DE4011136C1

DE4011136C1 - Sleeve for sealing leaking pipe - has rings of shape retaining alloy spaced along periphery of sleeve

Info

Publication number: DE4011136C1
Application number: DE19904011136
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl.-Phys. Dr. 6940 Weinheim De Baero; Jakob Dipl.-Ing. 6725 Roemerberg De Russ
Original assignee: ABB Reaktor GmbH
Current assignee: ABB Reaktor GmbH
Priority date: 1990-04-06
Filing date: 1990-04-06
Publication date: 1991-09-12
Anticipated expiration: 2010-04-07

Abstract

The metal sleeve (6) for bridging a leakage point (5) in a pipe (2) is placed against the inner surface of a pipe. The peripheral side of the sleeve has rings (7) made of a shape-retaining alloy arranged at set distances apart. The outer surface of the sleeve between the rings possesses a surface roughness with depth of between 0.02 and 0.05 millimetres. The annular components and roughened outer surface have the same outer dia. The surface hardness of the roughened outer surface is higher than that of the pipe. USE/ADVANTAGE - The metal sleeve is inserted into the pipe through which a fluid flows and avoids weakening the pipes and causing crevice corrosion.

Description

Die Erfindung betrifft eine metallische Hülse zur Über brückung einer Leckagestelle eines Rohres, die mit Hilfe der Aufweittechnik an die Innenunfangsfläche des Rohres anlegbar ist.The invention relates to a metallic sleeve for over bridging a leakage point of a pipe using the expansion technology on the inner circumferential surface of the pipe can be created.

Eine derartige Hülse ist aus der EP-A-00 47 407 bekannt. Dort weist die Hülse in der Nähe ihres oberen und unte ren Endes einen mit einer Zahnung versehenen Teilbereich auf. Nachdem in einem ersten Schritt diese Bereiche durch hydraulische Aufweitung in die Rohrwand eingedrun gen sind, wird in einem zweiten Schritt der zwischen den Zahnungen liegende Bereich ebenfalls hydraulisch aufge weitet. Der dabei in axialer Richtung auftretende Schrumpfvorgang soll die Verbindung zwischen Wärmetau scherrohr und Hülse im Bereich der Zahnung unterstützen.Such a sleeve is known from EP-A-00 47 407. There the sleeve faces near its top and bottom Ren a section with teeth on. Having these areas in a first step penetrated into the pipe wall by hydraulic expansion are in a second step the between the Teething area also hydraulically raised expands. The one that occurs in the axial direction Shrinking process is said to be the connection between heat buildup Support the shear tube and sleeve in the area of the teeth.

Die Zahnung muß dabei in Richtung des zahnungslosen Hül senbereiches geneigt ausgebildet sein, um ein verstärk tes Eingraben der Zähne nach dem Aufweitvorgang des zahnungslosen Hülsenteiles zu erreichen. Durch die ent stehenden Einkerbungen ist eine Schwächung des Rohres nicht auszuschließen. Ferner entsteht aufgrund der un terschiedlichen elastischen Rückfederung der verformten Materialien ein Spalt von ca. 5 bis 10 µm zwischen dem keine Zahnung aufweisenden Hülsenteil und der Innenwand des Rohres. Da in der Regel die durch die Hülse zu über brückende Leckagestelle des Rohres im Bereich des keine Zahnung aufweisenden Hülsenteils liegt, besteht in die sem Bereich durch in den Spalt eintretendes Leckagenme dium die Gefahr einer Spaltkorrosion.The toothing must be in the direction of the toothless sleeve sen range be inclined to reinforce Digging the teeth after the to achieve toothless sleeve part. Through the ent standing notches is a weakening of the pipe not be ruled out. Furthermore arises due to the un Different elastic springback of the deformed Materials a gap of approx. 5 to 10 µm between the no toothed sleeve part and the inner wall of the pipe. Because usually through the sleeve too bridging leakage point of the pipe in the area of none Toothed sleeve part is in the area due to leakage entering the gap dium the risk of crevice corrosion.

Ferner ist aus der deutschen Zeitschrift gwf-Gas/Erdgas (1975), Heft 10, Seite 412 bis 417 eine Einrichtung zur Sanierung von Stemuffenleitungen bekannt. Im Bereich der Stemuffe wird die undichte Stelle mit Hilfe einer klebstoffbeschichteten Alu-Trägerfolie abgedichtet. Mit einer aufblasbaren Membrane wird die Alu-Folie bis zur Erzielung der Klebeverbindung an der Rohrinnenwand zur Anlage gebracht. Der Einsatz von Klebstoff gestattet die Verwendung des bekannten Verfahrens nur dort, wo der Klebstoff durch das in der Rohrleitung strömende Medium nicht angegriffen wird.Furthermore, from the German magazine gwf-Gas / Erdgas (1975), No. 10, pages 412 to 417 a device for Reconstruction of socket pipes known. In the area the stem sleeve becomes the leak with the help of a Sealed adhesive-coated aluminum carrier film. With the aluminum foil up to an inflatable membrane Achievement of the adhesive connection on the inner pipe wall Plant brought. The use of adhesive allows the Use of the known method only where the Adhesive through the medium flowing in the pipeline is not attacked.

Es stellt sich die Aufgabe, eine unabhängig von dem in der Rohrleitung strömenden Medium einsetzbare metalli sche Hülse der eingangs genannten Art anzugeben, die eine Schwächung des Rohres und eine Spaltkorrosion ver meidet.It sets itself the task of being independent of that in the medium flowing in the pipeline usable metalli cal sleeve of the type mentioned to specify the a weakening of the pipe and crevice corrosion ver avoids.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der Hülse umfangsseitig in vorgebbaren Abständen ring förmige Bauteile aus einer Formgedächtnislegierung zuge ordnet sind, daß die Mantelfläche der Hülse zwischen den ringförmigen Bauteilen eine Oberflächenrauhheit mit ei ner Profiltiefe zwischen 0,02 und 0,05 mm aufweist, daß die ringförmigen Bauteile und die aufgerauhte Mantelflä che den gleichen Außendurchmesser aufweisen und daß die Oberflächenhärte der aufgerauhten Mantelfläche größer ist als die Oberflächenhärte des Rohres.This object is achieved in that the sleeve circumferentially at predefinable intervals ring shaped components made of a shape memory alloy arranges that the outer surface of the sleeve between the ring-shaped components have a surface roughness with egg ner profile depth between 0.02 and 0.05 mm has that the ring-shaped components and the roughened jacket surface che have the same outer diameter and that Surface hardness of the roughened outer surface larger than the surface hardness of the pipe.

Die Bauteile aus einer Formgedächtnislegierung führen die Aufweitbewegung der Hülse mit aus, so daß nach Been digung des Aufweitvorganges und der erfolgten Rückfede rung ein Spalt zwischen den Bauteilen aus der Formge dächtnislegierung und dem Rohr vorhanden ist. Aufgrund ihrer Profiltiefe hält die aufgerauhte Mantelfläche die Hülse in ihrer Position. Die geringe Profiltiefe vermin dert eine Schwächung des Rohres. Erst bei Erreichen der Betriebstemperatur des Rohres wird die auf diese Be triebstemperatur eingestellte Formgedächtnislegierung aufgrund des Formgedächtniseffektes aufgeweitet, um eine Dichtung zwischen Hülse und Rohr herzustellen. Damit wird die Verbindung Hülse/Rohr vollkommen dicht gegen Leckageaustritt.Guide the components out of a shape memory alloy the expansion of the sleeve with, so that after Been the expansion process and the feedback that has taken place a gap between the components from the molding memory alloy and the tube is present. Because of The roughened outer surface holds the profile depth Sleeve in position. Reduce the shallow profile depth weakening the pipe. Only when the Operating temperature of the tube will be based on this shape memory alloy due to the shape memory effect expanded to one Create a seal between the sleeve and the pipe. In order to the sleeve / tube connection is completely tight against Leakage.

Zur Erzielung eines gleichmäßigen Aufbaues des Profils wird vorgesehen, daß die Profilierung der Mantelfläche der Hülse durch eine Schicht eines Metallauftrages ge bildet ist.To achieve a uniform structure of the profile it is provided that the profiling of the lateral surface the sleeve through a layer of a metal coating forms is.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die erfindungsge mäße Metallhülse beschrieben.Based on an embodiment, the fiction, moderate metal sleeve described.

Dabei zeigtIt shows

Fig. 1 eine in einen Rohrbereich eingebaute Hülse und Fig. 1 is a sleeve installed in a tube area and

Fig. 2 eine Hülse in einem größeren Maßstab. Fig. 2 shows a sleeve on a larger scale.

Die Fig. 1 zeigt den Teilbereich eines Rohrbodens 1 eines nicht weiter dargestellten Wärmetauschers. In dem Rohrboden endet eine Vielzahl von Rohren 2, wovon nur eines dargestellt ist. Das Rohr 2 ist über eine Schweiß naht 3 mit einer Plattierung 4 des Rohrbodens 1 verbun den. Zur Überbrückung einer Leckagestelle 5 des Rohres 2 ist eine Hülse 6 in das Rohr 2 eingebracht und durch Aufweiten über ihre gesamte Längserstreckung mit einem oberhalb des Rohrbodens 1 befindlichen Bereich des Roh res 2 verbunden. Insbesondere wenn die Hülse 6 in einem Bereich außerhalb des Rohrbodens 1 zum Beispiel hydrau lisch aufgeweitet wird, tritt eine unterschiedliche Rückfederung von Rohr 2 und Hülse 6 auf, die sich in einem Spalt von ca. 5 bis 10 µm ausdrückt, der sich zwi schen dem Rohr 2 und der Hülse 6 nach der Beendigung des Aufweitvorganges einstellt. Die gewählte Profiltiefe der Hülsenmantelfläche von 0,02 bis 0,05 mm stellt sicher, daß trotz der Rückfederung die beim Aufweitvorgang in die Innenwand des Rohres 2 eingedrückte Struktur der Hülse zuverlässig gegen eine axiale Verschiebung gehal ten ist. Fig. 1 shows the portion of a tube sheet 1 of a heat exchanger, not shown. A multiplicity of tubes 2 ends in the tube sheet, only one of which is shown. The tube 2 is a weld 3 with a plating 4 of the tube sheet 1 verbun the. To bridge a leakage point 5 of the tube 2 , a sleeve 6 is introduced into the tube 2 and connected by widening over its entire longitudinal extent with an area of the tube res 2 located above the tube sheet 1 . In particular, if the sleeve 6 is expanded hydraulically in an area outside the tube sheet 1, for example, a different springback of tube 2 and sleeve 6 occurs, which is expressed in a gap of approximately 5 to 10 μm, which is between the Tube 2 and the sleeve 6 adjusts after the expansion process has ended. The selected profile depth of the sleeve surface area of 0.02 to 0.05 mm ensures that, despite the springback, the structure of the sleeve pressed into the inner wall of the tube 2 during expansion is reliably kept against axial displacement.

Die als Halbschnitt dargestellte Fig. 2 läßt in einem größeren Maßstab die feinporige Struktur der Profilie rung 8 erkennen, die in Form einer kreuzförmig überein ander laufenden Rändelung ausgeführt sein kann. Durch relativ kleine Aufweitkräfte pro Flächeneinheit gelingt die Verbindung mit dem Rohr 2, da wegen der großen Pro filfläche eine Eindringtiefe von maximal 0,05 mm für eine zuverlässige Verbindung ausreicht. Die geringen Aufweitkräfte schließen daher auch Rohrschäden aus, wenn, wie in Fig. 1 dargestellt, die Hülse 6 oberhalb des Rohrbodens 1 aufgeweitet wird. Die feinporige Struk tur der Profilierung 8 ist durch ringförmige Bauteile 7 aus einer Formgedächtnislegierung unterbrochen, die in vorgebbaren Abständen in die Mantelfläche der Hülse 6 eingelassen sind. Der mit einer Profilierung 8 versehene Bereich weist denselben Außendurchmesser auf wie die Bauteile 7. Die Dicke der Bauteile 7 ist zur besseren Darstellung größer dargestellt. Sie beträgt in der Regel ca. 0,2 mm, so daß diese Bauteile 7 als Blechband ausge bildet sein können. Nach erfolgter Aufweitung der Hülse und nach Erreichen einer vorgegebenen Temperatur werden die Bauteile 7 den durch die Rückfederung bedingten Spalt überbrücken und absolut gegen Leckage abdichten. Figures shown as a half-section. 2 can be on a larger scale, the fine pore structure of the Profilie tion recognize 8, which may be in the form of a cross-shaped match other current knurling. Due to the relatively small expansion forces per unit area, the connection to the pipe 2 is successful, since, due to the large profile area, a maximum penetration depth of 0.05 mm is sufficient for a reliable connection. The low expansion forces therefore also exclude tube damage if, as shown in FIG. 1, the sleeve 6 is expanded above the tube sheet 1 . The fine-pored structure of the profiling 8 is interrupted by annular components 7 made of a shape memory alloy, which are let into the outer surface of the sleeve 6 at predetermined intervals. The area provided with a profile 8 has the same outer diameter as the components 7 . The thickness of the components 7 is shown larger for better illustration. It is usually about 0.2 mm, so that these components 7 can be formed out of sheet metal. After expansion of the sleeve and after reaching a predetermined temperature, the components 7 will bridge the gap caused by the springback and seal absolutely against leakage.

Claims

1. Metallic sleeve (6) for bridging a leakage point (5) of a tube (2) which can be applied with the aid of Aufweittechnik to the inner wall surface of a pipe (2), characterized in that the sleeve (6) circumferentially annular in predeterminable intervals Construction parts ( 7 ) are assigned from a shape memory alloy that the outer surface of the sleeve ( 6 ) between the annular components ( 7 ) has a surface roughness with a profile depth between 0.02 and 0.05 mm, that the annular components and the roughened man telfläche have the same outer diameter and that the surface hardness of the roughened outer surface is greater than the surface hardness of the tube.

2. Metallic sleeve according to claim 1, characterized in that the profiling of the outer surface of the sleeve ( 6 ) is gebil det by a layer of a metal application.