DE3719703A1 - Geschweisste verbindung fuer zylindrische rohre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine geschweißte Verbindung für zylindrische Rohre. Für diese sind als sogenannte Nahtvorbe­ reitung verschiedene, meist spanabhebend hergestellte Formen der miteinander zu verschweißenden Rohrenden bekannt und in DIN 1912 genormt. Die bekannten Verbindungen befriedigen jedoch nicht, wenn an die Maßgenauigkeit, insbesondere die genaue Übereinstimmung der Rohrachsen der beiden Enden, besonders hohe Anforderungen bestehen. Diese Anforderungen lassen sich auch mit Hilfsvorrichtungen nicht immer zufrie­ denstellend erfüllen, die die Rohrenden zentrieren, während an einzelnen Stellen sogenannte Heftverbindungen vorgenommen werden.

Zur Herstellung einer Verbindungsschweißung ohne Achsversatz und mit möglichst geringer Wärmeeinbringung, so daß Wärme­ spannungen minimiert werden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die einander zugekehrten Rohrenden mit komplementären zylindrischen Ausnehmungen versehen und mit einer Preßpassung zusammengesteckt sind und daß der in radialer Richtung ver­ laufende äußere Ringspalt zwischen den Rohrenden durchge­ schweißt ist.

Bei der Erfindung wird erreicht, daß der Achsversatz der beiden Rohrenden durch die Bearbeitungsgenauigkeit der Preß­ passung bestimmt und damit praktisch Null ist. Zugleich erhält man eine Durchschweißung, die die absolute Dichtigkeit ge­ währleistet. Da die Schweißung ohne Zusatzmaterial erfolgen kann ist die Energieeinbringung in die Rohrenden nur etwa halb so groß wie bei den üblichen Schweißungen. Deshalb entsteht auch praktisch kein Schweißverzug.

Die Axiallänge der zylindrischen Ausnehmung sollte etwa 10 bis 20 mm betragen, weil damit der für die Ausrichtung und dem Halt beim Schweißen erforderliche Hebelarm gegeben ist. Im übrigen ist die axiale Länge von dem Durchmesser der Rohre und der Wandstärke abhängig. So sollte die axiale Länge der zylindrischen Ausnehmungen mindestens das Doppelte der Rohr­ wandstärke betragen.

An der inneren Kante der Schweißnaht kann vor dem Durch­ schweißen ein hohler Ringraum mit im Verhältnis zur Rohrwand­ dicke kleinen Abmessungen vorgesehen sein. Ein solcher soge­ nannter Freistich macht es möglich, daß das Schweißbad beim Durchschweißen des äußeren Ringspaltes in den Freistich hineinfällt, so daß gleichmäßig Energie bis zur Schweißnaht­ wurzel übertragen wird.

Die Preßpassung kann durch Aufschrumpfen hergestellt sein. Dazu kann man in gleicher Weise das außen übergreifende Rohr­ ende erwärmen oder das innen liegende Rohrende abkühlen. Man kann auch beide Maßnahmen gleichzeitig versehen.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Rohr, das gemäß der Erfindung zur Schweißung vorbereitet ist,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus dem verschweißten Rohr, in dem die Ausbildung der Schweißnaht zu sehen ist.

Die zu verschweißenden Rohre bilden ein Druckrohr 1 für einen Kernreaktor mit Natururan und Schwerwasserkühlung. Es hat einen äußeren Durchmesser D 1= 100 mm. Der Innendurchmesser ist D 2= 88 mm. Daraus ergibt sich eine Wandstärke S von 12 mm. Das Rohr besteht aus Edelstahl.

Die Rohrenden 2 und 3 sind mit je einer im Querschnitt recht­ winkligen, räumlich also zylindrischen Ausnehmung 4, 5 ver­ sehen, die komplementär zueinander liegen. Die Länge der Aus­ nehmung 4 des Rohrendes 2 beträgt L 2=21 mm. Das Rohrende 3, hat an der Außenseite die etwas kürzere Ausnehmung 5 einer Länge L 1 von 20 mm. Im Bereich der inneren Kante der Ausnehmung 5 ist ein Ringraum 6 vorgesehen, der als sogenannter Freistich mit z.B. 1 mm Länge und 1 mm Höhe ausgeführt ist.

Die zylindrischen Ausnehmungen 4, 5 sind durch spanabhebende Verformung hergestellt. Dabei sind die Maße so gewählt, daß eine Preßpassung entsteht. Für die als Welle anzusehende Aus­ nehmung 5 des Rohrendes 3 ist eine Bearbeitungstoleranz e 7 gewählt, für die Bearbeitung des Rohrendes 2 ist die Passung H 8. Damit ergibt sich ein Untermaß von maximal 0,03 mm. Zum Herstellen der Preßpassung wird das Rohrende 2 erwärmt. Es kann dann ohne Schwierigkeiten über das Rohrende 3 aufgeschoben werden, bis die einander zugekehrten Stirnflächen im Bereich des äußeren Ringspaltes 7 aneinanderstoßen. Dann wird dieser äußere Ringspalt 7 ohne Materialzugabe geschweißt. Dies kann sowohl elektrisch wie auch autogen geschehen. Es bildet sich die in Fig. 2 ersichtliche Schweißnaht 8. Wie man sieht umfaßt sie den Bereich des äußeren Ringspaltes 7 einschließlich des Ringraumes 5, so daß eine gleichmäßige Durchschweißung gewährleistet ist. Dennoch ist die zum Schweißen notwendige Energie nur gering, so daß praktisch kein Schweißverzug entstehen kann. Er wird durch die Haltewirkung der Preßpassung aufgenommen.

Claims (6)

1. Geschweißte Verbindung für zylindrische Rohre, insbesondere für Druckrohre von Kernreaktoren, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugekehrten Rohrenden (2, 3) mit komplementären zylindrischen Ausnehmungen (4, 5) versehen und mit einer Preß­ passung zusammengesteckt sind und daß der in radialer Rich­ tung verlaufende äußere Ringspalt (7) zwischen den Rohrenden (2, 3) durchgeschweißt ist.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der zylindrischen Ausnehmungen (4, 5) 10 bis 20 mm beträgt.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der zylindrischen Ausnehmungen (4, 5) mindestens das Doppelte der Rohrwandstärke (S) beträgt.

4. Rohrverbindung nach Anspruch 1, 2 ode 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der inneren Kante der Schweißnaht (8) vor dem Durchschweißen ein hohler Ringraum (6) mit im Verhältnis zur Rohrwandstärke (S) kleinen Abmessungen vorgesehen ist.

5. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißnaht (8) ohne Zusatzmaterial geschweißt ist.

6. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßpassung durch Aufschrumpfen hergestellt ist.