Rohrbodenstahl-Schmiedeteil für Wärmetauscher
Bei den Auslegungsberechnungen für Wärmetauscher mit festem Rohrboden ist der Einbau eines Kompensators erforderlich, wenn die axiale Spannung des Mantels, die axiale Spannung des Wärmetauscherrohrs oder die Zugkraft zwischen Wärmetauscherrohr und Rohrboden die Festigkeits- (oder Stabilitäts-)Anforderungen nicht erfüllt. In manchen Fällen reicht die Festigkeit des Rohrbodens nach Festlegung der Wandstärke ohne Kompensator nicht aus. Durch den Einbau eines Kompensators kann die Wandstärke jedoch die Anforderungen erfüllen. Die Entscheidung für den Einbau eines Kompensators sollte in solchen Fällen auf einer umfassenden Bewertung von Materialverbrauch, Fertigungsaufwand, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit basieren.
Die am häufigsten verwendete Kompensatorart in Wärmetauschern mit festem Rohrboden ist der U-förmige Kompensator. Er ist kompakt, einfach aufgebaut, bietet gute Kompensationseigenschaften und ist kostengünstig. Mit der zunehmenden Größe von Chemieanlagen und Kraftwerken haben sich auch die Durchmesser der Rohrböden vergrößert; 4 m bis 5 m sind üblich. Große Rohrböden zeichnen sich durch eine Vielzahl dicht gepackter, kleiner, tiefer Bohrungen aus, die hohe Präzisions- und Reinheitsanforderungen stellen.
Rohrböden finden breite Anwendung in Branchen wie dem Bau von Rohrbündelwärmetauschern, Kesseln, Druckbehältern, Turbinen und großen zentralen Klimaanlagen. Sie dienen hauptsächlich der Abstützung und Fixierung der Rohre in chemischen Anlagen, beispielsweise in Rohrbündelwärmetauschern, Druckbehältern, Kesseln, Kondensatoren, zentralen Klimaanlagen, Verdampfern und Meerwasserentsalzungsanlagen. Das Metall der Rohrböden bietet neben hoher Steifigkeit auch hervorragende Wärmeleiteigenschaften.
Bei der Fertigung von Rohrbündelwärmetauschern erfolgt das Verschweißen der Rohrböden und Rohre üblicherweise mittels manuellem Lichtbogenschweißen. Dies führt zu Schweißnahtfehlern wie Vertiefungen, Poren und Einschlüssen sowie zu einer ungleichmäßigen Spannungsverteilung. Im Betrieb kommen die Rohrbodenteile typischerweise mit industriellem Kühlwasser in Kontakt. Dieses kann aufgrund von Verunreinigungen, Salzen, Gasen und Mikroorganismen im Kühlwasser Korrosion am Rohrboden und an den Schweißnähten verursachen – ein Phänomen, das als elektrochemische Korrosion bekannt ist.
Untersuchungen zeigen, dass industrielles Wasser, ob Süß- oder Meerwasser, verschiedene Ionen und gelösten Sauerstoff enthält, wobei die Konzentrationsschwankungen von Chloridionen und Sauerstoff eine wichtige Rolle für die Korrosionsform von Metallen spielen. Darüber hinaus kann auch die Komplexität der Metallstruktur die Korrosionsmorphologie beeinflussen. Daher sind Lochfraß und Spaltkorrosion die primären Korrosionsarten an Rohrboden- und Rohrschweißnähten.
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