DE1260933B

DE1260933B - Process for the hot production of the flange connections of thick-walled large containers welded together from rings or ring segments over 100 mm thick

Info

Publication number: DE1260933B
Application number: DEZ10301A
Authority: DE
Inventors: Josef Hauer; Zdenek Kobera
Original assignee: ZD Y V I PLZEN NARODNI PODNIK; Zavody VI Lenina Plzen np
Current assignee: ZD Y V I PLZEN NARODNI PODNIK; Zavody VI Lenina Plzen np
Priority date: 1962-08-29
Filing date: 1963-08-19
Publication date: 1968-02-08

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

B21kB21k

Deutsche Kl.: 49i-16German class: 49i-16

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
File number:
Registration date:
Display day:

1 260 933
Z 103011 b/49 i
19. August 1963
8. Februar 19681 260 933
Z 103011 b / 49 i
19th August 1963
February 8, 1968

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Warmherstellung der Flanschstutzen starkwandiger, aus über 100 mm dicken Ringen oder Ringsegmenten zusammengeschweißter Großbehälter.The present invention relates to a method for hot production of the flange connections thick-walled, Large containers welded together from rings or ring segments over 100 mm thick.

Starkwandige große Druckgefäße mit Eintritts-, Austritts- und Montagestutzen sowie mit abnehmbaren Deckeln können bisher nicht aus einem Stück geschmiedet und gepreßt oder gewalzt werden. Zur Herstellung derart großer Druckgefäße werden bisher geschmiedete und gepreßte bzw. gewalzte Kugelabschnitte und Ringe verwendet, die mitunter sogar noch je nach ihrer Größe aus einzelnen Segmenten zusammengeschweißt werden. Diese Druckgefäße weisen Stutzen für den Anschluß von Rohrleitungen u. ä. auf, die in das Druckgefäß eingeschweißt sind.Thick-walled, large pressure vessels with inlet, outlet and assembly nozzles as well as removable ones So far, covers cannot be forged and pressed or rolled from one piece. To the Manufacture of such large pressure vessels are previously forged and pressed or rolled spherical sections and rings are used, which sometimes even consist of individual segments depending on their size be welded together. These pressure vessels have nozzles for connecting pipes and the like, which are welded into the pressure vessel.

Vorsprünge und Stutzen werden bisher bei starkwandigen Gefäßen folgendermaßen hergestellt: In ausgefräste Öffnungen im Gefäßmantel oder in vorbereitete Teile des Gefäßes werden besonders hergestellte Stutzen oder andere Vorsprünge eingesetzt und angeschweißt. Der Nachteil dieses Herstellungsverfahrens besteht darin, daß die Schweißnaht gerade in das Gebiet des Materials fällt, in dem die Spannung konzentriert ist, nämlich in den Übergang zwischen Mantel und Vorsprung. Es treten auch weitere ungünstige Begleiterscheinungen beim bisherigen Herstellungsverfahren von Stutzen und Vorsprüngen auf: Gefahr der Entstehung von Rissen beim eigentlichen Anschweißen der Stutzen; mit Bezug auf das Grundmaterial verminderte Werte der Festigkeit des Materials in der Schweißnaht und in den Schichten, in denen die Schweißnaht in das Grundmaterial übergeht; lokale Spannungen, die nach dem Schweißen, der Vorerhitzung und Wärmebehandlung übrigbleiben. Diese unerwünschten Begleiteigenschaften des bisherigen Verfahrens der Herstellung von Stutzen und Vorsprüngen beeinflussen in ungünstiger Weise die Gesamtfestigkeit und die weiteren Eigenschaften, von denen die Widerstandsfähigkeit des Materials gegen Zerstörung — spröde Brüche und Ermüdung — abhängt.Projections and nozzles have so far been produced in thick-walled vessels as follows: In Milled openings in the vessel jacket or in prepared parts of the vessel are specially made Nozzles or other projections inserted and welded. The disadvantage of this manufacturing process is that the weld just falls into the area of the material in which the Stress is concentrated, namely in the transition between the jacket and the protrusion. It also kick further unfavorable side effects in the previous manufacturing process of nozzles and projections on: Risk of cracks occurring when the socket is actually welded on; with reference values of the strength of the material in the weld seam and in the base material reduced the layers in which the weld seam merges into the base material; local stresses that remain after welding, preheating and heat treatment. These undesirable accompanying properties affect the previous method of producing nozzles and projections unfavorably the overall strength and the other properties of which the resistance of the material against destruction - brittle fractures and fatigue - depends.

Es ist seit langem bekannt, daß die angeführten Nachteile auftreten, und bei dünnwandigen Gefäßen ist es auch bereits gelungen, diese Nachteile zu vermeiden. Dort wird am Ort des anzubringenden Stutzens eine Öffnung hergestellt und diese Öffnung anschließend mit einem Gabelhebel aufgeweitet, so daß aus dem Material des Behälters die Rundungen des Stutzenanschlusses hergestellt werden. Hieran kann dann der eigentliche Stutzen angeschweißt werden, wobei eine ringförmige, außerhalb des Behälters liegende Schweißnaht entsteht. Allerdings ist diese Verfahren zur Warmherstellung der
Flanschstutzen starkwandiger, aus über 100 mm dicken Ringen oder Ringsegmenten
zusammengeschweißter GroßbehälterIt has long been known that the disadvantages mentioned occur, and in the case of thin-walled vessels it has already been possible to avoid these disadvantages. There an opening is made at the location of the connecting piece to be attached and this opening is then widened with a fork lever, so that the curves of the connecting piece are made from the material of the container. The actual connecting piece can then be welded to this, an annular weld seam being produced outside the container. However, this method of hot production is the
Thick-walled flange connections made from rings or ring segments more than 100 mm thick
welded large container

Anmelder:Applicant:

Zävody V. I. Lenina Plzen, närodni podnik,Zavody V. I. Lenina Plzen, närodni podnik,

Pilsen (Tschechoslowakei)Pilsen (Czechoslovakia)

Vertreter:Representative:

Dipl.-Phys. Dr. W. Junius, Patentanwalt,Dipl.-Phys. Dr. W. Junius, patent attorney,

3000 Hannover, Abbestr. 203000 Hanover, Abbestr. 20th

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Josef Hauer, Radeice, Pilsen;Josef Hauer, Radeice, Pilsen;

Zdenek Kobera, Pilsen (Tschechoslowakei)Zdenek Kobera, Pilsen (Czechoslovakia)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Tschechoslowakei vom 29. August 1962 (4980) - -Czechoslovakia from August 29, 1962 (4980) - -

Schweißnaht immer noch sehr dicht an dem Übergang zum Behälter gelegen, so daß durch die Erwärmungen beim Schweißen am Ort des Überganges des Behälters in die Rundung Spannungen und Verminderungen der Materialfestigkeit auftreten können. Es ist bekanntgeworden, Aushalsungen für Anschlußstutzen mit Hilfe einer hydraulischen Presse herzustellen, die ihren Pressenstempel durch das starkwandige Materialstück in eine Matrize drückt. Die hierbei hergestellten Aushalsungen weisen aber nicht die Festigkeiten und Elastizitäten auf, die zu einem guten Stutzenansatz notwendig sind, da während des Aushalsens das Material von der Stelle des Übergangs der Wand in den Stutzen fortgeschoben wird und daher gerade an dieser für die Festigkeit so wichtigen Stelle nicht verfestigt wird. Die Aushalsung ist nach diesem Vorgang auf der Stutzenseite zu bearbeiten, da bei dem Vorgang des Aushalsens keine glatte, schweißbare Stirnfläche entsteht. Durch dieses Abarbeiten wird die Schweißnaht wieder sehr dicht an die Übergangsstelle zwischen Wand und Stutzen gelegt. Dieses Verfahren hat man auch nur beiThe weld seam is still very close to the transition to the container, so that due to the heating when welding at the point of transition of the container into the rounding, tensions and reductions the material strength can occur. It has become known, necks for connecting pieces with the help of a hydraulic press that pushes its press ram through the pushes thick-walled piece of material into a die. However, the neckings produced here have does not have the strengths and elasticities that are necessary for a good nozzle attachment, as during the necking out the material pushed away from the point of transition of the wall into the socket and is therefore not solidified precisely at this point, which is so important for strength. The neck must be worked on after this process on the nozzle side, as none during the necking process smooth, weldable end face is created. As a result of this work-off, the weld seam becomes very tight again placed at the transition point between wall and socket. This procedure is only available for

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Platten anwenden können, nicht jedoch bei Rohren, da man ja mit einer Presse den Stutzen ans dem Rohrinneren herauspressen müßte.Plates can be used, but not with pipes, since you can use a press to cut the nozzle on the Would have to press out the inside of the pipe.

Bei der Herstellung von Kleinteilen, nämlich Polschuhen für rotierende elektrische Maschinen und für Zubehörteile von Spezialnieten ist es bekanntgeworden, ein kreisförmiges Metallstück mit Zentralloch zur Herstellung eines gebogenen Werkstückes zuerst in die gewünschte Form zu biegen und dann durch Stauchen der seitlichen Begrenzungen so zu verformen, daß das das Loch einfassende Material stärker bleibt als das Material an den Rändern. Es entsteht also eine Scheibe mit einem Vorsprung, wobei dieser Vorsprung das Loch aufnimmt.In the manufacture of small parts, namely pole pieces for rotating electrical machines and for accessories of special rivets it has become known, a circular piece of metal with a central hole To produce a curved workpiece, first bend it into the desired shape and then bend it to deform by upsetting the lateral boundaries so that the material enclosing the hole remains stronger than the material at the edges. So the result is a disc with a protrusion, this projection receiving the hole.

Auch der umgekehrte Arbeitsvorgang ist bei der Herstellung von Kleinteilen bekanntgeworden: Für die Herstellung von Stutzen, die an Boilern befestigt werden, wird bei einem Materialstück zuerst der Rand durch Pressen hergestellt, indem die Randpartien des Materialstückes zu dem Rand in Form eines Flansches heruntergedrückt werden. Dann wird durch einen Stempel ein Zentralloch in diesen Rohling hineingedrückt, worauf dem schmalen Ansatzstück die endgültige Form gegeben wird. Danach wird der noch ebene Flansch in die erforderliche, gebogene Form gepreßt. Hierbei muß verständlicherweise auch das Ansatzstück zwischen Flansch und Stutzen mit gebogen werden, damit ein einheitlicher Krümmungsradius des Flansches erzielt wird. Bei diesem Bearbeitungsvorgang wird diese Übergangspartie an einigen Stellen gestaucht, an anderen Stellen hingegen stark gezogen. Es entstehen hierbei Stellen unterschiedlicher Festigkeit, unter denen sich besonders geschwächte Stellen befinden. Diese Art der Herstellung von Anschlußstutzen eignet sich daher nicht für starkwandige Druckgefäße, wo es gerade auf eine besondere Festigkeit und auf eine einheitliche Festigkeit an den Stellen des Überganges von der Wandung in den Stutzen ankommt.The reverse process has also become known in the manufacture of small parts: For the production of nozzles that are attached to boilers is first of all for a piece of material Edge produced by pressing by the edge portions of the piece of material to the edge in shape of a flange. A punch then makes a central hole in this blank pressed in, whereupon the narrow extension piece is given its final shape. Thereafter the flange, which is still flat, is pressed into the required, curved shape. Understandably, this must be done the extension piece between the flange and the nozzle can also be bent so that it becomes more uniform Radius of curvature of the flange is achieved. In this machining process, this transition section becomes compressed in some places, but strongly pulled in other places. It arises here Places of different strength, under which there are particularly weakened places. This kind the production of connecting pieces is therefore not suitable for thick-walled pressure vessels, where there is especially for a special strength and a uniform strength at the points of transition arrives from the wall in the nozzle.

Die vorliegende Erfindung vermeidet die genannten Nachteile. Sie schafft eine einfache Herstellungsmöglichkeit für Druckgefäße mit Stutzen, wobei die Stelle des Überganges von dem Behälter in den Anschlußstutzen völlig homogen und materialmäßig genau in der Weise gestaltet werden kann, wie man sie entsprechend dem vorliegenden Problem haben muß. Die Schweißstellen liegen dabei sehr weit von dem kritischen Übergang der Behälterwandung in den Anschlußstutzen bzw. Vorsprung entfernt.The present invention avoids the disadvantages mentioned. It creates a simple manufacturing option for pressure vessels with nozzles, whereby the point of transition from the container to the connecting piece is completely homogeneous and material-wise can be designed exactly in the way that they are designed according to the problem at hand must have. The welds are very far from the critical transition of the container wall removed in the connection piece or projection.

Die vorliegende Erfindung besteht darin, daß die Stutzen ohne Flanschteil durch Niederpressen des umgebenden Materials des Ringes oder des Ringsegmentes ausgeformt werden.The present invention is that the nozzle without flange by pressing down the surrounding material of the ring or the ring segment are formed.

Nach der Erfindung werden also Stutzen hergestellt, die mit dem benachbarten Teil der Gefäßwandung eine konstruktive Einheit bilden und welche bei der Herstellung aus einem vorgewalzten, vorgeschmiedeten oder vorgepreßten Werkstück durch Abschwächung des Werkstückes am Umfang zu dieser Einheit gebildet sind. Ebenso lassen sich Vorsprünge herstellen, an deren Ort die Druckgefäßwandung ebenso günstige Festigkeitseigenschaften aufweist.According to the invention, nozzles are produced that are connected to the adjacent part of the vessel wall form a structural unit and which are produced from a pre-rolled, pre-forged or pre-pressed workpiece by weakening the workpiece on the circumference are formed into this unit. Likewise, projections can be produced, at their location the pressure vessel wall also has favorable strength properties.

Diese konstruktive Einheit aus Wandung und Stutzen wird nach dem Verfahren hergestellt, das für die Herstellung von Polschuhen bekanntgeworden ist: Das Materialstück wird vorgewalzt, vorgeschmiedet, oder vorgepreßt — so wie bei der Herstellung von Polschuhen das Materialstück vorgebogen wurde —, und dann wird das Werkstück am Umfang durch Pressen und Stauchen so abgearbeitet, daß die für die Wandung erforderliche Wandstärke erzielt wird. Dieser Formung kann sich eventuell noch eine zerspanende Formung anschließen. Bei dieser Formung bleibt die Übergangspartie von der Wandung in den Stutzen unverformt, behält also zumindest ihre Ausgangsfestigkeit. Diese Partie wird aber durch den Preß- und Stauchvorgang beim Abarbeiten des Randes auch durch Druck belastet, so daß sich in dieser Partie das Material noch verfestigt. Auf diese Art läßt sich ein verfestigter Übergang zwischen Wand und Stutzen erreichen, bei welchem die Schweißstellen weit ab von diesem Übergang liegen.This structural unit of wall and socket is manufactured according to the method that has become known for the manufacture of pole pieces: The piece of material is pre-rolled, pre-forged, or pre-pressed - just as the piece of material is pre-bent in the manufacture of pole pieces was - and then the workpiece is processed on the circumference by pressing and upsetting so that that the wall thickness required for the wall is achieved. This formation can possibly still connect a machining forming. With this shaping, the transition part remains from the Wall undeformed in the socket, so it at least retains its initial strength. This lot will but also burdened by pressure by the pressing and upsetting process when working off the edge, see above that in this part the material is still solidifying. In this way, a solidified transition between the wall and the nozzle, in which the welds are far from this transition lie.

Die Erfindung wird nun an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. The invention will now be explained in more detail using an exemplary embodiment shown schematically in the drawing.

F i g. 1 zeigt ein großdimensionales Druckgefäß, dessen Wandstärke größer als 100 mm ist. Das Gefäß ist in seine einzelnen Teile zerlegt, wie sie mit den größten Abmessungen aus Blöcken von geeigneter Güte hergestellt werden können.F i g. 1 shows a large-scale pressure vessel, whose wall thickness is greater than 100 mm. The vessel is broken down into its individual parts, just like they did with the largest dimensions can be made from blocks of suitable quality.

F i g. 2 zeigt den erfindungsgemäß hergestellten Teil des Gefäßes, welcher eine Einheit bildet, in der ein Stutzen mit dem benachbarten Teil der Wand des Gefäßes enthalten ist.F i g. 2 shows the part of the vessel produced according to the invention, which forms a unit in the a neck is included with the adjacent part of the wall of the vessel.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, kann eine solche Anordnung der einzelnen Teile gewählt werden, aus denen der Gefäßkörper zusammengeschweißt ist, daß ein oder mehrere Vorsprünge oder Stutzen 1 mit dem benachbarten Teil der Wand eine konstruktive Einheit bilden.As shown in FIG. 1, such an arrangement of the individual parts can be selected from which the vessel body is welded together that one or more projections or nozzles 1 with the adjacent part of the wall form a structural unit.

Position 1 in Fig. 2 zeigt, daß ein solches einheitliches Teil auch bei einer Wandstärke des Gefäßes über 100 mm und auch bei außergewöhnlich großen Produkten aus einem Stück Material hergestellt werden kann, so daß der Stutzen nicht mehr wie bisher an einen Teil des Mantels oder an der Wand des Gefäßes als selbständige Einheit angeschweißt wird. Der ungünstige Einfluß einer Schweißnaht kann sich also nicht in dieser empfindlichen Stelle auswirken. Auch entfallen die Schwierigkeiten, mit denen die Ausführung einer solchen Schweißung verbunden ist. In F i g. 2 ist der Vorsprung oder Stutzen 1 in eine Lage gedreht, die das Herstellungsverfahren erkennen läßt. Dieses Verfahren besteht darin, daß der vorgeschmiedete Rohling oder das Walzprodukt, dessen Dicke der Höhe des Stutzens entspricht, durch Schmieden, Pressen oder auch Bearbeitung am Umfang abgeschwächt wird. Es wird auf die Wandstärke gezogen, und nach eventueller Überprüfung erhält es erne der Endform ähnliche Form. Wie weiter aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die Anschluß-Schweißnähte bei dieser Anordnung vom Stutzen des Gefäßes derart entfernt, daß sie mit den Schweißnähten der ganzen Segmente zusammenfallen oder mindestens sehr nahe an ihnen anfallen.Position 1 in Fig. 2 shows that such a unitary Part also with a wall thickness of the vessel over 100 mm and also with exceptionally large ones Products can be made from one piece of material, so that the nozzle is no longer as before is welded to part of the jacket or to the wall of the vessel as an independent unit. The unfavorable influence of a weld seam cannot affect this sensitive area. The difficulties associated with carrying out such a weld are also eliminated. In Fig. 2, the projection or stub 1 is rotated into a position that recognizes the manufacturing process leaves. This process consists in the pre-forged blank or rolled product, whose thickness corresponds to the height of the nozzle, by forging, pressing or machining on the circumference is weakened. It is drawn to the wall thickness, and received after any verification the shape is similar to the final shape. As can also be seen from Fig. 1, the connection welds are in this arrangement from the neck of the vessel so removed that they with the welds of the entire segments coincide or at least occur very close to them.

Die erfindungsgemäße Herstellung von Stutzen und auch Vorsprüngen kann auf verschiedenen industriellen Gebieten Anwendung finden, z. B. in der Chemie, der Energetik und in weiteren Gebieten, wo kostspielige Gefäße hergestellt werden, die Teile technologischer Einrichtungen sind, an die hohe Ansprüche gestellt werden und bei denen hohe Sicherheit und lange Lebensdauer gefordert wird.The production according to the invention of nozzles and also projections can be carried out on various industrial Areas of application, e.g. B. in chemistry, energetics and in other areas where expensive vessels are produced that are parts of technological equipment to which high demands are made and which require a high level of safety and a long service life.

Claims

Claim:

Process for the hot production of thick-walled flange nozzles from more than 100 mm thick Rings or ring segments welded together large containers, characterized in that that the nozzle (1) without flange part by pressing down the surrounding material of the Ring or the ring segment are formed.

Considered publications:

French Patent No. 1100159; U.S. Patents No. 2832133, 1965446, 402;

Book by SchimpkeundHorn on »Manual the entire welding technology ”, 1st volume, published 1948, pp. 199 and 222;

Journal "Schweiß und Schneid", July 1958, p. 226.

1 sheet of drawings