DIN 28187-2009 Tubular heat exchangers - Connections tube to tube sheet《管束式热交换器 管与管底板的连接》.pdf

1、September 2009DEUTSCHE NORM Normenausschuss Chemischer Apparatebau (FNCA) im DINPreisgruppe 10DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 71.120.30!$VB“1519431www.din.deD

2、DIN 28187Rohrbndel-Wrmeaustauscher Rohr/Rohrboden-BefestigungenTubular heat exchangers Connections tube to tube sheetEchangeurs de chaleur faisceaux tubulaires Connections tube/plaque tubulaireAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 28187:1991-06www.beuth.deGesamtu

3、mfang 15 SeitenDIN 28187:2009-09 2 Inhalt Seite Vorwort .3 1 Anwendungsbereich 4 2 Normative Verweisungen.4 3 Bezeichnung von Rohr/Rohrboden-Befestigungen5 4 Rohr/Rohrboden-Befestigungen.5 4.1 Allgemeines.5 4.2 Schweien .5 4.3 Einwalzen.6 Anhang A (normativ) Haftaufweitung.13 Literaturhinweise .15 B

4、ilder Bild 1 Schematische Darstellung einer Rohr/Rohrboden-Befestigung durch Einwalzen oder hydraulisches Aufweiten . 7 Bild 2 Schematische Darstellung einer Rohr/Rohrboden-Befestigung durch Anlegen nach dem Schweien. 9 Bild 3 Schematische Darstellung einer Rohr/Rohrboden-Befestigung durch Anlegen v

5、or dem Schweien 10 Bild 4 Schematische Darstellung einer Rohr/Rohrboden-Befestigung durch Einwalzen nach dem Schweien . 11 Bild 5 Schematische Darstellung einer Rohr/Rohrboden-Befestigung durch Einwalzen vor dem Schweien 12 Bild A.1 Rohr und Rohrboden vor dem Aufweiten 13 Bild A.2 Rohr und Rohrboden

6、 nach dem Aufweiten . 13 Tabelle Tabelle 1 Bezeichnung der Rohr/Rohrboden-Befestigungen. 5 DIN 28187:2009-09 3 Vorwort Diese Norm wurde vom Arbeitsausschuss NA 012-00-01 AA Anlagenteile“ im Normenausschuss Chemischer Apparatebau (FNCA) im DIN erarbeitet. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass

7、einige Texte dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN und/oder die DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. nderungen Gegenber DIN 28187:1991-06 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Bild 1 und Bild 2 wurden zu Bild 1 zusamme

8、ngefasst; b) Bild 3 und Bild 4 entfallen; c) Abschnitt 3.2.3 Explosivverfahren“ gestrichen; d) Abschnitt 3.3.5 Anlegen, Schweien und Einwalzen“ sowie Bild 8 gestrichen; e) Bild 4 neu aufgenommen; f) redaktionell berarbeitet. Frhere Ausgaben DIN 28187: 1991-06 DIN 28187:2009-09 4 1 Anwendungsbereich

9、Diese Norm gilt fr die Gestaltung und Ausfhrung von Rohr/Rohrboden-Befestigungen durch Schweien; Einwalzen; Hydraulisches Aufweiten; Kombinationen verschiedener Befestigungsarten von Rohren in Rohrbden bei der Herstellung von Rohrbndel-Wrmeaustauschern aus metallischen Werk-stoffen. Fr die Gestaltun

10、g und Ausfhrung der Verbindung durch Schweien von Rohren in Rohrbden wird auf DIN EN 1708-1 verwiesen, siehe auch 4.2. Bei der Berechnung und Herstellung von Rohr/Rohrboden-Befestigungen sind die jeweiligen Technischen Regeln, z. B. nach AD 2000-Merkblatt B 5 und AD 2000-Merkblatt HP 0 zu beachten.

11、2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen).

12、DIN EN 1708-1, Schweien Verbindungselemente beim Schweien von Stahl Teil 1: Druckbean-spruchte Bauteile DIN EN ISO 4288, Geometrische Produktspezifikation (GPS) Oberflchenbeschaffenheit: Tastschnitt-verfahren Regeln und Verfahren fr die Beurteilung der Oberflchenbeschaffenheit AD 2000-Merkblatt B 51

13、), Ebene Bden und Platten nebst Verankerungen AD 2000-Merkblatt HP 0, Allgemeine Grundstze fr Auslegung, Herstellung und damit verbundene Prfungen 1) Zu beziehen bei: Beuth Verlag GmbH, 10277 Berlin (Hausanschrift: Burggrafenstr. 6, 10787 Berlin). DIN 28187:2009-09 5 3 Bezeichnung von Rohr/Rohrboden

14、-Befestigungen Fr die in dieser Norm nachfolgend beschriebenen Befestigungsarten sind die Bezeichnungen nach Tabelle 1 zu verwenden. Tabelle 1 Bezeichnung der Rohr/Rohrboden-Befestigungen Kraftbertragung durch Abdichtung durch Befestigungsart Ab-schnitt Bezeichnung Schweiung Kraftschluss Schweiung P

15、ressungSchweien 4.2 nach DIN EN 1708-1X X Einwalzen (E), glatte Bohrung (G) EG X X Einwalzen (E), Bohrung mit einer Rille oder mit mehreren Rillen (R) 4.3 ER X X Hydraulisches Aufweiten 4.4 HYD X X Schweien und Anlegen 4.5.2 SAaX X Anlegen und Schweien 4.5.3 ASaX X Schweien und Einwalzen 4.5.4 SEa X

16、 X Einwalzen und Schweien 4.5.5 ESa X X X Zutreffend fr entsprechende Befestigungsart a Bei den Kombinationen von Rohr/Rohrboden-Befestigungsarten mit Schweien ist bezglich der angewendeten Schweiverbindung zustzlich die Ausfhrung der Schweinaht nach DIN EN 1708-1 anzugeben. 4 Rohr/Rohrboden-Befesti

17、gungen 4.1 Allgemeines Die bei der Herstellung eines Rohrbndel-Wrmeaustauschers anzuwendende Befestigungsart, Ausfhrungs-einzelheiten und gegebenenfalls die Vorlage von Arbeitsproben sollten zwischen Auftraggeber und Hersteller vereinbart werden. 4.2 Schweien Im Regelfall ist das alleinige Einschwei

18、en zu bevorzugen, es sei denn, dass besondere Grnde wie z. B. Vermeiden der Gefahr von Schwingungsbrchen zustzliche Manahmen wie z. B. das Anlegen erforderlich machen. Die Gestaltung und Ausfhrung von Rohr/Rohrboden-Befestigungen durch Schweien ist in DIN EN 1708-1 festgelegt. DIN 28187:2009-09 6 4.

19、3 Einwalzen 4.3.1 Allgemeines Unter Einwalzen wird plastisches Kaltverformen von Rohren mithilfe von Walzwerkzeugen verstanden, wobei der Rohrboden, der die Rohre umgibt, elastisch verformt wird. Radial auf die Rohre wirkende Rckfederungs-krfte des Rohrbodens umfassen die Rohre. Die Rohre erfahren b

20、ei diesem Vorgang, der Haftaufweitung (siehe Anhang A) genannt wird, im Bereich der Einwalzzone eine bleibende nderung des Durchmessers und des Rohrwandquerschnittes, es entstehen kraftschlssige Verbindungen, siehe Bild 1. Bei Rohr/Rohrboden-Befestigungen durch Einwalzen wird sowohl die Kraftbertrag

21、ung wie auch das Dichten zwischen Rohr und Rohrboden ausschlielich von der Einwalzzone bernommen. 4.3.2 Anwendung Das Einwalzen wird z. B. dann angewendet, wenn nicht schweibare Werkstoffpaarungen zum Einsatz kommen. Die Rillen bei der Ausfhrung nach Bild 1 dienen der Erhhung der Kraftbertragung, si

22、ehe auch AD 2000-Merkblatt B 5. Der Werkstoff des Rohrbodens sollte eine hhere Festigkeit als der Werkstoff der Rohre aufweisen. Geschweite Stahlrohre, bei denen der innere Wulst der Schweinaht nicht entfernt wurde, bzw. die im Ein-walzbereich innen nicht nachgearbeitet wurden, sind zum Einwalzen ni

23、cht geeignet (hchst zulssige Innen-nahterhhung 0,1 mm). Das Einwalzen erhht die Gefahr der Spannungsrisskorrosion. 4.3.3 Herstellung Die Oberflche der Bohrungen muss so ausgefhrt werden, dass ein einwandfreies Einwalzen mglich ist. In den Fertigungsunterlagen sind Angaben ber die Oberflchenbeschaffe

24、nheit nach DIN EN ISO 4288, sowie ber die Lage und Lnge der Einwalzzone zu machen. Im Bereich der Einwalzzone drfen keine Lngsriefen vorhanden sein. Die Bohrungen fr die Rohre mssen an der Rohrboden-Rckseite entgratet oder gerundet sein. Rohre und Bohrungen zum Einwalzen mssen sauber und glatt sein.

25、 Die Einwalzzone muss fr den Regelfall nach Bild 1 ausgefhrt werden. Bei Gefahr von Spaltkorrosion muss die Einwalzzone bis an die Rohrboden-Rckseite heranreichen, siehe Bild 1. Das Einwalzen ist hierbei mit geeigneten Werkzeugen auszufhren. Es ist besonders darauf zu achten, dass die Rohre an der K

26、ante der Bohrung an der Rohrboden-Rckseite von den Walzwerkzeugen nicht eingekerbt werden. Der bergang von der Einwalzzone zu dem nicht verformten Rohrbereich darf nicht schroff erfolgen. DIN 28187:2009-09 7 Mae in Millimeter bei Gefahr von Spaltkorrosion Regelfall bei Gefahr von Spaltkorrosion Rege

27、lfall a) Rohrboden-Befestigung glatt b) Rohrboden-Befestigung mit zwei Rillen Legende 1Rohrboden-Vorderseite 2Rohrboden-RckseiteaKante entgratet oder gerundet bEinwalzzone Bild 1 Schematische Darstellung einer Rohr/Rohrboden-Befestigung durch Einwalzen oder hydraulisches Aufweiten Die Gte der Befest

28、igung durch Einwalzen ist von einer Vielzahl von Einflussgren abhngig, deren Wir-kungen bei der konstruktiven Auslegung und Herstellung zu beachten sind. Einflussgren beim Einwalzen sind z. B.: Formgebung der Bohrungen im Rohrboden, glatt oder mit einer oder mehreren Rillen, siehe Beispiel Bild 1; D

29、urchmesser und Wanddicke der Rohre; Rohrbodendicke und Lnge der Einwalzzone; Festigkeitsverhltnis der Werkstoffe von Rohrboden und Rohren; Widerstandsmoment des innerhalb der Rohrteilung verbleibenden Restquerschnittes im Rohrboden; Matoleranzen und Oberflchengte sowohl der Bohrungen im Rohrboden wi

30、e die der Rohre; Sauberkeit der Bohrungen und der Rohrenden; Verformungsvorgang mit dem Einwalzwerkzeug. DIN 28187:2009-09 8 4.4 Hydraulisches Aufweiten Bei diesem Verfahren wird ber eine Einschubsonde ein geeignetes Fluid zwischen Sonde und Rohrinnen-flche gedrckt, wobei hydraulisch ein Aufweitdruc

31、k erzeugt wird. Das Rohr wird in der Aufweitzone (im Bereich des Rohrbodens) zuerst elastisch und nachfolgend plastisch verformt, wobei es an die Wandung der Bohrung angepresst wird. Aus einer weiteren Erhhung des Druckes entsteht eine elastische Verformung des Rohrbodens, in einigen Fllen auch eine

32、 teilplastische Verformung. Bedingt durch die grere elastische Rckverformung des Rohrbodens gegenber dem Rohr nach der Druckentlastung entsteht ein verbleibender Haftdruck zwischen Rohr und Rohrboden. Die Rohre erfahren bei diesem Vorgang, der Haftaufweitung (siehe Anhang A) genannt wird, im Bereich

33、 der Aufweitzone eine bleibende nderung des Durchmessers und des Rohrwandquerschnittes, es entstehen kraftschlssige Verbindungen, siehe Bild 1. Bei Rohr/Rohrboden-Befestigungen durch hydraulisches Aufweiten wird sowohl die Kraftbertragung wie auch das Dichten zwischen Rohr und Rohrboden ausschlielic

34、h von der Aufweitzone bernommen. Bei dieser Befestigungsart wird durch die gleichmige Anpressung die Gefahr von Spannungsrisskorrosion an Rohren vermindert. Auerdem lassen sich mit diesem Verfahren Rohre mit empfindlicher oder vorbehandelter Innenflche (z. B. elektropoliert) verarbeiten. 4.5 Kombina

35、tionen verschiedener Befestigungsarten 4.5.1 Allgemeines Neben den in 4.2 bis 4.4 beschriebenen Befestigungsarten werden auch Techniken miteinander kombiniert, um eine grere Festigkeit und Dichtheit der Rohr/Rohrboden-Verbindungen zu erzielen. Sowohl durch das Anlegen als auch durch das Einwalzen wi

36、rd die Schweinaht von mglicherweise auftretenden Schwingungsbeanspruchungen der Rohre entlastet. Spaltkorrosion wird verringert. 4.5.2 Anlegen nach dem Schweien 4.5.2.1 Allgemeines Bei dieser Befestigungsart werden die Rohre zuerst mit dem Rohrboden verschweit und anschlieend an die Bohrungswandunge

37、n angelegt. Die Schweinaht bernimmt hier sowohl die Kraftbertragung als auch das Dichten zwischen Rohr und Rohrboden. Unter Anlegen wird das plastische, konzentrisches Aufweiten von Rohren bis zum Anliegen der Rohrauen-flche an der Bohrungswandung des Rohrbodens verstanden. Dabei drfen die Rohre abe

38、r nur so weit aufgeweitet werden, dass es nicht zum Press-Sitz zwischen Rohr und Rohrboden kommt, damit die Rohre im Reparaturfall ohne besondere Manahme aus dem Wrmeaus-tauscher ausgebaut werden knnen. Durch das Anlegen knnen keine axialen Rohrkrfte bertragen werden, und es wird auch keine Dichthei

39、t zwischen Rohr und Rohrboden erreicht. Das Anlegen kann die Gefahr der Spannungsrisskorrosion erhhen. DIN 28187:2009-09 9 Die Rohrenden und der Rohrboden mssen sich in sauberem Zustand befinden. Die Bohrungen fr die Rohre mssen an der Rohrboden-Rckseite entgratet oder gerundet sein. Der bergang von

40、 der Anlegezone zu dem nicht verformten Rohrbereich darf nicht schroff erfolgen. Anlegen kann durch Walzen oder hydraulisches Aufweiten (nach Vereinbarung) erfolgen. 4.5.2.2 Anwendung Die Schweinaht bernimmt hierbei sowohl die Kraftbertragung als auch das Dichten zwischen Rohr und Rohrboden. Mae in

41、Millimeter Schweien Anlegen Legende 1Rohrboden-Vorderseite 2Rohrboden-RckseiteaKante entgratet oder gerundet bAnlegezone Bild 2 Schematische Darstellung einer Rohr/Rohrboden-Befestigung durch Anlegen nach dem Schweien 4.5.3 Anlegen vor dem Schweien 4.5.3.1 Allgemeines Bei dieser Befestigungsart werd

42、en die Rohre zuerst an die Bohrungswandungen angelegt und anschlieend mit dem Rohrboden verschweit. Die Bohrungen fr die Rohre mssen an der Rohrboden-Rckseite entgratet oder gerundet sein. Die Rohrenden und der Rohrboden mssen sich im Hinblick auf das Schweien in sauberem Zustand be-finden. Die Anle

43、gezone reicht bis zur Schweinaht, siehe Bild 3. DIN 28187:2009-09 10 Nach dem Anlegen erfolgt das Einschweien. Dabei ist darauf zu achten, dass in die Schweinhte der Rohr/Rohrboden-Befestigung mglichst nur geringe Spannungen eingebracht werden. 4.5.3.2 Anwendung Durch das Anlegen vor dem Schweien we

44、rden die Rohre im Rohrboden fixiert. Es werden fr den Schweivorgang geometrisch gleiche Schweibedingungen geschaffen, was vor allem fr das Schweien mit Schweimaschinen und bei dnnwandigen Rohren von besonderer Bedeutung ist. Durch das Anlegen wird die Schweinaht von mglicherweise auftretenden Schwin

45、gungsbeanspruchungen der Rohre entlastet (Spaltkorrosion wird verhindert). Anlegen Schweien Legende 1Rohrboden-Vorderseite 2Rohrboden-RckseiteaKante entgratet oder gerundet bAnlegezone, Lnge und Position variabel Bild 3 Schematische Darstellung einer Rohr/Rohrboden-Befestigung durch Anlegen vor dem

46、Schweien 4.5.4 Einwalzen nach dem Schweien Bei dieser Befestigungsart kommt der Schweinaht die Dichtfunktion zu, und die Einwalzzone bernimmt die Kraftbertragung. Die Reihenfolge der Arbeitsschritte bei der Herstellung erfolgt in der Weise, dass zuerst die Rohre in den Rohrboden eingeschweit werden.

47、 Anschlieend erfolgt das Einwalzen der Rohre, wobei die Festlegungen in 4.3 einzuhalten sind. Es ist darauf zu achten, dass in die Schweinaht der Rohr/Rohrboden-Befestigung mglichst nur geringe Spannungen eingebracht werden. Die Einwalzzone sollte von der Rohrboden-Vorderseite einen Abstand von etwa

48、 10 mm haben, siehe Bild 4. DIN 28187:2009-09 11 Mae in Millimeter Schweien Einwalzen Legende 1Rohrboden-RckseiteaKante entgratet oder gerundet bEinwalzzone Bild 4 Schematische Darstellung einer Rohr/Rohrboden-Befestigung durch Einwalzen nach dem Schweien 4.5.5 Einwalzen vor dem Schweien Bei dieser Befestigungsart bernimmt die Einwalzzone die ber das Rohr auf den Rohrboden wirkenden Krfte und die Schweinaht hat ausschlielich Dichtfunktion. Bei der Herstellung werden zuerst die Rohre in den Rohrboden eingewalzt, wobei die Festlegungen in 4.3 zu beachten sind. Anschlieend wer