DE1044011B - Verfahren zum Einbringen von duennwandigen, korrosionsbestaendigen Kernrohren in Hochdruckhohlkoerper - Google Patents

Description

• Verfahren zum Einbringen von dünnwandigen, korrosionsbeständigen Kernrohren in Hochdruckhohlkörper In der chemischen Verfahrenstechnik werden zylindrische Hohlkörper, wie Reaktionsöfen, Behälter, Rohre od. dgl., verwendet, die bei hohem Innendruck große Korrosionsbeständigkeit aufweisen müssen. Da es zumeist unwirtschaftlich und oft aus Festigkeitsgründen nicht möglich ist, derartige Teile ganz aus korrosionsbeständigem Werkstoff, wie Silber, Platin, Tantal, Titan, Sonderlegierungen auf Nickel-Chrom-Molybdän-Basis u. a., herzustellen, ist es üblich, Hochdruchrohre mit einer Auskleidung aus für den jeweiligen Zweck geeignetem Werkstoff zu versehen.
• Wenn nahtlose, gezogene Futterrohre in gebohrte Mantelrohre einzuziehen sind, treten dabei keine wesentlichen Schwierigkeiten auf. Häufig stehen jedoch keine nahtloses Rohre zur Verfügung, zumal solche Rohre vielfach auf Grund von Verarbeitungsschwierigkeiten nicht nahtlos angefertigt werden können. In solchen Fällen müssen Futterrohre aus gerolltem Blech durch Längs- und gegebenenfalls Rundschweißnähte hergestellt werden. Bei genügender Wanddicke kann die Kalibrierung des Außendurchmessers durch Abdrehen oder Schleifen erfolgen. Aus dünnen Blechen geschweißte Rohre, deren Wanddicke für ein tSbefdrehlen nicht ausreicht, lassen sich jedoch nicht so maßhaltig und genau herstellen, daß sie nach dem Einziehen in das drucktragende Mantelrohr über den gesamten Umfang und die ganze Länge satt und gleichmäßig anliegen. Demzufolge neigen diese Futterrohre dazu, beim Abpressen zumeist in oder neben der Schweißnaht, die auf Grund von Einbrandkerben oder Gefügeänderungen als Schwachstelle wirkt, aufzureißen.
• Diese Schwierigkeiten sind dann besonders groß, wenn dünnwandige, nicht maßhaltig gegossene oder gesinterte Rohre aus spröden, schwer zu bearbeitenden Werkstoffen als Auskleidung verwendet werden müssen oder wenn z. B. innenemaillierte Rohre mit geringer Wanddicke dafür vorgesehen sind, die eine sorgfältige Abstützung gegen den drucktragenden Mantel erfordern, wenn Beschädigungen der Emaillierung ausgeschlossen werden sollen.
• Es treten ferner solche Schwierigkeiten auch dann auf, wenn das zur Auskleidung verwendete Kernrohr eine geringere Wärmeausdehnung aufweist als das Mantelrohr. In diesem Fall wird bei der Erwärmung der Mantel sich stärker ausdehnen als das Kernrohr, so daß sich der Spalt zwischen beiden Rohren vergrößert und die Abstützung in Frage gestellt wird.
• Diese Nachteile sind beim Einbringen von dünnwandigen, korrosionsbeständigen Kernrohren aus schwer bearbeitbaren Werkstoffen in Hochdruckhohlkörper zu vermeiden, wenn man in an sich bekannter Weise auf das Kernrohr eine metallische Zwischenschicht aufträgt und diese kalibriert. Erfindungsgemäß verwendet man als Auftragswerkstoff bzw. Zwischenschicht ein druck- und temperaturbeständiges Metall mit größerem Wärmeausdehnungskoeffizienten als dem des Mantels und Kernrohrs. Das Auftragen kann - wenn möglich - durch Auftragsschweißung oder durch Aufschmelzen von Loten oder anderen niedrigschmelzenden Werkstoffen erfolgen. Vorzugsweise und in jedem Falle anwendbar ist jedoch die Auftragung durch Metallspritzen auf die vorher aufgerauhte Oberfläche des Kernrohres. Das Umspritzen des Kernrohres hat den entscheidenden Vorteil, daß die dabei auftretende Erwärmung gering bleibt und Beeinflussungen des Kernrohrwerkstoffes vermieden werden. Das Metallspritzen läßt sich dementsprechend auch bei spannungsempfindlichen Werkstoffen, wie Glas, Keramik u. ä., anwenden. Die angeführten Auftragungsverfahren bewirken, daß das dünnwandige Kernrohr bereits vor dem Einziehen in das Mantelrohr infolge der Schrumpfung des aufgetragenen Werkstoffes Druckspannungen erhält.
• Das Einziehen des nach vorstehenden Angaben hergestellten und durch mechanische Bearbeitung außen kalibrierten Kernrohres in den zylindrischen Hohlkörper kann in bekannter Weise auf kaltem Wege erfolgen, wobei ein geringer, in der Dicke vorher festzulegender kreisrunder Spalt zwischen den Rohren eingehalten wird. Ebenso ist es möglich, das Mantelrohr auf das Kernrohr in bekannter Weise aufzuschrumpfen, was zur Erhöhung der im Kernrohr erwünschten Druckspannungen, die den durch Innendruck erzeugten Beanspruchungen entgegenwirken, beiträgt.
• Eine solche Schrumpfkonstruktion hat weiterhin zur Folge, daß Unterschiede im Wärmeausdehnungskoeffizienten des Werkstoffes des zylindrischen Hohlkörpers, also des Mantelrohres und des Kernrohres, sich auch in axialer Richtung nicht nachteilig auswirken können, da das Kernrohr durch die gute Anlage von der Umkleidung an freier Beweglichkeit gehindert wird. Damit wird vermieden, daß sich Wärmeausdehnungen und Schrumpfungen auf begrenzten Bereichen oder an Schwachstellen des Kernrohres anhäufen können, was erfahrungsgemäß zu Brüchen führt.
• Besonders hervorzuheben ist, daß durch Anwendung eines Auftragwerkstoffes bzw. Spritzgutes mit größerem Wärmeausdehnungskoeffizienten als der des Kernrohres und bzw. oder des zylindrischen Hohlkörpers erreicht wird, daß bei erhöhten Betriebstemperaturen zusätzliche Druclkspannungen im Kernrohr erzeugt werden, die einen weiteren Abbau der durch Innendruck hervorgerufenen Umfangsspannungen bewirken.
• In der Zeichnung ist ein fertiger Hohlkörper gemäß der Erfindung beispielsweise dargestellt: Darin bedeutet 1 das Mantelrohr, 2 das mit unebener Oberfläche gezeichnete Kernrohr und 3 die aufgespritzte und auf genauen Durchmesser überdrehte, aufgespritzte Schicht.
• Beispiel Ein längs geschweißtes und aus mehreren Schüssen durch Rundschweißnähte zusammengesetztes Kernrohr 70 mm äußeren Durchmessers aus Tantalblech mit einer Wärmeausdchnungszahl von etwa 6,5 10-0 m/mo C und 0,5 mm Dicke wird ohne Nach- arbeit an den Schweißnähten nach vorhergegangenem Aufrauhen der Außenwand durch Umspritzen mit austenitischem Cr-Ni-Stahl mit einer Wärmeausdehnungszahl von etwa 18 104 m/mo C auf einen Durchmesser von 78 mm aufgetragen und sodann durch Abdrehen und Überschleifen auf 74,95 mm Außendurchmesser kalibriert. Das so hergestellte Kernrohr wird anschließend in ein druckfestes Mantelrohr von 75 mm Innendurchmesser aus warmfestem Spezialstahl mit einer Wärmeausdehnungszahl von etwa 13 1ob m/mo C eingesetzt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Einbringen von dünnwandigen, korrosionsbeständigen Kernrohren aus schwer bearbeitbaren Materialien, wie Tantal, Titan oder einer Sonderlegierung auf der Basis Chrom-Nickel-Molybdän, in Hochdruckhohlkörper, bei dem auf das Kernrohr eine metallische Zwischenschicht aufgetragen, diese kalibriert und das Kernrohr in das Mantelrohr eingezogen wird, gekemizeichnet durch die Anwendung eines druck- und temperaturbeständigen Metalls mit größerem Wärmeausdehnungskoeffizienten als dem des Mantel- und Kernrohres als Zwischenschichtmetall.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 138 701, 473 062, 620 127, 806 429; französische Patentschrift Nr. 932 059.