DE1184509B - Die Verwendung von Stahlblechen oder -baendern zur Herstellung von insbesondere schraubennahtgeschweissten Rohren - Google Patents
Die Verwendung von Stahlblechen oder -baendern zur Herstellung von insbesondere schraubennahtgeschweissten RohrenInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Internat. Kl.: C 22 c
Deutsche Kl.: 40 b -39/02
Nummer: 1184 509
Aktenzeichen: H 38450 VI a/40 b
Anmeldetag: 21. Januar 1960
Auslegetag: 31. Dezember 1964
Für die Herstellung geschweißter Rohre finden im allgemeinen Stähle mit einer Festigkeit von 40 bis
70 kg/mm2 Verwendung. Aus Gründen einer guten Verschweißbarkeit ist der Kohlenstoffgehalt dieser
Stähle auf maximal 0,23% begrenzt. Die für diese hohe Beanspruchung erforderliche Festigkeit erzielt
man entweder durch ein entsprechendes Legieren des Stahles oder durch eine Kaltverformung des Rohres
nach dem Schweißen.
Ein Stahl mit einer Festigkeit von 50 bis 60 kg/mm2 und einer Streckgrenze von mindestens
36 kg/mm2 hat normalerweise folgende Zusammensetzung:
0,17 bis 0,23% Kohlenstoff
0,20 bis 0,70% Silizium
0,80 bis 1,60% Mangan
Rest Eisen
0,20 bis 0,70% Silizium
0,80 bis 1,60% Mangan
Rest Eisen
Mit dieser Zusammensetzung werden jedoch die vorgeschriebenen Streckgrenzenwerte bei Blech- und
Bandstärken über 8 mm im Walzzustand nicht mehr mit Sicherheit erreicht. Eine weitere Steigerung des
Mn- und Si-Gehaltes ist aber aus schweißtechnischen Gründen nicht möglich.
Besondere Schwierigkeiten ergeben sich bei der Herstellung von schraubennahtgeschweißten Rohren.
Schraubennahtgeschweißte Rohre werden bekanntlich aus Bändern zu Spiralen gewickelt, die nacheinander
innen und außen verschweißt werden.
Im Zusammenhang mit der Verformung der Bänder zu Spiralen tritt abweichend von der üblichen
Längs- und Querbeanspruchung eine unter einem Winkel zu den üblichen Beanspruchungen verlaufende
Materialbeanspruchung auf. Das erfordert eine gute Biegsamkeit bzw. Fügsamkeit des Materials, da
anderenfalls in den aus einer Biege- und einer Schweißeinheit bestehenden Einrichtungen zur Herstellung
von Schraubennahtrohren Erschütterungen und Schwingungen auftreten, die die Schweißverbindung
zerstören oder zumindest schwächen. Die erforderliche Biegsamkeit bzw. Fügsamkeit besitzen
Bänder aus Stahl der angeführten Zusammensetzung insbesondere dann nicht, wenn sie eine größere
Dicke, beispielsweise eine Dicke von 12 bis 13 mm aufweisen.
Material der genannten Art zeigt sich im übrigen auch nicht den im Zusammenhang mit der Innen-
und mit der Außenverschweißung auftretenden Wärmebeanspruchungen gewachsen.
Der Erfindung gemäß wird nunmehr vorgeschlagen für die Herstellung, insbesondere von schraubenDie
Verwendung von Stahlblechen oder
-bändern zur Herstellung von insbesondere
schraubennahlgeschweißten Rohren
-bändern zur Herstellung von insbesondere
schraubennahlgeschweißten Rohren
Anmelder:
Hoesch Aktiengesellschaft,
Dortmund, Eberhardstr. 12
Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. Hubert Hoff;
Dr.-Ing. Paul Werthebach, Dortmund
Dr.-Ing. Hubert Hoff;
Dr.-Ing. Paul Werthebach, Dortmund
nahtgeschweißten Rohren, Stahlbleche oder -bänder der Zusammensetzung von
0,17 bis 0,23 % Kohlenstoff
0,20 bis 0,70% Silizium
0,80 bis 1,60% Mangan
0,02 bis 0,15% Vanadin
0,02 bis 0,10% Aluminium
Rest Eisen mit den zulässigen Verunreinigungen
0,80 bis 1,60% Mangan
0,02 bis 0,15% Vanadin
0,02 bis 0,10% Aluminium
Rest Eisen mit den zulässigen Verunreinigungen
zu verwenden, wobei der Stahl vor dem Auswalzen auf mindestens 1150 bis 1200° C erhitzt, in einer
Hitze ausgewalzt, anschließend schnell auf Temperatüren unter 700° C abgeschreckt und von dieser
Temperatur aus langsam abgekühlt wird.
Als besonders geeignet erweist sich die Verwendung von Blechen und Bändern der Zusammensetzung
0,18 bis 0,22% Kohlenstoff
0,40 bis 0,60% Silizium
0,80 bis 1,40% Mangan
0,02 bis 0,15% Vanadin
0,02 bis 0,10% Aluminium
0,80 bis 1,40% Mangan
0,02 bis 0,15% Vanadin
0,02 bis 0,10% Aluminium
Rest Eisen mit den zulässigen Verunreinigungen
Im Zusammenhang mit der Wärmebehandlung von Bändern ist es zweckmäßig, das aufzuhaspelnde
Band nach dem letzten Stich unter 700° C, vorzugsweise unter 680° C abzuschrecken, so daß es beim
Aushaspeln eine Temperatur von 680° C und darunter aufweist.
Die Verwendung der gemäß der Erfindung ausgewählten Stahlqualitäten in Verbindung mit den
Wärmebehandlungsvorschriften gemäß der Erfindung ergibt ein Band bzw. Blech, das hinsichtlich Streck-
409 760/310
grenze, Kerbschlagzähigkeit, Biegsamkeit bzw. Fügsamkeit sowie Schweißarbeit, den im Zusammenhang
mit der Herstellung von geschweißten Rohren, insbesondere schraubennahtgeschweißten Rohren, auftretenden
Materialbeanspruchungen im ausreichenden Umfange genügt.
Die der Erfindung gemäß vorgeschlagene Stahlqualität, die sich von den üblichen Baustählen durch
die zusätzlichen Legierungsbestandteile Aluminium und Vanadium unterscheidet, gewährleistet eine
Streckgrenze von mindestens 36 kg/mm2, auch bei einer über 8 mm liegenden Band- bzw. Blechdicke.
Bei Vorliegen der Legierungsbestandteile Aluminium und Vanadin ist es möglich, etwas geringere Mangan-
und Siliziumgehalte vorzusehen, wodurch die schweißtechnischen Eigenschaften wesentlich verbessert
werden, ohne daß ein Absinken der Streckgrenze befürchtet werden muß. Die Zugabe von Aluminium
bzw. Vanadin allein hat eine nur geringe Wirkung. Gelangen beide Elemente gemeinsam in
den Stahl, so addieren sich die Wirkungen beider nicht nur, vielmehr ist die Verbesserung so bedeutend,
als wenn in etwa das 3fache jedes Einzelelementes hinzulegiert worden wäre.
Durch die Zugabe von Aluminium und Vanadin wird im übrigen nicht nur die Streckgrenze erhöht,
sondern darüber hinaus der Vorteil erzielt, daß die Festigkeitswerte in einem wesentlich engeren Bereich
streuen und über die ganze Länge des Bleches bzw. Bandes nahezu gleichbleiben, wie aus folgender Aufstellung
ersichtlich ist, in der Streckgrenzenwerte eines üblichen Baustahles (Stahl A) denen eines
Stahles gemäß der Erfindung (Stahl B) gegenüber gestellt sind:
Streckgrenze in kg/mm* | nach Vastündiger Glühung bei | 36,8 | 40,7 | |
800° C I 1000° C I 1150° C und anschließender Luftabkühlung |
40,3 | 52,4 | ||
im Walzzustand | 35,5 | |||
C | 34,8 | 36,7 | ||
D | 41,2 |
Probenlage | Stahl A kg/mm2 |
Stahl B kg/mm* |
Am äußeren Ende 10 m vom äußeren Ende entfernt 20 m vom äußeren Ende entfernt 30 m vom äußeren Ende entfernt 40 m vom äußeren Ende entfernt 10 m vom inneren Ende entfernt |
43,0 39,8 35,4 36,7 38,4 42,2 |
43,1 42,0 40,2 41,0 41,0 42,0 |
Für den vorgesehenen Verwendungszweck bedarf es gemäß der Erfindung noch der vorgeschlagenen
Wärmebehandlung, wonach die zur Band- bzw. Blechauswalzung vorgesehenen Brammen im Stoßofen
auf mindestens 1150° C erhitzt, in einer Hitze auf Band oder Blech ausgewalzt und nach dem
Fertigstich durch geeignete Abkühlungsmaßnahmen rasch von Temperaturen über den A3-Punkt auf
Temperaturen unter den At-Punkt abgekühlt werden. Das gilt vor allem für Bänder, die aufgehaspelt
werden. In diesem Fall soll die Haspeltemperatur 680° C nicht überschreiten.
Die Bedeutung der Temperatur vor dem Walzen sowie der Abkühlung geht aus folgender Gegenüberstellung
hervor, der die beiden Stähle
Im Walzzustand hat mit Aluminium und Vanadin legiertes Band D eine um 6,4 kg/mm2 höhere Streckgrenze
als das Band C, das weder V noch Al, sonst aber annähernd die gleiche Grundzusammensetzung
wie Band D besitzt. Glüht man beide Bänder Vt Stunde bei 880° C, so wird die Streckgrenze für
das Band C etwas erhöht. Bei Band D sinkt die Streckgrenze hingegen nicht unbeträchtlich ab, liegt
allerdings noch höher als bei Band C. Al und V üben bei solchen Temperaturen also nur eine geringe Wirkung
aus. Glüht man die Bänder Vt Stunde bei 1000° C, so zeigt Band D gegenüber Band C bereits
eine deutliche Überlegenheit. Dieser Vorsprung ist noch größer, wenn eine ViStündige Glühung bei
1150° C vorgesehen ist. Die Streckgrenze des Bandes D steigt dabei auf 52,4 kg/mm2. Demgegenüber
hat das Band C durch die Glühung bei 1150° C
nur eine geringe Erhöhung der Elastizitätsgrenze gewonnen. Es bleibt mit 40,7 kg/mm2 weit hinter dem
Band D zurück. Ersichtlich ist, die Zugabe von Al und V ist um so wirkungsvoller, je höher der Stahl
vor dem Auswalzen erhitzt wurde.
Das Hinzulegieren von Al und V hat außerdem den Vorteil, daß die Übergangszonen im Bereich der
Schweißnaht geringere Härtespitzen aufweisen als das bei entsprechenden Stählen ohne die Legierungsbestandteile Al und V der Fall ist. Das geht deutlich
aus den folgenden Ergebnissen von Untersuchungen an Schweißstellen unter Zugrundelegung der bereits
genannten Stähle C und D hervor.
Etwa 5 cm beiderseits der Schweiße ist beim Stahl A noch die Grundhärte von etwa 180Vickers
festzustellen. Diese steigt in zunehmendem Maße nach der Schweiße zu an. Kurz vor der eigentlichen
Schweißnaht erreicht sie Spitzen von 220 bis 230Vickers. Demgegenüber weist der Härteverlauf
in der Schweißverbindung des mit Al+V legierten Stahles B einen wesentlich gleichmäßigeren Übergang
auf. Er ist frei von scharfen Spitzen, die häufig Ausgangspunkte von Schweißrissen sind.
Es erweist sich weiterhin als vorteilhaft, daß die mit Al und V legierten Bänder bzw. Bleche eine gute
Kerbschlagzähigkeit in der Kälte besitzen. Die folgende Gegenüberstellung gibt das Mittel von bei
—40° C gemessenen Kerbschlagzähigkeitwerten geschweißter Rohre aus den Stählen C und D von
12 mm Dicke sowie der Schweiße wieder.
°/oC
0,20
0,21
0,21
»A Si
0,35
0,41
0,41
%Mn
1,32 1,28
VoV
0,00 0,07
0,00 0,05
zugrunde liegen.
Kerbschlagzähigkeit in mkg/cm2 bei —40° C | radialer Kerb |
in der Schwe ' Kerb in der Außennaht |
!iße Kerb in der Innennaht |
|
Stahl | im Blech tangentialer Kerb |
3,6 | 6,2 | 2,2 |
C | 7,3 | 6,9 | 6,4 | 6,9 |
D | 10,2 |
Es ist zwar schon einmal in ganz allgemeiner Form vorgeschlagen worden, Stählen, die eine hohe
Festigkeit und eine geringe Empfindlichkeit gegen Schweißrissigkeit aufweisen sollen, Phosphor, Silizium,
Aluminium, Molybdän und/oder Vanadin hinzuzulegieren, daß daraus noch keine geeignete Anregung
für die definierte Stahlqualität gemäß der Erfindung zu entnehmen ist, ergibt allein schon die
Tatsache, daß ein Auflegieren mit Phosphor, Silizium oder Molybdän infolge der darauf zurückführenden
Verschlechterung der Biegsamkeit im Zusammenhang mit der Erzeugung von Schraubennahtrohren
nicht angeraten ist. Es sind auch schon schweißbare Stahllegierungen bekannt, die neben den Legierungsbestandteilen Titan, Zirkon und/oder Nickel Alu-
minium und Vanadin enthalten können. Solche Legierungen sind jedoch aufwendig, und es ist demgegenüber
auf Grund der Erfindung möglich geworden, eine wohlfeilere Stahlqualität einzusetzen.
20
Claims (3)
1. Die Verwendung von Stahlblechen- oder -bändern der Zusammensetzung von
0,17 bis 0,23 % Kohlenstoff
0,20 bis 0,70% Silizium *5
0,80 bis 1,60% Mangan
0,02 bis 0,15 % Vanadin
0,02 bis 0,10% Aluminium
Rest Eisen mit den zulässigen Verunreinigungen zur Herstellung von insbesondere schraubennahtgeschweißten
Rohren, wobei der Stahl vor dem Auswalzen auf mindestens 1150 bis 1200° C erhitzt,
in einer Hitze ausgewalzt, anschließend schnell auf Temperaturen unter 700° C abgeschreckt
und von dieser Temperatur aus langsam abgekühlt wird.
2. Die Verwendung von Stahlblechen oder -bändern der Zusammensetzung von
0,18 bis 0,22% Kohlenstoff
0,40 bis 0,60% Silizium
0,80 bis 1,40% Mangan
0,02 bis 0,15% Vanadin
0,02 bis 0,10% Aluminium
Rest Eisen mit den zulässigen Verunreinigungen
für den Zweck nach Anspruch 1.
3. Die Verwendung von Stahlbändern nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei das aufzuhaspelnde
Band nach dem letzten Stich auf Temperaturen unter 700° C, vorzugsweise unter 680° C abgeschreckt
wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 071 734;
»Auszüge Deutscher Patentanmeldungen«, Bd. 19, 1948, S. 265, Anmeldung K 147437 VIa/18 d.
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 071 734;
»Auszüge Deutscher Patentanmeldungen«, Bd. 19, 1948, S. 265, Anmeldung K 147437 VIa/18 d.
409 760/310 12.6+ © Bundesdruckerei Berlin
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEH38450A DE1184509B (de) | 1960-01-21 | 1960-01-21 | Die Verwendung von Stahlblechen oder -baendern zur Herstellung von insbesondere schraubennahtgeschweissten Rohren |
LU39611D LU39611A1 (de) | 1960-01-21 | 1961-01-04 | |
FR849240A FR1277539A (fr) | 1960-01-21 | 1961-01-10 | Acier pour tubes soudés, notamment soudés en hélice, et procédé de traitement thermique de cet acier |
BE599177A BE599177A (fr) | 1960-01-21 | 1961-01-17 | Acier pour tubes soudés, en particulier pour tubes soudés au galet en spirale et procédé de traitement thermique de tels aciers |
GB242261A GB931924A (en) | 1960-01-21 | 1961-01-20 | Improvements in or relating to the manufacture and heat treatment of steels |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DEH38450A DE1184509B (de) | 1960-01-21 | 1960-01-21 | Die Verwendung von Stahlblechen oder -baendern zur Herstellung von insbesondere schraubennahtgeschweissten Rohren |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=7153640
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---|---|---|---|
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BE (1) | BE599177A (de) |
DE (1) | DE1184509B (de) |
GB (1) | GB931924A (de) |
LU (1) | LU39611A1 (de) |
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- 1961-01-04 LU LU39611D patent/LU39611A1/xx unknown
- 1961-01-17 BE BE599177A patent/BE599177A/fr unknown
- 1961-01-20 GB GB242261A patent/GB931924A/en not_active Expired
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BE599177A (fr) | 1961-05-16 |
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