DE102007045855A1

DE102007045855A1 - Verfahren zur Herstellung von Rohr-in-Rohr-Systemen

Info

Publication number: DE102007045855A1
Application number: DE200710045855
Authority: DE
Inventors: Jochem Beissel; Thilo Reichel
Original assignee: EISENBAU KRAEMER MBH; Eisenbau Kramer Mbh
Current assignee: EISENBAU KRAEMER MBH; Eisenbau Kramer Mbh
Priority date: 2007-09-26
Filing date: 2007-09-26
Publication date: 2009-04-09
Also published as: DK2205371T3; ES2457850T3; EP2205371B1; WO2009043530A3; EP2205371A2; WO2009043530A2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Rohr-in-Rohr-Systemen (1), bei dem mindestens ein Innenrohr (3) und ein Außenrohr (2) mechanisch durch Ausübung eines Pressdrucks miteinander in Verbindung gebracht werden. Ein stabiler Verbund von Rohr-in-Rohr-Systemen wird dadurch erreicht, dass der Pressdruck von außen auf die Außenseite des Außenrohres (2) aufgebracht wird (Fig.).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Rohr-in-Rohr-Systemen, bei dem ein Innenrohr und Außenrohr mechanisch durch Ausübung eines Pressdrucks miteinander in Verbindung gebracht werden.
Derartige mechanische Verfahren zur Herstellung von Rohr-in-Rohr-Systemen, bei denen ein äußeres und ein inneres Rohr ineinander gesteckt und mittels eines Pressdrucks miteinander verbunden werden, arbeiten herkömmlicherweise (ohne vorhandenen druckschriftlichen Beleg) mit Expansionsverfahren über hydraulische Innendrucksysteme oder mechanische Expander, mit denen das Innenrohr gegen das Außenrohr gedrückt wird. Dadurch lässt sich das Innenrohr kraftschlüssig gegen die Innenseite des Außenrohrs pressen und ein kraftschlüssiger Verbund erhalten, wobei ausgenutzt werden kann, dass das Außenrohr in der Regel dickwandiger ist und das Trägerrohr bildet, während das Innenrohr dünnwandiger ist und sich leichter verformen lässt. Dabei kann es jedoch zu ungünstigen Zugbeanspruchungen kommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit dem verbesserte Eigenschaften von Rohr-in-Rohr-Systemen erreicht werden.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass im Zusammenhang mit den im Oberbegriff angegebenen Maßnahmen der Pressdruck von außen auf die Außenseite des Außenrohres aufgebracht wird.
In Untersuchungen der Erfinder hat sich überraschend gezeigt, dass sich mit dieser Vorgehensweise ein stabiler, widerstandsfähiger Rohrverbund erzielen lässt, obwohl in der Regel das außenseitige Trägerrohr für den Pressvorgang gegenüber dem inneren Rohr, beispielsweise einem Beschichtungsrohr, schwerer verformbar ist. Dennoch lassen sich durch die Kompression und Stauchung von der Rohraußenseite ein kraftschlüssiger und evtl. auch ein formschlüssiger Verbund erreichen, wobei gegebenenfalls durch die plastische Verformung des Impandierprozesses zudem eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Rohrsystems erhalten wird. Dabei kann gleichzeitig auch eine Vereinheitlichung der Eigenspannungssituation z. B. auch im Schweißnahtbereich erzielt werden.
Eine vorteilhafte Vorgehensweise zur Durchführung des Verfahrens besteht darin, dass der Pressdruck mittels einer Impanderpresse mit Formwerkzeugen aufgebracht wird. Die Steuerung der Impanderpresse und die Auslegung der Formwerkzeuge z. B. in ihrer Ausdehnung über Umfang und Länge des Rohrsystems lässt dabei vorteilhafte Anpassungen an Material und Geometrie des Rohrsystems zu.
Für die Steuerung des Impandiervorganges sind dabei ferner die Maßnahmen von Vorteil, dass der Pressdruck mittels mindestens zweier in Umfangsrichtung verteilter Formwerkzeuge auf das Außenrohr aufgebracht wird.
Ein vorteilhaftes Verbundrohr wird dabei dadurch erhalten, dass als Außenrohr ein Trägerrohr und als Innenrohr ein dünnwandigeres Rohr aus einem gegen Abrieb und/oder chemische Einwirkung widerstandsfähigen Material eingesetzt wird.
Der Herstellungsprozess des Verbundrohres wird des Weiteren dadurch begünstigt, dass mit der Ausübung des Pressdruckes gleichzeitig die Umfangskontur des Rohr-in-Rohr-Systems gerichtet wird.
Aus Untersuchungen der Erfinder hat sich ergeben, dass ein stabiles Rohrsystem dadurch erhalten wird, dass Innenrohr und Außenrohr hinsichtlich ihrer Materialeigenschaften und/oder ihrer geometrischen Abmessungen in der Weise aufeinander abgestimmt werden, dass sich nach Stauchung durch den aufgebrachten Pressdruck über einen vorgegebenen oder vorgebbaren Stauchweg durch elastische Rückfederung ein kraftschlüssiger Verbund ergibt.
Ferner ist für die Herstellung eines stabilen Rohrverbundes günstig, dass beim Pressvorgang eine plastische Verformung bewirkt wird.
Eine vorteilhafte Anwendung des Verfahrens besteht darin, dass es zum Aufbringen einer dünnwandigen Innenbeschichtung in einem Trägerrohr verwendet wird, um eine geeignete Innenbeschichtung für unterschiedliche Verwendungszwecke herstellen zu können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Die Fig. zeigt schematisch ein Rohr-in-Rohr-System 1 aus einem Außenrohr 2 und einem Innenrohr 3 sowie eine Impandereinrichtung zum Herstellen eines Rohrverbundes aus dem Außenrohr 2 und Innenrohr 3. Die Impandereinrichtung weist vorliegend zwei in Umfangsrichtung versetzt angeordnete Formwerkzeuge 10 auf, die mittels mindestens eines jeweiligen Impanderzylinders 11 mit einer bezüglich des Rohrsystems 1 radial nach innen gerichteten Kraft K beaufschlagt werden, um den Pressdruck für den Impandiervorgang zu erzeugen. Dabei werden die Impanderzylinder 11 in Abstimmung auf das Rohrsystem geeignet gesteuert, wodurch gleichzeitig mit dem Impandierprozess auch ein Richten des Rohrverbundes vorgenommen werden kann. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Impandiereinrichtung besteht darin, dass in Umfangsrichtung mehr als zwei, z. B. vier Formwerkzeuge angeordnet sind, die mittels jeweils zugeordneter Impanderzylinder 11 mit der erforderlichen, auf das Rohrsystem abgestimmten Presskraft beaufschlagt werden können, wobei auch ein Stauchweg gesteuert werden kann. In axialer Richtung des Rohrsystems 1 können ein oder mehrere Formwerkzeuge 10 in Reihe angeordnet sein, die auch mittels mehrerer Impanderzylinder 11 betätigt werden. Auch ist es möglich, eines bzw. mehrere axial in Reihe angeordnete Formwerkzeuge 10 starr zu lagern und die übrigen über Impanderzylinder 11 zu bewegen.
Zum Herstellen des Rohrverbundes werden das Außenrohr 2, beispielsweise ein Trägerrohr, und das Innenrohr 3, beispielsweise ein Beschichtungsrohr, oder auch mehrere Rohre ineinander geschoben und durch die äußere Krafteinwirkung mittels der Formwerkzeuge 10 gegeneinander verpresst. Durch die Krafteinwirkung wird das Außenrohr 2 auf das Innenrohr 3 gedrückt, und es kommt zu einem mechanischen Verbund der beiden Rohrkörper. Mittels des Impandierprozesses werden von außen Druckspannungen in den Werkstoffen erzeugt, die das Material hinsichtlich der mechanisch technologischen Werkstoffwerte positiv beeinflussen, wobei insbesondere auch Rohre mit stabilem, relativ dickwandigem äußeren Trägerrohr und gegen chemische und mechanische Einflüsse, wie z. B. Korrosion und Abrieb, beständige relativ dünnwandige Innenrohre verwendet werden können, um Verbundrohre zu erhalten, die jeweiligen Anwendungsfällen optimal angepasst sind. Es wird eine kraftschlüssige und gegebenenfalls auch eine formschlüssige Verbindung der zwei oder mehr Rohrkörper erreicht, und zwar lokal oder über die gesamte Rohrlänge. Dies geschieht unter plastischer Verformung, und zwar so, dass sich der Durchmesser durch Kompression oder Stauchung über den gesamten Umfang verringert. Dabei wird auch eine Kaltverfestigung erzielt. Durch zusätzliches Richten können gleichzeitig Toleranzen hinsichtlich Durchmesser, Ovalität bzw. Rundheit ausgeglichen werden.
Durch die plastische Verformung wird auch eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften erhalten, und zudem wird eine Vereinheitlichung der Eigenspannungssituation, beispielsweise im Bereich von Schweißnähten, bewirkt.
Durch die Stauchung bzw. Kompression kann ein kraftschlüssiger Verbund des Rohrsystems auch im Hinblick auf unterschiedliche Spannungs-/Dehnungsverläufe der Materialien der Rohrkörper erzielt werden. Dabei kann der Impandierprozess in Abstimmung auf die unterschiedlichen materiellen und geometrischen Eigenschaften der Rohrkörper so gesteuert werden, dass nach elastischer Rückfederung ein unterschiedlicher Spannungszustand durch die elastische Rückfederung der beiden Rohrkörper entsteht. Das Verfahren lässt sich damit auch vorteilhaft bei verschiedenen Rohrmaterialien einsetzen, um diese zu einem stabilen Rohrsystem zu verbinden.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Rohr-in-Rohr-Systemen (1), bei dem mindestens ein Innenrohr (3) und ein Außenrohr (2) mechanisch durch Ausübung eines Pressdrucks miteinander in Verbindung gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressdruck von außen auf die Außenseite des Außenrohres (2) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressdruck mittels einer Impanderpresse mit Formwerkzeugen (10) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressdruck mittels mindestens zweier in Umfangsrichtung verteilter Formwerkzeuge (10) auf das Außenrohr (2) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Außenrohr (2) ein Trägerrohr und als Innenrohr (3) ein dünnwandigeres Rohr aus einem gegen Abrieb und/oder chemische Einwirkung widerstandsfähigen Material eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Ausübung des Pressdruckes gleichzeitig die Umfangskontur des Rohr-in-Rohr-Systems (1) gerichtet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Innenrohr (3) und Außenrohr (2) hinsichtlich ihrer Materialeigenschaften und/oder ihrer geometrischen Abmessungen in der Weise aufeinander abgestimmt werden, dass sich nach Stauchung durch den aufgebrachten Pressdruck über einen vorgegebenen oder vorgebbaren Stauchweg durch elastische Rückfederung ein kraftschlüssiger Verbund ergibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Pressvorgang eine plastische Verformung bewirkt wird.
Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Aufbringen einer dünnwandigen Innenbeschichtung in einem Trägerrohr.