DE1452531C - Verfahren zur Herstellung von geschweißten Druckgefäßen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von geschweißten Druckgefäßen aus austenitischem rostfreiem Stahl, bei dem das Gefäß nach dem Fertigstellen bei einer unterhalb der Rekristallisationstemperatur des Werkstoffs liegenden Temperatur der Einwirkung eines Innendrucks ausgesetzt wird, der in den Wänden des Gefäßes eine dauernde Dehnung hervorruft und. damit eine Erhöhung der Festigkeit des Gefäßes bewirkt.

Es wurde bereits vorgeschlagen, aus austenitischem »o Stahlblech vorgefertigte Druckgefäße durch Einleiten eines Innendrucks auszudehnen und dadurch das Material kalt zu verfestigen. Dieses Verfahren weist jedoch den erheblichen Nachteil auf, daß hierdurch eine nicht unerhebliche Größen- und Formänderung der Gefäße eintritt, so daß es praktisch nicht möglich ist, vorgeschriebene Maße genau einzuhalten. Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, eine gleichmäßig erhöhte Festigkeit des Druckgefäßes unter außerordentlich geringen Form- und Dirnensionsveränderungen zu erreichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß das Gefäß aus bereits kaltgestreckten, kaltgewalzten oder in anderer Weise kaltverfestigten Blechen hergestellt und nach dem Zusammenschweißen einem Innendruck solcher Höhe ausgesetzt, daß die beim Zusammenschweißen ausgeglühten Zonen gedehnt und dadurch von neuem so weit verfestigt werden, bis überall annähernd die gleiche Festigkeit vorhanden ist.

Als Ganzes bedeutet, diese äußerst geringfügige 3<> Dehnung eine kaum merkbare Deformation des Druckgefäßes. Die ausgeglühte Zone in der unmittelbaren Nähe der Schweißnaht ist nie besonders breit, in der Regel bedeutend schmaler als 1 cm, kann aber, wenn dies für wünschenswert gehalten werden sollte, durch eine »kalte« Ausführung des Schweißvorganges, d. h. durch Abkühlen des Schweißmaterials, beispielsweise mittels Druckluft, nach der Herstellung jeder Schweißraupe noch schmaler gemacht werden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben.

Diese zeigt ein Druckgefäß mit einem zylindrischen Mantel 10 und gewölbten Stirnwänden 11 ' und 12. Es sei angenommen, daß der Mantel aus zylinderförmig gebogenen Blechen 13 aus austenitischem, rostfreiem Stahl einer Zusammensetzung von rund 18% Cr, 9% Ni und höchstens 0,06% C (Qualität 2333) aufgebaut ist. Rostfreier Stahl dieser Art besitzt im ausgeglühten Zustand eine Berechnungs-Streckgrenze bei 20° C, die gemäß den ,schwedischen Normen für Druckgetäße 20 kg/mm² beträgt. Durch eine Dehnung der Größenordnung von 4 bis 5 %, herbeigeführt auf einer Streckmaschine bzw. durch Kaltwalzen oder einen sonstigen Kalibearbeitungsvorgang, ist die Streckgrenze der Bleche 13 bis auf 35 kg/mm² erhöht worden. Sowohl die längs verlaufenden Nähte 14 als auch die Umfangsnähte 15 werden durch Schweißen mittels Elektroden derselben Qualität wie diejenige des Werkstoffs der Bleche hergestellt. Die Schweißnähte selbst und die an diese unmittelbar grenzenden Zonen der Bleche weisen im angenommenen Fall in der Hauptsache dieselbe niedrige Streckgrenze wie diejenige der Bleche in ihrem noch nicht kaltbearbeiteten Zustand auf, also ih diesem Fall eine Streckgrenze von rund 20 kg/mm². Um den Schweißnähten 14 die gleichen Festigkeitseigenschaften wie diejenigen der kaltbearbeiteten Bleche zu verleihen, wird erfindungsgemäß das fertige Druckgefäß einem pneumatischen oder hydraulischen Überdruck solcher Größe ausgesetzt, daß der Werkstoff der Nähte im hierzu erforderlichen Grad gestreckt wird. Weil bei diesem Kaltrecken des Gefäßes lediglich die schmalen ausgeglühten Zonen der Bleche, dagegen nicht die übrigen Teile der Bleche sich ausdehnen, wird die gesamte Dehnung in Umfangsrichtung äußerst gering und ohne nennenswerten Einfluß auf die Form des Druckgefäßes.

Eine weitere Herabsetzung der Dehnung im Zusammenhang mit dem Kaltrecken des fertigen Gefäßes kann dadurch erreicht werden, daß die Schweißnähte mit Elektroden hergestellt werden, die den Schweißnähten eine Streckgrenze verleihen können, welche zumindest der Streckgrenze der kaltbearbeiteten Bleche entspricht. Falls die Schweißnähte auf diese Weise hergestellt werden, dehnt sich beim Kaltrecken des Gefäßes lediglich der Werkstoff derjenigen schmalen ausgeglühten Zonen der Bleche, die an die Schweißnähte unmittelbar angrenzen. Die Breite dieser Zonen ist, wie bereits erwähnt, gering, kann aber dadurch noch kleiner gemacht werden, daß der Schweißvorgang »kalt« ausgeführt wird, d. h. bei Kühlung der Schweißnähte mittels Druckluft od. dgl. nach der Herstellung jeder Schweißraupe.

Zu beobachten ist, daß das Kaltrecken des fertiggestellten Druckgefäßes unter solchen Bedingungen ausgeführt werden soll, daß das Gefäß sich frei ausdehnen kann, d. h., das Gefäß soll ohne jede Anwendung einer äußeren Formanordnung kaltgereckt werden. Hierdurch wird gewährleistet, daß durch das Kaltstrecken das Gefäß eine gleichmäßige Festigkeit erhält. .

In den obigen Ausführungenjwurde vorausgesetzt, daß die Schweißarbeit auf elektrischem Wege ausgeführt wird. Es ist aber offensichtlich, daß die Schweißnähte in jeder anderen zweckmäßigen Weise hergestellt werden können.

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von geschweißten Druckgefäßen aus austenitischem rostfreiem Stahl, bei dem das Gefäß nach dem Fertigstellen bei einer unterhalb der Rekristallisationstemperatur des Werkstoffs liegenden Temperatur der Einwirkung eines Innendrucks ausgesetzt wird, der in den Wänden des Gefäßes eine dauernde Dehnung hervorruft und damit eine Erhöhung der Festigkeit des Gefäßes bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß au&iibereits kaltgestreckten, kaltgewalzten oder in anderer

'Weise kaltverfestigten Blechen hergestellt wird und nach dem Zusammenschweißen einem Innendruck solcher Höhe ausgesetat wird, daß die beim Zusammenschweißen ausgeglühten Zonen gedehnt und dadurch von neuem so weit verfestigt werden, bis überall annähernd gleiche Festigkeit vorhanden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißarbeit mittels Elektroden ausgeführt wird, die eine Schweißnaht mit einer Streckgrenze ergibt, die mindestens gleich der Streckgrenze der kaltbearbeiteten Bleche ist, wodurch lediglich die an die Schweißnähte unmittelbar angrenzenden, ausgeglühten Zonen der Bleche beim Kaltstrecken des fertigen Druckgefäßes gedehnt werden.

Claims (2)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von geschweißten Druckgefäßen aus austenitischem rostfreiem Stahl, bei dem das Gefäß nach dem Fertigstellen bei einer unterhalb der Rekristallisationstemperatur des Werkstoffs liegenden Temperatur der Einwirkung eines Innendrucks ausgesetzt wird, der in den Wänden des Gefäßes eine dauernde Dehnung hervorruft und. damit eine Erhöhung der Festigkeit des Gefäßes bewirkt. Es wurde bereits vorgeschlagen, aus austenitischem Stahlblech vorgefertigte Druckgefäße durch Einleiten eines Innendrucks auszudehnen und dadurch das Material kalt zu verfestigen. Dieses Verfahren weist jedoch den erheblichen Nachteil auf, daß hierdurch eine nicht unerhebliche Größen- und Formänderung der Gefäße eintritt, so daß es praktisch nicht möglich ist, vorgeschriebene Maße genau einzuhalten. Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, eine gleichmäßig erhöhte Festigkeit des Druckgefäßes unter außerordentlich geringen Form- und Dirnensionsveränderungen zu erreichen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß das Gefäß aus bereits kaltgestreckten, kaltgewalzten oder in anderer Weise kaltverfestigten Blechen hergestellt und nach dem Zusammenschweißen einem Innendruck solcher Höhe ausgesetzt, daß die beim Zusammenschweißen ausgeglühten Zonen gedehnt und dadurch von neuem so weit verfestigt werden, bis überall annähernd die gleiche Festigkeit vorhanden ist. Als Ganzes bedeutet, diese äußerst geringfügige Dehnung eine kaum merkbare Deformation des Druckgefäßes. Die ausgeglühte Zone in der unmittelbaren Nähe der Schweißnaht ist nie besonders breit, in der Regel bedeutend schmaler als 1 cm, kann aber, wenn dies für wünschenswert gehalten werden sollte, durch eine »kalte« Ausführung des Schweißvorganges, d. h. durch Abkühlen des Schweißmaterials, beispielsweise mittels Druckluft, nach der Herstellung jeder Schweißraupe noch schmaler gemacht werden. Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Diese zeigt ein Druckgefäß mit einem zylindrischen Mantel 10 und gewölbten Stirnwänden 11 und 12. Es sei angenommen, daß der Mantel aus zylinderförmig gebogenen Blechen 13 aus austenitischem, rostfreiem Stahl einer Zusammensetzung von rund 18% Cr, 9% Ni und höchstens 0,06% C (Qualität 2333) aufgebaut ist. Rostfreier Stahl dieser Art besitzt im ausgeglühten Zustand eine Berechnungs-Streckgrenze bei 20° C, die gemäß den schwedischen Normen für Druckgefäße 20 kg/mm2 beträgt. Durch eine Dehnung der Größenordnung von 4 bis 5%, herbeigeführt auf einer Streckmaschine bzw. durch Kaltwalzen oder einen sonstigen Kaltbearbeitungsvorgang, ist die Streckgrenze der Bleche 13 bis auf 35 kg/mm2 erhöht worden. Sowohl die längs verlaufenden Nähte 14 als auch die Umfangsnähte 15 werden durch Schweißen mittels Elektroden derselben Qualität wie diejenige des Werkstoffs der Bleche hergestellt. Die Schweißnähte selbst und die an diese unmittelbar grenzenden Zonen der Bleche weisen im angenommenen Fall in der Hauptsache dieselbe niedrige Streckgrenze wie diejenige der Bleche in ihrem noch nicht kaltbearbeiteten Zustand auf, also in diesem Fall eine Streckgrenze von rund 20 kg/mm2. Um den Schweißnähten 14 die gleichen Festigkeitseigenschaften wie diejenigen der kaltbearbeiteten Bleche zu verleihen, wird erfindungsgemäß das fertige Druckgefäß einem pneumatischen oder hydraulischen Überdruck solcher Größe ausgesetzt, daß der Werkstoff der Nähte im hierzu erforderlichen Grad gestreckt wird. Weil bei diesem Kaltrecken des Gefäßes lediglich die schmalen ausgeglühten Zonen der Bleche, dagegen nicht die übrigen Teile der Bleche sich ausdehnen, wird die gesamte Dehnung in Umfangsrichtung äußerst gering und ohne nennenswerten Einfluß auf die Form des Druckgefäßes. Eine weitere Herabsetzung der Dehnung im Zusammenhang mit dem Kaltrecken des fertigen Gefäßes kann dadurch erreicht werden, daß die Schweißnähte mit Elektroden hergestellt werden, die den Schweißnähten eine Streckgrenze verleihen können, welche zumindest der Streckgrenze der kaltbearbeiteten Bleche entspricht. Falls die Schweißnähte auf diese Weise hergestellt werden, dehnt sich beim Kaltrecken des Gefäßes lediglich der Werkstoff derjenigen schmalen ausgeglühten Zonen der Bleche, die an die Schweißnähte unmittelbar angrenzen. Die Breite dieser Zonen ist, wie bereits erwähnt, gering, kann aber dadurch noch kleiner gemacht werden, daß der Schweißvorgang »kalt« ausgeführt wird, d. h. bei Kühlung der Schweißnähte mittels Druckluft od. dgl. nach der Herstellung jeder Schweißraupe. Zu beobachten ist, daß das Kaltrecken des fertiggestellten Druckgefäßes unter solchen Bedingungen ausgeführt werden soll, daß das Gefäß sich frei ausdehnen kann, d.h., das Gefäß soll ohne jede Anwendung einer äußeren Formanordnung kaltgereckt werden. Hierdurch wird gewährleistet, daß durch das Kaltstrecken das Gefäß eine gleichmäßige Festigkeit erhält. In den obigen Ausführungen wurde vorausgesetzt, daß die Schweißarbeit auf elektrischem Wege ausgeführt wird. Es ist aber offensichtlich, daß die Schweißnähte in jeder anderen zweckmäßigen Weise hergestellt werden können. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von geschweißten Druckgefäßen aus austenitischem rostfreiem Stahl, bei dem das Gefäß nach dem Fertigstellen bei einer unterhalb der Rekristallisationsiemperatur des Werkstoffs liegenden Temperatur der Einwirkung eines Innendrucks ausgesetzt wird, der in den Wänden des Gefäßes eine dauernde Dehnung hervorruft und damit eine Erhöhung der Festigkeit des Gefäßes bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das iGefäß aus bereits kaltgestrcckten, kaltgewalzten oder in anderer Weise kaltverfestigten Blechen hergestellt wird und nach dem Zusammenschweißen einem Innendruck solcher Höhe ausgesetzt wird, daß die beim Zusammenschweißen ausgeglühten Zonen gedehnt und dadurch von neuem so weit verfestigt werden, bis überall annähernd gleiche Festigkeit vorhanden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch- gekennzeichnet, daß die Schweißarbeit mittels Elektroden ausgeführt wird, die eine Schweißnaht mit einer Streckgrenze ergibt, die mindestens gleich der Streckgrenze der kaltbearbeiteten Bleche ist, wodurch lediglich die an die Schweißnähte unmittelbar angrenzenden, ausgeglühten Zonen der Bleche beim Kaltstrecken des fertigen Druckgefäßes gedehnt werden.