WO1998025712A1 - Verfahren zur herstellung von innenplattierten rohren - Google Patents

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WO1998025712A1
WO1998025712A1 PCT/DE1997/002944 DE9702944W WO9825712A1 WO 1998025712 A1 WO1998025712 A1 WO 1998025712A1 DE 9702944 W DE9702944 W DE 9702944W WO 9825712 A1 WO9825712 A1 WO 9825712A1
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Manfred Keller
Ingo Von Hagen
Rolf Kümmerling
Wilfried Schmidt
Theodor Schmitz
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
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    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/154—Making multi-wall tubes

Definitions

  • the invention relates to a method for producing internally clad pipes, which are provided as composite pipes with an outside diameter of at least 60 mm for the transport of corrosive and / or abrasive fluids (gases, liquids, suspensions).
  • a second (inner) tube with an outer diameter that is slightly smaller than the inner diameter of the outer tube and a wall thickness of at least 1 mm is inserted into an outer, usually thick-walled tube made of carbon steel or another high-strength metallic material.
  • the inner tube consists of a different, in particular a corrosion-resistant and / or wear-resistant, metallic material and generally has a thinner wall thickness than the outer tube.
  • a non-positive connection is created in the sense of a press fit by mechanical shrinking, by reducing the diameter of the outer tube by forcing this tube through a reducing ring.
  • Clad pipes are composite components in which technical and / or economic advantages are achieved by combining two different materials depending on their intended use. Usually you want the good corrosion-chemical properties of high-alloy steels with the superior mechanical properties of z. B. connect carbon steels. But the combination of particularly wear-resistant materials with conventional structural and stainless steels can also bring technical and economic advantages.
  • Inner claddings made of high-alloy materials can be an interesting alternative. This applies both to small-format seamless pipes (for tubings and flowlines) and to large-format longitudinally welded pipes (for pipelines).
  • the composite pipes considered here are basically pipes whose wall consists of two layers of different material compositions. A distinction is made between pipes with a metallurgical bond of the layers from those with a purely mechanical bond (so-called soundproof Links).
  • Composite pipes of the first type can be produced using the known methods of coextrusion, roll cladding, hot isostatic pressing, explosive cladding or also welding cladding.
  • a disadvantage of composite pipes, which are produced by hot forming can be seen in many cases in that after the forming, the usage properties of the base and support material are not in an optimal condition.
  • the required mechanical properties of the carrier material consisting of a carbon steel and the corrosion-chemical properties of the plating material consisting of a high-alloy material an additional heat treatment is therefore often required. This provides one for the carrier material
  • Tempering treatment and solution annealing treatment for the plating material have to be carried out simultaneously and therefore cannot be carried out optimally for each layer, rather a compromise in the temperature control must be found.
  • the outer diameter of the inner tube is close to the inner diameter of the outer tube.
  • the inner tube is expanded against the outer tube in order to produce the mechanical bond. This can be done, for example, by means of a hydraulic expanding and stamping press, as is known from the company brochure "PRODUCT - BUTTING BIMETAL PIPES”.
  • Processes can also produce composite pipes with larger diameters.
  • the mechanical connection between the inner and the outer tube is produced by forcing an increase in the diameter of both tubes by pulling them together through a drawing ring.
  • This can be done without the simultaneous use of an internal tool, as is known from US 4125924.
  • a plug arranged in the deformation area of the drawing ring can also be used as an internal tool, as is known from US Pat. No. 3,86,338.
  • a method is also described as a further method of production, at Similar to the use of a hydraulic expansion press, the inner tube is expanded against the outer tube with the help of a pulling plug.
  • a method is known from Japan in which the mechanical bond between the inner and outer tube is produced by expanding an outer carbon steel tube by thermal expansion and hydraulically expanding the thin-walled tube lying in it from the plating material. After the outer tube has cooled down, the outer tube is shrink-fitted to give an interference fit between the inner and outer tubes.
  • the plastic deformation of an inner high-alloy pipe has a major disadvantage. This consists in that the corrosion resistance is adversely affected by the plastic deformation. This is particularly important in terms of resistance to stress corrosion cracking.
  • the object of the invention is to propose a generic manufacturing method for mechanically bound composite pipes, in which the corrosion resistance of the inner pipe reaches the highest possible level, particularly with regard to stress corrosion cracking.
  • This object is achieved according to the invention in a generic method in that when a reducing ring is forcedly passed through which the outer tube with the inner tube therein is conveyed, the reduction in the diameter of the outer tube is only driven to the extent that the Shrinking the outer tube onto the inner tube causes mechanical deformation of the inner tube still remains in the elastic range.
  • the forces acting on the inner tube from the outer tube are thus limited during the deformation so that the inner tube is not subjected to any plastic deformation. This means that its good corrosion-chemical properties are retained in full.
  • the reducing ring For larger pipe diameters, it is expedient to pass the reducing ring by pushing the outer pipe through the reducing ring in the direction of the pipe axis. This is preferably done on an Erhardt drawing press. In particular with smaller pipe diameters, the reducing ring can also be passed by pulling in a manner known per se.
  • the deformation When reducing the outer tube, the deformation must be adjusted so that the new inner diameter of the outer tube corresponds to the outer diameter of the inner tube, taking into account a sufficient preload (press connection between inner and outer tube).
  • the originally existing air gap between the inner and the outer tube must therefore be completely closed.
  • seamless or longitudinally welded tubes can be used.
  • Metallic tubes with a helical weld are less preferred.
  • martensitic chrome steels, duplex steels or, in special cases, austenitic or ferritic steels are also used as materials for the outer tube
  • the materials for the inner tube are generally of higher quality; martensitic chrome steels, duplex steels, austenitic stainless steels, titanium or titanium alloys and finally also nickel-based alloys are particularly suitable.
  • the inner tube can also be formed from a high-temperature alloy.
  • the outer tube preferably has a wall thickness which is clearly above the wall thickness of the inner tube. In an expedient embodiment of the invention, the wall thickness of the outer tube is at least 3 mm and its outer diameter is at least 110 mm. The wall thickness of the inner tube should not be more than 6 mm, particularly in the case of large-size tubes, particularly for cost reasons.
  • the composite tube In order to protect the outer tube against corrosion, in particular if it is made of carbon steel, it is preferred to provide the composite tube with an anti-corrosion coating on the outside.
  • a particularly expedient version of the corrosion protection provides for a three-layer insulation with an epoxy resin base layer, an ethylene copolymer adhesive layer and a final polyethylene cover layer.
  • epoxy resin thick-layer insulation or bitumen coatings can also be applied, for example.
  • the composite tubes produced according to the invention are expediently mechanically processed on their end faces and then welded gas-tight in the annular area of the connection point between the outer and inner tube, so that no moisture can penetrate into the bonding area between the inner and outer tube during storage or during transport.
  • the reducing ring 4 reduces both the outer and the inner diameter of the outer tube 1 in such a way that the originally existing air gap between the inner tube 2 and the outer tube 1 is completely closed.
  • the inner diameter of the outer tube is reduced to such an extent that there is a pretension with respect to the outer surface of the inner tube 2, this pretension, however, being so limited that the deformation of the inner
  • Tube 2 remains in the elastic range.
  • the plastic deformation taking place in the method according to the invention is therefore limited exclusively to the outer tube 1. Due to the resulting interference fit between the outer tube 1 and the inner tube 2, a so-called soundproof bond is formed.
  • Solution annealing set optimal corrosion-chemical properties of the inner tube even on the finished composite tube completely.
  • the method according to the invention is suitable for the production of composite pipes in a very wide range of dimensions.
  • large-format pipes with outer diameters up to 660 mm and wall thicknesses of the outer pipe up to 35 mm can be produced without any problems.
  • Existing production facilities, such as an Erhardt drawing press, can be used without major investment, especially since standard tools can be used to reduce the diameter.
  • Another advantage of the method according to the invention lies in the fact that the plastic deformation behavior of the inner tube material plays no role here. This allows a very large number of tube material combinations. In contrast, in processes in which the mechanical bond is achieved by internal expansion, the plastic deformation properties of the involved pipe materials to be coordinated. For example, the remaining plastic deformation of the outer tube must be smaller than that of the inner tube in order to produce a gap-free bond. If the elastic modulus of the two composite materials is approximately the same, the yield strengths and / or the further course of the hardening curves (stress-strain

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von innenplattierten Rohren, die als Verbundrohre mit einem Aussendurchmesser von mindestens 60 mm zum Transport von korrosiven und/oder abrasiven Fluiden vorgesehen sind, bei dem in ein äusseres Rohr (1) aus einem Kohlenstoffstahl oder einem anderen höherfesten metallischen Werkstoff ein zweites (inneres) Rohr (2) mit einem gegenüber dem Innendurchmesser des äusseren Rohres (1) geringfügig kleineren Aussendurchmesser und einer Wanddicke von mindestens 1 mm eingeschoben wird und das innere Rohr (2) aus einem anderen, insbesondere einem korrosionsbeständigen und/oder verschleissfesten metallischen Werkstoff besteht und bei dem das äussere Rohr durch erzwungenes Passieren eines Reduzierrings (4) in seinem Durchmesser so weit reduziert wird, dass das äussere Rohr (1) im Sinne einer Presspassung mechanisch auf das innere Rohr (2) aufschrumpft. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung des Durchmessers des äusseren Rohres (1) im Reduzierring (4) nur so weit getrieben wird, dass die durch das Aufschrumpfen des äusseren Rohres auf das innere Rohr (2) bewirkte mechanische Verformung des inneren Rohres noch im elastischen Bereich bleibt.

Description

Verfahren zur Herstellung von innenplattierten Rohren
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von innenplattierten Rohren, die als Verbundrohre mit einem Außendurchmesser von mindestens 60 mm zum Transport von korrosiven und/oder abrasiven Fluiden (Gase, Flüssigkeiten, Suspensionen) vorgesehen sind. Dabei wird in ein äußeres, im Regelfall dickwandiges Rohr aus einem Kohlenstoffstahl oder einem anderen höherfesten metallischen Werkstoff ein zweites (inneres) Rohr mit einem gegenüber dem Innendurchmesser des äußeren Rohres geringfügig kleineren Außendurchmesser und einer Wanddicke von mindestens 1 mm eingeschoben. Das innere Rohr besteht aus einem anderen, insbesondere einem korrosionsbeständigen und/oder verschleißfesten metallischen Werkstoff und weist im allgemeinen eine dünnere Wanddicke auf als das äußere Rohr. Zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr wird im Sinne einer Presspassung durch mechanisches Aufschrumpfen ein kraftschlüssiger Verbund geschaffen, indem der Durchmesser des äußeren Rohres dadurch reduziert wird, daß dieses Rohr durch einen Reduzierring hindurchgezwungen wird.
Bei plattierten Rohren handelt es sich um Verbundbauteile, bei denen entsprechend ihrem Einsatzzweck durch die Kombination zweier verschiedener Werkstoffe technische und/oder ökonomische Vorteile erreicht werden. Zumeist will man die guten korrosionschemischen Eigenschaften von hochlegierten Stählen mit den überlegenen mechanischen Eigenschaften von z. B. Kohlenstoffstählen verbinden. Aber auch die Kombination von besonders verschleißfesten Werkstoffen mit üblichen Bau- und Edelstahlen kann technische und wirtschaftliche Vorteile bringen. Die
Wirtschaftlichkeit folgt aus dem Umstand, daß die Schichtdicken der zumeist sehr teuren Plattierungswerkstoffe auf das für den jeweiligen Einsatzzweck technisch notwendige Maß reduziert werden können. Mit zunehmender Erschöpfung der leicht erschließbaren Lagerstätten von Kohlenwasserstoffen hat in der jüngeren Zeit insbesondere in der Offshore-Industrie der Umgang mit sogenannten sauren Produkten stark zugenommen. Bei diesen Produkten handelt es sich um Öl, Gas oder Kondensat mit Anteilen an C02, H2S und Chloriden. Die Förderung solcher Produkte ist mit erheblichen Korrosionsproblemen verbunden. Diese kann man teilweise durch Injizierung von chemischen Inhibitoren verhindern. Es ist jedoch vielfach nötig, Förderleitungen und Transportleitungen aus entsprechend korrosionsbeständigen Legierungen einzusetzen. Hierbei werden vielfach austenitisch-ferritische Duplexstähle verwendet. Mit zunehmender Fördertiefe steigen auch die Temperaturen der zu fördernden Produkte, wodurch die
Korrosionsproblematik noch wesentlich verschärft wird.
Bei höheren H2S Gehalten und zusätzlichen CO2- und Chloridanteilen steigt die Gefahr der Spannungsrißkorrosion. Wenn der Einsatz von Duplexstählen nicht mehr ausreicht, müssen daher hochkorrosionsbeständige Werkstoffe wie z. B. hochlegierte austenitische Stähle und im Extremfall sogar Nickel-Basislegierungen eingesetzt werden. Bedingt durch die geringen Streckgrenzen im geglühten Zustand dieser Werkstoffe sowie durch deren hohe Preise sind dem Einsatz von Vollwandrohren aus diesen Werkstoffen häufig nicht nur technische sondern auch ökonomische Grenzen gesetzt. In solchen Fällen können z. B. Kohlenstoffstahlrohre mit entsprechenden
Innenplattierungen aus hochlegierten Werkstoffen eine interessante Alternative sein. Dies gilt sowohl für kleinformatige nahtlose Rohre (für Tubings und Flowlines) als auch für großformatige längsnahtgeschweißte Rohre (für Pipelines).
Ein anderes Einsatzgebiet ist der hydraulische Feststofftransport durch Rohrleitungen. Hierbei treten insbesondere Abrasionsverschleiß und gegebenfalls auch zusätzlich Korrosionsverschleiß auf. Für derartige Aufgaben werden daher vielfach mit entsprechenden verschleißfesten Innenplattierungen ausgestattete Verbundrohre eingesetzt. Die Plattierung wird vielfach durch Schweißplattieren aufgebracht. Dieses Verfahren ist sehr aufwendig.
Bei den hier betrachteten Verbundrohren handelt es sich grundsätzlich um Rohre, deren Wand aus zwei Schichten unterschiedlicher Werkstoffzusammensetzung besteht. Man unterscheidet dabei Rohre mit einer metallurgischen Bindung der Schichten von solchen mit rein mechanischem Verbund (sogenannte klangfeste Verbindungen). Verbundrohre der ersten Art können über die bekannten Verfahren des Coextrudierens, des Walzplattierens, des heißisostatischen Pressens, des Sprengplattierens oder auch des Schweißplattierens hergestellt werden. Ein Nachteil von Verbundrohren, die im Wege der Warmumformung hergestellt werden, ist vielfach darin zu sehen, daß nach der Umformung die Gebrauchseigenschaften von Grund- und Auflagewerkstoff nicht in einem optimalen Zustand vorliegen. Zur Einstellung z. B. der erforderlichen mechanischen Eigenschaften des aus einem Kohlenstoffstahl bestehenden Trägerwerkstoffs und der korrosionschemischen Eigenschaften des aus einem hochlegierten Material bestehenden Plattierungswerkstoffs ist daher oft eine zusätzliche Wärmebehandlung erforderlich. Diese stellt für den Trägerwerkstoff eine
Vergütebehandlung und für den Plattierungswerkstoff eine Lösungsglühbehandlung dar. Zwangsläufig müssen beide Behandlungen gleichzeitig erfolgen und können daher nicht in optimaler Weise für jede Schicht durchgeführt werden, vielmehr muß ein Kompromiß in der Temperaturführung gefunden werden.
Zur Herstellung von Verbundrohren mit mechanischer Bindung sind verschiedene Verfahren bekannt. Hierbei werden zwei unterschiedliche Wege beschritten. In beiden Fällen wird jeweils von einem inneren Rohr mit einem im Regelfall höherwertigen Werkstoff ausgegangen, das in ein äußeres Rohr mit im allgemeinen größerer Wanddicke aus geringerwertigem Material eingeschoben wird. Der
Außendurchmesser des Innenrohres liegt nahe an dem Innendurchmesser des Außenrohres. Bei dem ersten Herstellweg wird das Innenrohr gegen das Außenrohr aufgeweitet, um den mechanischen Verbund herzustellen. Dies kann beispielsweise mittels einer hydraulischen Aufweite- und Kaiibrierpresse geschehen, wie dies aus der Firmenbroschüre „PRODUCT - BUTTING BIMETAL PIPES" bekannt ist. Mit diesem
Verfahren lassen sich auch Verbundrohre mit größeren Durchmessern erzeugen.
Bei einem zweiten Verfahrensweg wird der mechanische Verbund zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr dadurch hergestellt, daß eine Durchmesservehngerung beider Rohre dadurch erzwungen wird, daß diese gemeinsam durch einen Ziehring gezogen werden. Dies kann ohne gleichzeitigen Einsatz eines Innenwerkzeugs erfolgen, wie dies aus der US 4125924 bekannt ist. Es kann aber auch gleichzeitig ein im Verformungsbereich des Ziehrings angeordneter Stopfen als Innenwerkzeug angewandt werden, wie dies aus der US 386338 bekannt ist. In dieser Schrift ist als weiterer Herstellweg auch eine Methode beschrieben, bei der ähnlich wie beim Einsatz einer hydraulischen Aufweitepresse die Aufweitung des Innenrohres gegen das Außenrohr mit Hilfe eines Ziehstopfens erfolgt.
All diesen Verfahren ist es gemeinsam, daß bei der Herstellung des mechanischen Verbundes sowohl das innere als auch das äußere Rohr einer plastischen
Verformung unterworfen wird.
Aus Japan ist ein Verfahren bekannt, bei dem der mechanische Verbund zwischen innerem und äußeren Rohr dadurch hergestellt wird, daß ein äußeres Kohlenstoffstahlrohr durch Wärmedehnung aufgeweitet und das in ihm liegende dünnwandige Rohr aus dem Plattierungswerkstoff hydraulisch aufgeweitet wird. Nach Abkühlen den Außenrohres ergibt sich durch Aufschrumpfen des Außenrohres eine Presspassung zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr.
Die Vorteile der Verbundrohre mit rein mechanischer Verbindung zwischen innerem und äußeren Rohr liegen insbesondere in den gegenüber Verbundrohren mit metallurgischer Bindung deutlich geringeren Herstellkosten. Ein Nachteil ist in der eingeschränkten Weiterverarbeitbarkeit etwa bei der Warmumformung zu Rohrbögen zu sehen. Außerdem muß dafür Sorge getragen werden, daß in die Berührungszone zwischen innerem und äußerem Rohr keine Feuchtigkeit eindringt, die zu Korrosionserscheinungen führen könnte. Letzteres spielt jedoch nur vor der Verlegung eines solchen Verbundrohres eine Rolle.
Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung mechanisch verbundener Verbundrohre bringt die plastische Verformung eines inneren hochlegierten Rohres einen wesentlichen Nachteil mit sich. Dieser besteht darin, daß durch die plastische Verformung die Korrosionsbeständigkeit nachteilig beeinflußt wird. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die Beständigkeit gegen Spannungsrißkorrosion von Bedeutung.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Herstellverfahren für mechanisch gebundene Verbundrohre vorzuschlagen, bei dem die Korrosionsbeständigkeit des inneren Rohres insbesondere im Hinblick auf Spannungsrißkorrosion ein möglichst hohes Niveau erreicht. Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch, daß bei dem erzwungenen Passieren eines Reduzierrings, durch den das äußere Rohr mit dem darin befindlichen inneren Rohr hindurchbefördert wird, die Reduzierung des Durchmessers des äußeren Rohres nur so weit getrieben wird, daß die durch das Aufschrumpfen des äußeren Rohres auf das innere Rohr bewirkte mechanische Verformung des inneren Rohres noch im elastischen Bereich bleibt. Die vom äußeren Rohr auf das innere Rohr einwirkenden Kräfte werden während der Verformung also so begrenzt, daß das innere Rohr keiner plastischen Verformung ausgesetzt wird. Damit bleiben dessen gute korrosionschemische Eigenschaften vollständig erhalten.
Das Passieren des Reduzierrings erfolgt bei größeren Rohrdurchmessern zweckmäßigerweise dadurch, daß das äußere Rohr in Richtung der Rohrachse durch den Reduzierring hindurchgedrückt wird. Vorzugsweise erfolgt dies auf einer Erhardt- Ziehpresse. Insbesondere bei kleineren Rohrdurchmessern kann das Passieren des Reduzierrings auch in an sich bekannter Weise durch Ziehen erfolgen.
Um die während der Verformung des äußeren Rohres auf das innere Rohr einwirkenden Kräfte innerhalb der zulässigen Grenzen zu halten, müssen die für die Verformung maßgeblichen geometrischen Einflußgrößen in entsprechender Weise aufeinander abgestimmt sein. Dies betrifft insbesondere folgende Größen:
Innendurchmesser des Reduzierrings am Ausgang Außendurchmesser des eingesetzten äußeren Rohres - Wanddicke bzw. Innendurchmesser des eingesetzten äußeren Rohres Außendurchmesser des eingesetzten inneren Rohres.
Bei der Reduzierung des äußeren Rohres muß die Verformung so eingestellt werden, daß der neue Innendurchmesser des äußeren Rohres unter Berücksichtigung einer ausreichenden Vorspannung (Preßverbindung zwischen innerem und äußerem Rohr) mit dem Außendurchmesser des inneren Rohrs übereinstimmt. Der ursprünglich bestehende Luftspalt zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr muß also vollständig geschlossen sein. Für das innere und das äußere Rohr können wahlweise insbesondere nahtlose oder längsnahtgeschweißte Rohre eingesetzt werden. Metallische Rohre mit schraubenlinienförmiger Schweißnaht sind weniger bevorzugt. Als Werkstoffe für das äußere Rohr kommen außer üblichen Kohlenstoffstählen auch martensitische Chromstähle, Duplexstähle oder in Sonderfällen auch austenitische oder ferritische
Edelstahle in Frage. Im Vergleich hierzu sind die Werkstoffe für das innere Rohr im Regelfall höherwertig; es kommen insbesondere martensitische Chromstähle, Duplexstähle, austenitische Edelstahle, Titan oder Titanlegierungen und schließlich auch Nickelbasislegierungen in Frage. In besonderen Fällen kann das innere Rohr auch aus einer hochwarmfesten Legierung gebildet sein. Vorzugsweise weist das äußere Rohr eine Wanddicke auf, die deutlich über der Wanddicke des inneren Rohres liegt. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Wanddicke des äußeren Rohres mindestens 3 mm und sein Außendurchmesser mindestens 110 mm. Die Wanddicke des inneren Rohres sollte insbesondere aus Kostengründen auch bei großformatigen Rohren möglichst nicht mehr als 6 mm betragen. Um das äußere Rohr, insbesondere wenn dieses aus Kohlenstoffstahl besteht, gegen Korrosion zu schützen, wird es bevorzugt, das Verbundrohr außen mit einer Korrosionsschutzbeschichtung zu versehen. Eine besonders zweckmäßige Ausführung des Korrosionsschutzes sieht eine dreischichtige Isolierung mit einer Epoxyharz-Grundschicht , einer Äthylencopolymerisatkleberschicht und einer abschließenden Polyäthylendeckschicht vor. Es können aber beispielsweise auch Epoxyharzdickschichtisolierungen oder Bitumenbeschichtungen aufgebracht werden. Die erfindungsgemäß hergestellten Verbundrohre werden an ihren Stirnseiten abschließend zweckmäßigerweise mechanisch bearbeitet und im Anschluß daran im ringförmigen Bereich der Verbindungsstelle zwischen äußerem und innerem Rohr gasdicht verschweißt, damit bei der Lagerung oder während des Transports keinerlei Feuchtigkeit in den Bindungsbereich zwischen innerem und äußerem Rohr eindringen kann.
Anhand der einzigen Figur, die in Form eines Schnittbildes ein Verbundrohr im Verformungsbereich eines Ziehrings zeigt, wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. In ein äußeres Rohr 1 wird ein inneres Rohr 2, dessen Außendurchmesser etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des äußeren Rohres teleskopartig eingeschoben. Die innere Oberfläche des äußeren Rohres und die äußere Oberfläche des inneren Rohres sind metallisch rein und wurden ggf. vor dem Ineinanderschieben entsprechend gereinigt. Diese lose Einheit aus äußerem Rohr 1 und innerem Rohr 2 wird dann mit Hilfe eines z.B. hydraulisch angetriebenen Stempels 3, der zweckmäßigerweise einen Aufnahmedorn zur koaxialen Zentrierung des inneren Rohres 2 aufweist, durch einen ortsfest gelagerten Reduzierring 4 hindurchgedrückt. Der Reduzierring 4 verringert sowohl den äußeren als auch den inneren Durchmesser des äußeren Rohres 1 in der Weise, daß der ursprünglich bestehende Luftspalt zwischen dem inneren Rohr 2 und dem äußeren Rohr 1 vollständig geschlossen wird. Darüber hinaus wird der Innendurchmesser des äußeren Rohres soweit reduziert, daß eine Vorspannung in bezug auf die äußere Oberfläche des inneren Rohres 2 besteht, wobei diese Vorspannung allerdings so begrenzt ist, daß die Verformung des inneren
Rohres 2 im elastischen Bereich bleibt. Die im erfindungsgemäßen Verfahren stattfindende plastische Verformung bleibt also ausschließlich auf das äußere Rohr 1 beschränkt. Aufgrund der entstandenen Preßpassung zwischen dem äußeren Rohr 1 und dem inneren Rohr 2 wird ein sog. klangfester Verbund gebildet.
Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber den geschilderten bekannten Verfahren, die etwa ein hydraulisches Aufweiten des Innenrohres zur Erzielung des mechanischen Verbundes nutzen, liegt in der erheblich einfacheren Prozeßführung sowie in der Tatsache, daß das innere Rohr keine plastische Verformung erfährt. Auf diese Weise bleiben die zuvor z.B. durch eine
Lösungsglühung eingestellten optimalen korrosionschemischen Eigenschaften des Innenrohres auch am fertigen Verbundrohr vollständig erhalten. Darüber hinaus eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Verbundrohren in einem sehr weiten Abmessungsbereich. Insbesondere großformatige Rohre mit Außendurchmessern bis 660 mm und Wanddicken des Außenrohres bis 35 mm können problemlos erzeugt werden. Dabei können vorhandene Produktionseinrichtungen, wie etwa eine Erhardt-Ziehpresse, ohne größeren Investitionsaufwand genutzt werden, zumal für die Durchmesserreduzierung Standardwerkzeuge verwendbar sind.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der Tatsache, daß hierbei das plastische Verformungsverhalten des Innenrohrwerkstoffs keine Rolle spielt. Dies läßt eine sehr große Anzahl von Rohrwerkstoffkombinationen zu. Im Gegensatz dazu müssen bei Verfahren, bei welchen der mechanische Verbund durch Innenaufweiten erreicht wird, die plastischen Verformungseigenschaften der beteiligten Rohrwerkstoffe aufeinander abstimmt sein. So muß etwa die zurückbleibende plastische Verformung des Außenrohres kleiner sein als jene des Innenrohres, um einen spaltfreien Verbund zu erzeugen. Bei annähernd gleichem E- Modul der beiden Verbundwerkstoffe kommt es dabei auf die Höhe der Streckgrenzen und/oder den weiteren Verlauf der Verfestigungskurven (Spannungs-Dehnungs-
Kurven) an. So muß z.B. bei annähernd gleichen Streckgrenzen der Außen- und Innen roh rwerkstoffe die Verfestigungskurve für den letzteren flacher verlaufen als jene für den Außenrohrwerkstoff, um einen festen Preßsitz zu erzeugen. Diese Forderung schränkt bei Verfahren, die den mechanischen Verbund durch plastische Verformung beider Rohre herbeiführen, die Auswahl geeigneter Rohrwerkstoffe ein. Bei der vorliegenden Erfindung ist dies nicht der Fall.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von innenplattierten Rohren, die als Verbundrohre mit einem Außendurchmesser von mindestens 60 mm zum Transport von korrosiven und/oder abrasiven Fluiden vorgesehen sind, bei dem in ein äußeres
Rohr aus einem Kohlenstoff stahl oder einem anderem höherfesten metallischen Werkstoff ein zweites (inneres) Rohr mit einem gegenüber dem Innendurchmesser des äußeren Rohres geringfügig kleineren Außendurchmesser und einer Wanddicke von mindestens 1 mm eingeschoben wird und das innere Rohr aus einem anderen, insbesondere einem korrosionsbeständigen und/oder verschleißfesten metallischen Werkstoff besteht und bei dem das äußere Rohr durch erzwungenes Passieren eines Reduzierrings in seinem Durchmesser so weit reduziert wird, daß das äußere Rohr im Sinne einer Presspassung mechanisch auf das innere Rohr aufschrumpft, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduzierung des Durchmessers des äußeren Rohres im Reduzierring nur so weit getrieben wird, daß die durch das Aufschrumpfen des äußeren Rohres auf das innere Rohr bewirkte mechanische Verformung des inneren Rohres noch im elastischen Bereich bleibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Passieren des Reduzierrings durch Drücken des äußeren Rohres in Richtung der Rohrlängsachse erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drücken auf einer Erhardt-Ziehpresse erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Passieren des Reduzierrings durch Ziehen erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen des erzeugten Verbundrohres nach einer mechanischen Bearbeitung im ringförmigen Bereich der Verbindungsstelle zwischen dem äußeren und dem inneren Rohr gasdicht verschweißt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als äußeres Rohr ein nahtloses oder ein längsnahtgeschweißtes Rohr verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als inneres Rohr ein nahtloses oder ein längsnahtgeschweißtes Rohr verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für das äußere Rohr ein martensitischer Chromstahl, ein Duplexstahl oder ein austenitischer Edelstahl eingesetzt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für das innere Rohr ein martensitischer Chromstahl, ein Duplexstahl, ein ferritischer oder austenitischer Edelstahl, Titan oder eine Titanlegierung oder eine Nickelbasislegierung eingesetzt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß für das innere Rohr eine hochwarmfeste Legierung eingesetzt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß für das äußere Rohr ein Rohr mit einer deutlich dickeren Wanddicke als beim inneren Rohr eingesetzt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke des äußeren Rohres mindestens 3 mm beträgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke des inneren Rohres maximal 6 mm beträgt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet daß das Verbundrohr außen mit einer Korrosionsschutzbeschichtung versehen wird, insbesondere mit einer 3-schichtigen Umhüllung aus einer Epoxyharzgrundschicht, einer Äthylencopolymerisatkleberschicht und einer abschließenden Polyäthylendeckschicht.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet daß die Verbindungsstelle des inneren und äußeren Rohres stirnseitig gasdicht verschweißt wird.
PCT/DE1997/002944 1996-12-13 1997-12-12 Verfahren zur herstellung von innenplattierten rohren Ceased WO1998025712A1 (de)

Priority Applications (4)

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