorsatzstücke erreicht wird, die im wesentlichen der Standzeit des Rohrmittelteils entspricht. Dabei ist es in Abhängigkeit von den Eigenschaften bzw. der Zusammenset­ zung des jeweils transportierten Feststoffs durchaus mög­ lich, daß der Rohrmittelteil ein normales Einlagenrohr aus einem schweißbaren Stahl ist. Durch die Anordnung der Stirn­ flächen der Ringflansche, der Muffen und der Innenhülsen in ein und derselben Ebene wird für den immer mal notwendig werdenden Austausch eines Rohrs im Zuge eines für längere Zeit ortsfest verlegten Rohrleitungsstrangs die Demontage und anschließende Wiedermontage erheblich erleichtert. Das stumpfe Aneinandersetzen der Vorsatzstücke an den Rohrmit­ telteil führt ferner zu einer einfachen umfangsseitigen Hohlkehlschweißnaht, durch welche auch die Innenhülsen der Vorsatzstücke noch in einem ausreichenden Umfang mit fest­ gelegt werden.

Wird der Rohrmittelteil aus Verbundmaterial hergestellt, so ist es gemäß Anspruch 3 vorteilhaft, daß die Wanddicke des aus einem härtbaren Kohlenstoffstahl gebildeten Innen­ rohrs zur Wanddicke des Außenrohrs aus schweißbarem Stahl etwa wie 1:1 bemessen ist.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform kennzeichnet sich gemäß Anspruch 4 dadurch, daß die Wanddicke der Innenhülsen etwa 10 mm und die der Muffen, des Innenrohrs sowie des Außenrohrs etwa 5 mm betragen. Diese Wanddicken reichen aus, um unter normalen Einsatzbedingungen eine lange Standzeit der zu einem Rohrleitungsstrang zusammengefügten Rohre zu gewährleisten.

Im Hinblick auf den zu erwartenden Verschleiß genügt es, wenn nach Anspruch 5 die Länge der Vorsatzstücke zur Länge des Rohrmittelteils etwa 1:10 bis 1:40 bemessen ist. Das bedeutet, daß bei einer beispielsweisen Rohrlänge von etwa 6 m die Länge der Vorsatzstücke 150 bis 500 mm beträgt.

Es hat sich in Versuchen erhärtet, daß es für die Praxis besonders vorteilhaft ist, wenn die Innenhülsen der Vorsatz­ stücke aus härtbarem Kohlenstoffstahl der Güte C 45 und das Außenrohr aus einem Schweißstahl der Güte St 37 gebildet sind.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Mit 1 ist der Endabschnitt eines Rohrs 2 bezeichnet, das im Verlauf eines Rohrleitungsstrangs, z. B. für einen Düker eingegliedert ist.

Das beispielsweise eine Länge L von 6 m und einen Innendurch­ messer D von 1000 mm aufweisende Rohr 2 setzt sich aus einem Rohrmittelteil 3 mit der Länge L 1 und zwei an diesen Rohr­ mittelteil 3 stumpf angeschweißten, untereinander identisch ausgebildeten Vorsatzstücken 4 mit der Länge 1 zusammen.

Der Rohrmittelteil 3 besteht aus einem Innenrohr 5 aus einem härtbaren Kohlenstoffstahl der Güte C 45 mit einer Wanddicke d von 5 mm. Das gleich lange Außenrohr 6 besteht hingegen aus einem Schweißstahl der Güte St 37, jedoch mit einer Wanddicke d′ von ebenfalls 5 mm.

Die Vorsatzstücke 4 setzen sich jeweils aus einer zylindri­ schen Innenhülse 7 aus einem härtbaren Kohlenstoffstahl der Güte C 70 und einer mantelseitigen Muffe 8 gleicher Länge aus einem Schweißstahl der Güte St 37 sowie aus einem umfangsseitig der Muffe 8 angeschweißten Ringflansch 9 zu­ sammen. Dabei liegen die Stirnseiten 10, 11, 12 des Ring­ flansches 9, der Muffe 8 und der Innenhülse 7 in derselben Ebene E.

Die Wanddicke d′′ der Innenhülse 7 beträgt beispielsweise 10 mm, während die Wanddicke d′′′ der Muffe 8 gleich 5 mm bemessen ist.

Die Vorsatzstücke 4 und der Rohrmittelteil 3 sind durch eine umfangsseitige Schweißnaht 13 im Stoßbereich der Muffe 8 und des Außenrohrs 6 miteinander verbunden.

Bei der Festlegung des dargestellten Rohrs 2 wird beispiels­ weise wie folgt vorgegangen:.

Zunächst werden die Vorsatzstücke 4 und der Rohrmittelteil 3 zumindest in den an die Schweißnahtebene SE angrenzenden Bereichen kalibriert, d. h. die Inenwandungen 14, 15 absolut gerundet und miteinander fluchtend gemacht. In dieser Ein­ spannung wird dann die Schweißnaht 13 hergestellt, so daß im Anschluß an die Schweißung die Innenwandungen 14, 15 der Vorsatzstücke 4 und des Rohrmittelteils 3 absatzlos inein­ ander übergehen.

Nunmehr werden die Ringflansche 9 auf die Vorsatzstücke 4 geschweißt. Zu diesem Zweck werden die Innenwandungen 14 der Vorsatzstücke 4 mindestens in den an die Ebene E angrenzen­ den Bereichen rundkalibriert und derart zu den die Vorsatz­ stücke 4 mit Spiel umgreifenden Ringflanschen 9 ausgerich­ tet, daß die Oberflächen 16 der Ringflansche 9 auf zuein­ ander absolut konzentrischen Kreisen liegen. Der Ausgleich, d. h. die Beseitigung der Ovalität der Vorsatzstücke 4 er­ folgt dann im Spalt 17 zwischen den Vorsatzstücken 4 und den Ringflanschen 9. Anschließend werden die Schweißungen 18 zwischen den Muffen 8 und den Ringflanschen 9 hergestellt.

Werden nunmehr zwei Rohre 2 miteinander verbunden, so ist das einwandfreie Fluchten der Innenwandungen 14 der Rohre 2 dann gewährleistet, wenn die miteinander über die nicht näher dargestellten Schrauben verbundenen Ringflansche 9 hinsichtlich ihrer umfangsseitigen Oberflächen 16 fluchten.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung eines Rohrs zum hydraulischen oder pneumatischen Transport von Feststoffen, das an beiden Enden mit einem Vorsatzstück mit Ringflansch versehen ist, welches sich jeweils aus einer Innenhülse aus hochverschleiß­ festem Stahl und aus einer mantelseitigen Muffe aus einem schweißbaren Stahl zusammensetzt, gekennzeich­ net durch folgende Merkmale:

• a) der Rohrmittelteil (3) und die stumpf an diesen stoßen­ den Vorsatzstücke (4) werden bezüglich mindestens ihrer im Bereich der Stoßstellen (SE) liegenden Innenwandungen (15, 14) in axial ausgerichteter Lage am Außenumfang miteinander verschweißt;
• b) die Vorsatzstücke (4) und die sie mit Spiel umgreifenden Ringflansche (9) werden in einer Lage miteinander ver­ schweißt, in welcher die umfangsseitigen Oberflächen (16) der Ringflansche (9) und zumindest die im Bereich der stirnseitigen Querebene (E) liegenden Längenabschnitte der Innenwandungen (14) der Vorsatzstücke (4) koaxial zueinander ausgerichtet sind;
• c) die Stirnflächen (10, 11, 12) der Ringflansche (9), der Muffen (8) und der Innenhülsen (7) liegen in ein und derselben Ebene.

2. Rohr zum hydraulischen oder pneumatischen Transport von Feststoffen, das an beiden Enden mit einem Vorsatzstück mit Ringflansch versehen ist, welches sich jeweils aus einer Innenhülse aus hochverschleißfestem Stahl und aus einer mantelseitigen Muffe aus einem schweißbaren Stahl zusammen­ setzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke (d′′) der Innenhülse (7) zur Wandstärke (d′′′) der Muffe (8) etwa wie 2:1 bemessen ist und das am freien Ende mit einem angeschweißten Ringflansch (9) versehene Vorsatz­ stück (4) stumpf an den Rohrmittelteil (3) geschweißt sind, wobei die Stirnflächen (10, 11, 12) des Ringflansches (9), der Muffe (8) und der Innenhülse (7) in derselben Querebene (E) liegen.

3. Rohr nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rohrmittelteil (3) aus Verbund­ material besteht, bei welchem die Wandstärke (d) des aus einem härtbaren Kohlenstoffstahl gebildeten Innenrohrs (5) zur Wandstärke (d′) des Außenrohrs (6) aus schweißbarem Stahl etwa wie 1:1 bemessen ist.

4. Rohr nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wandstärke (d′′) der Innenhülsen (7) etwa 10 mm und die der Muffen (8), des Innenrohrs (5) sowie des Außenrohrs (6) etwa 5 mm betragen.

5. Rohr nach Anspruch 2 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (1) der Vorsatzstücke (4) zur Länge (L 1) des Rohrmittelteils (3) etwa wie 1:10 bis 1:40 bemessen ist.