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Title:
STEAM GENERATOR PIPE HAVING A TURBULENCE INSTALLATION BODY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/007036
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a steam generator pipe (1) for producing a steam generator pipe (2) with a spiral-shaped installation body (3), wherein an elevation (5) extends on the inner side (4) of the steam generation pipe (1) in the axial direction of the steam generator pipe (1). The invention further relates to a method for producing a steam generator pipe (1) having an installation body (3).

Inventors:
BRÜCKNER, Jan (Habernhofer Weg 30, Uttenreuth, 91080, DE)
EFFERT, Martin (Nötherstr. 16A, Erlangen, 91058, DE)
Application Number:
EP2017/059227
Publication Date:
January 11, 2018
Filing Date:
April 19, 2017
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Werner-von-Siemens-Straße 1, München, 80333, DE)
International Classes:
F22B37/10
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Claims:
Patentansprüche

1. Dampferzeugerrohr (1) für die Herstellung eines Dampferzeugerrohrs (2) mit spiralförmigem Einbaukörper (3), dadurch gekennzeichnet, dass sich auf der Innenseite (4) des Dampferzeugerrohrs (1) eine Erhöhung (5) in axialer Richtung des Dampferzeugerrohres (1) erstreckt.

2. Dampferzeugerohr (1) nach Anspruch 1 mit einem Chromgehalt von über 5%.

3. Dampferzeugerrohr (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erhöhung (5) kleiner 1 mm in radialer Richtung bezogen auf das Dampferzeugerrohr (1) ist.

4. Dampferzeugerrohr (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erhöhung (5) sich über einen Bereich erstreckt, in dem ein Einbaukörper (3) im Dampferzeugerrohr (1) angeordnet werden soll.

5. Verfahren zum Herstellen eines Dampferzeugerrohrs (2) mit Einbaukörper (3) , dadurch gekennzeichnet, dass ein Dampferzeugerrohr (1) mit einer sich in Längsrichtung des Dampferzeugerrohres (1) auf einer Rohrinnenseite (4) er¬ streckenden Erhöhung (5) hergestellt wird und der Einbau¬ körper (3) im Dampferzeugerrohr (1) auf der Erhöhung (5) verschweißt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Dampferzeugerrohr (1) mit Erhöhung (5) durch Kaltziehen hergestellt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Erhöhung (5) mit einem Stempel geprägt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der

Einbaukörper (3) spiralförmig ist und an mehreren Kontaktpunkten (6) auf der Erhöhung (5) verschweißt wird.

Description:
Dampferzeugerrohr mit Dralleinbaukörper

Die Erfindung betrifft ein Dampferzeugerrohr für die Herstellung eines Dampferzeugerrohrs mit Einbaukörper sowie ein Ver- fahren zum Herstellen eines Dampferzeugerrohrs mit Einbaukörper .

Für Verdampferheizflachen in Dampferzeugern werden Glattrohre oder innenberippte Rohre eingesetzt. Der Einsatz von innen- berippten Rohren kann aus verschiedenen Gründen erforderlich sein: niedrige Volllastmassenstromdichte des Verdampfers (z.B. BENSON Low Mass Flux Design), hohe Wärmestromdichte und Gefahr von Filmsieden (z.B. Trommelkessel), Vermeidung von Strömungsschichtung im normalen Lastbetrieb (z.B. Mindestlast in spiralberohrten Verdampfern) .

Die Innenberippung der Rohre wird nach dem Stand der Technik durch einen Kaltziehprozess hergestellt. Nach heutigem Kennt ¬ nisstand können innenberippte Rohre nur mit Materialien mit einem maximalen Chromgehalt θΠ 5"6 hergestellt werden. Wird der Einsatz von innenberippten Rohren aus höher mit Chrom legierten Stählen z.B. durch einen weiteren Anstieg der Dampfparameter erforderlich, so können die innenberippten Rohre mit den heute verfügbaren Fertigungsprozessen nicht mit gleichbleibend guter Qualität hergestellt werden.

Mit bereits erfolgten Patentanmeldungen wurde der Ersatz der kaltgezogenen Innenrippen durch Einbaukörper vorgeschlagen. Beispielsweise offenbart die WO 2011/151135 A2 die Herstel- lung und Montage eines Dralleinbaukörpers in einem glatten Verdampferrohr .

Ferner offenbart die EP 2 390 567 AI ein Verfahren zum Herstellen von Dampferzeugerrohren, bei dem ein Einbaukörper in Nuten einer Schablonenwelle fixiert wird, die Schablonenwelle mit dem Einbaukörper in ein Dampferzeugerrohr eingeführt wird, die Fixierung des Einbaukörpers an der Schablonenwelle gelöst wird und die Schablonenwelle wieder aus dem Dampfer ¬ zeugerrohr entfernt wird.

Die DE 10 2012 219 898 B4 beansprucht schließlich einen Wi- derstandspunktschweißapparat zum Fixieren eines Dralleinbau ¬ körpers auf einer Innenwandung eines Dampferzeugerrohrs und offenbart die Anwendung des Widerstandsschweißverfahrens zur Herstellung einer Verbindung zwischen Rohr und Einbaukörper. Es zeigt sich jedoch, dass die Qualität der erzielten

Schweißergebnisse mit dem Widerstandspunktschweißapparat stark streut. Der Einbaukörper hat eine hohe Steifigkeit und er liegt weitgehend eng an der Rohrinnenwand an, sobald die Schablonenwelle aus dem Rohr heraus gedreht wurde. Der Kon- takt an der Rohrwand ist aber aufgrund von Toleranzen des Rohres und des Einbaukörpers nicht an allen Stellen sicher gegeben. Die Elektrode der Schweißlanze presst zwar über ei ¬ nen Hydraulikzylinder bereits vor dem Zuschalten des Schweißstroms den Draht des Einbaukörpers an die Rohrinnenwand an. Dennoch ist nicht sichergestellt, dass genau und nur an der Schweißelektrode eine elektrisch leitende Kontaktfläche zwi ¬ schen dem Einbaukörper und der Rohrinnenseite hergestellt wird . Aufgabe der Erfindung ist es, ein Dampferzeugerrohr bereitzustellen, mit dem eine gleichbleibend gute Qualität der

Schweißverbindung mit reproduzierbarer Festigkeit erzielbar ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein entspre ¬ chendes Verfahren anzugeben.

Die Erfindung löst die auf ein Dampferzeugerrohr gerichtete Aufgabe, indem sie vorsieht, dass bei einem derartigen Dampf ¬ erzeugerrohr für die Herstellung eines Dampferzeugerrohrs mit spiralförmigem Einbaukörper sich auf der Innenseite des

Dampferzeugerrohrs eine Erhöhung in axialer Richtung des Dampferzeugerrohres erstreckt. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass eine Kontakt ¬ fläche zwischen Einbaukörper und Rohrinnenwand genau an der Schweißelektrode erforderlich ist, damit eine ausreichend gu ¬ te Qualität der Verschweißung reproduzierbar hergestellt wer- den kann. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, dass auf der Rohrinnenwand vor dem Einbringen des Dralleinbaukörpers eine vergleichsweise kleine Erhöhung hergestellt wird und dass die Schweißung des Einbaukörpers genau auf dieser Erhö ¬ hung erfolgt.

Durch die Erhöhung entsteht eine definierte Stelle, an wel ¬ cher der lokale Anpressdruck durch die Elektrode wirkt und an der beim Schweißen der Strom fließt. In einer vorteilhaften Ausführungsform liegt der Chromgehalt des Dampferzeugerrohrs über 5%. Bei Dampferzeugerrohren für Dampferzeuger mit vergleichsweise hohen Dampfparametern ist die Verwendung von Stählen mit einem Chromgehalt von über 5% notwendig. Entsprechende zuverlässige Fertigungsprozesse sind nicht bekannt, so dass der Mehraufwand für die Bereitstellung eines solchen Rohres mit Erhöhung gerechtfertigt ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Erhöhung kleiner 1 mm in radialer Richtung bezogen auf das Dampf- erzeugerrohr . Die Erhöhung bleibt damit vergleichsweise klein und muss im Wesentlichen lediglich Fertigungstoleranzen ausgleichen .

Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Erhöhung sich über einen Bereich erstreckt, in dem ein Einbaukörper im Dampferzeugerrohr angeordnet werden soll. Somit wird sichergestellt, dass an jedem Schweißpunkt optimale Schweißbedingungen vorliegen.

Die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Dampferzeugerrohrs mit

Einbaukörper, bei dem ein Dampferzeugerrohr mit einer sich in Längsrichtung des Dampferzeugerrohres auf einer Rohrinnensei ¬ te erstreckenden Erhöhung hergestellt wird und der Einbaukör- per im Dampferzeugerrohr auf der Erhöhung verschweißt wird. Wie bereits ausgeführt, ist durch eine Erhöhung an allen Schweißstellen der Kontakt der Rohrwand und des Einbaukörpers sicher gegeben.

Dabei kann es zweckmäßig sein, dass das Dampferzeugerrohr mit Erhöhung durch Kaltziehen hergestellt wird. In einem großtechnischen Prozess ist es somit möglich, dass die besondere Form der Innenseite weitgehend kostenneutral bereits in den Herstellungsprozess des Halbzeugs integriert wird.

Alternativ kann es zweckmäßig sein, die Erhöhung mit einem Stempel, insbesondere mit einem hydraulischen Stempel, zu prägen .

In beiden Fällen lassen sich so ohne Weiteres Erhöhungen von wenigen Zehntelmillimetern herstellen bzw. prägen, auf denen dann die Schweißung mit ausreichender Festigkeit im Dampferzeugerrohr erfolgen kann.

In einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens ist der Einbaukörper spiralförmig und wird an mehreren Stellen auf der Erhöhung 5 verschweißt. Dadurch kann auch für vergleichsweise hohe Dampfparameter ein innenberipptes Dampferzeugerrohr her- gestellt werden.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen schematisch und nicht maßstäblich: Figur 1 ein erfindungsgemäßes Dampferzeugerrohr mit Erhö ¬ hung

Figur 2 ein erfindungsgemäßes Dampferzeugerrohr mit spiral ¬ förmigem Einbaukörper und

Figur 3 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens Die Figur 1 zeigt schematisch und beispielhaft ein Dampferzeugerrohr 1 für die Herstellung eines in Figur 2 gezeigten Dampferzeugerrohrs 2 mit spiralförmigem Einbaukörper 3. Auf der Innenseite 4 des Dampferzeugerrohrs 1 der Figur 1 erstreckt sich eine Erhöhung 5 in axialer Richtung des Dampferzeugerrohres 1 und zwar, wie Figur 2 zeigt, über den gesam ¬ ten Bereich, in dem der spiralförmige Einbaukörper 3 angeordnet ist. Der Einbaukörper 3 ist an mehreren Kontaktpunkten 6 mit der Erhöhung 5 verschweißt.

Figur 3 zeigt schematisch die einzelnen Schritte des Herstel ¬ lungsverfahrens gemäß der Erfindung. In Schritt A wird ein Dampferzeugerrohr 1 mit einer sich in Längsrichtung des

Dampferzeugerrohres auf einer Rohrinnenseite erstreckenden

Erhöhung hergestellt, beispielsweise mittels Kaltziehen. So ¬ mit entsteht der Gegenstand der Figur 1. In Schritt B wird dann zunächst der Einbaukörper 3 eingebracht und anschließend im Schritt C im Dampferzeugerrohr 1 auf der Erhöhung 5 ver- schweißt, so dass ein Dampferzeugerrohr 2 mit Einbaukörper 3 entsteht. Da ein in Figur 2 gezeigter Dralleinbaukörper 3 mehrere Windungen aufweist, wird er auch an mehreren Kontakt ¬ punkten 6 zwischen Dralleinbaukörper 3 und Erhöhung 5 verschweißt .