DE1602232A1

DE1602232A1 - Steel pipe manufacture

Info

Publication number: DE1602232A1
Application number: DE19671602232
Authority: DE
Inventors: Dr Helmut Benteler; Dipl-Ing Heinz Menne
Original assignee: Benteler Deustchland GmbH
Current assignee: Benteler Deustchland GmbH
Priority date: 1967-03-03
Filing date: 1967-03-03
Publication date: 1970-08-06

Description

Stahlrohr-Herstellung Die Erfindung betrifft eine in reduzierender oder inerter Umgebung erfolgende Herstellung von Stahlrohren, die aus mindestens zweilagig gewickeltem Werkstoff bestehen.Steel pipe production The invention relates to a reducing or inert environment production of steel pipes made of at least consist of two-layer wound material.

Es ist bekannt, Bandstahl, der in dieser Weise mehrlagig gewickelt wird, vorher ein- oder beidseitig mit einem Lot, insbesondere mit Kupfer oder Zinn, - zu beschichten und nach dem Wickeln durch Wärmeeinwirkung zu verbinden. Es ist auch bekannt, diese Rohrherstellung in reduzierender oder Inertier Umgebung vor sich gehen zu lassen. Derart hergestellte mehrlagige Stahlrohre haben vor allem für diejenigen Anwendungsfälle eine weite Verbreitung gefunden, bei denen eine Sicherheit gegen Beschädigung des Rohres bei innerem Überdruck vorhanden sein muß, wie z.B. bei-hydraulischen Druckleitungen für Bremssysteme in Kraftfahrzeugen.It is known band steel, which is wound in multiple layers in this manner, before one or both sides with a solder, especially copper or tin, - to coat and after winding by the action of heat to be connected. It is also known that this pipe production can be carried out in a reducing or inert environment. Multi-layer steel pipes produced in this way have found widespread use, especially for those applications in which there must be security against damage to the pipe in the event of internal overpressure, such as, for example, hydraulic pressure lines for brake systems in motor vehicles.

Die angeführte Aufbringung der Lotschichten auf den -Bandstahl ist umständlich und teuer. DarUber hinaus wi d durch Ihr Vorhandensein nur ein Verlöten der Lagen.,. nicht aber ein eigentliches Verschweißen ermöglicht und so-mit die Homogenität des StahlgefUges durch die Nahtschicht uAerbroichen. Das Vorhandensein der das Lot-enthaltenden Zwischenschicht beschränkt auch den Anwendungsbereich des in Rede stehenden mehrschichtigen Stahlrohres allenfalls auf sogenanntes warmgehendes Leitungsrohr. Als heißgehendes- Druckrohr kann es nicht zum Einsatz kommen, weil dieser Anwendung durch die Erv,4ehung des Lot-Werkstoffes eine obere Grenze gesetzt wird.The mentioned application of the solder layers on the steel strip is laborious and expensive. In addition, wi d by your presence just a soldering of the documents.. however, it does not enable actual welding and thus the homogeneity of the steel structure is broken by the seam layer. The presence of the intermediate layer containing the solder also restricts the field of application of the multi-layer steel pipe in question to what is known as hot conduit pipe, if at all. It cannot be used as a hot pressure pipe because this application is subject to an upper limit due to the expansion of the solder material.

Zur Überwindung dieser Nachteile ist bereits ein Rohr-Herstellungsverfahren bekannt geworden (deutsche Patentschrift Nr. 94o 886), bei welchem ineinandergesteckte, gewickelte oder ungewickelte, durch induktives Erhitzen metallisch verbundene Rohre als sogenahnte Luppen erzeugt werden sollten. Auch hierbei ist eine neutrale oder reduzierende Schutzgasatmosphäre, z.B. Leuchtgas, herangezogen worden, damit die Erhitzung ohne hindernde Oxydbildung vor sich gehen konnte. Die sich eng berührenden Oberflächen sind dabei auf Schmelztemperatur gebracht worden, und zwar wurden> diese Temperaturen durch induktives Erhitzen eingeprägt. Auch die Ergebnisse einer derartigen Rohr-Herstellung haben nicht befriedigt, und zwar in erster Linie deshalb nicht, weil die induktive Erhitzung an denjenigen Stellen, an denen sich die einzelnen Lagen schräg überlappen, Überhitzungen erzeugt hat und ein ungleichmäßiges Schmelzen der diteinander zu verbindenden Schichten die Folge ist.To overcome these disadvantages, a pipe manufacturing process has already become known (German patent specification No. 94o 886) in which nested, wound or unwound pipes that are metallically connected by inductive heating should be produced as so-called blanks. Here, too, a neutral or reducing protective gas atmosphere, for example luminous gas, was used so that the heating could take place without the formation of oxides. The surfaces in close contact have been brought to the melting temperature, namely> these temperatures have been impressed by inductive heating. The results of such a pipe production have not been satisfactory either, primarily because the inductive heating at those points where the individual layers overlap at an angle has produced overheating and uneven melting of the layers to be joined together Consequence is.

Die im Vorstehenden behandelten Nachteile der bekannten Rohr-Herstellungsverfahren sind durch die In reduzierender oder neutraler Umgebung erfolgende Herstellung von Stahlrohren, die aus mindestens zweilagig gewickeltem Werkstoff bestehen, erfindungsgemäß durch eine lotfreie, ausschließlich durch Wär-. m eeinwirkung unterhalb der-Solidus-Linie vor sich gehende-Verbindung der lagen behoben. Bei einer- solchen Herstellung und naturgemäß auch bei dem dadurch erzielten Erzeugnis Ist nach der Verbindung der Lagen ein völlig homogenes StahlgefUge, selbst an der vorherigen Nahtschicht, vorhanden - , wodurch die 'Pestigkeit des in dieser Weise hergestellten Rohres, insbesondere gegenüber den bekannten Lotzwischenschichten aufweisenden Roh-,ren beträchtlich erhöht ist. Der Wegfall solcher Zwischenschichten bringt es auch mit sich" daß nicht nur kohlenstoff-arme unlegierte» sondern au-eh höher-kohlenstoffhaltige sowie niedrig und/oder hochlegierte Stähle ohne eine Herabsetzung Ihrer Stahlqualität verwendet werden können. Den im Vorstehenden ebenfalls behandelten lotzwischenschichtfreien Rohren gegenüber, bei denen eine Wärneeinwirkung bis Uber die Solidus-Linie ertolste, um ein Schmelzen wenigstens der Randnahtbereiche der einzelnen Lagen und dadurch deren Verbindung zustandezubringen, weist das Verfahren nach der Erfindung den Vorteil-auf", daß, es mit geringerem Einsatz an Erhittungs-Energie auskommt, denn ein Verschmelzen mit dabei erforderlichem Überschreiten der Solidus-Linie Ist erfindungsgeaäg ge#rade nicht erforderlich.The disadvantages of the known pipe manufacturing processes dealt with above are due to the production of steel pipes in a reducing or neutral environment, which consist of at least two-layer wound material, according to the invention by a solder-free, exclusively by heat. M e effect below the solidus line-connection of the layers corrected. With such a production and naturally also with the product obtained by it, a completely homogeneous steel structure is present after the connection of the layers, even on the previous seam layer - which makes the pipe produced in this way, especially compared to the known soldering interlayers, more robust Pipe, ren is considerably increased. The omission of such intermediate layers also means "that not only low-carbon, unalloyed" but also higher-carbon and low and / or high-alloy steels can be used without reducing their steel quality. in which a heat effect up to over the solidus line occurred in order to bring about a melting of at least the edge seam areas of the individual layers and thus their connection, the method according to the invention has the advantage that it requires less heating energy , because a merging with the necessary crossing of the solidus line is not necessary according to the invention.

Durch eingehende Untersuchungen den bei'der Verbindung der einzelnen Lagen vor sich gehenden physikalischen Geschehens hat sich nämlich ergeben, daß *og» eine Innige Verbindung der Lagen sogar schon unterhalb der Solidus-Linie erfolgt. Die Erhitzung bringt nämlich eine Ausdehnung des die Lagen bildenden bandförnigen Werkstorte in der Weine mit sich, daß sich dieser Infolge seinen linearen Wärmeausdehnungakoeffizientewunter gegenseitiger Annäherung aneinander auch noch Ubereinarider schert. Durch diese Scherwirkung sowie durch die Wärmeaundehnung der Lagen In radialer Richtung werden so hohe Drücke erzeugt, daß die Verschweißung einwandfrei vonstatten geht.Through detailed investigations the two connections of the individual Lists of physical events in progress has shown that * og »an intimate connection of the layers takes place even below the solidus line. This is because the heating brings about an expansion of the ribbon-like shape which forms the layers Werkstorte in the wine with it, that this as a result of its linear thermal expansion coefficient is weating mutual rapprochement with one another is still a matter of mutual agreement. Through this Shear and thermal expansion of the layers in the radial direction so high pressures generated that the welding proceeds properly.

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung kann die Wärmeinwirkung in einen Durchlautofen erfolgen, den das gewickelte Stahlrohr passiert. Ein solcher Ofen wird zweckmäß ig in Ansohluß an die Wickelmachine tUr den mehrlagig zu wickelnden Verkstoff vorgesehen und betrieben. Weitere Einzelheiten der Erfindung sind In der nachstehenden Beschreibung anhand der Zeichnung erläutert. Darin ist ein Ausführungsbeispie1 fUr ein Stahlrohr dargestellt, das mit Hilfe des geschilderten Verfahrens gewonnen i st. Insbesondere zeigt die Fig. 1 ein zweilagiges derartiges Rohr im Querschnitt, während der vom Kreis K der Fig. 1 umgebene Teil des Rohres in der Fig. 2 vergrößert wiedergegeben ist.In a special embodiment of the invention, the action of heat can take place in a continuous furnace through which the wound steel pipe passes. Such an oven is expediently provided and operated in connection with the winding machine for the multilayer material to be wound. Further details of the invention are explained in the following description with reference to the drawing. This shows an exemplary embodiment for a steel pipe which is obtained with the aid of the method described. In particular, FIG. 1 shows a two-layer pipe of this type in cross section, while the part of the pipe surrounded by circle K in FIG. 1 is shown enlarged in FIG.

Nach Fig. 1 wird ein keine Lot-Beschichtung aufweisendes Stahlband zunächst zu dem inneren Ring 1-und danach unter dichter Führung an diesem Ring über die Übergangsstelle 2 hinweg in weiterer enger Auflage auf dem inneren Band 1 zu dem äußeren Ring 3 aufgewickelt. Die Anphasung der freien Enden 4 und 5 erfolgt bereits vor dem Wickeln, so daß sich zwei dicht aufeinander befindliche Lagen 1 und 3 ergeben.--Dieser Lagen-Verband wird in reduzierender oder neutraler Atmosphäre einer Wärmeeinwirkung unterhalb der Solidus-Linie ausgesetzt.,.durch die sich eine solche Verbindung der Lagen ergibt, die - wie .schon erwähnt - ein homogenes Gefüge selbst an der Nahtstelle entstehen und diese selbst völlig verschwinden läßt. Der Vorgang dieses innigen Verbindens spielt sich, wie Versuche ergeben haben, ohne nennenswerte Beeinträchtigung der Form des La-.gen-Verbandes ab.According to FIG. 1 , a steel band with no solder coating is first wound to the inner ring 1 and then, with tight guidance on this ring, over the transition point 2, in further close contact on the inner band 1 to the outer ring 3. The chamfering of the free ends 4 and 5 takes place before the winding process, so that two layers 1 and 3 that are close to one another are obtained .-- This layer bond is exposed to heat below the solidus line in a reducing or neutral atmosphere.,. through which such a connection of the layers results, which - as already mentioned - a homogeneous structure is created even at the seam and this itself completely disappears. The process of this intimate connection takes place, as tests have shown, without any significant impairment of the shape of the La-.gen association.

Nach Fig. 2 legen sich die angephasten Enden 4 und 5 der inneren Lage 1 und der äußeren Lage 3 bereits bei der Formgebung auf der Wickelmaschine eng aneinander. Die Wärmeeinwirkung hat dann eine lineare Ausdehnung der Lagenbänder In Ihrer peripheren und radialen Richtung zur Folge, wodurch nicht nur deren gegenseitige Annäherung, sondern auch ihre zueinander erfolgende-Anscherung erfolgt, was zu einer die Verschweißung herbeiführenden Druckeinwirkung führt.According to FIG. 2, the chamfered ends 4 and 5 of the inner layer 1 and the outer layer 3 are already close to one another during the shaping on the winding machine. The effect of heat then results in a linear expansion of the layer strips in their peripheral and radial direction, which means that they not only approach one another, but also that they are sheared to one another, which leads to the effect of pressure that causes the welding.

Die insbesondere aus Fig. 1 ersichtliche Linienführung zwischen den einzelnen Lagen, die deren Begrenzung vor der Wärmeeinwirkung wiedergibt, verschwindet durch das Verschweißen der Lag-en und läßt ein einheitliches übergangsläses Gefüge der Rohrwandung zustandekommen. Der sich so einstellende homogene Verband weist nicht nur die bereits erwähnte hohe Formbeständigkeit, sondern auch eine große Festigkeit auf, Eigenschaften also, wie sie die herkömmlichen nahtlosen Rohre nicht in diesem Maße aufweisen. Diese herkömmlichen Rohre lassen'vielmehr hinsichtlich der GleichmäßIgkeit ihrer Wanddicke infolge der Eigenart ihrer Herstellung stets zu wünschen übr-ig. Ein weiterer Vorteil Ist bei dem erfindungsgemäß hergestellten Rohr ge# genüber dem bekannten nahtlos gefertigten Rohr auch noch dadurch vorhanden, daß sich eine unbeeinträchtigte und sogar kontrollierbare Innenfläche ergibt, was bei dem herkömmlichen nahtlosen Rohr, insbesondere kleiner Abmessungen, nicht der Fall Ist.The lines between the individual layers which can be seen in particular in FIG. 1 and which reproduce their delimitation before the action of heat disappears through the welding of the layers and allows a uniform, transition-free structure of the pipe wall to come about. The resulting homogeneous association not only has the high dimensional stability mentioned above, but also great strength, properties that are not found in conventional seamless pipes to this extent. Rather, these conventional tubes always leave something to be desired with regard to the uniformity of their wall thickness due to the nature of their manufacture. Another advantage of the pipe produced according to the invention compared to the known seamless pipe is that there is an unimpaired and even controllable inner surface, which is not the case with the conventional seamless pipe, especially of small dimensions.

Claims

Patent claims CI) In a reducing or neutral atmosphere, production of steel pipes made of at least two-layer wound material, characterized by a solder-free connection of the layers (1, 2) that is solely through the action of heat below the solidus line.

2. Steel pipe production according to claim 1, characterized in that the action of heat takes place in a continuous furnace through which the wound steel pipe passes.