DE890784C

DE890784C - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Verbundröhren

Info

Publication number: DE890784C
Application number: DENDAT890784D
Authority: DE
Inventors: Meerenbusch Post Buderich bei Düsseldorf Dipl.-Ing. Wilhelm Jaimm
Original assignee: Westdeutsche Mannesmannröhrcn Aktiengesellschaft, Düsseldorf
Publication date: 1953-08-13

Description

Für Hochdruckleitungen verwendet man mit Vorliebe Schrumpfrohre, d. h. Rohre, die aus zwei oder mehr aufeinander geschrumpften Rohrlagen zusammengesetzt sind. Der Vorteil dieser Schrumpfrohre besteht in erster Linie darin, daß unter der Wirkung des Innendruckes sich eine günstigere Spannungsverteilung über die Rohrwandstärke ergibt als bei einem einlagigen Rohr, und daß die in der inneren Rohrlage entstehende Druckrorspannung einen Teil des Innendruckes aufnimmt, bevor eine Dehnung des Rohrlagenwerkstoffes eintritt.

Schrumpfrohre werden in der Regel in der Weise hergestellt, daß die innere Rohrlage einen Außendurchmesser erhält, der etwas größer ist als der Innendurchmesser der äußeren Rohrlage, und daß die äußere Rohrlage durch Erwärmung so weit aufgeweitet wird, daß "sie über die innere Rohrlage geschoben werden kann. Durch Abkühlung wird dann die äußere Rohrlage auf die innere fest aufgeschrumpft. Die Durchführung dieses Verfahrens ist um so schwieriger, je kleiner die Rohrabmessumgen sind. Die Anwendung ist nicht mehr möglich, sobald die Toleranzen für die Abmessungen der Rohrlagen größer sind als das erreichbare Schrumpfmaß.

Die Erfindung liefert ein für beliebige Rohrabmessungen anwendbares Verfahren zur Herstellung von Schrumpfrohren, welches einfach und billig ist und insbesondere den Vorteil hat, daß seine Durchführung nicht von der Herstellungsgenauigkeit der Rohrlagen abhängig ist. Das neue Verfahren besteht darin, daß für die verschiedenen Rohrlagen Stähle verwendet werden, die hinsichtlich der mit ihren Zustandsänderungen verbundenen Volumenänderung verschieden sind, und daß die durch Walzen oder in anderer bekannter Weise ver-

einigten Rohrlagen von einer Temperatur oberhalb des A3-Punktes mit zeitlich verschobenem Abkühlungsverlauf und gegebenenfalls unterschiedlichen Abkühlungsgeschwindigkeiten von der Innen- und Außenseite des Rohres her abgeschreckt werden. Es werden also die beim Abschrecken der Rohrlagen auftretenden unterschiedlichen. Volumenänderungen der entsprechend ausgewählten Stähle nutzbar gemacht, um das Aufeinanderpressen der ίο Rohrlagen herbeizuführen. Dabei ist es gleichgültig, auf welche Weise die Rohrlagen vor der Wärmebehandlung miteinander vereinigt werden. Es kann dies durch Walzen im Pilgerverfahren, durch Druck- oder Aufweitezug oder durch, andere bekannte Maßnahmen erfolgen. Entscheidend ist nur, daß die Stähle der Rohrlagen durch die Abkühlung unterschiedliche Volumenänderungen erfahren, die auf dem bekannten Verhalten des Eisens bei der Umwandlung von y-Phase in die α-Phase und auf der Tatsache beruht, daß dieses Verhalten durch verschiedene Legierungszusätze verschieden beeinflußt werden kann.

Ein für chemische Zwecke als Hochdruckrohr geeignetes zweilagiges Verbundrohr kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß für die innere Rohrlage ein austenitischer Stahl und für die äußere Rohrlage ein härtbarer Stahl, z. B. ein Chrom-Vanadium-Stahl oder ein Chrom-Vanadium-Molybdän-Stahl, verwendet wird und die Abschreckung der inneren Rohrlage mit zeitlichem Vorsprung vor der Abschreckung der äußeren Rohrlage erfolgt. Dabei wird die innere austenitische Rohrlage in den rein austenitischen Zustand versetzt, während die äußere Rohr lage eine Um-Wandlung aus dem austenitischen in den martensitischen Zustand erfährt und gehärtet bzw. vergütet wird. Die damit verbundene Volumenzunahme des Werkstoffes der äußeren Rohrlage bewirkt ein Aufschrumpfen derselben auf die innere Rohrlage. Dadurch kann z. B. die innere Rohrlage auf eine Druckvorspannung von etwa 25 kg/mm² gebracht werden. Wenn die äußere Rohrlage auf eine Streckgrenze von etwa 75 kg/mni² gehärtet bzw. vergütet ist, steht als Differenzwert der Streckgrenze der beiden Rohrlagen ein absoluter Betrag von etwa 100 kg/mm² zur Verfügung, während sich für die innere Rohrlage ein scheinbarer Streckgrenzenwert von etwa 50 kg/mm² ergibt. Wenn der äußere Durchmesser des; Verbundrohres etwa doppelt so groß ist wie der innere, kann das Verbundrohr einen Innendruck von etwa 2000 atü ohne Inanspruchnahme plastischer Verformungen aufnehmen.

Das Verfahren läßt sich mit einfachen Hilfsmitteln praktisch verwirklichen. Eine geeignete Vorrichtung besteht beispielsweise aus einem die Abschreckflüssigkeit für die äußere Rohrlage enthaltenden Tauchbad, einem aus dem Tauchbad herausragenden, mit derlAbschreckflüssigkeit für die innere Rohrlage gespeisten und mit einer Brause od. dgl. versehenen Rohr und einer über diesem Rohr angeordneten senkrechten Führung für das abzuschreckende Verbundrohr.

Eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Ein Behälter 1 enthält eine Abschreckflüssigkeit 2 für die äußere Rohrlage des abzuschreckenden Verbundrohres R. Diese Abschreckflüssigkeit kann z. B. auf 80 bis ioo° C erwärmt sein und gegebenenfallszur besseren Härtewirkung einen alkalischen Zusatz, z. B. Wasserglas, enthalten. Senkrecht durch den Behälter erstreckt sich ein Rohr 3, welches durch eine Leitung 4 und eine Absperrvorrichtung 5 mit einer Abschreckflüssigkeit für die innere Rohrlage gespeist wird und aus dem durch die Abschreckflüssigkeit 2 gebildeten Tauchbad herausragt. Das obere Ende dieses. Rohres· 3 ist mit einer Brause 6 od. dgl. versehen. Der Durchmesser des Rohres 3 ist kleiner als der Innendurchmesser des abzuschreckenden Verbundrohres R. Oberhalb des Rohres 3 mit der Brause 6 befindet sich eine Führung 7, durch die das abzuschreckende Verbundrohr R_J welches vorher auf eine Temperatur von beispielsweise. 1050 bis 1080⁰ C erwärmt ist, in senkrechter Lage über das Rohr R geschoben werden kann. Im Augenblick des Überschi ebene des Rohres· R über die Brause 6 wird durch eine geeignete Vorrichtung, beispielsweise einem elektrischen Kontaktgeber 8 und ein Relais 9, die Absperrvorrichtung 5 geöffnet, so daß durch das Rohr 3 und die Brause 6 die betreffende Abschreckflüssigkeit der Innenwand des Verbundrohres zugeführt wird. Bei der weiteren Abwärtsbewegung des Verbundrohres· i? gelangt dieses in dieAbschreckflüssiigkeit 2, wodurch die äußere Rohrlage mit zeitlicher Verzögerung gegenüber der Abschreckung der inneren Rohrlage abgeschreckt wird. Durch geeignete Auswahl der Abschreckflüssigkeiten und ihrer Temperaturen können unterschiedliche Abkühlungsgeschwindigkeiten der Rohrlagen erzielt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von aus zwei oder mehr aufeinander geschrumpften Rohrlagen bestehenden Verbundrohren aus Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß für die verschiedenen Rohrlagen Stähle verwendet werden, die hinsichtlich der mit ihren Zustandsänderüngen verbundenen Volumenänderungen verschieden sind, und daß die durch Walzen oder in anderer bekannter Weise vereinigtein Rohrlagen von einer Temperatur oberhalb des A3-Punktes mit zeitlich verschobenem Abkühlungsverlauf und gegebenenfalls mit unterschiedlichen Abkühlungsgeschwindigkeiten von der Innen- oder Außenseite des Rohres her abgeschreckt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines austenitischen Stahles für die innere Rohrlage und eines härtbaren Stahles, z. B. eines Chrom-Vanadium-Stahles, oder eines Chrom-Molybdän-Vanadium-Stahles für die äußere Rohrlage die Abschreckung der inneren Lage mit zeitlichem

Vorsprung vor der Abschreckung der äußeren Lage erfolgt.

3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens; nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem die' Abschreckflüssigkeit für die äußere Rohrlage enthaltenden Tauchbad ein zweckmäßig mit einer Brause od. dgl. versehenes Rohr herausragt und über diesem Rohr eine senkrechte Führung für das abzuschreckende Verbundrohr angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen