Maßhaltigkeitsprüfung von Teilen der Anlagenverrohrung
Rohrleitungen werden in vielen Industrien im Hintergrund zu Unterstützungsaufgaben eingesetzt. In Chemiewerken, Ölanlagen, Kraftwerken und anderen Anlagen der verarbeitenden Industrie steht die Anlagenverrohrung jedoch im Mittelpunkt des Objekttisches vor anderen Anlagen und Geräten. Prozessrohrleitungen sind groß angelegt und verwenden viele Rohre mit großen Durchmessern und dicken Wänden. Technologien zur Dimensions- und Formmessung sind für die Herstellung und Konstruktion großer Objekte unerlässlich, und eine schnelle und hochpräzise Messung führt direkt zu einer effizienteren Fertigung und Konstruktion.
In diesem Abschnitt wird das Grundwissen über Prozessrohrleitungen erläutert, z. B. die Teile, aus denen Prozessrohrleitungen bestehen, und ihre Aufgaben, die Notwendigkeit von Maßhaltigkeitsprüfungen und Messmethoden. Außerdem werden Probleme mit üblichen Messmethoden und Lösungen vorgestellt, die die Effizienz der Messung verbessern können.
- Was ist eine Anlagenverrohrung?
- Teile der Anlagenverrohrung
- Notwendigkeit der Maßhaltigkeitsprüfung von Teilen der Anlagenverrohrung
- Maßhaltigkeitsprüfung von Teilen der Anlagenverrohrung
- Probleme der Maßhaltigkeitsprüfung von Teilen der Anlagenverrohrung und ihre Lösungen
- Optimierung der Maßhaltigkeitsprüfung von Teilen der Anlagenverrohrung
Was ist eine Anlagenverrohrung?
Unter Anlagenverrohrung versteht man die Leitungen, die in den Anlagen installiert und verwendet werden. Zu den Fluiden, die durch die Anlagenverrohrung fließen, gehören Flüssigkeiten wie Leitungswasser und Abwasser, Gase wie Dampf und Sauerstoff und sogar Pulver. Durch die Anlagenverrohrung können auch gesundheitsgefährdende Flüssigkeiten fließen. Daher müssen Leckagen an Verbindungen wie Flanschen und geschweißten Abschnitten verhindert werden. Darüber hinaus werden Teile und Komponenten, die Flüssigkeiten fördern, wie z. B. Pumpen, Motoren, Manometer und Ventile, als Teil von Rohrleitungen installiert, was die Berücksichtigung der Auswirkungen von Vibrationen, Temperatur, Druck und anderen damit verbundenen Phänomenen erfordert. Aus diesen Gründen sind im Gegensatz zu Rohrleitungen für die Infrastruktur, wie z. B. Leitungswasser, Klimaanlagen und Sanitäranlagen, fortschrittliche Technologie und hohe Installationsgenauigkeit für die Anlagenverrohrung unabdingbar und für Komponenten ist eine hohe Verarbeitungsgenauigkeit erforderlich.
Teile der Anlagenverrohrung
Die Funktion von Rohrleitungen besteht darin, Flüssigkeiten von einem Ort zum anderen zu transportieren. Um diese Funktion zu erfüllen, werden die folgenden Elemente für den Bau der Anlagenverrohrung verwendet.
- Rohrverbindung
- A: Langer Rohrbogen, B: T-Stück, C: Reduzierstück, D: Flansch, E: Bogen, F: Kurzer Rohrbogen
- Rohr
- G: Rohr
- Ventil
- H: Durchgangsventil, I: Absperrschieber, J: Steuerventil
- Aufhänger, Stütze
- K: Veränderliche Stütze, L: Führung, N: Veränderlicher Aufhänger
- Rohrverbindung
- Rohrverbindungen sind Teile, die Rohre in die vorgesehene Richtung leiten. Zu den Rohrverbindungen gehören Reduzierstücke, um die Rohrgröße zu ändern, Winkelstücke, um die Rohrrichtung zu ändern, T-Stücke und Kreuze, um Flüssigkeitsströme zu verbinden oder zu teilen, und Bögen, um die Rohrrichtung schrittweise zu ändern.
- Rohr
- Rohre werden aus verschiedenen Materialien hergestellt. Rohre werden aus verschiedenen Materialien hergestellt. Die Stahlrohre, die üblicherweise für die Anlagenverrohrung verwendet werden, haben vorgegebene Durchmesser und Wanddicke.. Der Außendurchmesser wird als Nenndurchmesser bezeichnet. Rohre, die in Millimetern angegeben sind, werden als Typ A und solche, die in Zoll angegeben sind, als Typ B bezeichnet.
- Ventil
- Ventile sind Teile, die den Durchfluss steuern, indem sie ein Rohr öffnen oder schließen. Zu den Ventiltypen gehören Absperrschieber, Ventile, Klappen und Kugelhähne.
- Flansch
- Flansche verbinden Rohre, Rohrverbindungen, Ventile und andere Rohrteile. Ein Flansch wird mit einem anderen Flansch verbunden, indem er mit Schrauben festgezogen wird. Zwischen den Flanschen wird eine Dichtung angebracht, um die Lücken zwischen ihnen abzudichten.
Notwendigkeit der Maßhaltigkeitsprüfung von Teilen der Anlagenverrohrung
Bei der Anlagenverrohrung sind alle Teile wichtig und jedes fehlerhafte Teil kann große Probleme verursachen. Flansche sind unter den Rohrleitungsteilen nicht sehr auffällig, aber Flansche werden überall in der Anlagenverrohrung verwendet, und selbst kleine Fehler in ihren Abmessungen und Formen können Installationsfehler und Flüssigkeitslecks verursachen. In diesem Abschnitt werden die Notwendigkeit und die Gründe für die Maßhaltigkeitsprüfung von typischen Flanschen und Bögen in der Anlagenverrohrung erläutert.
Flansch
- A
- Dichtung
Zwischen den Flanschen wird eine Dichtung angebracht, um die Luftdichtheit der Verbindung zwischen den Teilen zu gewährleisten. Viele Flansche werden in der Anlagenverrohrung verwendet, weil sie leicht zu demontieren, anzuschließen und zu warten sind.
Flansche sind leicht zu demontieren, stellen jedoch auch eine Quelle von Lecks dar. Flansche sind besonders anfällig für das Austreten von Flüssigkeiten, wenn ihre Form oder Abmessungen nicht genau sind. Wenn z. B. eine Flanschfläche verformt ist oder die Schraubenlöcher nicht richtig ausgerichtet sind, wirkt eine ungleichmäßige Kraft auf die Dichtung, sodass die geplante Luftdichtheit nicht erreicht werden kann. Außerdem ist der Flansch schwierig zu installieren, wenn der Winkel der Flanschfläche nicht wie vorgesehen in axialer Richtung verläuft.
Aus den oben genannten Gründen ist eine hohe Genauigkeit bei Flanschformen und -abmessungen erforderlich, insbesondere bei Flanschen, die in Bereichen installiert werden, die hohem Druck ausgesetzt sind.
Bögen
Bögen werden verwendet, um die Flussrichtung einer Flüssigkeit gleichmäßig zu ändern. Bögen zeichnen sich durch eine Flüssigkeitszufuhr mit geringem Widerstand aus, da ihre Biegeradien etwa drei- bis fünfmal größer sind als ihre Durchmesser, was größer ist als der Biegeradius von Winkelstücken. Die Bögen werden mit der Hochfrequenz-Induktionserwärmungsmethode erzeugt und die geringe Biegewinkelgenauigkeit macht es schwierig, sie mit anderen Rohren und Rohrverbindungen zu verbinden. Biegewinkel müssen besonders genau sein, wenn Bögen durch Schweißen mit anderen Teilen verbunden werden, da eine hohe Maßgenauigkeit erforderlich ist, um sicherzustellen, dass sie richtig ineinandergreifen.
Maßhaltigkeitsprüfung von Teilen der Anlagenverrohrung
In diesem Abschnitt werden die Punkte für die Maßhaltigkeitsprüfung von Teilen der Anlagenverrohrung erläutert.
Maßhaltigkeitsprüfungspunkte
Die wichtigsten Messpunkte von Teilen der Anlagenverrohrung sind die Abmessungen und die Form von Flanschen und der Biegewinkel von Bögen.
In diesem Abschnitt werden die wichtigsten Punkte für die Messungen dieser beiden Teile erläutert.
Flansch
Wichtige Messpunkte der Maßhaltigkeitsprüfung von Flanschen sind der Abstand zwischen den Flanschen, die Rechtwinkligkeit der Flanschflächen zur Flanschachsrichtung und die Ebenheit der Flanschflächen.
Die Rechtwinkligkeit der Flanschflächen beeinflusst die Genauigkeit der Rohrinstallation. Selbst kleine Fehler in der Rechtwinkligkeit können zu großen Installationsfehlern führen, insbesondere wenn ein langes Rohr mit einem Flansch mit großem Durchmesser verbunden wird. Eine Dichtung wird zwischen Flansche gelegt, um ein Teil mit einem anderen Teil mit Schrauben zu verbinden. Die Schrauben üben ein starkes Anzugsdrehmoment auf die Flansche aus, um die Dichtung zu pressen, was die Luftdichtheit gewährleistet. Wenn die angezogenen Flanschflächen Defekte aufweisen, wie z. B. eine Wölbung, können sie die Dichtung nicht ausreichend anpressen. Die Abmessungen und Formen von Flanschen müssen sorgfältig gemessen werden, da Fehler in diesen Elementen zu einem fehlerhaften Einrasten führen können, was wiederum Flüssigkeitsverluste zur Folge hat, die ein großes Problem darstellen.
Bogen
Der Durchmesser von gebogenen Abschnitten und der Biegewinkel von Rohren sind wichtige Punkte bei der Maßhaltigkeitsprüfung von Bögen.
Der Durchmesser eines Bogens beeinflusst den Widerstand gegen den Flüssigkeitsstrom. Bögen werden erzeugt, während die Fließspannung durch Erhitzen mit Hochfrequenz-Heizspulen reduziert wird. Wenn sich der Durchmesser ändert und das Rohr abgeflacht wird, erhöht sich der Flüssigkeitswiderstand, was verschiedene Probleme verursachen kann. Außerdem macht es die geringe Biegewinkelgenauigkeit unmöglich, die Rohre entlang der korrekten Routen zu verlegen. Dies kann zu kritischen Installationsproblemen bei der Verrohrung von Großanlagen führen. Aus den oben genannten Gründen müssen Fehler im Durchmesser und Biegewinkel von gebogenen Profilen streng gemessen und kontrolliert werden, um Probleme zu vermeiden, die während und nach der Installation auftreten können.
Probleme der Maßhaltigkeitsprüfung von Teilen der Anlagenverrohrung und ihre Lösungen
Im Anlagenverrohrungsbau ist ein hoher Arbeitsaufwand für die Erstellung von Rohren erforderlich, die für den Abgleich vor Ort verwendet werden, wobei die tatsächlichen Rohre vor Ort verbunden werden, um die Genauigkeit zu ermitteln. Rohre, die für die Anpassung vor Ort verwendet werden, werden nach folgendem Arbeitsablauf hergestellt: Maßhaltigkeitsprüfung (vor Ort), provisorische Herstellung (Rohrwerk), Installationskontrolle (vor Ort), Herstellung (Rohrwerk) und dann Installation (vor Ort). Wie oben dargestellt, werden Informationen und Rohre zwischen dem Installationsort und dem Rohrwerk hin- und hergeschickt. Die Neigung der Flanschflächen und die Ausrichtung der Bolzenlöcher müssen bei der Maßprüfung ebenso berücksichtigt werden wie die wichtigsten Messwerte wie Länge und Höhe. Dies erfordert spezielle Techniken mit Fachkräften, wie z. B. die 3D-Messung. Wenn dabei abweichende Maße oder Formen festgestellt werden, muss die Maßhaltigkeitsprüfung vor Ort wiederholt werden, was den gesamten Bauprozess erheblich beeinträchtigen kann. Die Verbesserung der Effizienz von Maßhaltigkeitsprüfungen ist ein wichtiges Thema im Rohrverbindungsprozess.
Maßhaltigkeitsprüfungen werden bei diesem Verfahren in der Regel mit Handmessmitteln wie Messuhren, Maßbändern, Messschiebern und Winkelmessern durchgeführt. Wenn 3D-Kontrollpunkte und eine Genauigkeit in der Größenordnung von Mikrometern erforderlich sind, werden Portal-Koordinatenmessgeräte (CMM) eingesetzt. Handgeräte sind für die Messung vor Ort einfach zu verwenden, erfordern aber gleichzeitig zwei oder drei Personen, um Rohrleitungsteile zu messen, die größer als 1 m sind, was viel Zeit und Mühe erfordert. Wenn Produkte mit einem Portal-Koordinatenmessgerät (CMM) gemessen werden, müssen sie vom Herstellungsort in einen Messraum gebracht und auf das Koordinatenmessgerät gesetzt werden. Das Bewegen und Einstellen von Produkten ist sehr aufwändig, und Messungen können nicht einfach durchgeführt werden, wann und wo sie benötigt werden.
Um diese Probleme zu lösen, werden in immer mehr Fällen die neuesten 3D-Koordinatenmessgeräte (CMM) eingesetzt. Das Mobile 3D-Koordinatenmessgerät der Modellreihe WM von KEYENCE ermöglicht eine hochpräzise Maßhaltigkeitsprüfung von großen Rohrleitungsteilen durch eine einzige Person mit dem kabellosen Messtaster. Selbst vertiefte Bereiche von Messobjekten können ohne Bewegungseinschränkungen innerhalb des Messbereichs erreicht werden, was die Messung durch einfaches Antasten des Messobjekts mit dem kabellosen Messtaster ermöglicht. Darüber hinaus ist die Modellreihe WM tragbar und ermöglicht Messungen an beliebigen Punkten zu beliebigen Zeitpunkten, sei es in der Fertigung oder auf der Baustelle. Im Gegensatz zu Messungen mit Handmessmitteln variieren die gemessenen Werte nicht, was eine quantitative Messung ermöglicht.
Messung von Innendurchmesser, Ebene-zu-Ebene-Abmessungen, Ebenenwinkel und Neigung von Flanschen
Große Flansche können einen Außendurchmesser von mehr als 1,8 m, eine Breite von 3 m haben und etwa 4 t wiegen. Selbst bei großen Flanschen ist in vielen Fällen eine hohe Messgenauigkeit erforderlich. Die Abmessungen großer Flansche, wie z. B. Innendurchmesser, Ebene-zu-Ebene-Abmessungen, Ebenenwinkel und Neigungen, müssen genau kontrolliert werden, da sie eine wichtige Rolle für die Festigkeit der Verbindungen spielen.
Für die Maßhaltigkeitsprüfung mit Messuhren oder Maßbändern sind mindestens zwei Mitarbeiter erforderlich, und es ist schwierig, eine genaue Messung durchzuführen, da die Messwerte bei jeder Messung variieren. Die Genauigkeit von Ebenenwinkeln und Neigungen wird in der Regel mit Winkelmessern oder Portal-Koordinatenmessgerät (CMM) gemessen. Die Messung mit Portal-Koordinatenmessgerät (KMG) bringt jedoch viele Probleme mit sich, wie z. B. die Notwendigkeit, Flansche in einen Messraum zu bringen, und die Tatsache, dass es viel Arbeit erfordert, Flansche aus Werkzeugmaschinen zu entfernen und sie nach der Messung zurückzubringen. Wenn Rohrleitungsteile zudem bei der Überprüfung der endgültigen Genauigkeit feinjustiert werden, ist es außerdem besser, ihre Abmessungen auf Werkzeugmaschinen zu messen, anstatt sie auszubauen. Für die Maßhaltigkeitsprüfung von großen Flanschen ist es daher ideal, ein Koordinatenmessgerät zu verwenden, das kompakt und tragbar ist und eine große Fläche von Flanschen auf einer Werkzeugmaschine messen kann.
Mit der Modellreihe WM können sogar große Flansche an Werkzeugmaschinen gemessen werden, ohne dass diese ausgebaut werden müssen. Sie ermöglicht die einfache Messung verschiedener Elemente wie Innendurchmesser, Ebene-zu-Ebene-Maße, Ebenenwinkel und Neigung von Flanschen durch eine einzige Person, was zu einer effizienteren Feineinstellung der Bearbeitungsgenauigkeit während der Fertigung sowie zur Sicherstellung der Endmaße führt. Die Modellreihe WM ermöglicht auch die Vergleichsmessung von Messobjekten mit Formen, die aus einer 3D-CAD-Datei importiert wurden, und die Ausgabe der Messergebnisse als CAD-Daten.
Messung der Ebenheit, der Steigung der Gewindebohrungen und des Lochkreisdurchmessers von Flanschdichtflächen
Die Genauigkeit der Flanschdichtfläche wird durch Messung der Ebenheit überprüft. Zudem muss die Steigung und der Lochkreisdurchmesser (PCD) von Gewindebohrungen, die zur Verbindung von Flanschen mit anderen Teilen verwendet werden, genau kontrolliert werden, da die Genauigkeit dieser Maße die Festigkeit der Verbindungen stark beeinflusst.
Die Ebenheit der Dichtungsflächen wird durch Messungen an mehreren Punkten mit Maßbändern oder Messschiebern überprüft. Diese Prüfmethode ist nicht wirklich genau, da fehlerhafte Abmessungen in nicht vermessenen Bereichen übersehen werden. Es müssen viele Punkte gemessen werden, um die Steigung der Gewindebohrung und den Lochkreisdurchmesser zu bestimmen. Daher sind mindestens zwei Personen und viel Zeit erforderlich, um diese Elemente mit Handmessmitteln zu messen.
Die Modellreihe WM ermöglicht eine einfache Messung der Ebenheit durch einfaches Antasten der Messpunkte mit dem kabellosen Messtaster und eine visuelle Überprüfung der Höhenunterschiede mit Hilfe der Farbkartenanzeigefunktion. Zusätzlich zu den einfachen linearen Abständen können auch 3D-Elemente wie Diagonalen und Ebenenwinkel gemessen werden.
Messungen von Biegewinkel und Positionskoordinaten von Biegungen
Im Gegensatz zu Winkelstücken, die in vielen Fällen durch Gießen hergestellt werden, werden Bögen durch individuelles Biegen erzeugt. Der Biegewinkel, die Frage, ob der Querschnitt abgeflacht ist, und andere mit der Biegung zusammenhängende Elemente müssen geprüft werden. Im Gegensatz zu Winkelstücken, die nur kurze gerade Rohre haben, haben Bögen lange gerade Rohre, so dass auch die Länge des geraden Rohrs überprüft werden muss. Bei der üblichen Inspektion werden die Maße von mehreren Personen mit Handmessmitteln wie Maßbändern und Messschiebern gemessen. Biegewinkel werden durch die Messung von Rohrneigungen, hauptsächlich mit Handmessmitteln, Wasserwaagen oder Winkelmessern, berechnet und überprüft. Die Querschnittsverformung wird durch die Messung des Abstands zwischen der Ober- und Unterseite des Rohrs und des Abstands zwischen der rechten und linken Seite, der Höhenunterschiede und des Innendurchmessers des Querschnitts am Ende des Bogens berechnet. Die gemessenen Werte variieren jedoch je nach der Position, an der Handgeräte wie Maßbänder und Messschieber an das Messobjekt angelegt werden, was es unmöglich macht, Messwertschwankungen der jeweiligen Anwender zu vermeiden. Es ist außerdem schwierig, virtuelle Abstände zu messen und 3D-Messungen durchzuführen.
Mit der Modellreihe WM ist es möglich, dass eine einzelne Person quantitative Messungen durch einfaches Antasten der Messpunkte mit dem Messtaster durchführen kann. Durch einfaches Antasten des Messobjekts mit dem Messtaster kann der Anwender nicht nur die gerade Rohrlänge, sondern auch den Biegewinkel und den durch die Biegung verformten Querschnitt messen. Es können sogar 3D-Positionskoordinaten gemessen werden. Abweichungen von den geplanten Toleranzen können ebenfalls sofort beurteilt werden.
Optimierung der Maßhaltigkeitsprüfung von Teilen der Anlagenverrohrung
Mit der Modellreihe WM ist es möglich, dass eine einzige Person die Form und die Abmessungen jedes Abschnitts der Rohrleitungsteile einer Anlage durch einfaches Antasten mit dem kabellosen Messtaster messen kann. Zusätzlich zu den oben vorgestellten Leistungsmerkmalen bietet die Modellreihe WM folgende Vorteile:
- Hochpräzise Messung über einen großen Bereich
- Ein großer Messbereich bis zu 15 m kann mit hoher Genauigkeit gemessen werden. Die Modellreihe WM ist mit einem Navigationsmessmodus ausgestattet, der die Messung am selben Punkt nach einem gespeicherten Messverfahren ermöglicht, sodass jeder die gleichen Messdaten erhalten kann.
- Messergebnisse können als 3D-Modelle ausgegeben werden.
- Gemessene Elemente können als STEP/IGES-Datei exportiert werden. 3D-CAD-Daten können auf der Grundlage der Messergebnisse eines tatsächlichen Produkts erstellt werden, auch wenn keine Zeichnung vorhanden ist.
- Prüfberichte können mit Fotos erstellt werden
- Prüfberichte können automatisch mit Fotos erstellt werden, die die Erfassung der Messpunkte auf einen Blick ermöglichen. Mit diesen Prüfberichten können Sie nicht nur das Vertrauen Ihrer Geschäftspartner gewinnen, sondern auch Messergebnisse als digitale Daten speichern, was zu einer höheren Effizienz der internen Datenverwaltung führt.
- Leicht verständliche Schnittstelle
- 3D-Koordinatenmessgeräte arbeiten oft mit komplizierten und ungewohnten Befehlen. Die Modellreihe WM bietet eine intuitive Bedienung mit Bildern und Symbolen, wodurch das System leicht bedient werden kann.
Die Modellreihe WM unterstützt in hohem Maße die Analyse, wie z. B. den Vergleich mit 3D-CAD-Daten, sowie die Messung der Abmessungen und Formen der Teile der Anlagenverrohrung. Sie verbessert die Effizienz der Herstellung der Teile der Anlagenverrohrung und der für ihre Installation und das Qualitätsmanagement erforderlichen Arbeiten erheblich.
