Wir können gar nicht genug betonen, dass die Vorbereitung der Rohre für eine qualitativ hochwertige Schweißnaht unerlässlich ist. Das Gleiche gilt für das Schweißen von Rohren an Rohrböden, daher ist es äußerst wichtig, diesen Schritt nicht zu vernachlässigen.

Beim Schweißen von Rohren an Rohrböden gibt es drei Phasen, in denen Probleme auftreten können:

1. Die Vorbereitung der Röhrchen
2. Die Vorbereitung des Rohrbodens
3. Die Verbindung zwischen Rohr und Rohrboden: Schweißposition und Rohrwalzen (in dieser Reihenfolge)

Genau wie beim klassischen Ansatz bei der Rohrbearbeitung – erst die Vorbereitung, dann das Schweißen – ergeben sich in der Welt der Wärmetauscher oft komplexere Situationen.

Die Vorbereitung der Röhrchen

Der Schnitt:

Die Vorbereitung ist ein wesentlicher Schritt, da sie die nachfolgenden Arbeitsschritte erleichtert. Sie ist sogar zwingend erforderlich, wenn Sie eine gleichbleibende Qualität der Verbindungen gewährleisten möchten. Der Schnitt muss absolut rechtwinklig und gratfrei sein, da das Rohr im nächsten Schritt durch den Rohrboden geführt werden muss. In diesem Fall wird ein Orbital-Schnitt dringend empfohlen, insbesondere wenn keine Längenanpassung der Rohre erforderlich ist.

Die Qualität der Rohre, die Toleranzen hinsichtlich der Ovalität und die Schwankungen in der Wandstärke sind natürlich ebenfalls von großer Bedeutung.

Sollte eine Längenanpassung erforderlich sein, wird weiterhin empfohlen, die Rohre mit einem Orbitalschneider zu schneiden, um eine „gratenfreie“ Qualität zu erzielen und sicherzustellen, dass die Rohre problemlos durch den Rohrboden passen.

Überlänge oder Beschnitt:

In diesem Fall wird, nachdem das Rohr den Rohrboden durchlaufen hat, eine Abkantmaschine mit Innenklemmung eingesetzt, um den Überhang des Rohrbodens wiederholt auf den richtigen Wert zu bringen. Tatsächlich kann bei großen Längen eine präzise Positionierung schwierig sein.

Die Vorbereitung der Rohrbodenplatte

Rohrböden werden maschinell bearbeitet, weshalb die Bohrungen sehr präzise sind. Die Bohrungskante kann vor dem Schweißen abgeschrägt werden, um unter extremen Bedingungen (Temperatur und Druck) eine festere Verbindung zu gewährleisten. In solchen Fällen erfolgt das Schweißen mit Schweißdraht und erfordert mehrere Schweißgänge.

Die Anordnung der Rohre im Rohrboden

Je nach den Anforderungen der jeweiligen Anwendungen variiert die Anordnung. Mögliche Varianten sind im Folgenden dargestellt:

Die Anordnung der Rohre auf dem Rohrboden hängt vom Verwendungszweck und den Belastungen ab, denen der Wärmetauscher ausgesetzt sein wird. Der Hersteller des Wärmetauschers legt die Anordnung im Rahmen des Konstruktionsprozesses fest. Dies hat sowohl Auswirkungen auf die Vorbereitung des Rohrbodens als auch auf die Anordnung der Rohre.

Daher ist es wichtig, die folgenden Aspekte zu berücksichtigen:

1. Wie lässt sich die Positionierung reproduzierbar gestalten?
2. Wie lässt sich das Rohr – ein Rohteil mit vielen möglichen Variationen – an den Rohrboden anpassen, der präzise und innerhalb festgelegter Toleranzen gefertigt wird?
3. Wenn die Verbindung geschweißt ist, wie kann man dann sicherstellen, dass das Rohr im Rohrboden zentriert ist?

Wie lassen sich die Schweißgase am besten abführen, um Krater zu vermeiden, die durch das Entweichen dieser Gase entstehen?

Betrachten wir eine typische Konfiguration, bei der das Rohrende mit dem Rohrboden fluchtet.

In diesem Beispiel sind drei Schritte für eine Schweißverbindung unerlässlich:

1. Die Zentrierung
2. Die Schweißnaht
3. Das Einrollen nach dem Schweißen

Zentrierung:

Dieser Schritt wird oft übersprungen, ermöglicht jedoch eine perfekte Wiederholbarkeit und beugt Schweißfehlern vor, die schwerwiegende Folgen haben können. Ein Fehler kann vor allem dann auftreten, wenn zwischen dem Rohr und dem Rohrboden ein Spalt besteht. Dies geschieht häufig gegen Ende des Schweißvorgangs und kann zu Verschmelzungsfehlern oder Löchern führen.

Was genau versteht man unter „Zentrieren“ (im Gegensatz zum „Rohrwalzen“)?

Hier ist eine übertriebene Darstellung der Baugruppe vor dem Schweißen:

Wenn der Abstand zwischen dem Rohr und dem Rohrboden zu groß ist – verstehen Sie uns nicht falsch, es muss ein wenig Spielraum vorhanden sein, um das Rohr durch den Rohrboden zu führen –, kann sich dieser Abstand beim automatischen Schweißen möglicherweise vergrößern, sodass das Schweißbad die Verbindung zwischen Rohr und Rohrboden möglicherweise verfehlt. Außerdem kann sich die Energie zu stark auf das Rohr konzentrieren, sodass nur das Rohr und nicht der Rohrboden verschweißt wird.

Bitte beachten Sie: Beim manuellen WIG-Schweißen stellt dies weniger ein Problem dar, da der Schweißer den vorhandenen Spalt visuell erkennen und die Position seiner Elektrode entsprechend anpassen oder sogar das Schweißbad vom Rohrboden auf das Rohr umschöpfen kann.

Beim Orbital-WIG-Schweißen ist die Drehung der Elektrode fest voreingestellt und kann sich daher nicht an den jeweiligen Spalt anpassen.

Um dieses Problem zu vermeiden, muss das Rohr auf dem Rohrboden zentriert werden, d. h., das Rohrende muss so verformt werden, dass es den Rohrboden berührt. Durch die Zentrierung wird sichergestellt, dass kein Spiel besteht und das Rohrende vollständig am Rohrboden anliegt.

ACHTUNG: Möglicherweise neigen Sie instinktiv dazu, die Rohre und den Rohrboden mithilfe einer Rohrrollmethode miteinander zu verbinden, doch dies ist ein Fehler, den Sie vermeiden sollten. Tatsächlich entsteht bei dieser Methode eine Kontaktfläche über eine sehr große Länge, wodurch die Schweißgase eingeschlossen werden. Dies führt zu einem Entgasungsphänomen (Explosion des Schweißbads beim Entweichen des Gases) und damit zu einem Schweißfehler.

Im Gegensatz zum Rohrwalzen entsteht beim Zentrieren nur am Ende ein Kontakt, sodass Gase leicht aus dem Schweißbad entweichen können.

Um die Rohre auf einer Rohrplatte zu zentrieren – ein Schritt, der oft übersprungen wird –, gibt es spezielle Werkzeuge, von denen wir hier eines als Beispiel vorstellen möchten.

Was Sie hier sehen, ist eine hydraulische Version einer TDA-Zentriermaschine. Mit ihr können Sie die Form am Ende der verschiedenen Rohr-auf-Rohrboden-Positionen steuern.

Sobald durch die Vorbehandlung der Kontakt zwischen Rohrboden und Rohr gewährleistet ist und das Schweißbad die Gase abführen kann, ist die Orbitalschweißnaht perfekt wiederholbar, sodass eine optimale Qualität gewährleistet ist.

Wir sollten nicht vergessen, dass das Schweißen von Rohrböden ein serienmäßiger Arbeitsgang ist und daher einen serienmäßigen Ansatz hinsichtlich der Wiederholbarkeit von Arbeitsschritten und Ergebnissen erfordert.

Orbitalschweißen

Das Schweißen von Rohren an Rohrböden kann entweder mit manuellem WIG-Schweißen oder mit Orbital-WIG-Schweißen erfolgen. Der Unterschied ist erheblich, da – im Vergleich zum manuellen Schweißen – ein Bediener zwei Orbital-Schweißköpfe gleichzeitig steuern kann, was die Schweißleistung deutlich erhöht.

Das Orbitalschweißen spart daher Zeit und verbessert die Qualität der Schweißnaht. Alle Schweißnähte werden dokumentiert, um eine optimale Rückverfolgbarkeit des Schweißprozesses zu gewährleisten. Man darf nicht vergessen, dass diese Baugruppen geschweißt werden, weil sie in der Anwendung beim Kunden starken Belastungen ausgesetzt sind.

Das Orbitalschweißen eines Rohrs an einen Rohrboden erfolgt je nach den gewünschten Eigenschaften entweder mit oder ohne Schweißdraht.

Die Maschine, die bei AXXAIR in diesen Fällen zum Einsatz kommt, ist die SATP-80x , die unten abgebildet ist:

Rohwalzen:

Dieser Arbeitsschritt wird, nachdem das Rohr an den Rohrboden geschweißt wurde, im Anschluss durchgeführt, um Stauzonen zwischen dem Rohr und dem Rohrboden zu vermeiden und so eine längere Lebensdauer des Produkts zu gewährleisten. Dieser Schritt besteht aus einer Verformung durch Walzen von der Innenseite des Rohrs aus, wobei die Walzen ausgefahren werden und sich drehen, bis das Rohr und der Rohrboden aneinanderstoßen. Die Rohrwalzmaschinen sind in der Regel mit einem Drehmomentgriff ausgestattet, um eine bessere Kontrolle zu ermöglichen.

Wir möchten noch einmal betonen, wie wichtig die Vorbereitung in den verschiedenen Arbeitsschritten ist: die Vorbereitung des Rohrs, die Vorbereitung des Rohrbodens, das Einlegen des Rohrs in den Rohrboden, das Zentrieren, die Orbitalschweißnaht und schließlich das Walzen.