EP0394754A2 - Verfahren und Vorrichtung zur selektiven Wärmebehandlung des Schweissnahtbereiches eines längsnahtgeschweissten Rohres - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur selektiven Wärmebehandlung des Schweissnahtbereiches eines längsnahtgeschweissten Rohres Download PDF

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EP0394754A2
EP0394754A2 EP90106913A EP90106913A EP0394754A2 EP 0394754 A2 EP0394754 A2 EP 0394754A2 EP 90106913 A EP90106913 A EP 90106913A EP 90106913 A EP90106913 A EP 90106913A EP 0394754 A2 EP0394754 A2 EP 0394754A2
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weld seam
area
tube
temperature
heating means
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Friedhelm Schmitz
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints

Definitions

  • the present invention relates to a method for the selective heat treatment of the weld region of a longitudinally welded metal tube and a device suitable therefor.
  • the method is particularly applicable to pipes with a diameter of less than 100 mm and a wall thickness of less than 2.5 mm. It is particularly suitable for pipes of even smaller dimensions, such as those used in heat exchangers and steam condensers, with pipe diameters of, for example, 10 to 50 mm and wall thicknesses of between about 0.3 and 1 mm.
  • the invention is of particular importance for pipes made of stainless steel with proportions of chromium and optional components such as nickel and / or molybdenum with a simultaneously low carbon content.
  • the heat treatment is intended to improve the corrosion properties, particularly with regard to pitting corrosion.
  • the object of the present invention is to provide a method which enables the weld seam to be heated quickly over a short distance and keeps the amount of heating means low.
  • a device suitable for this purpose is to be specified.
  • a method for selective solution annealing of the weld seam in particular including its heat affected zone, of a longitudinally welded metal tube, the tube in particular having a diameter of less than 100 mm and a wall thickness of less than 2.5 mm, and wherein a heat treatment device and the The pipe is moved relative to one another with the following features:
  • the weld seam is heated, preferably by means of at least one arc generated with at least one non-melting electrode, under protective gas to such an extent that its outer region is melted; the weld seam is then selectively held by further heating means, for example further arcs, infrared radiators or induction coils, for a predefinable period under protective gas at least at a temperature required for the solution annealing of the tube material, but at least in the interior area below the melting temperature and then cooled under protective gas.
  • the invention is based on the knowledge that, for most applications of the pipes considered here, only the corrosion resistance of the weld seam is important for attacks from the inside, ie the quality of the weld seam must above all Things inside can be improved by heat treatment, whereby a small loss of quality in a relatively small outside area is not decisive. It is therefore entirely permissible to melt the outer area of the weld seam when the weld seam area is heated, which enables rapid heat input in a small space.
  • phase transition from the solid to the molten state causes a high heat absorption of the outer area of the weld seam, this amount of heat being partly passed on to the inner area of the weld seam by heat conduction when the outer area solidifies, so that this inner area also heats up very quickly, but not up to there unwanted melting. Subsequently, it is only necessary to keep the temperature of the weld seam in the desired temperature range necessary for solution annealing, which is possible by means of further heating means, in particular by induction coils or by illuminating the weld seam in a linear or punctiform manner. Of course, it should be noted that both when heating z. B.
  • a preferred field of application of the invention is heat exchanger tubes made of stainless, in particular molybdenum-containing steels, in which solution annealing of the weld seam region can be carried out above 1200 ° C. or even above 1300 ° C.
  • the rest of the pipe naturally heats up during heat treatment, but at a significantly lower temperature than that of the weld area. Such heating of the entire pipe is quite desirable and necessary.
  • the pipe does not become so warm outside the weld seam area that it could be deformed by the transport mechanism inadmissibly, so that a high quality of the pipes is guaranteed, which reduces the rejects and facilitates the quality checks that may be necessary later.
  • This plays an important role in particular for particularly thin-walled pipes with a wall thickness of approximately 0.3 to 0.5 mm.
  • the proposed combination of an electrode with other heating means enables a very compact construction of the heat treatment section and combines the advantages of rapid heating by an arc with the favorable properties of other heating means, in particular infrared heaters and induction coils with regard to maintaining an existing temperature.
  • FIG. 1 the basic structure of a longitudinally welded metal tube is shown in cross-section in FIG. 1, and in FIG. 2 a basic illustration of the device is shown with a diagram of the temperature curves arranged below it in spatial association with the heat treatment device shown.
  • the cross section shown in FIG. 1 through a longitudinally welded tube 1 illustrates the areas of the tube which are essential for the invention.
  • the individual zones are not shown to scale in order to better illustrate basic things.
  • the weld seam and the heat affected zone are smaller.
  • the weld seam 2 is generally located on the top of the tube 1 during manufacture. It is surrounded by a heat-affected zone 3, in which the welding process has left changes and inhomogeneities.
  • the rest of the tube consists of unchanged base material, although it may be advisable, for safety reasons, to include an area 4 outside the heat affected zone 3 in a heat treatment, since the exact extent of the heat affected zone 3 is not always known.
  • the weld seam 2 itself has an outer region 2.1, the corrosion properties of which play no role in pipes which are only subjected to corrosive stress on the inside, and Interior area 2.2 whose properties can be decisive for the corrosion resistance of the entire pipe.
  • Fig. 2 shows schematically a heat treatment line, which can be part of a complete production device for longitudinally welded metal pipes or can be arranged separately.
  • the tube 1 passes through this distance by being carried and moved by transport rollers 11 or similar means.
  • the weld seam 2 or the entire weld seam region are heated by an arc 7 at the beginning of the heat treatment. For this first heating, other means with high energy density, such as.
  • a conventional current source 5.1 which is connected on the one hand via a supply line 5.2 to the tube 1 and on the other hand to a non-melting electrode 5, feeds the arc 7.
  • the surrounding area of the arc 7 can be kept under protective gas 1 by means of a conventional device 6.
  • further heating means 8 in the present exemplary embodiment infrared radiators, which keep the temperature of the weld seam area above the minimum temperature Tmin necessary for solution annealing.
  • the distance between the arc 7 and the first infrared radiator 8 is selected such that the outer region 2.1 of the weld seam 2.2 melted by the arc 7 can solidify again on the way by dissipating heat to the inner region 2.2, so that the entire weld region increases approximately same temperature is above Tmin.
  • a protective gas atmosphere (indicated by arrows) around the entire tube 1 can be maintained by a quartz glass tube 9.
  • a cooling section 10 which is also under protective gas, is connected to the heat treatment section. Under the heat treatment device and with spatial association with it, a diagram is shown in FIG. 2 to illustrate the temperature profiles.
  • the temperature is plotted on the abscissa, two temperatures being given by way of example to illustrate the material-dependent region in question.
  • the distance is plotted on the ordinate according to the length of the heat treatment device, whereby (assuming a constant throughput speed of the tube this is equivalent to the time.
  • the diagram therefore represents the temporal or spatial course of the temperatures during the heat treatment.
  • the dashed line Tmir indicates the temperature that is at least necessary for solution annealing of the pipe material
  • line Ts indicates the melting temperature of the pipe material
  • line Ta illustrates the temperature in the outer region 2.1 of the weld seam 2
  • line Ti illustrates the temperature profile in the inner region 2.2 of the weld seam during It can be seen from the diagram that in the area of the arc 7 the outer area is heated to a temperature above the melting point Ts, but the inner area remains significantly below this temperature
  • Infrared emitters 8 equalize the temperatures of the outside area 2.1 and the inside area 2.2.
  • the outer region 2.1 is brought to higher temperatures than the inner region 2.2 during the further heat treatment, whereby it must be ensured in any case that the temperature Ti must lie between Trin and Ts, while it is permissible for the outer region 2.1 that this in between, as indicated by the dotted lines Ta ', exceeds the melting point Ts.
  • the temperature of the weld seam area is finally reduced under protective gas until protective gas is no longer necessary to avoid reactions with the surrounding atmosphere.
  • the present invention is particularly suitable for the heat treatment directly downstream of a pipe production plant.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum selektiven Lösungsglühen des Schweißnahtbereiches (2, 3) eines längsnaht­geschweißten Metallrohres (1). Insbesondere eignet sich das Verfahren für Rohre (1) mit einem Durchmesser von weniger als 100 mm und einer Wanddicke von weniger als 2,5 mm, vorzugsweise weniger als 0,7 mm. Im Verlauf der Wärmebehandlung wird die Schweißnaht (2) zunächst unter Schutzgas (1) so hoch erhitzt, daß ihr Außenbereich (2.1) aufgeschmolzen wird. Dies kann vorzugsweise durch einen Lichtbogen (7) erfolgen. Anschließend wird die Schweißnaht (2) selektiv durch weitere Heizmittel (8), beispielsweise weitere Lichtbogen, Infrarotstrahler oder In­duktionsspulen, für einen vorgebbaren Zeitraum unter Schutz­gas (I) mindestens auf einer für das Lösungsglühen des Rohr­materials erforderlichen Temperatur (Tmin), aber zumindest im Innenbereich (2,2) der Schweißnaht (2) unterhalb der Schmelz­temperatur (Ts) gehalten und danach unter Schutzgas (I) abge­kühlt (10). Das einmalige oder mehrfache Anschmelzen des Außen­bereiches (2.1) der Schweißnaht (2) verringert nicht die Qua­lität der Wärmebehandlung im Innenbereich (2.2), so daß die erstrebte Korrosionsfestigkeit dort nicht leidet. Das teil­weise Aufschmelzen erleichtert jedoch eine schnelle Wärme­einbringung zur Aufheizung der Schweißnaht.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur selek­tiven Wärmebehandlung des Schweißnahtbereiches eines längs­nahtgeschweißten Metallrohres und eine hierfür geeignete Vorrichtung. Anwendbar ist das Verfahren vor allem auf Rohre mit einem Durchmesser von weniger als 100 mm und einer Wand­dicke von weniger als 2,5 mm. Besonders geeignet ist es für Rohre von noch geringeren Dimensionen, wie sie beispiels­weise bei Wärmetauschern und Wasserdampf-Kondensatoren An­wendung finden mit Rohrdurchmessern von beispielsweise 10 bis 50 mm und Wanddicken zwischen etwa 0,3 und 1 mm. Besondere Bedeutung hat die Erfindung für Rohre aus nicht­rostendem Stahl mit Anteilen an Chrom und Wahlkomponenten wie Nickel und/oder Molybdän bei gleichzeitig geringem Kohlenstoff­gehalt. Durch die Wärmebehandlung sollen die Korrosionseigen­schaften, insbesondere bezüglich Lochfraßkorrosion, verbessert werden.
  • Ein prinzipiell geeignetes Verfahren zu einer selektiven Wärmebehandlung des Schweißnahtbereiches von solchen Rohren und eine zugehörige Vorrichtung sind aus der EP-A 0 234 200 bekannt. Dort wird auch auf die Vorteile verwiesen, die eine selektive Lösungsglühung der Schweißnaht in bezug auf den Aus­gleich von Chrom- und/oder Molybdän-Seigerungen hat.
  • Aus der US-PS 2 673 276 ist der prinzipielle Aufbau einer Vorrichtung zum Herstellen von längsnahtgeschweißten Rohren mit integrierter Wärmebehandlungsvorrichtung bekannt.
  • Fertigungsanlagen für längsnahtgeschweißte Rohre, sogenann­te Fertigungsstraßen sind wegen der vielen notwendigen Be­arbeitungsschritte relativ langgestreckt und erfordern daher ohnehin schon große Hallen. Wird an die Herstellungsvorrich­tung noch eine Wärmebehandlungsvorrichtung angekoppelt, so verlängert sich die gesamte Anlage entsprechend. Bei einer Lösungsglühung des Schweißnahtbereiches muß eine sehr hohe Temperatur über einen längeren Zeitraum, beispielsweise 1250°C über 25 Sekunden im Schweißnahtbereich aufrechterhalten werden. Je nach der Fertigungsgeschwindigkeit der Rohre kann dies eine relativ lange Wärmebehandlungsstrecke erfordern, der sich dann noch eine Abkühlstrecke anschließt. Hierbei stellt auch die Aufheizung der Schweißnaht auf die zur Lö­sungsglühung erforderliche Temperatur ein Problem dar, weil das Aufheizen eine höhere Wärmeübertragung auf den Schweiß­nahtbereich erfordert als das spätere Aufrechterhalten der Temperatur.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, welches eine schnelle Aufheizung der Schweißnaht auf kurzer Strecke ermöglicht und den Aufwand an Heizmitteln gering hält. Zusätzlich soll eine hierfür geeignete Vorrich­tung angegeben werden.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum selektiven Lösungsglühen der Schweißnaht, insbesondere einschließlich deren Wärmeeinflußzone, eines längsnahtgeschweißten Metall­rohres, wobei das Rohr insbesondere einen Durchmesser von weniger als 100 mm und eine Wanddicke von weniger als 2,5 mm hat und wobei eine Wärmebehandlungsvorrichtung und das Rohr relativ zueinander bewegt werden mit folgenden Merkmalen: Die Schweißnaht wird, vorzugsweise mittels wenigstens eines mit wenigstens einer nicht abschmelzenden Elektrode erzeugten Licht­bogens, unter Schutzgas so hoch erhitzt, daß ihr Außenbereich aufgeschmolzen wird; anschließend wird die Schweißnaht selektiv durch weitere Heizmittel, beispielsweise weitere Lichtbogen, Infrarotstrahler oder Induktionsspulen, für einen vorgebbaren Zeitraum unter Schutzgas mindestens auf einer für das Lö­sungsglühen des Rohrmaterials erforderlichen Temperatur aber zumindest im Innenbereich unterhalb der Schmelztemperatur gehalten und danach unter Schutzgas abgekühlt. Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß es für die meisten Anwendungen der hier betrachteten Rohre nur auf die Korrosions­festigkeit der Schweißnaht für Angriffe von der Innenseite her ankommt, d. h. die Qualität der Schweißnaht muß vor allen Dingen im Innenbereich durch die Wärmebehandlung verbessert werden, wobei ein geringer Qualitätsverlust in einem relativ kleinen Außenbereich nicht entscheidend ist. Deshalb ist es durchaus zulässig, bei der Aufheizung des Schweißnahtbereiches den äußeren Bereich der Schweißnaht aufzuschmelzen, wodurch eine schnelle Wärmeeinbringung auf kleinem Raum möglich wird. Der Phasenübergang vom festen zum Schmelzflüssigen Zustand bewirkt eine hohe Wärmeaufnahme des Außenbereiches der Schweiß­naht, wobei diese Wärmemenge teilweise beim Erstarren des Außenbereiches an den inneren Bereich der Schweißnaht durch Wärmeleitung weitergegeben wird, so daß sich dieser Innenbe­reich ebenfalls sehr schnell aufheizt, jedoch nicht bis zum dort unerwünschten Schmelzen. Anschließend ist es nur noch nötig, die Temperatur der Schweißnaht im gewünschten, für eine Lösungsglühlung notwendigen Temperaturbereich zu halten, was durch weitere Heizmittel, insbesondere durch Induktionsspulen oder die Schweißnaht linienförmig oder punktförmig beleuchten­de Infrarotstrahler möglich ist. Zu beachten ist natürlich, daß sowohl beim Aufheizen z. B. durch einen Lichtbogen, wie auch beim späteren Aufrechterhalten der Wärmebehandlungstempera­tur eine Schutzgasatmosphäre vorhanden sein muß, welche mit den im Stand der Technik hinreichend bekannten Mitteln aufrecht­erhalten werden kann. Es sei darauf hingewiesen, daß auch bei der späteren Wärmebehandlung das periodische Anschmelzen der Außenseite der Schweißnaht zur höheren Wärmeeinbringung im Prinzip zulässig ist, sofern nur sichergestellt wird, daß ein genügend dicker Innenbereich der Schweißnaht nicht aufge­schmolzen wird, wodurch sich sonst die gerade unerwünschten Seigerungen wieder bilden könnten.
  • Im allgemeinen wird es jedoch günstig sein, den Außenbereich der Schweißnaht nur zu Beginn der Wärmebehandlung einmal aufzuschmelzen und anschließend die Wärmebehandlung in einem Temperaturbereich durchzuführen, in dem die gesamte Schweiß­naht schon wieder verfestigt ist. Wie anhand der Zeichnung näher erläutert wird, gibt es natürlich bei einer Wärmebe­handlung von außen immer eine mehr oder weniger große Temperaturdifferenz zwischen dem Außenbereich und dem Innen­bereich der Schweißnaht, was jedoch für den Erfolg der Wärme­behandlung keine Rolle spielt, wenn nur der Innenbereich der Schweißnaht sich genügend lange oberhalb der Mindesttemperatur, die für eine Lösungsglühung notwendig ist, befindet.
  • Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung sind Wärme­tauscherrohre aus nichtrostenden, insbesondere molybdänhaltigen Stählen, bei denen eine Lösungsglühung des Schweißnahtbereiches oberhalb von 1200° C oder sogar oberhalb 1300° C durchgeführt werden kann. Je höher die gewählte Temperatur der Wärmebe­handlung ist, desto geringer kann die Haltezeit sein, die beispielsweise zwischen 5 und 30 Sekunden, vorzugsweise zwischen 15 und 30 Sekunden, liegen sollte. Bei der Wärme­behandlung heizt sich natürlich auch der übrige Bereich des Rohres auf, jedoch auf einer bedeutend niedrigere Temperatur als die des Schweißnahtbereiches. Eine solche Aufheizung des gesamten Rohres ist durchaus erwünscht und notwendig. Das Rohr wird jedoch außerhalb des Schweißnahtbereiches nicht so warm, daß es durch die Transportmechanik unzulässig verformt werden könnte, so daß eine hohe Qualität der Rohre gewährleistet ist, was den Ausschuß verringert und die später ggf. notwendigen Qualitätsprüfungen erleichtert. Dies spielt insbesondere für besonders dünnwandige Rohre von etwa 0,3 bis 0,5 mm Wanddicke eine wichtige Rolle.
  • Wie anhand der Zeichnung näher erläutert wird, besteht eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum selektiven Lösungsglühen der Schweißnaht eines längsnahtgeschweißten Rohres aus wenig­stens einem ersten, etwa punktuell wirkenden Heizmittel hoher Energiedichte zum Aufschmelzen des Außenbereiches der Schweiß­naht, z. B. wenigstens einer nicht abschmelzenden, einen Lichtbogen erzeugenden Elektrode; weiteren Heizmitteln, vorzugs­weise Infrarotstrahlern oder Induktionsspulen, welche eine selek­tive Aufheizung des Schweißnahtbereiches bewirken können; Mitteln zur Aufrechterhaltung einer Schutzgasatmosphäre im Be­reich der ersten Elektrode und in der Umgebung des Metallrohres unterhalb der weiteren Heizmittel und dem Bereich einer anschließenden Abkühlstrecke; Vorrichtungen zum Bewegen der Metallrohre entlang der durch die Heizmittel vorgegebenen Linie. Die vorgeschlagene Kombination einer Elektrode mit anderen Heizmitteln, insbesondere Infrarotstrahlern, ermöglicht einen sehr kompakten Aufbau der Wärmebehandlungs­strecke und verbindet die Vorteile des schnellen Aufheizens durch einen Lichtbogen mit den günstigen Eigenschaften anderer Heizmittel, insb. von Infrarotstrahlern und Induk­tionsspulen bezüglich des Aufrechterhaltens einer bestehenden Temperatur.
  • In der Zeichnung ist in Fig. 1 der prinzipielle Aufbau eines längsnahtgeschweißten Metallrohres im Querschnitt dargestellt und in Fig. 2 eine Prinzipdarstellung der Vorrichtung mit einem darunter angeordneten Diagramm der Temperaturverläufe in räumlicher Zuordnung zu der gezeigten Wärmebehandlungsvor­richtung dargestellt.
  • Der in Fig. 1 dargestellte Querschnitt durch ein längs­nahtgeschweißtes Rohr 1 veranschaulicht die für die Erfindung wesentlichen Bereiche des Rohres. Dabei sind die einzelnen Zonen nicht maßstabsgerecht dargestellt, um prinzipielle Din­ge besser veranschaulichen zu können. In Wirklichkeit sind die Schweißnaht und die Wärmeeinflußzone kleiner. Die Schweiß­naht 2 liegt im allgemeinen bei der Herstellung an der Ober­seite des Rohres 1. Sie ist umgeben von einer Wärmeeinfluß­zone 3, in welcher der Schweißvorgang Veränderungen und Inhomo­genitäten hinterlassen hat. Der Rest des Rohres besteht aus unverändertem Grundwerkstoff, wobei es jedoch sinnvoll sein kann, aus Sicherheitsgründen einen Bereich 4 außerhalb der Wärmeeinflußzone 3 bei einer Wärmebehandlung einzubeziehen, da die genaue Ausdehnung der Wärmeeinflußzone 3 nicht immer bekannt ist. Schweißnaht 2, Wärmeeinflußzone 3 und Sicher­heitsbereich 4 sind in der Beschreibung als Schweißnaht­bereich bezeichnet. Die Schweißnaht 2 selbst hat einen Außen­bereich 2.1, dessen Korrosionseigenschaften bei nur innen korrosiv beanspruchten Rohren keine Rolle spielen, und einen Innenbereich 2.2 dessen Eigenschaften entscheidend für die Korrosionsbeständigkeit des ganzen Rohres sein können. Fig. 2 zeigt schematisch eine Wärmebehandlungsstrecke, die Teil einer vollständigen Produktionsvorrichtung für längs­nahtgeschweißte Metallrohre oder auch separat angeordnet sein kann. Das Rohr 1 durchläuft diese Strecke, indem es von Transportrollen 11 oder ähnlichen Mitteln getragen und be­wegt wird. Die Schweißnaht 2 bzw. der gesamte Schweißnaht­bereich werden zu Beginn der Wärmebehandlung durch einen Lichtbogen 7 aufgeheizt. Für dieses erste Aufheizen können auch andere Mittel mit hoher Energiedichte, wie z. B. Laserstrahlen eingesetzt werden. Eine übliche Stromquelle 5.1, die einerseits über eine Zuleitung 5.2 mit dem Rohr 1 und andererseits mit einer nichtabschmelzenden Elektrode 5 verbunden ist, speist den Lichtbogen 7. Unter Umständen kann es sinnvoll sein, den Lichtbogen in an sich bekannter Weise durch Mag­netfelder zu bewegen, um eine gleichmäßige Wärmeübertragung auf den Schweißnahtbereich zu erzielen. Mittels einer üblichen Vorrichtung 6 kann der Umgebungsbereich des Lichtbogens 7 unter Schutzgas 1 gehalten werden. Im weiteren Verlauf der Wärmebehandlungsstrecke befinden sich weitere Heizmittel 8, im vorliegenden Ausführungsbeispiel Infrarotstrahler, welche die Temperatur des Schweißnahtbereiches oberhalb der für eine Lösungsglühung notwendigen Mindesttemperatur Tmin halten. Der Abstand zwischen Lichtbogen 7 und dem ersten Infrarot­strahler 8 ist so gewählt, daß sich der durch den Lichtbogen 7 aufgeschmolzene äußere Bereich 2.1 der Schweißnaht 2.2 auf dem Weg durch Wärmeabgabe an den inneren Bereich 2.2 wieder verfestigen kann, so daß der gesamte Schweißnahtbereich sich etwa auf gleicher Temperatur oberhalb Tmin befindet. Bei Ver­wendung von Infrarotstrahlern 8 kann durch ein Quarzglasrohr 9 eine (durch Pfeile angedeutete) Schutzgasatmosphäre um das ge­samte Rohr 1 aufrechterhalten werden. An die Wärmebehandlungs­strecke schließt sich noch eine ebenfalls unter Schutzgas befind­liche Abkühlstrecke 10 an. Unter der Wärmebehandlungsvorrichtung und mit räumlicher Zuordnung zu dieser ist in der Fig. 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Temperaturverläufe angegeben.
  • Auf der Abszisse ist die Temperatur aufgetragen, wobei bei­spielhaft zur Veranschaulichung des in Betracht kommenden materialabhängigen Bereiches zwei Temperaturen angegeben sind. Auf der Ordinate ist die Strecke entsprechend der Länge der Wärmebehandlungsvorrichtung aufgetragen, wobei (unter der Voraussetzung einer konstanten Durchlaufgeschwindigkeit des Rohres dies gleichbedeutend mit der Zeit ist. Das Diagramm stellt daher den zeitlichen bzw. räumlichen Verlauf der Tempe­raturen bei der Wärmebehandlung dar. Die gestrichelte Linie Tmir deutet die Temperatur an, die mindestens zum Lösungsglühen des Rohrmaterials nötig ist, während die Linie Ts die Schmelztempe­ratur des Rohrmaterials andeutet. Die Linie Ta veranschaulicht die Temperatur im Außenbereich 2.1 der Schweißnaht 2 und die Linie Ti veranschaulicht den Temperaturverlauf im Innenbereich 2.2 der Schweißnaht während der Wärmebehandlung. Erkennbar ist aus dem Diagramm, daß im Bereich des Lichtbogens 7 der Außenbe­reich auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes Ts auf­geheizt wird, der Innenbereich jedoch deutlich unter dieser Temperatur bleibt. Zwischen Lichtbogen 7 und dem ersten Infra­rotstrahler 8 gleichen sich die Temperaturen von Außenbe­reich 2.1 und Innenbereich 2.2 an. Je nach der Strahlungs­charakteristik der Infrarotstrahler 8 wird auch bei der weiteren Wärmebehandlung der Außenbereich 2.1 auf höhere Temperaturen als der Innenbereich 2.2 gebracht, wobei jedenfalls sichergestellt sein muß, daß die Temperatur Ti zwischen Trin und Ts liegen muß, während es für den Außen­bereich 2.1 zulässig ist, daß dieser zwischendurch, wie durch die punktierten Linien Ta' angedeutet, den Schmelzpunkt Ts überschreitet. In der Abkühlstrecke 10 wird schließlich noch unter Schutzgas die Temperatur des Schweißnahtbereiches soweit reduziert bis kein Schutzgas zur Vermeidung von Reaktionen mit der Umgebungsatomosphäre mehr nötig ist.
  • Die vorliegende Erfindung eignet sich besonders für die einer Rohrproduktionsanlage direkt nachgeordnete Wärmebehandlung.

Claims (7)

1. Verfahren zum selektiven Lösungsglühen der Schweißnaht (2), insbesondere einschließlich deren Wärmeeinflußzone (3), eines längsnahtgeschweißten Metallrohres (1), wobei das Rohr (1) ins­besondere einen Durchmesser von weniger als 100 mm und eine Wanddicke von weniger als 2,5 mm hat und wobei eine Wärmebe­handlungsvorrichtung (5,8) und das Rohr (1) relativ zueinander bewegt werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a) die Schweißnaht (2) wird, vorzugsweise mittels wenigstens eines mit wenigstens einer nicht abschmelzenden Elektrode (5) erzeugten Lichtbogens (7), unter Schutzgas (I) so hoch erhitzt, daß ihr Außenbereich (2.1) aufgeschmolzen wird;
b) anschließend wird die Schweißnaht (2) selektiv durch weitere Heizmittel (8), beispielsweise weitere Lichtbogen, Infrarot­strahler oder Induktionsspulen, für einen vorgebbaren Zeit­raum unter Schutzgas (I) mindestens auf einer für das Lösungsglühen des Rohrmaterials erforderlichen Temperatur (Tmin), aber zumindest im Innenbereich (2.2) der Schweiß­naht (2) unterhalb der Schmelztemperatur (Ts) gehalten und danach unter Schutzgas (I) abgekühlt (10).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Schweißnaht (2) nicht bis zur Innenseite (2.2) des Metallrohres (1) aufgeschmolzen wird und die Wirkung der weiteren Heizmittel (8) gerade dann einsetzt, wenn der Außenbereich (2.1) der Schweißnaht (2) wieder teigig oder fest wird und durch Wärmeleitung sich der ganze Schweiß­nahtbereich (2,3) auf einer Temperatur unterhalb der Schmelz­temperatur (Ts) befindet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß das Metallrohr (1) aus nichtro­stendem Stahl besteht, vorzugsweise aus einer molybdänhaltigen Legierung.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge­kennzeichnet, daß der vorgebbare Zeitraum länger als 5 Sekunden, vorzugsweise 15 bis 30 Sekunden ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­durch gekennzeichnet, daß die weiteren Heiz­mittel (8) die Schweißnaht (2) in räumlichen Abständen etwa punktuell auf eine Temperatur erheblich über der für das Lösungs­glühen des Rohrmaterials notwendigen Mindesttemperatur (Tmin) aufheizen, wobei durch Wärmeleitung ein Temperaturausgleich innerhalb der Schweißnaht (2.1, 2.2) erfolgt, während Rohr (1) und Wärmebehandlungsstellen relativ zueinander bewegt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­durch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Lichtbogen (7) und die weiteren Heizmittel (8) ortsfest sind und das Metallrohr (1) unter diesen hindurch bewegt werden.
7. Vorrichtung zum selektiven Lösungsglühen der Schweißnaht (2) eines längsnahtgeschweißten Rohres (1), enthaltend folgende Teile:
a) wenigstens ein erstes etwa punktuell wirkendes Heizmittel (5, 7) hoher Energiedichte zum Aufschmelzen des Außenberei­ches (2.1) der Schweißnaht (2) des Rohres (1), vorzugsweise eine nicht abschmelzende, einen Lichtbogen (7) erzeugende Elektrode (5);
b) weitere Heizmittel (8), vorzugsweise Infrarotstrahler oder Induktionsspulen, welche eine selektive Aufheizung des Schweißnahtbereiches (2, 3) bewirken können;
c) Mittel (6, 9) zur Aufrechterhaltung einer Schutzgasatmosphä­re (I) im Einwirkungsbereich der ersten Elektrode (5) und in der Umgebung des Metallrohres (1) unterhalb der weiteren Heizmittel (8) und im Bereich einer anschließenden Abkühl­strecke (10);
d) Vorrichtungen (11) zum Bewegen der Metallrohre entlang der durch die Heizmittel (5, 8) vorgegebenen Linie.
EP90106913A 1989-04-27 1990-04-11 Verfahren und Vorrichtung zur selektiven Wärmebehandlung des Schweissnahtbereiches eines längsnahtgeschweissten Rohres Expired - Lifetime EP0394754B1 (de)

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EP0394754A3 EP0394754A3 (de) 1992-10-14
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DE (2) DE3913973A1 (de)
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