
05.10.2026
Das Aufweiten von Rohrböden ist nicht nur eine mechanische Verbindung von Metall mit Metall, sondern ein kritischer Prozess, der über Jahrzehnte die Lebensdauer von Wärmeübertragungsgeräten bestimmt. In unserer Praxis sind wir immer wieder auf Situationen gestoßen, in denen teure Geräte aufgrund von Mikrorissen in der Kontaktzone, die durch einen Technologieverstoß verursacht wurden, nach sechs Monaten Betrieb ausfielenRohraufweitung. Ein korrekt durchgeführter Vorgang gewährleistet die Dichtheit der Einheit, Widerstandsfähigkeit gegen Vibrationsbelastungen und eine effektive Wärmeübertragung zwischen den Medien. Wenn Sie eine Antwort auf die Frage suchen, wie die Zuverlässigkeit eines Wärmetauschers gewährleistet werden kann, liegt der Schlüssel in der strengen Kontrolle der Rohrverformungsparameter und der Qualität der Rohrbodenoberflächenvorbereitung.
Dieser Artikel wurde von Ingenieuren verfasst, die persönlich Tausende von Bördelzyklen in Produktionsanlagen in Russland, Europa und Asien durchgeführt haben. Wir werden keine trockenen Definitionen aus Lehrbüchern nacherzählen. Stattdessen analysieren wir reale Fälle, zeigen, wo am häufigsten fatale Fehler gemacht werden, und geben einen schrittweisen Aktionsalgorithmus an, der es Ihnen ermöglicht, Notausfälle der Produktion zu vermeiden. Das Verständnis der Physik des Bördelprozesses unterscheidet einen professionellen Techniker von einem Bediener, der einfach einen Knopf an einer Maschine drückt.
Der Kern der Technologie besteht darin, durch plastische Verformung des Rohres eine Spannung zwischen dem Rohr und der Wand der Rohrbodenöffnung zu erzeugen. Wenn sich das Rohr im Loch ausdehnt, drückt es gegen die Wände des Rosts und erzeugt eine Reibungskraft, die die Struktur an Ort und Stelle hält und Undichtigkeiten verhindert. Hier liegt jedoch die erste Gefahr: Ist der Druck zu schwach, kommt es zu Undichtigkeiten; Wenn es zu stark ist, kommt es zu einer Überverformung, die zu Rissen im Material oder einer Schwächung des Gitters selbst führt.
Zwei Hauptmethoden dominieren in der modernen Industrie: das mechanische Bördeln mit einem Dorn und das hydraulische (oder pneumatische) Bördeln. Das mechanische Verfahren, bei dem ein konischer Dorn in einem Rohr rotiert, ist aufgrund seiner Geschwindigkeit und niedrigen Werkzeugkosten nach wie vor das am weitesten verbreitete Verfahren für die Massenproduktion. Allerdings haben wir in unserer Praxis festgestellt, dass es bei der Verarbeitung dünnwandiger Edelstahl- oder Titanrohre durch die mechanische Methode häufig zu einer ungleichmäßigen Verdünnung der Rohrwand („Helixnut-Effekt“) kommt, was die Korrosionsbeständigkeit der Baugruppe verringert.
Beim hydraulischen Aufweiten hingegen entsteht ein gleichmäßiger radialer Druck über die gesamte Kontaktlänge. Es ist eine ideale Wahl für äußerst kritische Komponenten, die unter hohem Druck oder in aggressiven Umgebungen betrieben werden. Einer unserer Kunden, ein Hersteller von chemischen Reaktoren, war mit dem Problem von Mikrolecks in mechanisch zusammengebauten Geräten konfrontiert. Nach der Umstellung auf Hydrauliktechnik sank die Ausschussrate um 94 %, obwohl die Bearbeitungszeit pro Verbindung um 15 Sekunden anstieg. Dieser Kompromiss erwies sich angesichts der Kosten für Geräteausfallzeiten als wirtschaftlich vertretbar.
Die Wahl der Methode hängt von drei Faktoren ab: Rohrmaterial, Wandstärke und erforderliche Spannkraft. Bei Kohlenstoffstählen mit einer Dicke von mehr als 2 mm zeigt das mechanische Aufweiten hervorragende Ergebnisse. Bei Legierungen auf Basis von Nickel, Titan oder Aluminium sowie bei Rohren mit einer Wandstärke von weniger als 1,5 mm empfehlen wir dringend den Einsatz hydraulischer Systeme. Das Ignorieren dieser Regel führt direkt zu Beschwerden von Kunden.
Der Erfolg der Operation wird nicht durch eine visuelle Beurteilung, sondern durch genaue Zahlen bestimmt. Der Hauptparameter ist die prozentuale Ausdünnung der Rohrwand. Der optimale Bereich liegt zwischen 8 % und 12 %. Ein Wert unter 6 % sorgt für keine ausreichende Spannung und ein Wert über 15 % führt zu einer kritischen Schwächung des Rohrs. Die Berechnung erfolgt nach einer Formel, die den anfänglichen und endgültigen Innendurchmesser des Rohrs sowie den Durchmesser des Lochs im Gitter berücksichtigt.
Der zweitwichtigste Indikator ist die Länge der aufgeweiteten Zone. Es muss genau der Zeichnung entsprechen und darf in der Regel 1-2 mm über das Gitter hinausragen, darf jedoch auf keinen Fall tief in die Kammer des Geräts hineinragen, wo es zu Strömungsturbulenzen kommen kann. Durch den Einsatz automatisierter Systeme mit Tiefensensoren entfällt der menschliche Faktor, der nach unseren Daten die Ursache für 60 % aller Installationsfehler ist.
Viele Technologen machen den fatalen Fehler, sich nur auf das Bördelwerkzeug zu konzentrieren und zu vergessen, das Loch selbst im Rohrboden vorzubereiten. Die Oberfläche des Lochs muss vollkommen sauber sein und eine gewisse Rauheit aufweisen. Laut NormGOST R 55897-2013, die Oberfläche der Löcher sollte keine Markierungen aufweisen, die entlang der Rohrachse verlaufen, da sie zu Korrosionsherden und Wegen für kapillare Leckagen werden können.
Vor Beginn der Arbeiten ist es notwendig, die Löcher gründlich von Zunder, Öl und Oxidfilmen zu reinigen. Je nach Reibematerial verwenden wir spezielle Bürsten mit abrasiven Borsten oder chemischer Ätzung. Die Oberflächenrauheit (Ra) sollte im Bereich von 3,2–6,3 µm liegen. Eine zu glatte (polierte) Oberfläche verringert den Reibungskoeffizienten, was dazu führen kann, dass sich das Rohr unter Last dreht. Eine zu raue Oberfläche erschwert das Einführen des Rohrs und kann bei der Installation zu einer Beschädigung der Außenschicht führen.
Besonderes Augenmerk sollte auf die Geometrie des Lochs gelegt werden. Die Abweichung von der Zylindrizität sollte pro 100 mm Länge 0,05 mm nicht überschreiten. In unserer Praxis gab es einen Fall, bei dem eine Charge von Rohrböden aufgrund von Verschleiß an der Bohrmaschine des Lieferanten elliptische Löcher aufwies. Ein Versuch, Rohre in solchen Löchern aufzuweiten, führte dazu, dass in einem Teil des Umfangs die Spannung zu hoch war (Gefahr von Rissen), im anderen Teil fehlte sie völlig (Gefahr von Undichtigkeiten). Die Charge musste komplett aussortiert werden, was dem Unternehmen erhebliche Verluste kostete.
Auch der Abstand zwischen Rohr und Loch vor Beginn der Aufweitung ist entscheidend. Der empfohlene Spalt beträgt 0,2–0,4 mm. Wenn der Spalt größer als 0,5 mm ist, ist eine übermäßige Verformung des Rohrs erforderlich, um den Hohlraum zu füllen, was unweigerlich zu einer übermäßigen Verformung und einer verringerten Rohrfestigkeit führt. Wenn der Spalt weniger als 0,1 mm beträgt, kommt es zu Montageschwierigkeiten und das Rohr kann stecken bleiben, bevor der Expansionsprozess beginnt.
Die goldene Regel beim Bördeln lautet, dass das Rohrmaterial weicher sein muss als das Rohrbodenmaterial. Der Härteunterschied (Brinell) muss mindestens 30 Einheiten (HB) betragen. Wenn das Rohr härter als der Rost ist, wird beim Aufweiten nicht das Rohr, sondern das Loch im Rost selbst verformt. Dies führt unmittelbar nach dem Entfernen des Werkzeugs zum Verlust der Dichtung.
In Situationen, in denen es strukturell unmöglich ist, das Gitter härter als das Rohr zu machen (z. B. bei der Verwendung von Titanrohren in einem Stahlgitter), kommt die Technologie des Verschmelzens oder Auskleidens der Löcher mit einer härteren Legierung zum Einsatz. Das Ignorieren eines Härtetests vor Beginn einer Serie ist eine Lotterie, bei der die Pflanze fast immer verliert.
Nachfolgend finden Sie einen detaillierten Algorithmus zur Durchführung des mechanischen Bördelns, den wir in unseren Produktionslinien verwenden. Wenn Sie diese Schritte befolgen, können Sie auch bei der Arbeit mit neuen Mitarbeitern eine gleichbleibende Qualität erreichen.
Führen Sie nach Abschluss aller Schritte unbedingt eine selektive Inspektion durch, indem Sie den Innendurchmesser des Rohrs mit einem Bohrmessgerät messen oder eine Luftdruckprüfung durchführen. Laut unserer Dokumentation unterliegt jedes zehnte Gerät einer obligatorischen Dichtheitsprüfung mit Wasser unter einem Druck, der das 1,5-fache des Betriebsdrucks beträgt.
Auch wenn die Technik befolgt wird, können Mängel auftreten. Durch die schnelle Diagnose eines Problems können stundenlange Ausfallzeiten eingespart werden. Schauen wir uns die häufigsten Fälle an, die uns in den Workshops begegnet sind.
Längsrisse am Rohr.Dies ist der gefährlichste Defekt, der oft mit bloßem Auge nicht sichtbar ist. Der Grund ist fast immer derselbe: eine übermäßige Aufweitung (Wandverdünnung um mehr als 15-18 %) oder das Vorhandensein von Mängeln im Rohrmaterial selbst (ausgerollte Enden). Lösung: Reduzieren Sie den Werkzeugvorschub oder erhöhen Sie die Bördelsteigung. Überprüfen Sie auch die Zertifikate für die Rohrcharge – möglicherweise entspricht das Material nicht der angegebenen Duktilität.
Rohr reißt durch Axialkraft aus dem Gitterrost.Lässt sich das Rohr leicht von Hand oder mit geringer Spannung herausziehen, ist die Spannung nicht ausreichend. Ursachen: zu großer Anfangsspalt, geringe Rosthärte, Oberflächenverschmutzung mit Öl oder Oxiden oder zu geringe Länge der Bördelzone. Lösung: Bördelkraft erhöhen, Gitterlöcher sandstrahlen oder Kontaktzone verlängern.
Rohrellipse nach dem Aufweiten.Das Rohr wird oval statt rund. Dies weist auf einen ungleichmäßigen Verschleiß der Rollen des Bördelkopfes oder auf Unrundheit der Maschinenspindel hin. Das Arbeiten mit einem solchen Werkzeug ist nicht akzeptabel, da der Kontakt nur an zwei Punkten und nicht entlang des gesamten Umfangs erfolgt. Ein sofortiger Austausch bzw. ein Schleifen der Rollen und eine Reparatur des Antriebs sind erforderlich.
Kratzer und Risiken auf der Innenfläche.Entstehen durch mangelnde Schmierung, Verwendung verschmutzter Werkzeuge oder zu hoher Drehzahl. Solche Defekte verringern die Korrosionsbeständigkeit erheblich und führen zu Spannungskonzentrationen. In der Lebensmittel- und Pharmaindustrie unterliegen solche Rohre einer bedingungslosen Ablehnung.
Vergessen Sie nicht den Temperaturfaktor. Der Längenausdehnungskoeffizient verschiedener Metalle ist unterschiedlich. Wenn der Wärmetauscher bei hohen Temperaturen (über 300 °C) betrieben wird, dehnt sich das Rohr beim Erhitzen stärker aus als der Rost (wenn das Rohr aus Stahl besteht und der Rost aus Gusseisen oder einer Speziallegierung mit einem niedrigeren Ausdehnungskoeffizienten besteht), was die Spannung erhöhen und zum Kriechen des Metalls führen kann. Umgekehrt kann es beim Abkühlen dazu kommen, dass die Störung verschwindet. Bei der Planung und Auswahl der Bördeltechnik für Hochtemperaturanwendungen ist die Berechnung der thermischen Spannungen erforderlich. In solchen Fällen kommt häufig eine kombinierte Methode zum Einsatz: Bördeln + Bördeln.
Die Arbeit im Industriesektor Russlands und der EAWU-Länder erfordert die strikte Einhaltung behördlicher Dokumente. Das wichtigste Leitdokument istGOST 31317-2007„Wärmetauscher. Allgemeine technische Bedingungen“, die die Anforderungen an die Qualität von Verbindungen regelt. Es ist auch wichtig zu berücksichtigenPB 03-576-03„Regeln für die Gestaltung und den sicheren Betrieb von Druckbehältern.“
Nach diesen Normen muss jede Verbindung hydraulischen Tests ohne Anzeichen von Undichtigkeiten oder bleibender Verformung standhalten. Die Dokumentation des Bördelprozesses (Technologische Karte) muss Angaben zum Bördelmodus (Drehmoment, Drehwinkel, Anzahl der Durchgänge) für jeden Standardgrößentyp enthalten. Diese Daten müssen bei der Technologiezertifizierung überprüft werden.
Für den Export von Produkten in die Länder der Eurasischen Wirtschaftsunion ist ein EAC-Zertifikat erforderlich. Gerätehersteller müssen über ein nach ISO 9001 zertifiziertes Qualitätsmanagementsystem mit Abfackelkontrollverfahren als Schlüsselkontrollpunkten verfügen. Mangelnde Rückverfolgbarkeit der Abfackelparameter für jedes einzelne Gerät kann insbesondere im Öl- und Gassektor ein Grund für die Verweigerung der Abnahme durch den Kunden sein.
Wir empfehlen, technologische Prozesse regelmäßig auf Übereinstimmung mit den neuesten GOST-Ausgaben zu überprüfen. Der Regulierungsrahmen wird aktualisiert und der Einsatz veralteter Techniken kann in Notsituationen zu rechtlichen Risiken führen.
Ein tiefes Verständnis der Abfackeltechnologie ist die Grundlage für die Entwicklung zuverlässiger Wärmeübertragungsgeräte. Dies ist der Grundsatz, der der Arbeit des Unternehmens zugrunde liegt.Wuxi Kaisheng Electric Power and Petrochemical Equipment Co., Ltd.. Das auf die Konstruktion und Herstellung von Hochlastkomponenten spezialisierte Unternehmen hat die oben beschriebenen Techniken erfolgreich auf die Herstellung von Rohrbündelwärmetauschern aus Titan, ASME-zertifizierten Druckbehältern und Wellrohrbündeln aus Edelstahl 316 angewendet.
Die Erfahrung der Wuxi Kaisheng-Spezialisten bestätigt die Bedeutung der richtigen Materialauswahl und Montagemethoden. Bei der Herstellung von Rohrbündeln aus C46400-Marinemessing, Kupfer-Nickel-Legierungen oder exotischen N06625-Nickellegierungen kann die kleinste Abweichung in der Bördeltechnologie in den rauen Umgebungen der Petrochemie oder der Meerwasserentsalzung katastrophale Folgen haben. Das Unternehmen verwendet PED- und ASME-zertifizierte Prozesse, um eine hohe Korrosionsbeständigkeit und Beständigkeit gegenüber extremen Temperaturen und Drücken zu gewährleisten. Ob es sich um Luftkühler, Abhitzekessel oder komplexe Rohrböden aus 321er Stahl und C70600-Legierungen handelt, jedes Produkt wird von der Spaltauswahl bis zum endgültigen Crimpen streng geprüft. Dieser Ansatz ermöglicht es uns, Kunden auf der ganzen Welt maßgeschneiderte Lösungen anzubieten, die über Jahre hinweg zuverlässig funktionieren.
Um Ihnen eine fundierte Entscheidung bei der Auswahl der Ausrüstung für Ihre Produktion zu erleichtern, haben wir eine Vergleichstabelle der beiden Haupttechnologien erstellt. Die Daten basieren auf unserer Servicestatistik der letzten 3 Jahre.
| Vergleichskriterium | Mechanisches Aufweiten (Dorn) | Hydraulisches Aufweiten |
|---|---|---|
| Druckgleichmäßigkeit | Uneben (Punktkontakt der Rollen). Gefahr von Spiralspuren. | Absolut gleichmäßig über den gesamten Umfang (360°). Ideale Geometrie. |
| Verarbeitungsgeschwindigkeit | Hoch. Geeignet für Massendurchfluss (Hunderte Rohre pro Schicht). | Durchschnitt. Erfordert mehr Zeit zum Einbau von Dichtungen und zum Aufpumpen des Drucks. |
| Anwendbarkeit auf Materialien | Kohlenstoffstähle, Messing, Kupfer. Nicht geeignet für Titan und spröde Legierungen. | Universal. Ideal für Titan, Edelstahl, Aluminiumlegierungen und dünnwandige Rohre. |
| Kosten für Ausrüstung | Niedrig. Rollen und Dorne sind kostengünstig und leicht austauschbar. | Hoch. Hydraulikköpfe sind schwierig herzustellen und zu reparieren. |
| Gefahr einer Rohrbeschädigung | Mittel/Hoch (abhängig von den Fähigkeiten des Bedieners). | Minimum. Das System lässt den Druck automatisch ab, wenn der Grenzwert überschritten wird. |
| Empfohlener Bereich | BHKW-Kondensatoren, Heizgeräte, kostengünstige Wärmetauscher. | Chemische Industrie, Kernenergie, Lebensmittelindustrie, Offshore-Plattformen. |
Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, gibt es keine universelle Lösung. Für ein Werk, das 500 Haushaltsklimageräte pro Tag herstellt, wäre Hydraulik ein wirtschaftlicher Selbstmord. Für eine einzelne Bestellung eines Hastelloy-Hochdruckreaktors ist die mechanische Methode jedoch aus Sicherheitsgründen nicht akzeptabel. Wählen Sie ein Werkzeug für die Aufgabe, nicht für die Mode.
Der optimale Spalt beträgt 0,2–0,4 mm. Ein Spalt von weniger als 0,1 mm erschwert die Montage und kann beim Einsetzen zu Riefen führen. Ein Spalt von mehr als 0,5 mm erfordert eine übermäßige Verformung des Rohrs, um es auszuwählen, was zu einer übermäßigen Verformung und einer Verkürzung der Lebensdauer des Geräts führt. Wenn Ihre Loch- und Rohrtoleranzen außerhalb dieser Grenzen liegen, müssen Sie möglicherweise Ihre Bearbeitungstechnik überdenken oder Abstandshalter verwenden.
Wiederholtes Aufweiten ist nur zulässig, wenn beim ersten Versuch nicht das erforderliche Anzugsdrehmoment erreicht wurde (Unterverformung). Sie können einen weiteren Durchgang mit erhöhter Kraft durchführen. Wenn das Rohr jedoch bereits verformt ist (die Wandverdünnung hat das Normmaß überschritten oder es sind Risse aufgetreten), ist ein wiederholtes Aufweiten strengstens untersagt. Ein solches Rohr kann nur aufgebohrt und durch ein neues ersetzt werden. Der Versuch, ein verformtes Rohr zu „reparieren“, führt garantiert zur Zerstörung der Verbindung im Betrieb.
Ja, Schmierung ist erforderlich. Es reduziert die Reibung zwischen den Dornrollen und der Rohrinnenfläche, verhindert Abrieb und sorgt für eine saubere Oberfläche nach der Bearbeitung. Verwenden Sie nur Schmierstoffe, die keine festen Schleifpartikel enthalten und leicht abwaschbar sind (wenn Systemsauberkeit erforderlich ist). Mangelnde Schmierung erhöht die Bördelkraft um 20–30 % und beschleunigt den Werkzeugverschleiß.
Die wichtigste zerstörungsfreie Methode besteht darin, den Innendurchmesser des Rohrs nach dem Aufweiten mit einem Bohrmessgerät zu messen und ihn mit dem berechneten Wert zu vergleichen. Weit verbreitet ist auch die Methode des Crimpens mit Luft oder Wasser. Auch die Sichtprüfung der Enden und die Prüfung der Auszugskraft (an Musterproben) gehören zum Standard-Kontrollpaket. Bei kritischen Bauteilen ist die Ultraschallprüfung der Kontaktzone möglich.
TechnologieRohraufweitungin einem Rohrboden ist nach wie vor ein grundlegender Prozess in der Wärmekrafttechnik und Chemietechnik. Trotz des Aufkommens neuer Schweißverfahren und Klebeverbindungen bietet die mechanische Aufweitung eine einzigartige Kombination aus Zuverlässigkeit, Wartbarkeit und Kosteneffizienz. Allerdings ist der Preis eines Fehlers hier extrem hoch: Ein undichtes Rohr kann den gesamten tonnenschweren Apparat beschädigen.
Unsere langjährige Erfahrung zeigt uns, dass 80 % der Probleme nicht auf schlechte Ausrüstung, sondern auf mangelnde Prozessdisziplin zurückzuführen sind: schmutzige Löcher, nicht gemessene Härte, Ermüdung des Bedieners. Die Einführung automatisierter Drehmoment- und Tiefenkontrollsysteme, regelmäßige Personalschulungen und die strikte Einhaltung von Prozesskarten sind die drei Säulen, auf denen die Qualität Ihrer Wärmetauscher beruht.
Wenn Sie über die Aufrüstung einer Produktionslinie nachdenken oder immer wieder Probleme mit Leckagen haben, verlassen Sie sich nicht auf Ihr Bauchgefühl. Führen Sie ein Audit Ihrer aktuellen Technologie durch. Vielleicht lässt sich das Problem, das Sie schon seit Monaten beschäftigt, einfach durch einen Wechsel der Schmiermittelart oder durch die Anpassung des Winkels der Dornverjüngung lösen.
Wir sind bereit, unsere Erfahrungen weiterzugeben und Sie bei der Auswahl des optimalen Bördelmodus für Ihre spezifischen Bedingungen zu beraten. Die Zuverlässigkeit Ihrer Ausrüstung ist das Ergebnis der Liebe zum Detail.
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