DE3519467C2

DE3519467C2 -

Info

Publication number: DE3519467C2
Application number: DE19853519467
Authority: DE
Inventors: Tadao Kisarazu Chiba Jp Koga; Mitsuru Sugimori; Masanori Terasaki; Tsukasa Maenosono; Satoru Tsushima; Kazuo Yoshida; Tetsusho Kuriwaki; Miharu Yokohama Kanagawa Jp Hirado
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1984-03-22
Filing date: 1985-05-31
Publication date: 1987-08-06
Also published as: DE3519467A1; JPH046770B2; SE454183B; SE8502646L; SE8502646D0; JPS60197823A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abbau der Restspannungen in einem Rohrleitungssystem, wie sie bzw. in Industrie- und Kernkraftwerksanlagen während des Aufbaus oder während des Betriebes auftreten, und insbesondere zum Abbau der Restspannungen in Schweißverbindungen zwischen Haupt- und Abzweigrohren und in der Nachbarschaft der Schweiß verbindungen.The invention relates to a method and an apparatus for Reduction of the residual stresses in a piping system as they do or in industrial and nuclear power plants during construction or occur during operation, and especially for Reduction of residual stresses in welded connections between Main and branch pipes and in the vicinity of sweat links.

Seit kurzem wird eine solche Behandlung zum Abbau der Restspannungen bei Rohrleitungen von Kernkraftwerksan lagen während ihres Aufbaus oder während ihres Betriebes in großem Umfang durchgeführt, um verbleibende Zugspannungen zu beseitigen, die an der Innenfläche der Rohre durch thermische Spannungen der zusammengeschweißten Rohre verursacht werden, oder um derartige Restspannungen in Druckspannungen umzuwandeln.Such treatment has recently been used to break down the Residual stresses in pipelines from nuclear power plants lay during their construction or during their operation carried out on a large scale to residual tensile stresses eliminate that on the inner surface of the pipes by thermal Stresses of the welded pipes are caused or to convert such residual stresses into compressive stresses.

Nach der Herstellung der Schweißverbindung zwischen den Rohren einer Rohrleitung wird in der Nachbarschaft der Schweiß verbindung an den Korngrenzen Karbid ausgefällt, so daß die Mikrostruktur sensibilisiert wird. Dadurch werden an der Innen fläche der Rohre in der Nachbarschaft der Schweißverbindung Restspannungen verursacht. Wenn unter diesen Bedingungen der Betrieb der Anlage aufgenommen wird, bei dem z. B. eine Flüssigkeit mit hoher Temperatur und hohem Druck durch die Rohrleitung strömt, wirken korrosive Komponenten der Flüssigkeit mit der sensibilisierten Struktur und den Restspannungen derart zusammen, daß in der Nachbarschaft der Schweißver bindung intergranulare Korrosionsrisse entstehen. Die Behandlung zum Abbau von Restspannungen wird also durch geführt, um solche intergranulare Korrosionsrisse zu vermeiden.After making the weld between the Pipe a pipe will sweat in the neighborhood carbide precipitated at the grain boundaries, so that the Microstructure is sensitized. This will be on the inside area of the pipes in the vicinity of the welded joint Residual voltages caused. If under these conditions the operation of the plant is started, in which, for. Legs Liquid with high temperature and high pressure through the Pipeline flows, corrosive components of the liquid act with the sensitized structure and the residual stresses so together that in the neighborhood of the welding intergranular corrosion cracks. The Treatment for relieving residual stress is thus through led to avoid such intergranular corrosion cracks.

Die Behandlung zum Abbau von Restspannungen, die auf die Beseitigung der an der Innenfläche der Rohre verursach ten restlichen Zugspannungen oder auf eine Änderung der selben in Druckspannungen gerichtet ist, wird in bekannter Weise wie folgt ausgeführt:Treatment for relieving residual stress on the elimination of the inside surface of the pipes ten remaining tensile stresses or a change in same in compressive stresses is known in Performed as follows:

Zuerst wird durch die Rohrleitung eine Flüssigkeit hin durchgeleitet, um die Innenfläche der Rohre zu kühlen. Gleich zeitig wird eine geeignete äußere Erwärmungsvorrichtung zur lokalen Erwärmung der Schweißverbindung und eines Abschnittes in der Nachbarschaft der Schweißverbindung angewandt, so daß sich zwischen der Außen- und der Innenfläche der Rohre eine vorbestimmte Temperaturdifferenz ergibt. Auf diese Weise wird im erwärmten Abschnitt der Rohre eine thermische Spannung verursacht, die über der Fließgrenze liegt. Anschließend wird der erwärmte Abschnitt auf Raumtemperatur abgekühlt, so daß zwischen der Außen- und Innenfläche der Rohre keine Temperatur differenz besteht. Wenn eine solche Behandlung zum Abbau von Restspannungen in einer Kraftwerksanlage durchgeführt wird, treten folgende Probleme auf:First, a liquid is passed through the pipeline passed to cool the inner surface of the pipes. Soon a suitable external heating device will local heating of the welded joint and a section applied in the vicinity of the welded joint, so that between the outer and inner surfaces of the pipes results in a predetermined temperature difference. In this way there is thermal stress in the heated section of the pipes caused, which is above the yield point. Then will the heated section cooled to room temperature so that no temperature between the outer and inner surface of the pipes there is a difference. If such treatment to break down Residual stresses are carried out in a power plant, the following problems occur:

Die Temperatur der erwärmten Abschnitte darf eine kritische Temperatur nicht überschreiten und die Temperaturdifferenz zwischen der Außen- und Innenfläche der die Schweißverbin dung enthaltenden Abschnitte muß so groß sein, daß die Rest spannungen abgebaut werden können. Dieser Abschnitt weist in Längsrichtung der miteinander verbundenen Rohre eine Länge auf, die durch die Formel 3 √ gegeben ist, wobei R den Radius und t die Wanddicke der Rohre bedeutet. Die Gestalt der Schweißverbindung und eines vorbestimmten Abschnittes in der Nachbarschaft derselben muß also sehr genau bestimmt werden. Anschließend muß zuerst die Konfiguration eines Induktors festgelegt werden, mit dem eine günstige Temperatur verteilung erreicht werden kann, bevor der am besten geeignete Induktor zur Durchführung der Behandlung zum Abbau der Restspannungen für diese spezielle Schweißverbindung her gestellt wird.The temperature of the heated sections must not exceed a critical temperature and the temperature difference between the outer and inner surfaces of the sections containing the weld connection must be so great that the residual stresses can be reduced. This section has a length in the longitudinal direction of the tubes connected to one another, which is given by the formula 3 √, where R denotes the radius and t the wall thickness of the tubes. The shape of the welded joint and a predetermined section in the vicinity thereof must therefore be determined very precisely. Then the configuration of an inductor must first be determined, with which a favorable temperature distribution can be achieved, before the most suitable inductor for carrying out the treatment for relieving the residual stresses for this special weld connection is produced.

Die Einzelkomponenten, die eine Rohrleitung bilden und die miteinander in einem Schweißvorgang verbunden werden müssen, enthalten jedoch nicht nur geradlinige Rohre, sondern auch Bögen, T-Stücke, Kreuzungen, Ventile, Pumpen, Düsen, Kappen od. dgl. Die tatsächlichen Formen und Größen dieser Einzel komponenten können aus Zeichnungen nicht entnommen werden, weil sie mit den tatsächlichen Größen nicht übereinstimmen müssen. Daraus folgt, daß bei der Herstellung eines Induktors die Formen, Größen und andere erforderliche Daten dieser Komponenten vor Ort gemessen werden müssen, und daß an schließend der für eine spezielle Einzelkomponente geeig nete Induktor auf der Basis der gemessenen Daten herge stellt werden muß. Das bedingt einen großen Zeit- und Herstellungsaufwand.The individual components that form a pipeline and the have to be connected to each other in a welding process, contain not only straight tubes, but also Bends, tees, crossings, valves, pumps, nozzles, caps or the like. The actual shapes and sizes of these items components cannot be taken from drawings, because they don't match the actual sizes have to. It follows that when manufacturing an inductor the shapes, sizes and other required dates of these Components must be measured on site, and that at finally suitable for a special single component nete inductor based on the measured data must be put. This requires a large amount of time and Manufacturing effort.

Insbesondere im Fall einer im Betrieb befindlichen Kern kraftwerksanlage können die Formen und Größen der Einzel komponenten nur während einer Ausschaltperiode (einige Monate), während welcher Brennelemente ausgewechselt werden, gemessen werden. Solche Ausschaltperioden wiederholen sich im allgemeinen in Abständen von einem Jahr oder von eineinhalb Jahren. Außerdem werden zur Bestimmung der oben beschriebenen Daten sowie zum Entwurf und zur Herstellung eines Induktors ca. 4 Monate benötigt. Deshalb ist es unmöglich, die Behand lung zum Abbau von Restspannungen während einer Abschaltperiode durchzuführen. Vielmehr ist es in der Praxis erforderlich, daß die Behandlung zum Abbau von Restspannungen während einer nachfolgenden Abschaltperiode durchgeführt wird.Especially in the case of a core in operation Power plant can change the shapes and sizes of each components only during a switch-off period (a few months), during which fuel elements are replaced, measured will. Such switch-off periods are repeated in generally every one year or one and a half Years. Also used to determine the above Data, as well as the design and manufacture of an inductor needed about 4 months. Therefore it is impossible to treat to reduce residual voltages during a switch-off period perform. Rather, in practice it is necessary that the treatment to relieve residual stress during a subsequent shutdown period is carried out.

Wenn die Gefahr besteht, daß bis zur nächsten Abschalt periode intergranulare Korrosionsrisse entstehen könnten, muß die vorhergehende bzw. erste Abschaltperiode um ca. 2 Monate verlängert werden, um eine vollständige Behandlung zum Abbau von Restspannungen durchführen zu können. Eine derartige Verlängerung der Abschaltperiode resultiert üblicher weise in einem sogenannten Brennstoffdifferenzverlust (= Differenz der Kosten zwischen Kernbrennstoff und Schweröl oder Kohle) in der Größenordnung einiger Millionen DM. Das bedeutet also einen sehr großen ökonomischen Verlust. Außerdem muß im Falle einer Behandlung zum Abbau von Rest spannungen eines zwischen einem Hauptrohr und einem Abzweig rohr eingefügten Rohrstutzens nicht nur der Rohrstutzen sondern auch ein bestimmter Abschnitt des Hauptrohres in der Nachbarschaft der Schweißverbindung zwischen dem Hauptrohr und dem Rohrstutzen und ein vorbestimmter Abschnitt des Abzweigrohres in der Nachbarschaft der Schweißverbindung zwischen dem Abzweigrohr und dem Rohrstutzen auf eine be stimmte Temperatur erwärmt werden. Selbst wenn in diesem Fall die tatsächlichen Formen und Größen des Hauptrohres, des Rohrstutzens und des Abzweigrohres verfügbar sind, kann die Gesamtanordnung aus Hauptrohr, Rohrstutzen und Abzweig rohr in ihrer Gestalt kompliziert sein. Demzufolge ist es praktisch unmöglich, eine derartige Anordnung gleichmäßig zu erwärmen. In der Praxis muß aus diesem Grunde ein Modell der Anordnung in natürlicher Größe hergestellt werden, das auf den gemessenen Daten basiert. Die Form und die Größe des Induktors werden auf der Basis dieses Modelles so modifiziert, daß ein Induktor entworfen und hergestellt werden kann, der zur gleichmäßigen Erwärmung der Gesamtanordnung geeignet ist.If there is a risk that until the next shutdown intergranular corrosion cracks could occur, the previous or first switch-off period must be approx. 2 months can be extended to complete treatment to be able to reduce residual stresses. A such extension of the shutdown period is more common wise in a so-called fuel difference loss (= Difference in costs between nuclear fuel and heavy oil or coal) in the order of a few million DM. So that means a very large economic loss. In addition, in the case of treatment to break down the rest tensions between a main pipe and a branch pipe inserted pipe socket not only the pipe socket but also a certain section of the main pipe in the Neighborhood of the weld joint between the main pipe and the pipe socket and a predetermined portion of the Branch pipe in the vicinity of the welded joint between the branch pipe and the pipe socket on a be agreed temperature to be heated. Even if in this Case the actual shapes and sizes of the main pipe, of the pipe socket and the branch pipe are available the overall arrangement of the main pipe, pipe socket and branch pipe be complicated in shape. As a result, it is practically impossible, such an arrangement evenly to warm up. For this reason, a model must be used in practice the arrangement can be made in full size based on the measured data. The shape and size of the Inductor are modified based on this model so that an inductor can be designed and manufactured that is suitable for uniform heating of the overall arrangement.

Die Modellversuche benötigen jedoch einen großen Zeit- und Herstellungsaufwand, so daß es praktisch unmöglich ist, während einer Abschaltperiode die Form und Größe der Einzelkomponenten zu messen, die der Behandlung zum Ab bau von Restspannungen unterzogen werden sollen, an schließend die Modellversuche in der oben beschriebenen Art durchzuführen, sowie einen optimalen Induktor zu ent werfen und herzustellen. Außerdem sind bei einem herkömm lichen Induktor zum Abbau von Restspannungen, der nach Modell versuchen auf der Basis der tatsächlichen Meßdaten der Einzelkomponenten entworfen und hergestellt wird, die Steigungen zwischen den Windungen des Induktors und die Zwischenräume zwischen den Windungen und der Ober fläche der Einzelkomponenten festgelegt, so daß eine Änderung der Steigungen und Zwischenräume auch dann nicht möglich ist, wenn eine gewünschte Oberflächentemperatur verteilung bei der Behandlung zum Abbau von Restspannungen nicht erreicht wird. Wenn ein Abschnitt der Außenfläche eines Rohres durch Induktionserwärmung gleichmäßig erwärmt wird, während Wasser durch das Rohr hindurchbewegt wird, ist es allgemein bekannt, daß die Temperatur dieses Ab schnittes zur Wanddicke des Rohres proportional ist. Des halb wird im Falle eines bekannten Induktors, wie er bei der Behandlung zum Abbau von Restspannungen verwendet wird, der Zwischenraum zwischen einem bestimmten Abschnitt des Rohres und einer Induktionswindung und/oder die Steigung der Induktionswindungen vergrößert, wenn zu erwarten ist, daß die Temperatur dieses bestimmten Abschnittes infolge einer großen Wanddicke dieses Abschnittes über eine be stimmte Grenze ansteigt. Wenn festgestellt worden ist, daß die Zwischenräume und Steigungen zum Erreichen einer ge wünschten Temperaturverteilung nicht ausreichen, ist es nicht möglich, diese zu ändern.The model tests, however, require a large amount of time and Manufacturing cost, so that it is practically impossible the shape and size of the To measure individual components, which are the treatment for Ab construction to be subjected to residual stresses finally the model tests in the one described above Way to perform, as well as an optimal inductor ent throw and manufacture. In addition, with a conventional Lichen inductor for relieving residual voltages, the model try on the basis of the actual measurement data of the Individual components that are designed and manufactured Slopes between the turns of the inductor and the spaces between the turns and the top area of the individual components so that a Even then, the slopes and gaps do not change is possible if a desired surface temperature distribution during treatment to relieve residual stress is not achieved. If a section of the outer surface of a tube is evenly heated by induction heating as water moves through the pipe it is generally known that the temperature of this Ab section is proportional to the wall thickness of the pipe. Des is half in the case of a known inductor, as in the Treatment used to relieve residual stress Space between a certain section of the pipe and an induction turn and / or the slope of the Induction coils enlarged when it is expected that the temperature of this particular section as a result a large wall thickness of this section over a be agreed limit increases. If it has been determined that the gaps and slopes to reach a ge desired temperature distribution is not sufficient, it is not possible to change this.

Aus der US-PS 45 05 763 ist ein Verfahren zum Abbau der Restspannungen in einer Schweißverbindung einer Rohrleitung durch Erwärmung bekannt, bei dem eine Vielzahl der Form der zu erwärmenden Schweißverbindung entsprechende Induktions windungen um die Schweißverbindung herum und in benach barten Abschnitten der Schweißverbindung angeordnet und miteinander mechanisch und elektrisch verbunden werden.From US-PS 45 05 763 is a method for breaking down the Residual stresses in a welded joint in a pipeline known by heating, in which a variety of shape the induction corresponding to the welded joint to be heated turns around the welded joint and in neighboring beard sections of the welded joint arranged and mechanically and electrically connected to each other.

Da bei diesem bekannten Verfahren die Induktionswärmewindungen miteinander einteilig verbunden sind und eine bauliche Ein heit bilden, die an die Abmessungen der Schweißverbindung und der zu der Schweißverbindung benachbarten Abschnitte der Rohrleitung angepaßt wird, sind zur Auswahl der geeigneten Windungsdurchmesser und der Steigungen benachbarter Windungen Modellversuche erforderlich, die - wie bereits ausgeführt wurde - einen erheblichen Zeit- und Arbeitsaufwand dar stellen.Since in this known method the induction heat windings are connected in one piece and a structural one unit, which is based on the dimensions of the welded joint and the sections adjacent to the weld joint the pipeline is adapted to the selection of the appropriate Turn diameter and the slopes of adjacent turns Model tests required, which - as already stated was - a significant amount of time and effort put.

Deshalb liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur gleichmäßigen Erwärmung einer Schweißverbindung und benachbarter Ab schnitte einer Rohrleitung insbesondere einer im Bau oder im Betrieb befindlichen Kernkraftwerksanlage ohne die Notwendigkeit der Messung der tatsächlichen Formen und Größen der Einzelkomponenten und den Entwurf und Bau eines Induktors nach Modellversuchen der oben beschriebenen Art zu schaffen. Therefore, the present invention has the object reasons, a method and a device for uniform Heating of a welded joint and neighboring ab sections of a pipeline especially one in Construction or operating nuclear power plant without the need to measure actual shapes and sizes of individual components and the design and construction an inductor after model tests of those described above Way of creating.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 2 gelöst. Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im Anspruch 3 enthalten.This object is achieved according to the invention by a method according to claim 1 and a device according to claim 2 solved. A Further development of the device according to the invention is contained in claim 3.

Durch die Befestigung der beiden Windungsteile einer Induk tionswärmewindung an Abstandshalterungen ist es möglich, die für eine jede beliebige Schweißverbindung bzw. für eine jede beliebige Rohrleitung passenden Windungsteile auszu wählen, wobei die Windungsteile entsprechend dem Durch messer der Rohrleitung oder entsprechend einem Übergangs bereich zwischen zwei Rohren ausgewählt werden, um die ausgewählten Windungsteile mit ihren Enden an den Abstands halterungen zu befestigen. Diese Auswahl und Befestigung kann direkt vor Ort an der zu erwärmenden Rohrleitung durchgeführt werden, so daß aufwendige Modellversuche ent fallen können. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß nicht nur der Durchmesser einer jeden Induktionswindung dem zu erwärmenden Abschnitt der Rohrleitung entsprechend ausgewählt und an den Ab standshalterungen befestigt werden kann, sondern daß in Ab hängigkeit von der erforderlichen Temperatur zum Abbau der in der Rohrleitung infolge der Schweißverbindung vor handenen Restspannungen auch die Steigung der einzelnen Induktionswindungen in einfacher Weise wunschgemäß einge stellt werden kann.By fastening the two winding parts of an Induk tion heat winding on spacers, it is possible to for any welding connection or for one to select any suitable winding parts from any pipeline choose, the winding parts according to the through diameter of the pipeline or according to a transition range between two pipes to be selected selected winding parts with their ends at the distance fasten brackets. This selection and attachment can be directly on site at the pipeline to be heated be carried out so that complex model tests ent can fall. Another advantage of the invention The process is that not only the diameter of each induction turn the section to be heated selected according to the pipeline and to the Ab stands can be attached, but that in Ab dependence on the temperature required for degradation in the pipeline due to the welded joint available residual stresses also the slope of the individual Induction turns turned on in a simple manner as desired can be put.

Zur weiteren Verdeutlichung dient die nachfolgende Be schreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, wie sie in den Figuren dargestellt sind. Es zeigtThe following Be serves for further clarification writing preferred embodiments of the invention, such as they are shown in the figures. It shows

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Induktors, wie er zum Abbau von Restspannungen in der Schweißverbindung zwischen Rohren verwendet wird, Fig. 1 is a side view of an embodiment of an inductor, as it is used to reduce residual stresses in the welded connection between the tubes,

Fig. 2 eine Ansicht der in Fig. 1 dargestellten Ausführungs form des Induktors von links, Fig. 2 is a view of the execution shown in Fig. 1 shape of the inductor from the left,

Fig. 3 eine räumliche Darstellung einer Anordnung von Windungen des Induktors gemäß Fig. 1, Fig. 3 shows a spatial representation of an arrangement of turns of the inductor according to Fig. 1,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer Rohranordnung, die einer Behandlung zum Abbau von Restspannungen unterzogen wird, Fig. 4 is a side view of a tube assembly which is subjected to a treatment for removal of residual stresses

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Induktors, wie er zur Er wärmung der Anordnung gemäß Fig. 4 verwendet wird, Shows a side view of an inductor as warming to It is the arrangement of FIG. 4 are used. 5,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine andere Anordnung von Einzelkomponenten, die einer Behandlung zum Abbau von Restspannungen unterzogen wird, und Fig. 6 shows a longitudinal section through another arrangement of individual components, which is subjected to a treatment to reduce residual stresses, and

Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine weitere Anordnung, die einer Behandlung zum Abbau von Restspannungen unter zogen wird. Fig. 7 shows a longitudinal section through a further arrangement which is subjected to a treatment for the reduction of residual stresses.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen erfindungsgemäßen Induktor. Die Bezugsziffer 1 A bezeichnet ein Rohr aus rostfreiem Stahl, das einen Außendurchmesser von 710 mm aufweist. Die Bezugsziffer 1 B bezeichnet ein Rohr aus rostfreiem Stahl, dessen Außendurchmesser und Wanddicke größer sind als die des Rohres 1 A. Die Rohre 1 A und 1 B sind durch eine Schweißverbindung 1 miteinander verbunden, wobei die Schweißverbindung 1 und ein bestimmter Abschnitt in der Nachbarschaft derselben einer Behandlung zum Abbau der Restspannungen unterzogen werden. Figs. 1 and 2 show an inductor according to the invention. The reference numeral 1 A denotes a stainless steel tube which has an outer diameter of 710 mm. The reference number 1 B denotes a stainless steel pipe, whose outer diameter and wall thickness are larger than the tube 1 a. The pipes 1 A and 1 B are connected to one another by a welded joint 1 , the welded joint 1 and a certain section in the vicinity thereof being subjected to a treatment for reducing the residual stresses.

Eine Induktionswindungsanordnung 2 weist kreisförmige Kupfer rohre mit einem Außendurchmesser von 25 mm auf, die in zwei halbkreisförmige Abschnitte unterteilt sein können. Die Induktionswindungsanordnung 2 besteht aus drei Induktionswin dungsblöcken 2 A, 2 B und 2 C mit Induktionswindungen 21 kleinen Durchmessers, Induktionswindungen 22 und 23 mittleren Durchmessers und einer Induktionswindung 24 großen Durch messers.An induction winding arrangement 2 has circular copper tubes with an outer diameter of 25 mm, which can be divided into two semicircular sections. The induction winding arrangement 2 consists of three blocks of induction windings 2 A , 2 B and 2 C with induction windings 21 of small diameter, induction windings 22 and 23 of medium diameter and an induction winding 24 of large diameter.

Eine Verbindungszunge 3 aus einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise aus Kupfer, weist einen abgestuf ten Abschnitt 3 a auf, so daß zwischen einem Paar Verbindungs zungen 3 ein Spalt gebildet wird, wenn die Verbindungszungen aneinander angelegt bzw. einander gegenüberliegend angeord net werden. Die Enden der Induktionswindungen 21, 22, 23 oder 24 sind mit einer Außenfläche einer Verbindungszunge 3 kontaktiert. Auf diese Weise sind zwei halbkreisförmige Induktionswindungs abschnitte miteinander mittels Verbindungszungen 3 zu einer kreisförmigen Induktionswindung 21 verbunden, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Die Länge der Verbindungszungen 3 ändert sich in Ab hängigkeit vom Durchmesser der Induktionswindungen 21 bis 24, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, so daß die freien Enden der Verbindungszungen 3, die mit den Induktionswindungsabschnit ten verbunden sind, in horizontaler Richtung fluchten (siehe Fig. 1).A connecting tongue 3 made of an electrically conductive material, for example copper, has a graduated section 3 a , so that a gap is formed between a pair of connecting tongues 3 when the connecting tongues are placed against one another or are arranged opposite one another. The ends of the induction windings 21, 22, 23 or 24 are contacted with an outer surface of a connecting tongue 3 . In this way, two semicircular induction winding sections are connected to one another by means of connecting tongues 3 to form a circular induction winding 21 , as can be seen from FIG. 2. The length of the connecting tongues 3 changes as a function of the diameter of the induction windings 21 to 24 , as can be seen in FIG. 1, so that the free ends of the connecting tongues 3 , which are connected to the induction winding sections, are aligned in the horizontal direction (see FIG . 1).

Eine Abstandshalterung 41 oder 42 aus elektrisch isolieren dem Material weist eine derartige Dicke auf, daß jede Abstandshalterung 41 oder 42 in einen Spalt einpaßbar ist, der durch ein Paar Verbindungszungen 3 (siehe Fig. 2) festgelegt ist. Der Spalt weist eine derartige Höhe auf, daß die Abstandshalterung 41 oder 42 sich über den Spalt hinaus erstreckt. Der Spalt weist eine derartige Breite auf, daß die Abstandshalterungen 41 oder 42 in zwei oder mehr Spalten eingepaßt werden können, die durch Paare von Verbindungs zungen 3 festgelegt sind, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist die Abstandshalterung 41 eine derartige Dicke auf, daß ein Paar sich gegenüberliegen de Verbindungszungen 3 miteinander in unmittelbarem Kontakt stehen und die Verbindungszungen 3 miteinander elektrisch verbunden sind. Die Dicke der Abstandshalterung 42 ist der art gewählt, daß ein Paar Verbindungszungen 3 voneinander räumlich getrennt und voneinander elektrisch isoliert sind.A spacer 41 or 42 made of electrically insulating the material has a thickness such that each spacer 41 or 42 can be fitted into a gap which is defined by a pair of connecting tongues 3 (see FIG. 2). The gap has a height such that the spacer 41 or 42 extends beyond the gap. The gap has such a width that the spacers 41 or 42 can be fitted in two or more columns, which are defined by pairs of connecting tongues 3 , as can be seen from Fig. 1. As can be seen from Fig. 2, the spacer 41 has a thickness such that a pair of mutually opposite connecting tongues 3 are in direct contact with one another and the connecting tongues 3 are electrically connected to one another. The thickness of the spacer 42 is chosen such that a pair of connecting tongues 3 are spatially separated from one another and electrically insulated from one another.

Ein Paar Verbindungszungen 3 und die dazwischen eingefügte Abstandshalterung 41 sind mittels elektrisch leitender Schrauben 5 miteinander verschraubt (siehe Fig. 2). Ein Paar Verbindungszungen 3 und die Abstandshalterung 42 sind mit einer Schraube 6 derart miteinander verschraubt, daß dieses Paar Verbindungszungen 3 voneinander elektrisch isoliert ist. Die Schraube 6 ist mit einem Verbindungsteil 6 a ver bunden, das zwischen einer Verbindungszunge 3 und einer Verbindungszunge eines benachbarten Paares Verbindungszungen 3 eine elektrische Verbindung herstellt (siehe Fig. 1 und 3). Außerdem sind ein Paar Verbindungszungen 3 und die Abstands halterungen 41 oder 42 miteinander mittels Schrauben 7 fest verschraubt. Durch die Verbindungszungen 3, die Abstandshal terungen 41 und 42 und die Schrauben 5, 6 und 7 werden die halbkreisförmigen Induktionswindungsabschnitte mechanisch verbunden und elektrisch in Reihe zu einer Induktionswin dungsanordnung 2 zusammengeschaltet.A pair of connecting tongues 3 and the spacer 41 inserted between them are screwed together by means of electrically conductive screws 5 (see FIG. 2). A pair of connecting tongues 3 and the spacer 42 are screwed together with a screw 6 such that this pair of connecting tongues 3 is electrically insulated from one another. The screw 6 is connected to a connecting part 6 a , which produces an electrical connection between a connecting tongue 3 and a connecting tongue of an adjacent pair of connecting tongues 3 (see FIGS. 1 and 3). In addition, a pair of connecting tongues 3 and the spacers 41 or 42 are screwed together with screws 7 . Through the connecting tongues 3 , the spacings 41 and 42 and the screws 5, 6 and 7 , the semicircular induction winding sections are mechanically connected and electrically connected in series to an Induktionswin extension arrangement 2 .

Kühlwasser strömt durch einen Einlaß 8 a in jeden halbkreis förmigen Induktionswindungsabschnitt und durch einen Aus laß 8 b hinaus, so daß eine Überhitzung der Induktions windungsabschnitte verhindert wird.Cooling water flows through an inlet 8 a in each semicircular induction coil section and from an outlet 8 b out, so that overheating of the induction coil sections is prevented.

Drei Induktionswindungsblöcke 2 A, 2 B und 2 C, von denen jeder drei kreisförmige Induktionswindungen aufweist, sind in der Nachbarschaft der Schweißverbindung 1 zwischen den Rohren 1 A und 1 B (siehe Fig. 1) angeordnet. Die drei Induktionswindungsblöcke 2 A bis 2 C sind an den Abstands halterungen 41 und 42 durch Verbinder 9 mechanisch verbunden. Das Verbindungsteil 6 a der Schraube 6 einer Abstandshalterung 42 eines Induktionswindungsblockes ist in der Nachbarschaft des angrenzenden Abstandshalters 42 mit der benachbarten Schraube 6 elektrisch derart leitend verbunden, daß die Induktionswindungsblöcke 2 A bis 2 C elektrisch in Serie geschaltet sind und die Induktions windungsanordnung 2 bilden (siehe Fig. 3).Three induction coil blocks 2 A , 2 B and 2 C , each of which has three circular induction windings, are arranged in the vicinity of the weld joint 1 between the tubes 1 A and 1 B (see FIG. 1). The three induction coil blocks 2 A to 2 C are mechanically connected to the spacers 41 and 42 by connector 9 . The connecting part 6 a of the screw 6 of a spacer 42 of an induction coil block is electrically connected in the vicinity of the adjacent spacer 42 with the adjacent screw 6 such that the induction coil blocks 2 A to 2 C are electrically connected in series and form the induction winding arrangement 2 ( see Fig. 3).

Die Abstände zwischen den Induktionswindungen 21 bis 24 und die Steigungen der Induktionswindungen 21 bis 24 werden in Abhängigkeit von der Außenform, der Wanddicke und des Materials der Rohre 1 A und 1 B ausgewählt, so daß der gesamte erwärmte Abschnitt eine gleichmäßige Temperaturverteilung aufweist. Aus diesem Grunde haben die Induktionswindungen 21 bis 24, wie weiter oben beschrieben wurde, unterschied liche Durchmesser. Außerdem sind die Abstandshalter 41 und 42 mit Schraubenlöchern ausgebildet, die voneinander einen kleinen Abstand aufweisen, so daß die Steigung zwischen den Induktionswindungen 21 bis 24 verändert werden kann. Die Schraubenlöcher können in horizontaler Richtung länglich ausgebildet sein. Die Induktionswindungen 21 bis 24 unter schiedlichen Durchmessers können miteinander mittels der Abstandshalterungen 41 und 42 zueinander parallel angeordnet sein, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist.The distances between the induction windings 21 to 24 and the slopes of the induction windings 21 to 24 are selected depending on the outer shape, the wall thickness and the material of the tubes 1 A and 1 B , so that the entire heated section has a uniform temperature distribution. For this reason, the induction windings 21 to 24 , as described above, have different diameters. In addition, the spacers 41 and 42 are formed with screw holes which are spaced apart from each other so that the pitch between the induction windings 21 to 24 can be changed. The screw holes can be elongated in the horizontal direction. The induction windings 21 to 24 with different diameters can be arranged parallel to one another by means of the spacers 41 and 42 , as can be seen from FIG. 1.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise der Induktionswindungs anordnung 2 erläutert. Der Abschnitt der Rohre 1 A und 1 B, der die Schweißverbindung 1 zwischen den Rohren enthält, wird der Behandlung zum Abbau von Restspannungen unter zogen. Er wird nachfolgend als "zu behandelnder Abschnitt" bezeichnet. Anschließend wird in Abhängigkeit von der axialen Länge des zu behandelnden Abschnittes eine geeignete Anzahl Abstandshalterungen 41 und 42 und eine geeignete Anzahl Ver binder 9 ausgewählt. Außerdem werden zur gleichmäßigen Erwärmung des zu behandelnden Abschnittes Induktionswindungen 21 bis 24 mit einem passenden Durchmesser, sowie eine Anzahl Schrauben 5, 6 und 7 ausgewählt. Anschließend werden die ausgewählten Einzelkomponenten um die Rohre 1 A und 1 B herum in einer Induktionswindungsanordnung 2 der oben be schriebenen Art angeordnet. The operation of the induction winding arrangement 2 is explained below. The section of pipes 1 A and 1 B , which contains the weld joint 1 between the pipes, is subjected to the treatment for relieving residual stress. It is referred to below as the "section to be treated". A suitable number of spacers 41 and 42 and a suitable number of connectors 9 are then selected depending on the axial length of the section to be treated. In addition, induction coils 21 to 24 with a suitable diameter and a number of screws 5, 6 and 7 are selected for uniform heating of the section to be treated. Subsequently, the selected individual components are arranged around the tubes 1 A and 1 B around in a Induktionswindungsanordnung 2 of the type described above be.

Dann wird die zusammengebaute Induktionswindungsanordnung 2 mit Energie gespeist, um zu prüfen, ob der zu behandelnde Abschnitt derartig erwärmt werden kann, daß er eine gleich mäßige Temperaturverteilung aufweist. Wenn eine gewünschte Temperaturverteilung nicht erreicht werden kann, müssen einige der Induktionswindungen 21 bis 24 ausgetauscht werden. Danach wird die Induktionswindungsanordnung 2 wieder mit Energie versorgt, um festzustellen, ob die ge wünschte Temperaturverteilung erreichbar ist. Auf diese Weise wird die Anordnung der Induktionswindungen 21 bis 24 in einem Näherungsverfahren solange verändert, bis eine Induktionswindungsanordnung 2 geschaffen ist, die zur Erreichung einer gewünschten Temperaturverteilung entlang des zu behandelnden Abschnittes geeignet ist.Then, the assembled induction coil assembly 2 is energized to check whether the section to be treated can be heated so that it has an even temperature distribution. If a desired temperature distribution cannot be achieved, some of the induction windings 21 to 24 must be replaced. Then the induction winding arrangement 2 is again supplied with energy in order to determine whether the desired temperature distribution can be achieved. In this way, the arrangement of the induction windings 21 to 24 is changed in an approximation process until an induction winding arrangement 2 is created which is suitable for achieving a desired temperature distribution along the section to be treated.

Jede Induktionswindung 21, 22, 23 oder 24 kann mittels der Schrauben 5, 6 und 7 ausgetauscht werden, so daß in einfacher Weise rund um die Rohre 1 A und 1 B eine optimale Induktions windungsanordnung 2 angeordnet werden kann, die zur Erzielung einer gleichmäßigen Temperaturverteilung entlang des be handelnden Abschnittes geeignet ist. Each induction winding 21, 22, 23 or 24 can be replaced by means of the screws 5, 6 and 7 , so that an optimal induction winding arrangement 2 can be arranged around the tubes 1 A and 1 B in a simple manner, in order to achieve a uniform temperature distribution along the acting section is suitable.

Die Anzahl der Induktionswindungsblöcke 2 A bis 2 C kann in Abhängigkeit von der axialen Länge des zu behandelnden Abschnittes vergrößert oder verkleinert werden. Es ist auch möglich, die Anzahl der Induktionswindungen 21 bis 24 in jedem Induktionswindungsblock 2 A, 2 B oder 2 C zu ändern. Außerdem ist es möglich, den Durchmesser und die Steigung zwischen den Induktionswindungen 21 bis 24 zu ändern.The number of induction coil blocks 2 A to 2 C can be increased or decreased depending on the axial length of the section to be treated. It is also possible to change the number of induction turns 21 to 24 in each induction turn block 2 A , 2 B or 2 C. It is also possible to change the diameter and the pitch between the induction windings 21 to 24 .

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird die Behandlung zum Abbau von Restspannungen in einer Schweißverbindung 11 zwischen einem Abzweigrohr 1 D und einem Rohrstutzen 1 C und in einer Schweißverbindung 12 zwischen dem Rohrstutzen 1 C und einem Hauptrohr 1 A, sowie in Abschnitten in der Nachbarschaft der Schweißverbindungen 11 und 12 beschrieben. Das Hauptrohr 1 A weist einen Außendurchmesser von 710 mm und das Abzweigrohr 1 D einen Außendurchmesser von 100 mm auf.Referring to Fig. 4, the treatment is of degrading residual stresses in a weld joint 11 between a branch pipe 1 D and a pipe socket 1 C and in a welded joint 12 between the pipe stub 1 C and a main pipe 1 A, as well as in sections in the neighborhood Welded connections 11 and 12 described. The main pipe 1 A has an outside diameter of 710 mm and the branch pipe 1 D has an outside diameter of 100 mm.

Um die Restspannung, die in der Oberfläche der Abschnitte in der Nachbarschaft der Schweißverbindung 11 des Abzweig rohres 1 D und des Rohrstutzens 1 C vorhanden ist, in eine Druckspannung zu ändern, muß ein durch eine strichpunktierte Linie X umgrenzter Abschnitt gleichmäßig erwärmt werden, so daß zwischen der Außen- und Innenfläche des Abzweig rohres 1 D und des Rohrstutzens 1 C eine im wesentlichen gleichmäßige Temperaturdifferenz erzeugt wird. Das Kühl wasser strömt durch das Abzweigrohr 1 D und den Rohrstutzen 1 C, so daß deren Innenfläche gekühlt wird. Um im Abschnitt des Abzweigrohres 1 D in der Nachbarschaft der Schweißverbin dung 11 eine gleichmäßige Temperaturverteilung auszubilden, wird die Behandlung zum Abbau der Restspannungen mit einer Vorrichtung durchgeführt, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist und nachfolgend beschrieben wird. Dabei wird mit einem Induktionswindungsblock 2 D ein wesentlicher Teil des zu behandelnden Abschnittes X mit Ausnahme der Schweißver bindung 11 und eines benachbarten Abschnittes umgeben. Das Abzweigrohr 1 D, der Rohrstutzen 1 C und ein Abschnitt in der Nachbarschaft der Schweißverbindung 11 werden mit einem Induktionswindungsblock 2 E umgeben. Die Induktions windungsblöcke 2 D und 2 E sind elektrisch in einer Induktions windungsanordnung in Serie zusammengeschaltet.In order to change the residual stress 11 of the branch pipe 1 D and of the pipe socket 1 C is present in the surface of the portions in the vicinity of the welded joint in a compressive stress, a circumscribed by a dot-dash line X section must be uniformly heated, so that tube between the outer and inner surfaces of the branch 1 D and C of the pipe socket 1 is formed a substantially uniform temperature difference. The cooling water flows through the branch pipe 1 D and the pipe socket 1 C , so that the inner surface is cooled. In order to form a uniform temperature distribution in the section of the branch pipe 1 D in the vicinity of the weld connection 11 , the treatment for reducing the residual stresses is carried out using a device as shown in FIG. 5 and described below. Here, an essential part of the section X to be treated is surrounded by an induction coil block 2 D, with the exception of the weld connection 11 and an adjacent section. The branch pipe 1 D , the pipe socket 1 C and a section in the vicinity of the welded connection 11 are surrounded by an induction coil block 2 E. The induction winding blocks 2 D and 2 E are electrically connected in series in an induction winding arrangement.

Das Hauptrohr 1 A hat eine genormte Größe und eine genormte Gestalt, so daß es zur Erwärmung des Hauptrohres 1 A nicht erforderlich sein muß, eine erfindungsgemäße Vorrichtung zu verwenden. Der Induktionswindungsblock 2 E zur Erwärmung des Abzweigrohres 1 D ist in einer Art ausge bildet, wie sie oben unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben ist. Die Induktionswindungen 25 bis 29 unter schiedlicher Form und Größe werden an Abstands halterungen 41 und 42 angeordnet, bis in einem "Näherungs verfahren" eine gewünschte Temperaturverteilung erreicht wird. Der gesamte Induktionswindungsblock 2 E wird derart ausgebildet, daß er von dem auf dem Hauptrohr 1 A angeordneten Induktionswindungsblock 2 D getrennt werden kann. Der Raum Y des Induktionswindungsblockes 2 D um die Schweiß verbindung 11 zwischen dem Hauptrohr 1 A und dem Rohrstutzen 1 C ist derart gewählt, daß der Induktionswindungsblock 2 E für das Abzweigrohr 1 D, das einen Durchmesser von ca. 300 mm aufweist, und der Rohrstutzen 1 C mit dem Induktionswindungs block 2 D verbunden werden kann.The main pipe 1 A has a standard size and a standardized shape so that it may not be necessary to heat the main pipe 1 A, to use a device according to the invention. The induction coil block 2 E for heating the branch pipe 1 D is formed in a manner as described above with reference to FIGS . 1 to 3. The induction windings 25 to 29 under different shape and size are arranged on spacers 41 and 42 until a desired temperature distribution is achieved in an "approximation process". The entire Induktionswindungsblock E 2 is formed such that it can be separated from the arranged on the main pipe 1 A 2 D Induktionswindungsblock. The space Y of the induction coil block 2 D around the weld connection 11 between the main pipe 1 A and the pipe socket 1 C is selected such that the induction coil block 2 E for the branch pipe 1 D , which has a diameter of about 300 mm, and the pipe socket 1 C with the induction winding block 2 D can be connected.

Wie oben beschrieben wurde, werden vorgefertigte Induktions windungen mit unterschiedlichen Größen und Formen passend ausgewählt und mit Abstandshaltern mechanisch zusammenge baut und elektrisch verbunden, so daß selbst die Abschnitte, die wegen lokaler Änderungen ihrer Form und Wanddicke in bekannter Weise nur schwer gleichmäßig erwärmt werden können, nunmehr gleichmäßig erwärmt werden können. Außerdem können in Abhängigkeit von einem vergrößerten oder ver kleinerten zu erwärmenden Abschnitt geeignete Induktions windungen hinzugefügt oder entfernt werden. Desgleichen können die Abstände zwischen der Außenoberfläche des Haupt rohres 1 A, des Rohrstutzens 1 C und des Abzweigrohres 1 D einer seits und den Induktionswindungen andererseits, und die Stei gungen der Induktionswindungen derart ausgewählt werden, daß die Erwärmung zum Abbau der Restspannungen verbessert und rationalisiert werden kann.As described above, prefabricated induction coils with different sizes and shapes are selected appropriately and mechanically assembled and electrically connected with spacers, so that even the sections which due to local changes in their shape and wall thickness are difficult to evenly heat in a known manner, can now be heated evenly. In addition, suitable induction turns can be added or removed depending on an enlarged or reduced portion to be heated. Can Similarly, the distances between the outer surface of the main pipe 1 A, the pipe socket 1 C and the branch pipe 1 D on the one hand and the induction coils on the other hand, and the sti conditions are selected to the induction coils, that the heating can be improved to reduce the residual stresses and rationalized can.

Die Induktionswindungsanordnung gemäß Fig. 5 kann auch zum Abbau von Restspannungen in einer Anordnung verwendet werden, in welcher ein Hauptrohr 1 A mit einem Abzweig rohr 1 D durch ein Übergangsstück 1 E verbunden ist, wie es in Fig. 6 dargestellt ist, bzw. zum Abbau von Rest spannungen in einer Anordnung an einem Hauptrohr 1 A und einem Abzweigrohr 1 D verwendet werden, das direkt an das Hauptrohr 1 A angeschweißt ist (siehe Fig. 7). Auch in den Fig. 6 und 7 bezeichnen die Bezugsziffern 11, 12 und 13 Schweißverbindungen.The Induktionswindungsanordnung of FIG. 5 may also be used to reduce residual stresses in an arrangement in which a main tube 1 A with a branch pipe 1 D by a transition piece 1 E is connected, as shown in Fig. 6, or to the Breakdown of residual voltages in an arrangement on a main pipe 1 A and a branch pipe 1 D are used, which is welded directly to the main pipe 1 A (see Fig. 7). Also describe in FIGS. 6 and 7, the reference numerals 11, 12 and 13 welded joints.

Claims

1. A method for reducing the residual stresses in a welded connection of a pipeline by heating, in which a plurality of the shape of the welded connection corresponding induction windings are arranged around the welded connection and in adjacent sections of the welded connection and are mechanically and electrically connected to one another, characterized in that that the two coil members having induction coils where both the distance between the outer surface of the welded joint and Benach barter portions of the weld joint and the induction is set turns are fixed stanchions with its ends to the spacer, as well as the pitch between the adjacent induction coils.

2. Device for reducing the residual stresses in a welded joint of a pipeline by heating, which has a plurality of induction windings for heating the welded joint and a section adjacent to the welded joint to a substantially uniform temperature, the inductive windings being circular in shape and having different diameters and consist of an electrically conductive material, characterized in that each induction coil ( 21 to 29 ) has two semicircular induction sections, the ends of which are connected by connecting tongues ( 3 ) made of electrically conductive material, the induction coils ( 21 to 29 ) at a distance Brackets ( 41, 42 ) made of electrically insulating material are detachably arranged and mechanically and electrically connected to each other.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the spacers ( 41, 42 ) depending on the configuration of the to be heated, the welded joint ( 1, 11 to 13 ) including pipe section are selectively connectable or separable from each other.