DE1176377B

DE1176377B - Process to increase the stress-corrosion resistance of pipes and other hollow bodies

Info

Publication number: DE1176377B
Application number: DEV22048A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Paul Brenner
Original assignee: Vereinigte Leichtmetallwerke GmbH
Current assignee: Vereinigte Leichtmetallwerke GmbH
Priority date: 1962-02-17
Filing date: 1962-02-17
Publication date: 1964-08-20

Description

Verfahren zur Erhöhung der Spannungskorrosionsbeständigkeit von Rohren und sonstigen Hohlkörpern Manche metallische Werkstoffe, wie z. B. Messing, übersättigte Aluminium- und Magnesium-Legierungen, austenitische Sonderstähle, neigen bei gleichzeitiger mechanischer und chemischer Beanspruchung zum Aufreißen. Diese mit »Spannungskorrosion<< bezeichnete Erscheinung wird durch bestimmte chemische Angriffsmittel und durch insbesondere Zugspannungen begünstigt. Rißbildung durch Spannungskorrosion kann in der Praxis zu folgenschweren Schäden führen, da die entstehenden Risse oft mit großer Geschwindigkeit fortschreiten und die Festigkeit in katastrophaler Weise herabsetzen.Process for increasing the stress corrosion resistance of pipes and other hollow bodies. B. brass, oversaturated Aluminum and magnesium alloys, austenitic special steels, tend at the same time mechanical and chemical stress to tear open. These with »stress corrosion« designated phenomenon is through certain chemical attack agents and by especially favors tensile stresses. Stress corrosion cracking can occur in practice lead to serious damage, as the resulting cracks often come with it Progress at great speed and strength in a catastrophic manner reduce.

Durch Oberflächenschutzmittel, wie z. B. Lacke und Anstriche, kann die Spannungskorrosion meist nicht wirksam bekämpft werden.By surface protection agents, such as. B. varnishes and paints, can stress corrosion is usually not effectively combated.

Da der Bildung von Spannungskorrosionsrissen durch Druckbeanspruchung entgegengewirkt werden kann, ist vorgeschlagen worden, die Spannungskorrosionsbeständigkeit von Teilen aus Aluminiumlegierungen durch mittels Kaltwalzen in der Außenzone erzeugte innere Druckspannungen zu erhöhen. Dieses Verfahren ist aber oft nicht anwendbar, da mit dem Kaltwalzen unter Umständen unerwünschte Querschnitts- bzw. Dickenänderungen verbunden sind.Because of the formation of stress corrosion cracks due to compressive stress It has been suggested that stress corrosion resistance can be counteracted of parts made of aluminum alloys by means of cold rolling in the outer zone to increase internal compressive stresses. However, this procedure is often not applicable since cold rolling may result in undesirable changes in cross-section or thickness are connected.

Nach der Erfindung wird die Spannungskorrosionsbeständigkeit von Rohren und sonstigen Hohlkörpern nicht durch Kaltverformen, sondern dadurch erhöht, daß in den Werkstücken durch Wärmebehandlung bewußt ein Eigenspannungszustand erzeugt wird, bei dem in den durch Spannungskorrosion gefährdeten Stellen Druckspannungen auftreten.According to the invention, the stress corrosion resistance of pipes and other hollow bodies not by cold forming, but increased by that A state of internal stress is deliberately created in the workpieces through heat treatment where there is compressive stress in the areas at risk from stress corrosion appear.

Es ist bekannt, daß beim Abschrecken metallischer Werkstoffe von höheren Temperaturen unkontrollierte Eigenspannungen auftreten, die in der Regel als schädlich angesehen werden, da sie zum Verziehen oder Verwerfen der wärmebehandelten Teile führen und ein nachträgliches Richten durch Kaltverformung notwendig machen. Bei Rohren, Profilen und Blechen aus aushärtbaren Aluminiumlegierungen ist es üblich, die durch Abschrecken entstandenen Eigenspannungen dadurch zu beseitigen, daß die Teile so stark gereckt werden, bis im gesamten Querschnitt die Fließgrenze überschritten wird. So behandelte Halbzeuge sind praktisch spannungsfrei und können in beliebiger Weise spanbearbeitet werden, ohne daß sie sich verziehen.It is known that when quenching metallic materials from higher Temperatures uncontrolled internal stresses occur, which are usually considered harmful be considered as they cause warping or warping of the heat treated parts and make subsequent straightening by cold forming necessary. at Pipes, profiles and sheets made of hardenable aluminum alloys are common to eliminate the internal stresses caused by quenching that the Parts are stretched so much that the yield point is exceeded in the entire cross-section will. Semi-finished products treated in this way are practically stress-free and can be used in any Can be machined without distortion.

Im Gegensatz hierzu wird nach dem erfindungs= gemäßen Verfahren die Wärmebehandlung von Rohren und sonstigen Hohlkörpern so durchgeführt, daß ein bestimmter Eigenspannungszustand entsteht, der durch Druckspannungen an den durch Spannungskorrosion gefährdeten Stellen gekennzeichnet ist, wobei diese Druckspannungen mit axialsymmetrischen Zugspannungen an durch Spannungskorrosion nicht gefährdeten Stellen im Gleichgewicht stehen.In contrast to this, according to the method according to the invention, the Heat treatment of pipes and other hollow bodies carried out so that a certain Residual stress condition arises, which is caused by compressive stresses on the through stress corrosion endangered places is marked, whereby these compressive stresses with axially symmetric Tensile stresses at points not endangered by stress corrosion in equilibrium stand.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Erhöhung der Spannungskorrosionsbeständigkeit durch Erzeugung von Druckeigenspannungen bei Rohren und sonstigen Hohlkörpern, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der auf höhere Temperatur erhitzte Hohlkörper an den Teilen seiner Oberfläche, die im Betrieb durch Spannungskorrosion gefährdet sind, abgeschreckt wird, während die Gegenfläche (Innenfläche) ungekühlt bleibt.The invention relates to a method for increasing the stress corrosion resistance by generating residual compressive stresses in pipes and other hollow bodies, the is characterized in that the heated to a higher temperature hollow body on the parts of its surface that are endangered by stress corrosion during operation are quenched, while the counter surface (inner surface) remains uncooled.

Hierbei kann man vorteilhaft so vorgehen, daß, um ein Verziehen zu vermeiden, die gesamte Oberfläche gleichmäßig abgeschreckt wird.Here one can advantageously proceed in such a way that, in order to cause warping avoid quenching the entire surface evenly.

Die Erfindung wird an dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel erläutert: Rohre aus einer aushärtbaren Aluminium-Legierung mit etwa 5 % Zink und 2,5 % Magnesium, die bei ölhydraulischen Stempeln verwendet werden, werden durch den Innendruck im Stempel in Umfangsrichtung auf Zug beansprucht und sind daher auf der Außenseite spannungskorrosionsgefährdet. Diese Gefahr wird erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß die Rohre nach dem Lösungsglühen bei etwa 475° C an der Außenseite mit Wasser abgespritzt werden. Zu diesem Zweck wird, wie im Bild veranschaulicht, das Rohr 1 in vertikaler Richtung durch einen Spritzrind 2 mit an seiner Innenseite angeordneten Düsen 3 hindurchgeführt. Das durch den Stutzen 4 unter Druck zugeführte Wasser tritt an den Düsen 3 aus und spritzt gleichmäßig gegen die Rohroberfläche. Durch das einseitige Abschrecken des Rohres entstehen an seiner Außenseite hohe Druckspannungen in Umfangsrichtung, die den durch den Betriebs-Innendruck hervorgerufenen Zugspannungen entgegenwirken.The invention is explained using the following exemplary embodiment: Pipes made of a hardenable aluminum alloy with about 5% zinc and 2.5% magnesium, which are used in oil hydraulic punches, are subjected to tensile stress in the circumferential direction by the internal pressure in the punch and are therefore on stress corrosion on the outside. According to the invention, this danger is eliminated by spraying the tubes with water on the outside after the solution heat treatment at about 475 ° C. For this purpose, as illustrated in the figure, the pipe 1 is passed in the vertical direction through a spray cattle 2 with nozzles 3 arranged on its inside. The water supplied under pressure through the nozzle 4 emerges at the nozzles 3 and sprays evenly against the pipe surface. The one-sided quenching of the pipe creates high compressive stresses on its outside in the circumferential direction, which counteract the tensile stresses caused by the internal operating pressure.

Die Größe der Druckspannung in Umfangsrichtung des Rohres kann durch den Grad der Kühlung und durch die Geschwindigkeit, mit der das Rohr durch den Spritzring 2 hindurchbewegt wird, geregelt werden. Ein Verziehen des Rohres wird dadurch vermieden, daß es über den gesamten Umfang gleichmäßig abgeschreckt wird, was durch entsprechende Ausbildung des Spritzringes mit bekannten Mitteln erreicht werden kann.The size of the compressive stress in the circumferential direction of the pipe can be determined by the degree of cooling and the speed at which the pipe passes through the splash ring 2 is moved through, can be regulated. This prevents the pipe from warping, that it is quenched evenly over the entire circumference, which is achieved by appropriate Formation of the splash ring can be achieved with known means.

Das beschriebene Verfahren kann sinngemäß bei anderen Hohlkörpern, z. B. unter Innendruck stehende Hohlkugeln, angewendet werden.The method described can be used analogously for other hollow bodies, z. B. under internal pressure hollow spheres can be used.

Es kommt darauf an, daß in den Bereichen, in denen für die Spannungskorrosion gefährliche Zugspannungen während des Betriebes auftreten, durch gleichmäßiges oder teilweises Abschrecken Druckspannungen erzeugt werden, die der Spannungskorrosion entgegenwirken.It is important that in the areas where there is stress corrosion dangerous tensile stresses occur during operation, due to uniform or partial quenching compressive stresses are generated, leading to stress corrosion counteract.

Claims

Claims: 1. Method for increasing the resistance to stress corrosion by generating residual compressive stresses in pipes and other hollow bodies, thereby characterized in that the hollow body heated to a higher temperature on the parts its surface, which are endangered by stress corrosion during operation while the opposite surface (inner surface) remains uncooled.

2. Procedure according to Claim 1, characterized in that, in order to avoid warping, the entire Surface is quenched evenly. Publications Considered: Journal für Metallkunde, Vol. 44 (1953), pp. 85 and 92.