DE1627768A1 - Verfahren zur Herstellung von Verbundrohren - Google Patents

Description

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Beschreib u η g zu der Patentanmeldung

E. I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY Wilmington, Delaware 1989B

U. S. A.
betreffend

Verfahren zur Herstellung von Verbundrohren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbindung oder Auskleidung von koaxialen Metallrohren mit Hilfe von Explosivstoffen, also zur Herstellung von im wesentlichen zylindrischen Körpern mit im wesentlichen zylindrischer koaxialer Öffnung, wie sie lange, rohrförmige Körper, aber auch .Mantelschüsse, Ringe, Rohrstutzen und dgl. und zwar von relativ dünnwandigen bis zu sehr starkwandigen Körpern darstellen. Nach dem

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erfindungsgeraässen Verfahren kann man auch mehrschichtige Hohlinge für das Rohrziehen oder Rohrpressen auf Strangpressen herstellen.

Die Grundprinzipien der Verfahren der Plattierung mit Hilfe von Explosivstoffen sind z*B, in den US-Patentschriften 3 137 93?, 3 233 312 und in der deutschen Patentschrift 1 229 821 und der deutschen Anmeldung P 29 725 und P 40 668 beschrieben. Hierbei wird die Auskleidung von Metallrohren mit einem anderen Material erreicht, indem sich der Explosivstoff innerhalb des Innen- oder Auskleidungsrohres befindet.

Das erfindungsgemässe Verfahren bezieht sich auf eine Abwandlung dieses Grundverfahrens der Plattierung mit Hilfe von Explosivstoffen zur Herstellung von mehrschichtigen Metallrohren, welche den bekannten gegenüber vorteilhaft sind, i'ür manche Anwendungszwecke stellt gerade die auf diese Weise erreichbare Verbindüngszone besondere Vorteile dar.

Die Erfindung betrifft somit eine» Verfahren zum Auskleiden eines Metallrohres mit zumindest einem inneren rohrförmigen Metallwerkstoff, indem Aussenrohr und Innenrohr im Abstand voneinander koaxial zueinander angeordnet

^0o*e .■■.'■ - 3 -109809/048S

werden« Das Innenrohr wird mit einer Flüssigkeit: ge--" iülit, die in der Lage ist, während der folgenden Plattieru'V eine Aostützung tieren Deformation zu bieten. Das Äußenröhr vnrd. von einem Explosivstoff mit einer Detona*oiünö^eschviinttiökeit von zumindest 1 200 ro/see, jedoch wenij/er als 12u p, vorzugsweise weniger als lOÖJa, der ocnallgeschWindigkeit in jenem Metall des Systeme, welches die höchste Scnallgeschv.-inaigkeit!aufweist, umgeben und der Explosivstoff iin wesentiicnen gleichzeitig; über äen u'mfani-. an einer Stelle der Länge gezündet*

"■.Lter vieseatliche·Unterschied gegenüber den oben erwaiir-ten, bekannten Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Verbundrohren ist in der äußeren Anordnung dee Exploiiivstoffs und in der Anwendung eines abstützenden flüssigen -Mediums" innerhala des innersten Rohres zu sehen. Der ^wiscaenraum zwischen Äu;ien- und Innenrohr, also aar /iostand,zwischen den beiden zu verbindenden Bohren, ist r.atürlicn nicht mit riUx :Ί "es Lediurn zu füllen.

jie r,rfindun^* wird nun de2» Einfachheit halber anhand einer Flattierun^-von zv;el Bohren.-eriäucert·.

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Selbst vers tänalicli kann man auch wenn gewünscht or ei oder mehrere Eohre unter entsprechenden kroelvsue-

t,

dingungen plattieren. Die abstützende Flüssigkeit soll das Innenrohr so er frill en,.-daw -im vies entliehen keine Lufttaschen vorhanden sind; sonst Würde es nämlich bei der 'Plattierung zu einer Deformation von zumindest dem Innenroiir kommen, wenn dieses nicht sehr stark ist und/oder nicht eine sehr geringe Ladung zur Anwendung gelangte. Die Anwendung einer zusätzlichen festen A'j Stützung innerhalb des flüssigen Mediums in zylindrischer jrbrm z.B. ein geschlossener Zylinder oder ein Rohr - ist manchmal vorteilnaft, insbesondere'wenn das zu plattierende Innenrohr sehr dünn ist, wenn das Außenrohr senr stark ist, wenn die Ladung sehr groß und/oder strenge Toleranzen hinsichtlicn der Aoweichungen des Durchmessers des plattierten Materials gefordert werden. Dies gilt besonders, wenn das plattierte irrodukt keiner •i-acbearbeitun-; unterworfen wird, so daß auf andere vieise geringe Abvieicizanken aus-· geglichen u er der. ΑΟηηβΐΐ. Kin solches festes Abstürzmaterial vird vorzugsweise so angeordnet, daft ein Flüssigkeitsring gleichmässiger jicke - z.b. zumindest 1,25 mm bis ca. 1/3 der lichten Weite des Innenrohrs verbleibt. Das Abstützmittel soll zvieckmässigervielse

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koaxial angeordnet sein und - wenn es sich dabei um ein Rohr handelt - im vies ent liehen gleichmässige Stärke aufweisen. Die Dicke des Stützrohres."liegt.vorzugsweise bei zumindest 1,5 rom, sie kann jedoch mehr Detragen, wenn dies zweckmassig erscheint. Es wird oevorzugt ein Metall wie Stahl verwendet, das bei -"',-der Plattierung, selbst und den dabei entwickelten Kräften .nicht plötzlich zerspringt.

. Als Abstützmedium wird Wasser bevorzugt. Man kann jedoch auch eine andere Flüssigkeit anwenden, so lange diese unter den Arbeitsbedingungen flüssig und gegenüber, den mit· ihr in Berührung stehenden Komponenten ausreichend inert ist. Es soll also durch die" Abstützflüssigkeit keine unerwünschte Korrosion an den zu plattierenden Metallwerkstoffen auftreten. Als Abstützflüssigkeiten kann man auch verschiedene wässrige Lösungen z.B. von anorganischen Salzen oder organische Flüssigkeiten· wie Brennstoffe, Schmieröle, aromatische Kohlenwasserstoffe, z.B. Benzol, Toluol, Xylol, ein-und mehrwertige Alkohole wie Glykole u.a. sowie deren Gemische, Emulsionen und Suspensionen verwenden.

Die Wirkungsweise der Äbstützflüssigkeit liegt

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> > BADORiGlNAL

nicht nur in der Art eines Dorns ocier Amboss* wie dies im allgemeinen nötig erscheint, um ein Verbeulen oder Zusammendrücken des Innenrohres während des Plattierungsvorganges zu vermeiden, sondern sie liegt auoü noch in einem dynamischen Effekt, da der zunehmende Flüssigkeitsdruck - also hydrostatische Druck während des Plattierungsvorgangs das Innenrohr nach aussen drückt. Wenn einmal ein stationärer Zustand erreicht ist, so erfolgt die Plattierung im allgemeinen nicnt nur aus der Bewegung des Aussenrohres nach innen unter dem Einfluss des direkten Drucks durch die Detonation des Explosivstoffs, sondern auch aus der Bewegung des Innenrohrs nacia aussen unter der Wirkung des hydrostatischen Drucks. Dies ist besonders vorteilhaft für die Plattierung dünnwandiger Innenrohre auf dickwandige Aussenrohre, sodaß es im allgemeinen möglich ist, jeden gewünschten Auftreffwinkel mit einer relativ geringen Abbiegung oder Abknickung des Aussenrohres aufgrund der I'atsache zu erreichen, daß das Innenrohr ebenfalls abgebogen oder abgeknickt wird.

Es konnte gefunden werden, daß noch weitere Vorteile in der Anwendung einer Flüssigkeit im Gegensatz zu nur einem festen Material als Dorn innerhalb des

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^J T$ f f tff Ϊ 0 h 8 S V

Irmenrolires llegeft, 111 äer Praxis 1st es nämlich ^: aonwierlg, .einen zujTrie^jastellea^^ mit ausreichender festigkeit zufinxfcän* Beachtet ; . -i ; iauii ja auch noch werden, daß ef feei Äer Plafetierungi^ "sei Dst zu keiner Vertiindung ©it dem Innenrohr,; kowmen darf* Schließlich_sjundendl.lch^x^eß1i sich die ilügsigkeitsmenge für Bohre jedei* Größe beliebig einstellen, was natürlich nicht zutrifft für maeeive Dorne, die ;' v;egen der sehr geringen Toleranzen."für. jede Plattierung seFarat konstruiert werden müssen:. ,

Die allgemeinen Änforderiingen^für Μώβ Flattierung sind bereits bekannt oder vprges0ii|agen worden. Ein wesentlicher Punkt ist«daß die kpllißionBfront über die BerührungBflächen der zu verbindendensHetalle nt it einer KolllsionsgeEChwindigkeit innerhalb $&£ ge* Vfünschten Bereichs fortschreitet* Bei koaxialen Rohren, ist die Kollisionsgeschwinäigkeit im weBentliphen (|iö gleiche wie die DetOnationsgeschwindigkeit des die i-lattierung bewirkenden Eacplositstoffs. Die.Kpllisi-onsfrönt schreitet parallel zu 4er Achse der Bohre-fprt*

Die Zündung kann an einem Ende der Anordnung err folgen. In diesem Fall gibt.es dann nur eine Detonations-front, die bis zum anderen Ende fort schreit etV Es ist

BADORiQIMAL

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jedoch aucn möglich, an einer mittleren Stelle zu ,zünden. In diesem Fall breiten sich zwei Detonationsfronten von dem Zündpunkt gegen die beiden Enden der Anordnung aus.. Der Explosivstoff sollte im wesent-1 ionen" gleichzeitig üoer den Umfang an einer Stelle der Längenausdehnung gezündet werden, so daß die Rohre einem Explosionsdruck im wesentlichen gleichzeitig über den ganzen Umfang ausgesetzt werden.

Die Zündung selbst kann erreicht vier den unter

deutsche

Verwendung'üblicher Linienv.'ellengeneratoren ( 1 09^ 17^

Patentschrift ) · Eine andere !»jöglichkeit Desteht in derAnwendung von Kapseln empfindlichen Folien aus Explosivstoffen, l'rimärsprengscoffen, oder indem der Explosivstoff in axialer Richtung über das Ende der Ronranordnung ninaus reicht und die Zündung an einem Punkt in der Acnse- so erfolgt, aaß die Detoiiat ionsfront den Teil des Explosivsto-ffs für die Hattierun^ ,der der nächsten Kante der Bohranordnung benachbart ist gl'eicn-.zeitig über den ganzen "Jnfa.ng erreicht. Zufriedenstellende Ergebnisse erreicht man auch bei gleichzeitiger Zündung eine Anzahl von i unkten üuer den Umfang entlang

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einer Linie oder einer Vielzahl von Punkten gleich'-mässig entfernt von ämi entsprechenden Punkten über den Umfang entlang einer Linie z* B. unter Verwendung von entsprechend angeordneten drei oder mehreren Zünd- ' kapseln anstelle den gesamten Umfang gleichzeitig zu; zünden. . ■".. ' ..--■'. _-.-„-."

Geeignete Explosivstoffe für das erfindungsgemasse Verfahren sind in den obigen Patentschriften erwähnt. Man kann körnige Sprengstoffe ;wie Trinitrotoluol,-"Imxtroguanidih geringer Dichte und sensibilisiertes Ammoniumnitrat anwenden, welche um das Außenrohr in einem entsprechend geformten Behälter geladen sind* Der Behälter kann einen kreisrunden, quadratischen oder gleichmässig polygonalen inneren Querschnitt haben. Es können aucn faserige, filzartige Spreng-

deutsche Anmeldung st off plat ten angewandt iierden ( it i·

P 28 920 . · ■' -:'-"-

?). Auch eignen sieh Sprengstoffe mit geringer

Detonationsgeschwindigkeit, wie sie z.B. von U.S. Bureau of Hines Information Circular; dOei? (1962) zugelassen sind. Im allgemeinen, speziell für einige Metallkoinfeinationen, wird die Anwendung von Sprengstoffen mit einer Detonationsgeschwindigkeit von zumindest \

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1 700 m/sec, insbesondere zumindest l 900 m/sec,. jedoch unterhalb der kritischen Geschwindigkeit, ur.i im wesentlichen keine Legierung oder Schmelze in der 7eroindungszone zu geben, bevorzugt, normalerweise 2 5wü oder aucii weniger als 2 300 m/sec.·

Die Ladung des Sprengstoffs nängt von Dicke und Eigenschaften - insbesondere Dichte - der Rohrmaterialien insbesondere vom Aussenrohr ab. Auch ist der jeweils zur Anwendung gelangende !Explosivstoff zu berücksichtigen. Ks viird eine im wesentlichen gleichmässige und symmetrische Anordnung des Explosivstoffs um das kohr bevorzugt. Das Explosiv stoff gewicht beträgt vorzügsv/eiEe das 0,5 - bis 30-fache Gewicht des Aussenrohrs.

Die Aufschlaggeschwindigkeit der Rohre liegt vorzugsweise bei zumindest 130 ra/sec, Sie hängt in erster Linie von der angewandten Ladung und dem abstand der Rohre ab. wenn gewünscnt, kann man eine Schicht eines Puffer- oder Schutzmaterials, 2.3. eine Kunststofffolie oder einen Klebstreifen, zwischen Aussenrohr und Explosivstoff anordnen, um die Aussenfläche des Metallrohres zu schützen.

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I/ie Innenrohre haben zweckmassigerweise eine Stärke von zumindest 0,75 nun. Kan kann j edoch auch Rohre - bis zu 2,5 cm; insbesondere biß ;i_t 2£ Öm^: anwenden. Das Verhältnis Viaiidstärke W 2ü ÄussendruchmesBer D kann bis ca.; 0,^ betragen»- Die ÄUssenrohre können eine ähnliche minimale Wandstärke haben, insbesöiidere zumihdest 2,5 ώή, im "all* gemeinen 'iedooh bis 2>5 cm oder auch bis 5 cm betragen. Die genauen Dimensionen ,der Rohre* die zufriedeinstellend plattiert werden können,/hingen von verachiedehen "Faktoren^ wie den Eigenschaften der Rohre, den; Plattierungsbedingungen, insbesondere der Explosiv stoff ladung UJid dem Abstand der Rohre Voneinander ab*

Uer Abstand, d.l, die Distanz zwischen den Höhren, ist vorzufcjsiieise einstellbar und gleichmässig. Dies viird 2.B. erreicht durch Anordnung von Stiften oder Stäben aus z.B. Holz, Ketal! oder Kunststoff in symmetriecher Anordnung im 2wischenraUm zwischen den beiden zu verbindenden Rohren, und zwar durch Sehvfeissen oder Löten; man kann aber auch ein* oder mehrere Sciiichtea eines KlebstreiTeiis um das Imienröhr wickeln. In diesem f:all wird vorgezogen, den Klebstreifen zu perforiereia oder Abstände oder Locher Z-¹X lassen, um das Entweichen der Luft au& dem 2vfischenraum

' . BAD

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während des llattiervorgangs zu erleichtern. Die genauen Vierte des Abstände hängen von verschiedenen Fhkctitn, wie der Stärke der Rohre, insüesonuere des Aussenrohres, aer Art des Sprengstoffs und der Ladunr;, der Dienten der HetallvierkLtoffe und der Art der angestrebten Verbindungszone ab.. Im allgemeinen liegt der Abstand A uei zumindest 0,025 nun» meistens jedocn darüber. Das Verhältnis A : u (ri = Wandstärke des AuiBenrohres) soll im allgemeinen zwischen1:5 Und 2:1,vorzugsweise zwischen 1:2 und y\2, liegen, wenn die bevorzugte wellige Verbindungszone angestrebt -viird. Hiedere Verhältnisse führen zu einer vieniger welligen Aus-. bilcjLuiig,, höhere Verhältnisse geben im allgemeinen ungewöhnlich große Wellen, wobei die meisten anderen Beäin^tirigen gl&toh/sinqU Bf 1 konstantem Verhältnis A : Vl kommt es im allgemeinen^ bei steigender "»/andstärke zur Ausbildung größerer Wellen. Andererseits vrerden für v/elli.je Verbindunge-2onen bei zunehmendem Unterschied in der Dichte zwischen den verwendeten hetallv.erkstoffen ira allgemeinen höhere Verhältnisse wünschenswert sein.

α auszuwählenden Letalluerkctoffe narben ao von dem Ye.rwendunjszvreck der YeroAiiarOiire., also ο ο deren Innenfläche unc/oaer Ausseiiflacne erschv;erten bedinfeur^ei 2.^. iiocn korroEiven Aζz.oSphären ausgesetzt uerdexi soll.

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16.27 7 S8

Es lässt sich eine große Anzahl von metallischen wέρχεται i en- naen dem er i' indungsgeraäs sen Verfahren verarbeiten. In aer l-'raxiö v.^Terden solche bevorzugt, rlie ausreichend uuktil sind, so αςνΛ es xCuirend der rlattierung nicht zu einorat lieissen oder Brechen kommt. Die Uemiuiir; soll daher isi.eckmässigerweise zuminaest 5 % betragen. Die Plattierun_o· mit Hilfe von Explosivstoffen, insbesondere wenn nur sehr wenig ο aer gar keine Legi er uiv. oder Schmelze in dei¹ Verbiiidungszone gebildet, v/erdeii/soll, ist besonders verwertbar" zur Verbindung- voii-K et allen, die zur Bildung von spröcieii intermetallischen Phasen, neigen viie die Kombinat ionen von Stahl mit Titan, Zirkonium und Tantal sowiedie Kombinatxon Titan-Aluminium. "h\\v solche i-iweeke ist es besonders bevorzugt ,daß die Metalle ein spesiflsches ilewicht von zumindest Z bis 17 haben und der. lint-erschied in den spezifischen Cfewichten -weniger als 9 betrügt. Besonders günstig ist das erfindungsgemässe Verfahren bei Kupfer, Lickel, iüisen, Silber, Titan, Zirkonium, Tantal Und deren Legierungen sowie auch anderen hetallen wie Aluminium, Niob, Chrom, KoDaIt, Zink, Vanadium, Molybdän, Platin und Gold sowie deren Legierungen. Die Legierungen, sollen bis zu 50;$, vorzugsweise bis zu 30$ Legierungselemente ausser Tantal, Tantal und Zirkonium, welche im allgemeinen in geringeren Mengen wie z.B. unter 15 Geii.-^' vorliegen, enthalten.

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Die Erfindung wird anhand beiliegender Zeichnungen näher erläutert.

Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Querschnitt duroh eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäsβen Verfahrens. Figur 3 zeigt eine Mikrophotographie der Verbindungszone eines nach dem erfindungsgemässen Ver- fahren plattierten Rohrmaterials.

Nach Figur 1 ist das Innenrohr 1 koaxial im Aussenrohr 2 so angeordnet, daß ein gleicnmässiger ringförmiger Abstand 3 verbleibt, z.B. in-dem auf die Aussenilache des Innenrohrs 1 an beiden Enden zuerst ein Klebstreifen aufgewickelt wird oder indem Bingstopfen in die Zwischenräume an beiden Enden der Bohre eingeschoben werden. Das Innenrohr 1 ist mit einer Flüssigkeit 5» ζ·Β* Wasser, gefüllt und an beiden Enden mit Hilfe der Stopfen ^, 6 z.B. aus Kautschuk - abgeschlossen. Diese Rohranordnung wird koaxial eingesetzt in einen langen zylindrischen Behälter 7 - z.B. aus schwerer Pappe oder Holzfaserplatten. Das untere Ende des Aussenrohres 2 ist in eine zentriscne Bohrung des jBehälterbodens fixiert. Ein detonierender Sprengstoff "|8 ist in den BehälterjaunJi so gepackt, dafi der

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J^* :;· S A3 OBlOWAL

ringförmige Zwischenraum zwischen der Wand des Behälters und dem Aussenrohr 2 gefüllt ist. Ebenfalls mit Sprengstoff gefüllt wird der Raum über der Anordnung. Die Zündung des Sprengstoffs 8 geschieht mit Hilfe des elektrischen Stroms, der über die Zuleitungen 10 der Zündkapsel 9 zugeführt wird. Diese ist in eine Masse aus kapselempfind-

lichem Initialsprengstoff 11 eingesetzt, der mit der Sprengladung θ in Berührung steht. Die Zündanordnung wird hin— Gicntlioh des Behälters 7 mit Hilfe der Abstandhalter 12 z.B. auß Pappe oder Sperrholz - in zentraler Lage gehalten.

Bfi Zündung läuft die Detonationsfront durch den oberen Tfil der Kasse der Ladung 8 und erreicht an allen Funkten dee Umfange gleichzeitig die obere Kante des Aussenrohre 2, so daß die ganze Umfangefläohe des oberen Teile des Auisenrohrs 2, die der Detonationsfront zugekehrt ist, gleichzeitig im wesentlichen dem gleichen Druck ausgesetzt wird. Das Aussenrohr 2 wird dadurch progressiv über den Abstand 3 über die ganze Länge nach innen getrieben, so daß es progressiv auf die Aussenfläche des Innenrohrs 1 aufschlägt und auf diese Weise es zu einer metallurgischen Verbindung kommt. Eine gute Verbindung bei einer vernacnlässigbaren Deformation der Rohre wird infolge der Abwesenheit von einem massiven Anker innerhalb des Innenrohrs 1 zur Aufnahme der Schlagenergie erreicht.

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Wach Figur 2 befinden sich die iletallrohre 1, 2 mit dem Abstand 3 dazvfischen, die Stopfen 4, ö, die Flüssigkeit jif der Behälter ?, lie sprengladung -3, ί-Jpren;^kapsel 9 rait Ans cnluß leitungen Iu im v;e ε ent lieh en in der Anordnung der Figur 1 jedoch mit folgenden Άbinderungen: Es ist ein ringförmiger Abstandhalter 17 am oberen rinde des Raumes 3 ZKiscnen den zu veroindeniien Rohren 1, 2 vornanden. Koaxial in dem Innenrohr 1 befindet sicn ein Stützronr I3, v/ooei ringförmige Aottandhalter 15, 16 so angeordnet sind, ami aer Austand I^ zwischen Innenrohr 1 und Stützrohr 13 Mit Flüssigkeit gefüllt werden kann. Der untere Stopfen lA ruht auf dem 3oden des uehälters 7. Kit Hilfe des ringförmigen ADstananalters ίο wird die jyanze Anordnunr koaxial hinsicntlich der >iano, der; ^ennlters 7 im Bereich des iodens gehalten. Auf dem Abstandhalter Id ruht die Sprengladung ö. Die Sprengkapsel 9 befindet sich in aer Litte einer nach unten gerichteten Kappe 19 aus Kapselempfindlichem Initialsprens;stoi"f, die sieh aber den oberen Stopfen 6 erstreckt und deren nach unten reichende Kante ii. den i'eil öer Sprengladung ό reicht, der an aer oberen KeJite des iiussenrohrs 2 anliegt. Auch hier bildet sich bei Zündung eine Detonationsfront aus, die die obere Kante des Aussenronrs 2. im νίβε ent licnen

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,,leiCiizeitig an allen runkten trifft ιηια dazu führt, däü -die hohre 1, 2 miteinander metallisch verbunden werden, wie die Detonationsfront über die ganze Anordnung.fort- schreitet. ; ^λ

Das nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltene Verbundrohr zeigt eine im wesentlichen "unterbrochene und metallurgische Verbindung, d.h. über raenr als-90. Ά der Berührungsfläche mit Ausnahme der linden-.· Die Verbindungszqne' weist im wesentlichen keine Diffusion auf, was" für Vlattierungen mit Hilfe von Explosivstoffen charakteristisch ist. (Bei nachfolgenden Wärmebehändlungen können jedoch solche L> iffus ions vorgänge auftreten). Das Ti et all in unmitjteloarer i.ähe der Verb indungs zone zeigt eine geordnete plastische Deformation, die in der I.ähe der Verbindung lokalisiert- ist und sich im wesentlicnen parallel :zu der Ver-Dindungsfläche und der Bohrachse erstreckt. Die'Verbin- ■ dmif.; kaian im wesentlichen geradlinig ausgerichtet zu der I/egierungsschicht an der Berührungsflache sein; es wird" jedoch eine^*%ellige Verb indungs zone bevorzugt, insbesondere mit kleineör'Wellen z.B. mit einer Amplitude und Lange von weniger als 1 mm -»*■ err ei gh en. Sine derartige wellige Verbindungszone kann verstreute Legierungstascheri ■

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BAD jr.-, 1 09 8 09/0A,8 5 ,

aufweisen wie sie in Figur 3 angedeutet sind, es wird jedoch oft ein minimaler Anteil an Legierung bevorzugt, ,jenn eine derartige Legierung gebildet ist, ist sie hirisicutlich ihrer zusammensetzung nomogen, da ja keine ijifi'usionsvorgänge während der flattierung selbst stattfinden.

Die Erfindung wird an fölgengenden Beispielen vielter erläutert. Irgendwelcne Verschmutzungen und Rückstände an den Ii et all flächen, wie Schmiermittel oder ein Belag aus einem Oxyd vrerden v_Or ä-^er üenandlun^. durch Abbeizen und entfetten entfernt.

Der in üeispiel 1 verv.endete Explosivstoff ist ein granulat νjn lütroguanidin und haismehl 70 : 3ü (Ge:.'.-/erheltnis); Unterscniedliche Detonationsgeschviindiäkeiten aer Explosivstoffe mit geringen (ieschviindigkeiten -» vrie sie für ir-lattierungsvorgänge angeviand% werden \ erhält man durch z.b. Zusatz von verscniedenen Mengen eines Verdünnungsmittels ;/ie Maismehl. Es ist auch möglich, plattenforraige

deutsche Anmeldung P 2892O₁. > Explosivstoffe (z.B. b) anzuwenden; in diesem Fall benötigt man natürlich keinen

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T62776S

Aus s enbeh-ilter. In allen Fällen lagen die Detonations- _;;eGCiiwindiirketten unterhalb der SciiallyesonvMndigkeiteii aer angev;atidten Eetalle und üoer 120Q ra/sec* Das Ladungsicewleiit entsprach dem 0,5 - Me "30·^ fachen .-Gewicht des AüssenroiireB»

Alle !!«.ότι dein eriinttun;iEgeoüK!seri Yeriähren erhaltenen /erbuKaroare nitid' metallurgisch über im viesen >vie iiesanite öerührungsiläche zwischen den Auaga verbunden mit Auenfürae an den Kndüereicheiw V ie iiicli cvul

Untersuchungen der yeroinuungszone und" ns deren Festigkeit ergibt. Bs liebt aleo eine la koseriL liehen ununterbrochene netalluiv.iache Binäun^ß- ::cm€f\on %x viesentiichGn ^leichmiissiger lestiTkeit bei minimaler Deformation o'.vne Eücksicht auf die Form oder Kontur der 2one vor, d*h. ob ee sich um eine-viöllige oder ;ierc?.de Yerblndun:;szone handelt* Vierkstiicke aue v.'eiciie!s Stabil Vferden sueret epamiun^cfrei ^.eglilhfe (Stahl 1015 der Beispiele 1 und 3 sowie Stahl IQiS des beispldLs 2). In . Beispiel 1 wurde .korroelonsOestMhdiger ätahl der ainäriKanischen -ypenoeseicanung JQi+, in äeispiel 7 ein solcher der Typenbezeichavms 321, in den aiideren Fällen ein üt 'mit der -rypenbeseicimun^ 31o aii_o-e\:s>;d.t. -.l?ie 'fitaittre

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entsprächen ASTM-B-33β-Τ-61, grade 2; als Aluminium- . werkstoffe dienten solche der amerikanischen Typenbezeichnung 6o6l_rT6. -

Beispiel 1:

Das Innenrohr bestanu eus I-arinemetall (Admiralty brass) und v:ar vollständig' nit vjpscer, vielcries zwischen Jumniistopfen an beiden Ronrenäen gehalten v.urde, gefüllt; es wurde in ein koaxial angeordnetes Aussenrohr aus Weichstahl eingebracht. Der Aortand zv.isehen den beiden Rohren wurde mit Hilfe von 3 liunststoffstiften symmetrisch an jeden Knde des rohrförmigen ^wischenraums angeordnet - fixiert, udx ,zzunlronr wurde an jedem Dnde in eine zentri^ch angeordnete Bohrung eines Kastens aus Holzfaserplatten eingesetzt, dieser Kasten hatte quadratischen Querschnitt und war mit Sprengstoff granulat gefüllt. Die Ladun; εdiente betrug 0,42 ent sprechend, einer Detonationsgescir..indigkeit von ca. 255t- ni/sec» Das Ladungsgeviicht entsprach dem 4,4-fachen Gewicht des Stahlrohrs. Die Rohre und der Kasten hatten die gleicne Länge und zv.ar 0,45 m. Innenrohr aus hessing: licnte Vielte 36 mm, Au ssen dar chme ε ε er 44 mm, Wandstärke von 4 mm, Aussenrohr aus Stahl: licnte Weite 53 mm,

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162W68

Aussendurchmesser 66 mm,,, Wandstärke 6,25 nun. Der Querschnitt des Kastens betrug; O₁3' πι im Quadrat" und erlaubte iira das Stahlrohr eine minimale Sprengstofflage-von 125 mm« ■ Kunststoff stifte-i Nylon, La rye 12,Λ πρ, Durchmesser 4,7 mm. Der Abstand zwischen den ^u verDindenden Rohren entsprach dem Durchmesser der stifte.

Die Zündung des Sprehüfflitteis gescnah an einer Seite mit Hilfe einer elektrischen Zündkapsel, die s ich. in der Mitte einer Schicht aus hochexplosivem plattenförmigem Initialsprengstoff und zwar 7,5 cm im quadrat, Detonationsgeschwindigkeit 72QQ m/see (-^² oei'aiid. Diese Hatte reicnte über die Rohre und erstreckte sich bis in die das iStai-ilro.ir umgebende Ladung., Die Detonations front tritt sorait im viesentlichen gleichzeitig an allen Punkten rund .um das Stahlrohr in die Ladung an diesem Ende des Kästeus und durciiläuft die -ganze Ladung und zwar in Richtung parallel zur Bohrachse. DieRohre wurden.auf diese Weise metallurgisch miteinander verbünden, v;obei die Verbindun^szone mit Ausnahme der Endzonen- bei vernachlässigbarer Deforna.tioxi uellig über die· gesamte Ziiischenfläcne verlief. ..- - ' . - ■■■ "--■·- ■ ■

Auf diese weise -,elsJig die Auskleidung von Bohren "".'■-" .'■'■■'.■ - 22 -

1Q9809/04S5

ent sprfohend Tabtlle l. Die Verbindungszonen waren gleich-missig ν dl1ig mit einer »ehr geringen oder keiner Legierungsuildung, wie floh b#i 85Q-CaQhW? Vergrösserung des Schliff-

üildes zeigte.

Tabelle 1

Außenrphr

xrobe Außen mm

stärke

mn

lanenrohr

Au0en 0 Wand- Abstand A;W Detonapai stärke A tions-

weich- 62,5 6_f23 MesÄing

stahl ."■■"■■'"

korr. oest, ijtahl

59 6.25 Titan 37i5

25 1,6 - Weioh-. stahl

mm
3,7
3,1

1,6

mm
3,1

m/sec 2Ü2Ü '

0,5

0,75 2Q2Ü

2,3 1,385 23do

Beispiel 2ι

bine Anzahl von Rohren aus Weiofcstahl vnarden nach dem erfinaungsgeBäeeen Verfahren innen auggekleide* mit korroßionB-oeständigem Stahl, pie Abmaße« dUir^^ Söhre sind in Tabelle 2 angegeben. Das Innenrohr wJU? mi% Masser gefüllt und mit Stopfen aο_ώeschlossen. Die Anordnung entsprach weitgehend der des -jeispiels 1, Das ganze ruhte mit dem unteren Teil des Aüssenro:ir--es satt sitzend in einer zentrischen Bohrung im Boden

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16277|8

üin<5£ offenen-, schweren* aus Pappe bestehendenzylindriiioaon Behälter lessen Läiije die Bohre etwas üuerraiite ( z. h, J5_t 6 cm für ein 3ü, 5 era langes Rohr). Dadurch " o-itsteht ein rolirförmiger Haum, der mit dem Sprengstoff DetonatlonBgeaoiiwinaigkeit ca, >2Ü0 m/seo, jedoch bei den proben D und h ca. 2Ö00 m/sec - gefüllt werden konnte.

Die Zündung dee .bprenystofi'E erfolgte mit einer u-loktrlsehen Zündkapsel im Scheitel einee Linienwellen-.onerators {britische χ etentßchrift Ü78 190)-; Dieser war um den oberen Teil des AusEenrohres so gewiokelt, aaß 'die I«adung in wesentlichen ^lelchmässlg über den Um i'ang des oberen Konrteile eur Explosion gelangt.

	Außenrohr	Wand stärke •mm	Tabelle £	Wand- etärke mm	Abstand AlW A mm	0,3	Läng π
;	Außen 0 nun	10,75		■|*" .	9»#	O^	0,6
Probe	137,5	12,5	- - -. . .- - ■ ■ Innenrohr	■3 ■■..	9,4	0,25	0,6
D	125	12,5	Außen 0 mm	3,1	3ä	1	C1O
E	75	6,25	ei - -	■.■.*·?	6#|5	0*5	G, 3
F	62,5	6,25	et	iff "	:-3,ι::-		y
ti	56	6,25	; ^		>»?		■Ρ· 3
K	50	37,5
I	37,5
	28

Si # 4i.. ·

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OFMQiMAL

I bZ /7bö

Das Fehlen einer merklichen Deformation ergibt sicn beispielsweise durca jestimmung" des maximalen und minimalen aus s er en Durchmessers der Probe (J an verschiedenen ätelien. Dieser betrug bei einem Abstand 7,5 cm von oben "52,4 bzw. 52,1 mm, in der Mitte 54,1 bzw. 52,ö mm und 22,5 om von oben 53»5 ozw. 52,7 mm. wird jedocn ein Vergieichsversuch ohne der u ε ss er füllung in dem Innenrohr durchgeführt, so stellt man eine Deformation des Aussenrohrs und zu einem noch grösseren Ausmaß des Innenrohrs fest«,

Bei Γ ro be. H zeigte sich, daß drei verschiedene Ladungen im wesentlichen den gleichen VerDundkörper ergaben mit Ausnahme, daß man eine lineare VerbincLun^szone mit der geringsten Ladung und v/elli^e Verbiiidun_o*czonen mit gröiBeren Ladungen erhielt. Die Länge und Amplitude der wellen nimmt mit zunenmender Ladung zu.

Es wurde eine hervorragende metcallurgiscne Verbinäun.j, über im wesentlichen die ^esarate Zv/iEcneni'lcche mit iiüsn&hae der jtäiden festgestellt,, uenn man nach drei iiet.iouen mündet, uii in i<.eeentl-iCiien --.loicr^Zeiti^e Iiiitiieruii=: licer den gesamten oberen-Hand

- "25. -

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- 25 -ϊ ; ■■■.■- : ' ■ "

des Rohres zu erhalten«,; Dies gilt für korrosionsbeständigen Stahl als Innenröhr - Äusaendurchmesser ^ ram, Wandstärke 3 nun·""- und weichen Stahl als Aussehrohr-· Aussendürehmesser 02,5 nun-* Wandstärke 6,25 · ¹^⁰'""» Verhältnis A : ¥ - 0,5» Detonationsgeschwindigkeit 2800m/see. Wie in Figur-1 und 2 angedeutet_g; kann man zwei Arten der Zündung vornehmen; eine dritte Art ist eine Sprengkapsel in der Mitte einer Scheibe anzuordnen, welche aus einem plattenförmigen Sprengstoff hoher Detonationsgeschwindigkeit wie in Beispiel 1 besteht. Dieser befindet sich zusammen mit der Sprengkapsel im Scheitel eine.s fapierkegels, dessen Basis die Metallrohre oben überdeckt, so daß der körnige

dem f
Explosivstoff über/und ausse^halb des Papierkonüs gehalten wird.

Beispiel Ji . : . '.■=■

Eine Anzahl von Rohren aus weichem Stahl wurde nach dem erfindüngsgemässen Verfahren mit Titan ausgekleidet,; wobei .die Verfahrensbedingungen mehr oder weniger denen der obigen Beispiele entsprachen. Die Abmaße der Teile der Anordnung gehen aus Tabelle 3 hervor. Der; Abstand A ZV,isehen den Rohren wird an den Rohrenden mit Hilfe

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eines um das Innenrohr gewickelten Klebstreifens eingehalten. Der verwendete Sprengstoff hatte eine Detönationsgeschwlndigkeit von'2^20 m/sec und wurd® ähnlich wie in Figur 2 gezündet mit der Ausnahme, daß die Scnieht aus einem kapselempfindllohen Initialsprengstoff eine flache Scheibe des gleichen plattenförmigen Sprengstoff* aus Beispiel 1 war, welch® zur Wand dee Behälters ? reicht®. Zwei abstandhaltend®Hinge au» Pappe wurden für die Fixierung des Aussenrehrs Z in de® Behälter 7 angewandt und zwar einer am Boden ·» wl© ζ.φ« mit 18 in Figur Z angedeutet - und der ander© ungefähr Zt 5: unterhalb des kapselempfindlichen Initial sprengstoff»* Dieser war durchbrochen, so daß die Detonations front durchtreten konnte.

Die erhaltenen Verbundrohre zeigten ein© wellig© bindungszone«, Es bestanden kleiner Unterschiede swisehen den Wellen des· Proben J und K infolge der Anwendung

verschiedener

kleine symmetrische Wellen in der Verbindungszone.

Aussenr^hr

Probe Außen 0 mm

J 62,5

K 69

L 5ö

M 66

Ladungen der Sprengstoff4· Prob© L mlgtm-

Tabelle 3 I InnenroHr

Wandstärke mm

6,25 6,25 '5Λ 6,25

Außen 0
ram

37,5
37,5
37*5

Wandst^

mai

hl f,l

Abstand^ AiM Läng« A
bus m 6,as ι ο

4,7 O₉ M 1 6,25 i i

INSPECTED

?j5 cm lange Stück« der Probe M aus dem-Rönrteil., an welchem die Zündung stattfand ₉ wurden längs in drei Teile mit einer Krümmung von 120° geschnitten- und diese dann auf* o5Ö°G während 30 min erwärmt, öle wurden unter ©Ineffi Druck von 28G0 kg/onr gerade gerichtet und 1 h bei ö50°C angelassen» Bie Langskanten wurden nachgearbeitet,· bo daß mn flache reohteckig® Versuchsstrelfen 75 x 22 χ 11 mia ©rhielt* Diese irardsn auf einem Laboratoriums- Walzenstuhl bei einer ftalzgeschwlndigkeifc von 12 m/min bei d©P la ^abell© h angegebenen Tempereturen genralzti, wobei sisöii jedem IMrehsug auf erhöht© Temperaturen er- ».'αϊ-iat wm^de> Auf dieser--Heise wird-die Bögllöhe.-QMer-*" solinitteFQrminderung"ohns Auftreten von i«Ohl»r-n gezeigt_o

Tabell©_Jj-_

' - - " . ■. Stärke

Vials- An^derunj-.' Durchzug.-. Anfang Κηαβ 4uerschhitts-

Seaipe &m Ifals« $r° '■■■■■'- verhinderung j ⁰G ' '

3?Q 0,375 ... 12 -■■""■' H₉I 7*25 _ .." 33_S9 0,75 l& 11,3 Q_S69 93,T

ki

Ss wurden im wesentlichen die gleichen VerfatirenB-

wie in den vo.riiergeliend^n Beisß"iel0a⁼"sur Aus- ; ^on 21 fei Tifcaiiroiiren angei.'andt and zwar

BAD ORIGINAL

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Aussendurciimesser υ2,5 mm, Wandstärke 3,1 mm; Innenhr für aas eine Hohr '..eio.-ier ^ta^l

0 ram» Wandstärke (VJ) 0,25 öm, Abstana (A) j,l mm, «f AiW « 1 und/das andere *ίθίπ^? korrosions"DeEtänqLij\er

ni Ausseiadurciimesser 44 mm, iwaiidstiike 3,1 ram, &detand o,25 wro? AiV/ = 2, lian stellte oei dem kollosionB-DestäiidiiSeiiätahl in dern Verbundrohr eine pess'er symmetri sche wellige ?erüindungszone feEt» '

Beispiel -fc: ..'..

gine iinzaal von Sohren wurden nach den Angaben der Tabelle 5 ausjekleidet.

Alle Eoiire vieren 0,3 ro leny mit Ausnahme der die "1 m lan^* war. Die öprengstofi'e für die iroben Ii, 0 und 4 viurden Kit Hilie #lnes Jjiiiienwellengenerators nacx Beispiel 2 g^.?;ünaet_e Bei dtn restlichen ^rooen erfolgte uie Zündung des Sprengstoff ε. über eine flache Scheibe •eines-""plattenförmigen- Sprengstoffs entsprechend Beispiel 3· I^ rrjpbe J- zeigten sich kl.ein.ere V/eilen in der v,^Tellio_;en Verbindun,;£zoiie oes Verounasytteins aus Messing lina ötahl, vspbei der Abstand klein v;ar, im Gegensatz zu den traben Il una ü» ■

, 29 ~

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Tabelle

Außenrohr·

x-robe Auiien 0 i«andmm stä.rke

mm

H ν
btahl

ü » 56

14 korr,
best».

Stahl 310 47,5

R vjeicher Stahl 50

S »Hastelloy G" 37,5

Ϊ vjeiaher btahl 69

U 'Qinconel όϋ

·/ weicher Stahl 72

V/ " 66

X -weicner 50 Stahl

Innenrolir

Außen 0 Wand- Abstand AiV/ Detonamm stärke A tions-

gesohiwlidigkeit m/sec

3,3 Messing

5,5 " 37,5

3 " ■

3,5 Nickel 37,5

loy G".

2,1 ϊμ eicher

Stahl

0,25 "Inconel47 oüä"

kfB vie icher

Stahl

6,25 "Zircalloy 2 "

6,25 Molybdän mm

mm

3,7 -■- 2»9 O,86ö 2000

1,6 3,9 0,716 "3110 T ό 2350

1.7 I₉ 5 0.Λ29 2800 ZA 3,1 1/2 23Ö0

6,25 1,1 1/2 246a

4.8 4_r7 3/^ 2990

6,25 3 5/8 2820

Tantal 37,5 2 7₉8 0,835 2400

2,1 5,-M 0,928 2770 2,4 6,25 1 '■■ 26ΟΟ

BAO

- 3ü -

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Beispiel 6

Ein Weichstahlrohr - Aussendurchmesser 5o ram_s Wandstärke ό,25 mm - wurde gleichzeitig innen und außen ' mit korrosionsbeständigem Stahl plattiert, Plattierungsrohr innen: Äussenduicx.iaesser 37,5 Jam» Wandstärke **·,? mjBf Flattierungsrohr aussen: AussendUyehaiesBer 69 mm, Wandstärke 3»! ιβ&9 Abstand jeweils 3»! auttj Detonationageschviinciigkeit des Explosivstoffs 2800 m/sec, Arbeitsbedingungen wie in Beispiel 2.

Beispiel ?:

Ein Aluminiumrohs» -· 0,3 ω Länge» Auasendurehiaesser lOö mm, Wandstärke 3il μ - wurde ausgekleidet mit korrosionsbeständigem Stahl - Aussendiarcfomfcsser 8?₉5 um, Wandstärke 3,0 mm, Abstand 3,1 miB₀ Die Anoräaung eißfcspraöh Figur 2 mit einem Dorn 15 in Form ©ines Stahlrohrs - Lang® 0,25 ®» Auseendurchmeseer 75 nua» Mandstärk© 6,25 sss» gefüllt mit Wasser und umgeben mit einer Bingsehleht von. 3t3 ®m aus Wasser, Die Abstandhalter 15, Ιό, 17 bestanden aus einem Klebstreifen entsprechender Dicke. Detonationsgeschwindigkeit des Explosivstoffs 8 2720 m/sec. Di© Zündung erfolgte über die Sprengstoffscheibe entsprechend Beispiel 3«

Patentansprüche

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Claims (1)

1. DR. IN G. F. WtTBSTIIOFF 8 läÜHOHKN 80

   UIPUING.G. FITIA . SCHWSIOIReTBiBn ft, ^ „ „ - _Q

   UU.K.T.PKCUMANN *Bs.«r_O3r sseessi 1 D Z / / D

   9BLZOOA XtMADBKMSl

   iA-32 Ö97

   FATaKJ'ANSPtiÜÜHB

   Verfahren zujw Verbindung von zwei oder wehr hetallrohren mit Hilfe von Sprengkraft, injäeis die koaxial zueinander In einest Abstand von zumindest O₉025 ®m angeordneten Bohre durch zündung d&6 Explosiv· stoffe in einer solchen Art, daß die Sxplosionsfront in Hiehtung der gemeinsames Bohrachßs mit einer geschwindigkeit zwischen 1200 as/see und 120 #dsr sehallgeschwiBdigkelt desjenigen Metalls in ü®m System m%t der Höchstgesehwindigkeit fortschreitet, gegefeenenfails mit einer Pufferschicot zwischen dem Metailrolir und der schicht, dadurch gekennze lehnet _e man den Explosivstoff an der Ausseaseite des Aussenrohres angeordnet nm& &β& Im Immren des Iimenrohrs @lne Ab« Stützung gmgßu Defe^iEatioE während der PstoÄisii in Jtarss einer Flüssigfeife vorsieht_a

   2* Ver£&tor®n naeh Anspruch 1, dadurch g e k e η η »

   β tut sung gegen ßefor©afcio2i eines zylindrisch©» «?d©F rohr«- iörmigßxi Dorn so anordnet, daß ein, koaxialer g»iag gseieetea desa Dona imd &eas au
   bs stellt σ

   ORiaiNAL 109809/0485