DE3605494C2

DE3605494C2 -

Info

Publication number: DE3605494C2
Application number: DE19863605494
Authority: DE
Inventors: Johannes Jacobus Breskens Nl Broodman
Original assignee: Jogema Holding Bv Middelburg Nl
Current assignee: Jogema Holding Bv Middelburg Nl
Priority date: 1985-02-21
Filing date: 1986-02-20
Publication date: 1990-05-17
Also published as: GB8601916D0; NL8500492A; GB2171339B; DE3605494A1; NL186404B; GB2171339A; NL186404C

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anbringen von mindestens einem Rohr an einem Rohrflansch oder einer Rohrplatte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for attaching at least one pipe on a pipe flange or one Pipe plate according to the preamble of claim 1.

Vorzugsweise wird eine Fläche bearbeitet, die den Rohren zuge wandte Innenfläche des Flansches oder der Platte an den Innendurchmesser des zu befestigenden Rohres angepaßt ist und gleich oder fast gleich ist wie der Durchmesser der Bohrung im Flansch oder der Platte an der Einführseite.Preferably, a surface is machined that the pipes turned inner surface of the flange or plate to the Inner diameter of the pipe to be fastened is adjusted and is the same or almost the same as the diameter of the Bore in the flange or plate on the insertion side.

Verwendungen für derartige Verbindungen mit drei in ge ringem Abstand voneinander befindlichen Rohren an einer Platte sind bekannt z. B. bei Anschlußflanschen von Ultra zentrifugen, bei welchen drei Verbindungen eines Rohrsystems mit den Zentrifugen erforderlich sind.Uses for such compounds with three in ge a small distance from each other on a pipe Plate are known for. B. with connecting flanges from Ultra centrifuges, in which three connections of a pipe system with the centrifuges are required.

Obwohl das Schweißen von Rohren an Flanschen oder Rohr platten bei genügendem Abstand zwischen den Rohren im Prin zip kein Problem darstellt, besteht eine schweißtechnische Schwierigkeit, wenn als Konstruktionsmaterial Aluminium verwendet wird.Although welding pipes to flanges or pipe plates if there is enough space between the tubes in the print zip is not a problem, there is a welding Difficulty if aluminum is the construction material is used.

Bei einem verhältnismäßig großem Abstand zwischen den Rohren wurde die Lösung bisher in einer speziellen Vorbe arbeitung der Flansche oder Platten dadurch gefunden, daß eine ringförmige Nut um die Bohrung herum ausgebildet wurde und daß die Rohrenden mit der so gebildeten Lippe durch Plasmawechselstromschweißung verbunden wurden, wie in der Fig. 1 dargestellt ist. At a relatively large distance between the tubes, the solution has previously been found in a special preprocessing of the flanges or plates in that an annular groove was formed around the bore and that the tube ends were connected to the lip thus formed by AC plasma welding, as in Fig. 1 is shown.

Bei einem zu geringen gegenseitigen Abstand der Rohre ist eine derartige nutenförmige Vorbearbeitung jedoch nicht möglich. Auch ist eine derartige Vorbearbeitung oft uner wünscht, da Packungen zum Abdichten der einzelnen Öffnun gen am Flansch und den an sie anzuschließenden Apparaten nicht mehr angebracht werden können.If the distance between the pipes is too small such a groove-shaped pre-processing is not possible. Such preprocessing is also often unimportant wishes, since packings for sealing the individual openings on the flange and the equipment to be connected to it can no longer be attached.

Um diese Schwierigkeiten zu beheben, insbesondere im Fall, daß der gegenseitige Abstand der Rohre sehr gering ist, wurde ein Verfahren entwickelt, bei welchem mehrere Rohre gleichzeitig aus einem Block extrudiert werden. Obwohl technisch betrachtet, dieses Verfahren eine gute Lösung darstellt, wird auch hier eine Grenze dem zwar minimalen Abstand zwischen den Rohren gestellt.To fix these difficulties, especially in the case that the mutual distance between the pipes is very small, A process was developed in which several pipes can be extruded from a block at the same time. Even though technically, this method is a good solution represents a limit to the minimum Distance between the pipes.

Andere Lösungen für die Verbindung von dicht nebeneinander stehenden Rohren bestehen aus einer derartigen Bearbeitung von Schmiedstücken, daß an der Rückseite des Flansches Rohrstücke gebildet werden, welche zum Anschweißen der entsprechenden Rohre geeignet sind, siehe z. B. die Fig. 2.Other solutions for the connection of closely spaced pipes consist of such machining of forgings that pipe pieces are formed on the back of the flange, which are suitable for welding the corresponding pipes, see e.g. B. Fig. 2nd

Auch hier muß von einem teueren Werkstück gesprochen wer den, wobei noch als Folge der Schweißverbindung eine Schwä chung der Rohre entsteht. Bei geringem Abstand ist das Schweißen der Rohre außerdem keine einfache Sache und muß automatisch geschehen. Here, too, one must speak of an expensive workpiece the, a Schwä as a result of the welded joint pipe is created. At a short distance it is Welding the pipes is also not an easy thing and must happen automatically.

In der US-PS 45 00 030 wird das Anschweißen eines Rohres an einer Rohrplatte unter Verwendung einer konischen Ausweitung und eines Pfropfens im Außenende des Rohrs beschrieben. Bei der dort vorgesehenen relativ kleinen konischen Ausweitung handelt es sich um eine übliche Schweißvorbearbeitung. Bei Verwendung eines Pfropfens wird das Rohr über die Platte hinausgehend durchgeschoben. Der Pfropfen besteht aus einem anderen Material (vorzugsweise aus keramischem Material). Beim Schweißen wird nicht das ganze Rohrende, d. h. nicht die ganze Wanddicke des Rohres bis zu dem Teil des Pfropfens er schmolzen; dies ist auf die kühlende Wirkung des Pfropfens zurückzuführen, der zu diesem Zweck aus einem anderen Mate rial als die übrigen Teile der Schweißverbindung bestehen soll. Bei einem derartigen Schweißverfahren ergeben sich Schwierigkeiten insbesondere dann, wenn hohe Anforderungen an die Dichtheit der Verbindung von Rohr und Platte bzw. Flansch gefordert wird, da nämlich die Gefahr besteht, daß sich an der Schweißverbindung noch Oxidspuren befinden, die die Dichtheit beeinträchtigen. Ferner hat es sich gezeigt, daß dieses bekannte Verfahren häufig zu Schrumpfrissen führt, die in Umfangsrichtung verlaufen.In US-PS 45 00 030 is the welding of a pipe a tube plate using a conical extension and a plug in the outer end of the tube. At the relatively small conical expansion provided there is a usual welding preparation. At Using a plug, the pipe is placed over the plate pushed through. The plug consists of one other material (preferably ceramic material). When welding, not the entire pipe end, i.e. H. not the whole wall thickness of the pipe up to the part of the plug melted; this is due to the cooling effect of the graft attributed to this purpose from another mate rial than the other parts of the welded joint should. Such a welding process results Difficulties especially when high demands the tightness of the connection between pipe and plate or Flange is required because there is a risk that there are still traces of oxide on the welded joint affect the tightness. It has also been shown that this known method often leads to shrinkage cracks leads that run in the circumferential direction.

Aus der GB-PS 5 31 040 ist ein Verfahren zum Einschweißen eines dünnwandigen Rohrs in eine Wand bekannt, wobei vor dem Schweißen ein Pfropfen aus Asbest oder einem Material einge steckt, das gleich dem des Rohrs ist. Im letzteren Fall wird das Material (Pfropfen) nach dem Verschweißen herausgebohrt.GB-PS 5 31 040 describes a method for welding a thin-walled tube in a wall known, where before Weld a plug of asbestos or a material into it is the same as that of the pipe. In the latter case the material (plug) is drilled out after welding.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zum Anbringen wenigstens eines Rohrs an einem Rohrflansch oder einer Rohrplatte der gattungsge mäßen Art bereitzustellen, bei dem eine zuverlässige Dich tigkeit auch bei gedrängten Bauweisen gewährleistet wird. Diese Problematik ist insbesondere im Zusammenhang mit Ul trazentrifugen von Anreicherungsanlagen von wesentlicher Be deutung. Um speziell bei dieser Anwendung und unter Anwen dung des Schweißens bei Aluminium eine außerordentlich gute Dichtheit der Schweißverbindung zu gewährleisten, sind beim Schweißen alle Oxidspuren zu entfernen.In contrast, the present invention has the object based on a method for attaching at least one tube on a pipe flange or a pipe plate of the genus moderate way to provide a reliable you activity is guaranteed even with compact construction methods. This problem is particularly related to Ul tracentrifuges of enrichment plants of essential Be interpretation. To specifically in this application and under users welding of aluminum is an extraordinarily good one To ensure the tightness of the welded joint, the Welding to remove all traces of oxide.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved with the features of claim 1 solved.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert.The invention is based on the following Drawings explained.

Fig. 3 zeigt im Querschnitt eine Rohrplatte vor dem Schweißen. Fig. 3 shows in cross section a tube plate before welding.

Fig. 4 zeigt den Querschnitt nachdem die Verbindung durchge führt wurde. Fig. 4 shows the cross section after the connection has been performed.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt eines Flansches mit einer an deren Vorbearbeitung, Fig. 5 shows a cross section of a flange with a at the preprocessing,

Fig. 6 einen der vorangehenden Figuren entsprechenden Quer schnitt mit einem besonders ausgeführten Pfropfen. Fig. 6 is a cross section corresponding to the preceding figures with a specially designed plug.

Fig. 7 und 8 zeigen Querschnitte von Flanschen mit einem Nachbehandlungswerkzeug. FIGS. 7 and 8 show cross-sections of flanges with a post-treatment tool.

In der Fig. 3 ist ein Flansch 8 dargestellt, welcher mit zwei Bohrungen 5 versehen ist, wobei in der rechten Boh rung noch kein Rohr angeordnet ist, während links ein Rohr 2 angebracht ist und darin ein Pfropfen 3.In Fig. 3, a flange 8 is shown, which is provided with two holes 5 , wherein in the right Boh tion no pipe is arranged, while a pipe 2 is attached to the left and a plug 3rd

Obwohl in der Fig. 3 nur zwei Bohrungen dargestellt sind, ist die Erfindung dadurch nicht begrenzt. Im allgemeinen sollen, wie oben angeführt wurde, drei Rohre nebeneinander dicht an den Flansch angeschweißt werden.Although only two bores are shown in FIG. 3, the invention is not limited thereby. In general, as stated above, three tubes should be welded side by side close to the flange.

Nach dem Ausbilden der Bohrung 5 wird das Außenende gegenüber der Seite, an welcher das Rohr eingeschoben wird, so vorbearbeitet, daß ein konisch ausweiteter Teil 6 ent steht, welcher von einer bestimmten Höhe in der Bohrung 5 beginnt. Diese Höhe und die Neigung des konischen Teiles werden bestimmt durch den gegenseitigen Abstand der Boh rungen, wobei die Abschrägung mindestens den Anforderungen bezüglich der Zugänglichkeit am Schweißen entsprechen muß und der Qualität der Schweißverbindung gewährleistet wird.After forming the bore 5 , the outer end opposite to the side on which the tube is inserted is pre-processed so that a conically expanded part 6 is formed, which begins from a certain height in the bore 5 . This height and the inclination of the conical part are determined by the mutual spacing of the holes, the bevel at least corresponding to the requirements regarding accessibility to welding and the quality of the welded joint is guaranteed.

Nach dem Ausbilden der Bohrung 5 und der konusförmigen Aus weitung 6 wird von der gegenüberliegenden Seite des Flan sches das Rohr 2 in die Bohrung eingeführt, bis sich das Ende des Rohres in der Bohrung mindestens in einem Abstand, der gleich ist der Wandstärke des Rohres, über die Stelle hinaus befindet, wo die Vorbearbeitung 6 für das Schweißen beginnt. Darauf wird in das Rohr 2 ein Pfropfen 3 einge führt, welcher aus dem gleichen Material wie das Rohr bzw. der Flansch besteht. Der Pfropfen 3 wird so in das Rohr 2 eingeführt, daß die obere Kante des Pfropfens im wesentli chen gleich liegt mit dem oberen Rand des Rohres. Der Pfropfen 3 kann an seinem Ende im Bereich der konusförmigen Ausweitung 6 mit einer nach außen verlaufenden konusför migen Abschrägung 10 versehen werden, so daß zusammen mit der konusförmigen Ausweitung 6 eine kreisförmige Schweiß nut 11 entsteht, in welche das Außenende des Rohres 2 aus mündet. Die Abschrägung 10 des Pfropfens beginnt mindestens in einem Abstand, welcher gleich der Wandstärke des Rohres ist, höher in der Bohrung als die konusförmige Abschrägung im Flansch. Somit ist Y d, wobei d die Wandstärke des Rohres 2 ist. After forming the bore 5 and the conical extension 6 , the tube 2 is inserted into the bore from the opposite side of the flange until the end of the tube in the bore is at least at a distance which is equal to the wall thickness of the tube, is beyond the point where the preprocessing 6 for welding begins. Then a plug 3 is inserted into the tube 2 , which consists of the same material as the tube or the flange. The plug 3 is inserted into the tube 2 so that the upper edge of the plug is substantially the same with the upper edge of the tube. The plug 3 can be provided at its end in the area of the conical extension 6 with an outwardly extending konusför shaped bevel 10 , so that together with the conical extension 6 a circular welding groove 11 is formed, into which the outer end of the tube 2 opens out. The bevel 10 of the plug begins at least at a distance which is equal to the wall thickness of the tube, higher in the bore than the conical bevel in the flange. Thus Y is d , where d is the wall thickness of the tube 2 .

Darauf wird das äußere Ende des Rohres 2 sowohl mit der Wand der konusförmigen Ausweitung 6 wie auch mit dem konisch verjüngten Ende des Pfropfens 3 verschweißt, wobei die kreisförmige Nut 11 mit Schweißmaterial ausgefüllt wird.Then the outer end of the tube 2 is welded both to the wall of the conical extension 6 and to the conically tapered end of the plug 3 , the circular groove 11 being filled with welding material.

Nach dem Schweißen wird mindestens der Pfropfen 3 entfernt z. B. ausgebohrt, und es wird die Flanschoberfläche bear beitet. Das Endergebnis ist in der Fig. 4 dargestellt.After welding, at least the plug 3 is removed, e.g. B. drilled, and the flange surface is processed bear. The end result is shown in FIG. 4.

Die konusförmige Ausweitung 6 kann auch auf andere Weise ausgeführt werden, z. B. durch zuerst eine ebene ringförmi ge Fläche 12, welche sich um das äußere Ende des einge schobenen Rohres 12 erstreckt, wonach die konische Ober fläche selbst anfängt. Dadurch wird eine größere Heft länge zwischen der Schweißnaht 4 und dem Rohr 2 erhalten, siehe Fig. 5.The conical extension 6 can also be carried out in other ways, for. B. by first a flat annular ge surface 12 which extends around the outer end of the inserted tube 12 , after which the conical upper surface itself begins. As a result, a larger stitch length is obtained between the weld 4 and the tube 2 , see Fig. 5th

Dadurch daß der Pfropfen 3 mit einer Bohrung 7 versehen wird, wie in der Fig. 6 dargestellt ist, kann auf einfa che Weise ein Schweißautomat verwendet werden, wodurch der Schweißvorgang noch genauer und schneller erfolgen kann.Characterized in that the plug 3 is provided with a bore 7 , as shown in FIG. 6, a welding machine can be used in a simple manner, whereby the welding process can be carried out even more accurately and quickly.

Wenn der Benützer mit Rücksicht auf das Anbringen von Packun gen auf der Flanschoberfläche 8 eine Struktur des geschwei ßten Teiles wünscht, die gleichwertig ist mit der Struktur des ursprünglichen Schweißmateriales, kann die Struktur der Schweißnaht durch Deformation des Flansches im Bereich der Schweißnaht und die Schweißnaht selbst verfeinert werden, vorzugsweise gepaart mit einer Wärmebehandlung, bei welcher eine Rekristallisation erfolgt.If the user wishes to have a structure of the welded part that is equivalent to the structure of the original welding material, considering the application of packings to the flange surface 8 , the structure of the weld seam can be deformed by deformation of the flange in the area of the weld seam and the weld seam itself be refined, preferably paired with a heat treatment in which recrystallization takes place.

Ein Werkzeug 9, mit dessen Hilfe die obere Seite des Flan sches an der Stelle der Schweißnaht auf die erwähnte Wei se deformiert werden kann, ist in der Fig. 7 dargestellt. Fig. 8 zeigt einen möglichen Endzustand. A tool 9 , by means of which the upper side of the flange at the location of the weld seam can be deformed in the manner mentioned, is shown in FIG. 7. Fig. 8 shows a possible final state.

Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß eventuelle Unregelmäßigkeiten, wie z. B. Porosität der Schweißnaht vollkommen beseitigt werden und daß eine sehr glatte Innenoberfläche an der Stelle der Matrize 9 in der Bohrung erhalten wird.Another advantage of this method is that any irregularities, such as. B. porosity of the weld can be completely eliminated and that a very smooth inner surface is obtained at the location of the die 9 in the bore.

Auch die Qualität der Befestigung des Rohres am Flansch unterhalb der Schweißzone wird dadurch verbessert.Also the quality of the fastening of the pipe to the flange this improves below the welding zone.

Es versteht sich, daß die Flanschkonstruktion während der vorher beschriebenen Behandlung vorzugsweise in einer Gegenmatrize eingeschlossen werden kann, und daß die Tem peratur der Konstruktion auf einem derartigen Niveau ge halten wird, daß vollständige Rekristallisation erhalten wird. Die Größe der erforderlichen Deformation und die Rekristallisationstemperatur werden durch den Materialtyp bestimmt.It is understood that the flange construction during the treatment described above, preferably in one Counter matrix can be included, and that the tem construction temperature at such a level will keep getting full recrystallization becomes. The size of the required deformation and the The recrystallization temperature is determined by the type of material certainly.

Vorzugsweise ist das Rohr 2 genau formschlüssig in die Boh rung 5 zu schieben während auch der Pfropfen 3 genau form schlüssig in das Außenende des Rohres 5 paßt, damit die Wärmeübertragung in den Spalten Flansch - Rohr - Pfropfen wenigst möglich beeinträchtigt wird und die Schweißwärme schnell von der Schweißzone zu dem Pfropfen 5 abgeleitet wird. Der Pfropfen ist deshalb auch vorzugsweise massiv da mit er viel Wärme aufnehmen kann.Preferably, the tube 2 is to be inserted into the bore 5 in a form-fitting manner, while the plug 3 also fits in a form-fitting manner in the outer end of the tube 5 , so that the heat transfer in the flange-tube-plug is impaired as little as possible and the welding heat quickly the welding zone is derived to the plug 5 . The plug is therefore preferably solid because it can absorb a lot of heat.

Claims

1. Method for attaching at least one tube, preferably three tubes, to a tube flange or a tube plate for an ultracentrifuge, with the following steps:

a) forming a bore in the flange or in the plate in which the tube fits, and a conical widening at the outer end of the bore,
b) inserting the tube into the bore from the side remote from the African expansion, and
c) attaching a plug to the outer end of the pipe provided in the bore,

dadurch gekennzeichnet,characterized,

d) that the tube is sliding into the bore is inserted until the end of the tube in a we at least equal to the wall thickness of the pipe was under from the beginning of the conical expansion half of the adjacent surface of the flange or Plate is located
e) that the plug at its outer end, which is at the knockout nut-shaped widening of the bore is located, conical is tapered to its end
f) that the plug, the tube and the flange or Plate made of aluminum or an aluminum alloy exist, and
g) that the pipe end on the flange or on the plate and is welded to the plug in such a way that the space through the wall of the cone-shaped ID tion, the outer end of the tube and the wall of the cone-shaped moderate rejuvenation of the graft is limited with Filled welding material and then the plug is drilled out.

2. The method according to claim 1, characterized in that the plug about the wall thickness above the bevel the bevel of the flange.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that at the beginning of the conical expansion a flat, ring-shaped surface extending around the tube is forming.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, because characterized by that the grafting at its free outer end with a hole for the Support the welding tool is provided.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, because characterized in that the weld te part of the connection between the pipe and the flange or the plate with the help of a suitable tool partial indentation is deformed so the structure the weld seam is made the same as that of the original original flange or plate material.

6. The method according to claim 5, characterized records that the weld seam is one is subjected to recrystallized heat treatment.

7. The method according to any one of the preceding claims, since characterized in that the flange or the plate in a ge during the welding process gene matrix is included.

8. The method according to any one of the preceding claims, since characterized in that the each other parts to be welded during the welding process on egg Nem such a heat level are maintained that a full constant recrystallization takes place.

9. The method according to any one of the preceding claims, since characterized in that the tube ge sliding into the hole and the Plug exactly into the outer end of the tube be fit.

10. The method according to any one of the preceding claims, since characterized by that the grafting is massive and is pressed into the pipe end.