DE1758389B2

DE1758389B2 - Verfahren zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften von durch elektrische WiderstandsschweiBung erzeugten und kaltkalibrierten Stahlrohren

Info

Publication number: DE1758389B2
Application number: DE1758389A
Authority: DE
Inventors: Joseph Raymond Pegues; William Ernest Snow
Original assignee: American Cast Iron Pipe Co Birmingham Ala (vsta)
Current assignee: American Cast Iron Pipe Co Birmingham Ala (vsta)
Priority date: 1967-05-26
Filing date: 1968-05-22
Publication date: 1978-12-14
Also published as: US3535484A; DE1758389A1; DE1758389C3; GB1192324A; FR1579578A

Description

so

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der physikalischer! Eigenschaften, insbesondere der Streckgrenze und der Zugfestigkeit von Stahlroh- r, ren, die durch elektrische Wii jrstandsschweißung hergestellt und kalibriert werden.

Die Herstellung solcher, kurz als ERW-Rohre bezeichneter Erzeugnisse erfolgt normalerweise so, daß ein Stahlband von einem Vorrat abgewickelt, abge- -to trennt bzw. beschnitten, zu einem Rohr geformt und dann verschweißt wird, woran sich die Kalibrierung des Rohres und seine Endbearbeitung anschließen.

Rohre und Rohrleitungen, die nach dem ERW-Verfahren hergestellt sind, sollen im allgemeinen bestimmte π physikalische Mindesteigenschaften haben, wie sie durch die ASTM-Vorschriften (American Society for Testing and Materials) und die API-Vorschriften (American Petroleum Institute) festgestellt sind.

Gewöhnlich haben die für die Rohrherstellung >o verwendeten Stähle einen Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,3% und einen Mangangehalt von weniger als 1,4%.

Durch geeignete Wahl der Legierungszusammensetzung können ERW-Rohre hergestellt werden, die in ">> fertigem Zustand physikalische Mindesteigenschaften innerhalb der folgenden angenäherten Bereiche haben:

Zugfestigkeit 33,8 kp/mm² bis 56,4 kp/mm²,
Streckgrenze 21,2 kp/mm² bis 45,6 kp/mm².
Dehnung 12 bis 35%. ^h"

Der Zusammenhang zwischen Legierungselementen und Festigkeit ist dem Metallurgen bekannt. Vom praktischen Standpunkt aus kann man sagen, daß, je höher der Gesamtprozentsatz an Legierungselementen tv-> im Stahl ist. um so größer auch die Herstellungskosten für die Rohre sind. Es ist demzufolge erwünscht, Rohre mit den gewünschten physikalischen Eigenschaften mit der geringstmöglichen Menge an Legierungselementen herzustellen.

Es ist bekannt, zu diesem Zweck durch Widerstandsschweißung erzeugte Stahlrohre kalt zu kalibrieren, dann bei 343 bis 454°C zu glühen und schließlich auf Umgebungstemperatur abzukühlen (US-PS 22 53 243). In metallurgischer Hinsicht ruft die Kalibrierung durch Kaltausdehnung eine plastische Verformung in der Umfangsrichtung der Rohre hervor, die infolge des Bauschinger-Effektes zu einer Steigerung de, Streckgrenzenfestigkeit in der Umfangsrichtung und einer Abnahme der Streckgrerizenfestigkeit in der Längsrichtung führt Wenn andererseits das Rohr Übergröße hat und der Durchmesser durch äußere Kalibrierwalzen kalt auf die gewünschte Größe reduziert bzw. zusammengedrückt wird, entsteht eine plastische Verformung in der Längsachse des Rohres, die zu einer Steigerung der Festigkeit in dieser Richtung, aber zu einer Abnahme der Festigkeit in der Umfangsrichtung führt. Diese Abnahme der Streckgrenzenfestigkeit in der Umfangsrichtung erfordert, daß bei einer äußeren Druckkalibrierung ein höherer Prozentsatz an Legierungselementen im Stahl vorhanden sein muß, um ein Rohr mit einer gegebenen Streckgrenzenfestigkeit zu erzeugen, als wenn die Kalibrierung durch hydraulische Kaltausdehnung erfolgt.

Man weiß, daß der Bauschinger-Effekt durch Restspannungen itr- Metall verursacht wird. Bei der Kaltbearbeitung der Rohre entsteht die Steigerung der Streckgrenzenfestigkeit in der Richtung der plastischen Verformung teilweise durch die Rest-Zugspannungen in dieser Richtung und teilweise durch die Kornverfeinerung, wogegen die Abnahme der Streckgrenzenfestigkeit und der Proportionalitätsgrenze in der entgegengesetzten Richtung durch die restlichen Druckspannungen in dieser Richtung verursacht wird.

Die Erfindung hat die Aufgabe, die Restspannungen in ERW-Rohren nach dem Kalibrieren zu beseitigen, um so die Zugfestigkeit, die Streckgrenzenfestigkeit und die Proportionalitätsgrenze der Rohre beträchtlich zu verbessern. Es hat sich herausgestellt, daß hierzu das bekannte Glühen der kaltverformten Rohre in einem Temperaturbereich von etwa 260° bis 454°C nicht ausreicht, sondern daß die Erhitzungszeit gegenüber dem bekannten Verfahren beträchtlich verkürzt werden muß, wobei die Glühtemperatur 149° bis 538°C betragen kann.

Erfindungsgemäß werden die Rohre so schnell erhitzt, daß sie in längstens 1 Minute im gesamten Querschnitt die Bchandlungstemperatur erreichen und unmittelbar nach Erreichen der Temperatur von der Wärmequelle entfernt. Vorteilhaft ist es dabei, eine Glühtemperatur über 315°C anzuwenden und die Rohre danach einer natürlichen Luftkühlung auszusetzen.

Es empfiehlt sich besonders, das Verfahren gemäß der Erfindung bei Rohren anzuwenden, deren Außendurchmesser durch die Kalibrierung um bis zu 5% vergrößert wurde. Geeignet für die Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung sind ferner besonders Rohre, bei denen durch die Kalibrierung zunächst ein Rohr mit einem Außendurchmesser von 95 bis 95,95% des gewünschten Enddurchmessers erzeugt und dieses dann bis zu dem Enddurchmesser aufgeweitet wurde.

Eine beispielsweise Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen. Es zeigen

F i g. 1 und 2 schematisch die Anlagen von zwei

verschiedenen ERW-Rohrwalzwerken, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sind und

Fig.3, 4, 5 und 6 graphische Darstellungen von Versuchswerten, woraus sich die Verbesserung der physikalischen Eigenschaften der nach der Erfindung hergestellten ERW-Rohre ergibt.

In Fig. I ist schematisch ein Rohrwalzwerk zur Herstellung von ERW-Stahlrohren mittels der einfachsten Ausführungsform des erfindungsgemiißen Verfahrens dargestellt, d. h. eine Anlage, bei der geschweißte Rohre, die in kaltem Zustand durch Außendruck dimensioniert worden sind, einem Verfahren zur schnellen Spannungsbeseitigung bei niedriger Temperatur ausgesetzt werden, wodurch die physikalischen Eigenschaften der Rohre merklich verbessert werden.

Das Rohr wird dabei auf konventionelle Weise hergestellt, indem bei der Station 11 ein aufgewickeltes Stahlband abgewickelt wird, dessen chemische Zusammensetzung den speziellen Anforderungen des Typs und der Qualität des herzustellenden Rohres entspricht, worauf das Band kontinuierlich durch eine Randbeschneideeinrichtung 12, eine Anzahl Formwaben 13, die das flache Band in Rohrform bringen, eine elektrische Widerstandsschweißmaschine 14, die die Ränder des Bandes zusammenschweißt, um die Längsnaht des Rohres herzustellen, und durch eine Schweißnahtglühstation 15 geführt wird. Nach dem Schweißen und Glühen wird das Rohr bei der Weiterbewegung auf die Dimensioniereinrichtung zu gekühlt, in welcher das nunmehr kalte Rohr in Umfangsrichtung zusammengepreßt und gleichzeitig gerundet wird durch den Außendruck einer Vielzahl von Kalibrierwalzen 16, die die Größe des Rohres auf den gewünschten endgültigen Außendurchmesser reduzieren. Nach der Dimensionierung bzw. Kalibrierung wird das Rohr in Abschnitte mit vorbestimmter Länge durch eine fliegend gelagerte Abschneideeinrichtung 17 geschnitten, die während des Schneidens mit dem Rohr mitläuft. Es wird bemerkt, daß sämtliche oben angeführten Methoden, nämlich das Abwickeln, das Beschneiden, das Formen, das Schweißen, das Glühen, das Kalibrieren und das Abschneiden bekannt sind und durch irgendeine geeignete bekannte Anlage durchgeführt werden können.

Normalerweise werden die einzelnen Rohrabschnitte nunmehr in üblicher Weise fertig bearbeitet, z. B. durch Geraderichten, fal's notwendig, durch Abschrägen, durch hydrostatische Prüfung auf Dichtheit und durch Inspektion als Vorbereitung für den Versand. Erfindungsgemäß wird jedoch ein zusätzlicher Schritt bei der Herstellung eingeführt, der zu einer Verbesserung der Streckgrenzenfestigkeit und der Proportionalitätsgrenze führt, die mindestens einer API-Qualität äquivalent ist. Dieser neuartige Schritt, der oben als Verfahren zur schnellen Spannungsbeseitigung bei niedriger Temperatur bezeichnet wjrde, besteht darin, das Rohr sehr schnell auf eine Temperatur im Bereich von etwa 149°C bis etwa 538°C zu erwärmen, und dann das Rohr auf Umgebungstemperatur zu kühlen.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform wird der Spannungsabbau durchgeführt, indem die einzelnen Rohrabschnitt mit hoher Geschwindigkeit durch einen gasbeheizten Trommelofen 18 geführt werden, beispielsweise mit Hilfe eines wassergekühlten Walzenförderers, wobei die Temperatur innerhalb des Ofens so eingestellt ist, daß das Rohr in einer Zeit von nicht mehr als I Minute auf dL gewünschte Temperatur erhitzt wird, und wobei ferner die Länge des Ofens und die Fördergeschwindigkeit des Rohres so aufeinander abgestimmt sind, daß das Rohr den Ofen praktisch verläßt, sobald seine Temperatur den vorgeschriebenen Wert erreicht hat. Es hat sich beispielsweise gezeigt, daß

-> Rohrlängen von etwa 19,5 m erfolgreich gemäß der Erfindung behandelt werden können, wenn sie mit einer Geschwindigkeit von etwa 9 m je Minute bis etwa 21 m je Minute durch einen Ofen geführt werden, der etwa 10,5 m lang ist, und dessen Wandtemperatur etwa

in 1650°C beträgt, so daß das Rohr in dem Augenblick, wenn es den Ofen verläßt, auf eine Temperatur von etwa 315° C erwärmt worden ist.

Nach dem Verlassen des Ofens 18 wird das Rohr, wie bei 19 angezeigt, auf Umgebungstemperatur abgekühlt,

π vorzugsweise dadurch, daß es der natürlichen Luftkühlung ausgesetzt wird. Obwohl bei Rohren, deren Spannung bei Temperaturen von etwa 315°C oder weniger abgebaut wird, nur ein geringer Unterschied zwischen Luftkühlung und Wasserkühlung insoweit

>o besteht, als die Verbesserung der physikalischen Eigenschaften des Rohres betroffen sind, wurde festgestellt, daß bei Spannungs-Ah-ju-Temperaturen über 315°C die Luftkühlung eine stärkere Verbesserung der Streckgrenzenfestigkeit und der Proportionalitäts-

_') grenze ergibt als die Wasserkühlung.

Wenn das Rohr nach dem Spannungsabbau auf Umgebungstemperatur gekühlt ist, wird es in üblicher Weise fertigbearbeitet, wie z. B. durch Abschrägen der Enden mit Hilfe von Schneideinrichtungen 20, durch

κι Untersuchung des Rohres auf Dichtheit in einer hydrostatischen Versuchsmaschine 2i sowie durch Untersuchung des Rohres auf Schäden in der Station 22 als Vorbereitung für den Versand des fertigen Rohres.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform umfaßt

i'i praktisch dieselben Verfahrensstufer. und sie verwendet dieselbe Ausrüstung wie diejenige nach Fig. I, außer daß die einzelnen Rohrabschnitte eher vor als nach dem Spannungsabbau an den Enden abgeschrägt werden, und außer der Tatsache, daß vor dem Spannungsabbau

in eine zusätzliche Kalterweiterungsstufe bei der Jtation 23 eingeschaltet ist. Wenn die Zunahme des Rohrdurchmessers infolge der Kalterweiterung auf etwa WaWo oder weniger begrenzt ist, kann die Erweiterung leicht in üblichen hydrostatischen Versuchspressen durchgeführt

r. werden. Bei größeren Erweiterungsgraden kann es jedoch erwünscht sein, das Rohr in einem äußeren Gesenk zu halten, während innen der hydrostatische Druck aufgebracht wird. Die Kalterweiterung kann aber auch durch Verwendung anderer Mittel durchgeführt

ν ι werden, wie z. B. durch mechanische Dehneinrichtungen irgendeiner geeigneten Konstruktion. Sollte die Größe der Kalterweiterupg dazu führen, Krümmungen oder Biegungen des Rohres hervorzurufen, so kann d;'s Herstellungsverfahren insoweit modifiziert werden, als

r> dns R jhr geradegerichtet wird, z. D.. durch Verwendung einer Kreuz-Walzen-Richtanlage zwischen den Stufen der Kalterwciterunk und dem Spannungsabbuu.

Bei dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung pressen die äußeren Kalibrierwalzen 16 das Rohr

mi zusammen, so dijß sein Außendurchmesser, wenn es in einzelne Abschnitte geschnitten wird, um einen Betrag kleiner ist als der gewünschte Enddurchmesser, der gleich der Zunahme des Durchmessers ist, dii djrch die nachfolgende Kalterweiterung hervorgerufen wird.

h'i lcdes der beiden oben im Zusammenhang mit den Fig. I und 2 beschriebenen Verfahren führt zu einer wesentlichen Verbesserung der physikalischen Eigenschaften der hergestellten Rohre, insbesondere hinsieht-

lieh der Steigerung der Slreckgrenzenfcsligkcit. beispielsweise zeigten Ringdchniingsvcrsuehe an Stahlroll rcn mit einer spezifischen (jrundzusammensetzung, die einen Durchmesser von 40 cm und eine Wandstärke von 5,56 mm hatten, daß die Strcckgrcnzcnfestigkcit der Rohre bedeutend erhöht wurde, entweder infolge der Spannungsbeseitigung allein oder infolge der Kaltcrwcitcrung und einer nachfolgenden Spannungsbcscitigiiiig, wie anschließend gezeigt wird:

Produktionsverfahren

Streckgrenzen festigkeil

Üblich — von außen kalibriert, keine 35,5 kp/mm² Kalterweiterung, kein Spannungsabbau Von außen kalibriert. Spannungsabbau 39,4 kp/mm-' bei 315~C

Von außen kalibriert, kalt erweitert 43,2 kp/mmum 0,76 mm, Spannungsabbau bei Jl") t.

Von außen kalibriert, kalt erweitert 48,0 kp/mm·¹ um 1.78 mm. Spannungsabbau bei 315"C

Von außen kalibriert, kalt erweitert 51.5 kp/mm·'

um 3,56 mm, Spannungsabbau bei 315X

Es wurden ferner Versuche durchgeführt, um die Wirkung einer Veränderung der Spannungsabbautemperatur auf die Verbesserung der Streckgrenzenfestigkeit von Rohren, bei denen die Spannung beseitigt worden ist, zu bestimmen, und zwar im Vergleich mit einem identischen Rohr, das auf konventionelle Weise hergestellt worden ist, und zwar ohne Spannungsabbau und ohne Kalterwei'erung, und mit einem identischen Rohr, das kalt erweitert wurde, bei dem aber kein Spannungsabbau durchgeführt wurde. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in F i g. 3 graphisch dargestellt, welche Druck-Verformungs-Kurven zeigt, die nach der Ringdehnungsmethode an Ringen bestimmt wurden, die von einem Rohr mit 40 cm Durchmesser und einer Wanddicke von 5,56 mm abgeschnitten wurden, wobei diese Rohre für Rohrleitungen Verwendung fanden und die Qualität API X52 hatten (36,5 kp/mm² Mindeststreckgrenzenfestigkeit). Wie aus der Kurve A hervorgeht, hatte das auf konventionelle Weise hergestellte Rohr keine Proportionalitätsgrenze, was bedeutet, daß es eine hohe Restdruckspannung hatte, die von der Außenkalibrierung herrührt; es hatte einre rechnerische Streckgrenzenfestigkeit bei '/2% Dehnung von nur 34,1 kp/mm². was weniger ist als die Mindeststreckgrenzenfestigkeit für Rohre mit der Qualität X52. Die Kurven C. D. E und F stellen die Versuche an identischen Rohren dar, bei denen die Spannung bei Temperaturen von 205⁰C, 315" C, 371⁰C und 426° C abgebaut wurden, und sie zeigen ferner unter Innendruck gemessene Proportionalitätsgrenzen im Bereich von 0,88 kp/mm² bis 1,05 kp/mm², Druck-Streckgrenzen im Bereich von 1,03 kp/mm² bis 1,10 kp/mm² und ferner Zug-Streckgrenzenfestigkeiten im Bereich von 37,75 kp/mm² bis 4035 kp/mm². Die Kurve B, die die Ergebnisse einer Kalterweiterung von '/2% allein darstellt, zeigt, daß die Verbesserung sowohl bei der Streckgrenzfestigkeit als auch bei der Proportionalitätsgrenze kleiner war als diejenige bei einem Spannungsabbau bei einer Temperatur von 205° C.

F i g. 4 zeigt die Wirkung einer Veränderung der Zeitdauer auf die Streckgrenzfestigkeit, während welcher die Temperatur des Rohres auf der Spannungs-

abbiiutcmpcratur gehalten wird, el, h, die Kurven A, Ii und C zeigen die Veränderungen der Strcckgrenzenfe stigkeil bei Rohren, bei denen die Spannung bei I49"C 315" C und 482" C abgebaut wurden, wobei die Erwärmungszeit von 0 Minuten auf 5, 10 und 20 Minu ten gesteigert wurde. Sämtliche Versuche wurden an Stahlrohren mit einem Durchmesser von 21,8 cm und einer Wanddicke von 3 mm durchgeführt, die eine gleiche chemische Zusammensetzung und eine Streck grenze von 31,6 kp/mm² hatten, ehe sie dem Verfahren gemäß Anspruch I zur schnellen Spannungsbescitigiing bei niedriger Temperatur unterzogen wurden.

Wie F i g. 4 zeigt, ist die Steigerung der Streckgrenze infolge des Spannungsabbaus ohne Erwärmungs- bzw. Verwcilzeit, d. h. wenn das Rohr aus der Wärmcquell herausgenommen wurde, sobald es die vorbestimmt Spannungsabbautemperatur erreicht hat. größer, wem die Spannungsabbautemperatur erhöht wird, und sit beträgt etwa 33.9 kp/mm² bei einer Spannungsabbau temperatur von 149 C, 35.2 kp/mm² bei 315'C unc 36,35 kp/mm- bei 482"C. Bei einer Spannungsabbautein peratur von 149°C nimmt die Streckgrenze zu, wenn die Erwärmungszeit zunimmt, aber selbst 20 Minuten Erwärmungszeit konnten die Streckgrenze nicht auf den Wert erhöhen, den man bei 3I5"C ohne Erwärmungs zeit erhielt. Andererseits erhielt man bei eine Spannungsabbautemperatur von 482°C die maximale Streckgrenze ohne Erwärmungszeit, und sie nahm ab wem; die Erwärmzungszeit zunahm. Bei einer Span nungsabbautemperatur von 3I5°C nahm die Streck grenze um etwa 0,7 kp/mm² zu, wenn die Erwärmungs zeit von 0 auf 5 Minuten gesteigert wurde, wobei jedoch eine weitere Steigerung der Erwärmungszeit zu keinei merklichen Änderung der Streckgrenze führte.

Als Ergebnis dieser und anderer Untersuchungen der Wirkungen eines schnellen Spannungsabbaues bei niedriger Temperatur auf die Streckgrenze und die Proportionalitätsgrenze von Stahlrohren, wurde festge stellt, daß. obwohl Verbesserungen dieser physikali sehen Eigenschaften durch Spannungsabbau bei Tempe ratur im Bereich von etwa 149 C bis auf etwa 538°C erreicht werden können, es vom Standpunkt der Leistungsfähigkeit und der Wirtschaftlichkeit bei dei kommerziellen Herstellung von ERW-Stahlrohrer vorzuziehen ist, eine Spannungsabbautemperatur vor etwa 315⁰C anzuwenden, um das Rohr sofort und ohne längeres Verweilen aus der Wärmequelle zu entfernen.

Es wurden weitere Versuche an ERW-Stahlrohrer durchgeführt, um die Auswirkung verschiedener Grade der Kalterweiterung ohne nachfolgendem Spannungs abbau und verschiedener Grade der Kalterweiterung mit nachfolgendem Spannungsabbau bei 315⁰C auf die Proportionalitätsgrenze und die Streckgrenze festzu stellen.

Diese Versuche wurden an Ringen ausgeführt, die vor einem Stahlrohr mit einem Durchmesser von 40 cm unc einer Wanddicke von 5,56 mm, das eine Länge vor 19,5 m hatte, abgeschnitten wurden, wobei dieses Rohi auf konventionelle Weise hergestellt worden war, d. h ohne Spannungsabbau und ohne Kalterweiterung, unc das im Rohrwalzwerk nicht hydrostatisch geprüfi wurde. Um Versuchsproben mit verschiedenen Grader einer Kalterweiterung zu erhalten, wurde das Rohr in t Teile von je 3 m Länge geschnitten, von denen jeder Tei in ein Stahlrohr mit dicken Wänden gebracht wurde dessen Innenfläche stufenweise auf verschiedene Innen durchmesser aufgebohrt war, worauf diese Rohrab schnitte kaltgedehnt wurden, indem die Enden de;

Kohrabschnittcs mit durch Gummi abgedichtete Kappen verschlossen wurden, die Rohre mit Wasser gefüllt und der Innendruck genügend gesteigert wurde, so daß sich das Rohr in Querrichtung ausdehnte und erweiterte, bis es die verschiedenen Stufen in dem umgebenden dickwandigen Rohr berührte. Jede Stufe innerhalb des Rohres war etwa 27,5 cm lang. Nachdem die Teile des Rohres, die an den Rand jeder Stufe angrenzten, enlicrnt wurden, erhielt man Abschnitte von etwa 17,5 cm Länge, von denen jeder einzelne den gleichen Durchmesser hatte und einen besonderen Grad an Kaltdehnung aufwies, und von diesen Abschnitten wurden Versuchsringc mit einer Länge von 7,5 cm abgeschnitten. Zur Kontrolle wurden gleiche Versiichsringc von nicht erweiterten Teilen desselben Rohres abgeschnitten. Bei der Hälfte der Ringe, die von den

Tabelle

nicht erweiterten Abschnitten und von sämtlichen erweiterten bzw. gedehnten Abschnitten abgeschnitten wurden, wurde die Spannung abgebaut, indem sie auf eine Temperatur von 315"C in einet Zeit von etwa 30 Sekunden gebracht wurden, worauf sie sich durch Luftkühlung auf die Umgebungstemperatur abkühlen konnten. Die Querstreckgrenzen und Proportionalitätsgrenzen wurden dann mit einer Standard-Ringexpansionsversuchseinrichtung und einem Roll-Ketten-Extcnsometer entsprechend den API- und ASTM-Spezifikationen bestimmt. Die Ergebnisse dieser Versuche, die eine unerwartete Verbesserung der Proportionalitätsgrenze und der Streckgrenze infolge der Kombination der Kaltausdehnung bzw. Kalterweitening und des Spannungsabbaues zeigen, sind in der folgenden Tabelle und graphisch in den F i g. 5 und 6 dargestellt:

Kurve	Spannungs-	Kalterweiterung	(%)	Proportionali-	Streck
Nr.	abbau	(Vordehnung)		tätsgrenzc	grenze
		(cm)*)		(kp/mm²)	(kp/mm²)
A 1	keine	keine	0,188		34,7
A2	3I5°C	keine	0,188	33.1	40,5
B\	keine	0,76 mm	0.375	23,0	38.0
52	315°C	0,76 mm	0,375	34,5	42,0
CX	keine	1,52 mm	0,500	27,0	39,4
C2	315°C	1,52 mm	0,500	37,2	43,3
Dl	keine	2,03 mm	1,000	29,7	40,9
D2	315°C	2,03 mm	1,000	38,6	44,5
El	keine	4,06 mm	1.625	31,3	44,2
£2	315°C	4,06 mm	1,625	42,7	48,6
Fl	keine	6,6 mm	2,000	32,6	46,6
F2	315°C	6,6 mm	2,000	47.3	51,6
Gl	keine	8,1 mm	3,000	39,4	47,8
G2	315°C	8,1 mm	3,000	48,7	52,7
HX	keine	12,2 mm	5,000	43,9	52.1
Hl	315°C	12,2 mm	5,000	50,8	55,8
IX	keine	12,7 mm	46,7	57,2
/2	315°C	12,7 mm	59,1	61,9

Zunahme des Durchmessers in cm infolge der Kaltausdehnung bzw. Kalterweiterung.

Aus der obigen Tabelle geht hervor, daß bei Kaltausdehnung und nachfolgendem schnellen Spannungsabbau bei niedriger Temperatur eine bedeutende Zunahme der Streckgrenze und der Proportionalitätsgrenze bei allen Graden der Kaltausdehnung, soweit sie untersucht wurden, erreicht wird. Obwohl keine Versuche mit mehr als 5% Kaltausdehnung durchgeführt wurden, ist anzunehmen, daß höhere Grade an Kaltausdehnung zu einer noch stärkeren Zunahme der Streckgrenze und der Proportionalitätsgrenze als in der vorstehenden Tabelle angegeben ist, führen würde.

Bei anderen Versuchen, die an erfindungsgemäß hergestellten Rohren vorgenommen wurden, wurde festgestellt, daß das Verhältnis von Streckgrenzenfestigkeit zur maximalen Festigkeit in allen Fällen weniger als maximal das 0$5fache betrug, gemäß der Angabe nach API 5LX für kaltausgedehnte Rohre, und daß der schnelle Spannungsabbau bei niedriger Temperatur in Verbindung mit der Kalterweiterung nur geringe Auswirkungen auf die Längsspannung, die Längsdehnung und Verlängerung des Rohres hatten, daß die Härte des Rohrmaterials erhöht wurde, daß aber andererseits weder die Festigkeit noch die Fehlerlosigkeit der Schweißnaht oder die MikroStruktur des Metalls bei Vergrößerung von 1000 Durchmessern beeinflußt wurden.

Es wurde somit erreicht, daß das erfindungsgemäße

id schnelle Spannungsabbauverfahren bei niedriger Temperatur bei Anwendung auf ERW-Stahlrohren nach der Kaltkalibrierung zu einer Verbesserung der Proportionalitätsgrenze und der Streckgrenze des Rohres führt, die einer API-Qualität äquivalent ist und daß der kumulative Effekt einer Kalterweiterung, auf die ein Spannungsabbau folgt, das Rohr um wenigstens 2 API-Qualitäten verbessern kann. Praktisch haben diese Ergebnisse bedeutende wirtschaftliche Wichtigkeit insofern, als durch den Spannungsabbau, insbesondere in Verbindung mit der Kalterweiterung, Ausschuß oder Nacharbeit infolge der Rohrerweiterung während des hydrostatischen Versuchs reduziert oder eliminiert werden kann, wenn a) das Rohr über die maximale Außendurchmessertoleranz erweitert wird, b) wenn das Rohr gebogen oder gekrümmt wird infolge unterschiedlicher Ausdehnung und bleibender Biegung, und wenn c) die abgeschrägten Enden des Rohres infoige der unterschiedlich bleibenden Biegung bzw. bleibenden

9 10

Verformung aus dem Winkel kommen. erfindungsgemäß hergestellten Rohren vorgenommen

Ferner ist der Verlust bei der Herstellung um so wurden, zeigen, daLi Rohre der Qualität XbO aus Stahl

höher, je höher der Gehalt an Kohlenstoff, Mangan hergestellt werden können, der normalerweise für

oder anderer als Festigkeitsgründen zugegebener Rohre der Qualitäten X52 oder X56 verwendet werden

l.egierungsbestandteile ist. Dies gilt besonders bei den > würde, womit durch die Verwendung eines billigeren

Qualitäten X.% und X60 der API-Rohre, die die Zugabe Stahles und durch geringeren Ausschuß, d. h. durch eine

von Vanadium oder Niob als Legierungsbestandteile höhere Dehnung der Rohrstreifen des Rohres, bcdeu-

erfordern, um die Streckgrenze auf den gewünschten tende Einsparungen erzielt werden können.
Mindestwer? zu bringen. Die Versuche, die an

liier/u ι IiIaIt /eichiunmcn

Claims

S-: Pi Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften von durch elektrische Widerstands- ϊ schweiOung erzeugten und kaltkalibrierten Stahlrohren, bei dem die Rohre auf 149 bis 538° C erwärmt und auf Umgebungstemperatur abgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre so schnell erhitzt werden, daß sie in längstens in 1 Minute im gesamten Querschnitt die Behandlungstemperatur erreichen und unmittelbar nach Erreichen dieser Temperatur von der Wärmequelle entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- r, zeichnet, daß die Rohre auf eine Behandlungstemperatur über 315°C erhitzt und anschließend natürlicher Luftkühlung ausgesetzt werden.

3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 auf Rohre, bei denen durch die Kalibrierung >o der Außerdurchmesser um bis zu 5% vergrößert wurde.

4. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 auf Rohre, bei denen durch die Kalibrierung zunächst das Rohr mit einem Außendurchmesser >> von 95 bis 95,95% des gewünschten Enddurchmessers erzeugt und dieses dann bis zu dem Enddurchmesser aufgeweitet wurde.