DE1758389C3 - Verfahren zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften von durch elektrische WiderstandsschweiBung erzeugten und kaltkalibrierten Stahlrohren - Google Patents
Verfahren zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften von durch elektrische WiderstandsschweiBung erzeugten und kaltkalibrierten StahlrohrenInfo
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Description
30
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften, insbesondere
der Streckgrenze und der Zugfesiigkeit von Stahlrohren, die durch elektrische Widerstandsschweißung;
hergestellt und kalibriert werden.
Die Herstellung solcher, kurz als ERW-Rohre bezeichneter Erzeugnisse erfolgt normalerweise so, daß
ein Stahlband von einem Vorrat abgewickelt, abge trennt bzw. beschnitten, zu einem Rohr geformt uno
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
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 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/rnm2 bis 45,6 kp/mm2,
Dehnung 12 bis 35%.
Streckgrenze 21,2 kp/rnm2 bis 45,6 kp/mm2,
Dehnung 12 bis 35%.
Der Zusammenhang zwischen Legierungselementen und Festigkeit ist dem Metallurgen bekannt. Vom
praktischen Standpunkt aus kann man sagen, daß, je höher der Gesamtprozentsatz an Legierungselementen
im Stahl ist, um so größer auch die Herstellungskosten für die Rohre sind. Es ist demzufolge erwünscht, Rohre
mit den gewünschten physikalischen Eigenschaften mit
35
:-
r>5
bO der geringstmöglichen Menge an Legierungselementen herzustellen.
Es ist bekannt, zu diesem Zweck durch Widerstandsschweißung
erzeugte Stahlrohre kali 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
iCaltausdehnung eine plastische Verformung in der Umfangsrichtung der Rohre hervor, die infolge des
Bauschinger-Effektes zu einer Steigerung der Streckgrenzenfestigkeit in der Umfangsrichtung und einer
Abnahme der Streckgrenzenfestigkeit 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 Festigkeil 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 ei?.er gegebenen Streckgrenzenfestigkeit zu erzeugen, als wenn die Kalibrierung durch hydraulische
Kaltausdehnung erfolgt.
Man weiß, daß der Bauschinger-Effekt durch Restspannungen im 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 Behandlungstemperatur 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 F i g. 1 ist schematisch ein Rohrwalzwerk zur Herstellung von ERW-Stahlrohren mittels der einfachsten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen 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 Formwalzen 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 so
nunmehr kalte Rohr in Umfangsrichtung zusammengepreßt und gleichzeitig gerundet wird durch de:>
Außendruck einer Vielzahl von Kalibrierwalzen 16, die die Größe des Rohres auf den gewünschten endgültigen
Außendurchmesser reduzieren. Nach der Dimensionie- j-5 rung 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 4u
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, falls 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 Tempcatür
bezeichnet wurde, besteht darin, das Rohr sehr schnell auf eine Temperatur im Bereich von etwa 149° C
bis etwa 5380C zu erwärmen, und dann das Rohr auf Umgebungstemperatur zu kühlen.
Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform wird bo
der Spannungsabbau durchgeführt, indem die einzelnen Rohrabschnitte mit hoher Geschwindigkeit durch einen
gasbeheizten Trommelofen 18 geführt werden, beispielsweise mit Hilfe eines wassergekühlten Walzenförderers,
wobei die Temperatur innerhalb des Ofens so b5 eingestellt ist, daß das Rohr in einer Zeit von nicht mehr
als 1 Minute auf die gewünschte Temperatur erhitzt wird, und wobei ferner die Länge des Ofens und die
Fördergeschwindigkeil 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 165O0C 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,
vorzugsweise dadurch, daß es der natürlichen Luftkühlung ausgesetzt wird. Obwohl bei Rohren, deren
Spanning bei Temperaturen von etwa 315° C oder
weniger abgebaut wird, nur ein geringer Unterschied zwischen Luftkühlung und Wasserkühlung insoweit
besteht, als die Verbesserung der physikalischen Eigenschaften des Rohres betroffen sind, wurde
festgestellt, daß bei Spannungs-Abbau-Temperaturen über 315° C die Luftkühlung eine stärkere Verbesserung
der Streckgrenzenfestigkeit und der Proportionalitätsgrenze 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
Untersuchung des Rohres auf Dichtheit in einer hydrostatischen Versuchsmaschine 21 sowie durch
Untersuchung des Rohres auf Schaden in der Station 22 als Vorbereitung für den Versand des fertigen Rohres.
Die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform umfaßt praktisch dieselben Verfahrensstufen und sie verwendet
dieselbe Ausrüstung wie diejenige nach Fig. 1, außer daß die einzelnen Rohrabschnitte eher vor als nach dem
Spannungsabbau an den Enden abgeschrägt werden, und außer der Tatsache, daß vor dem Spannungsabbau
eine zusätzliche Kalterweiterungsstufe bei der Station 23 eingeschaltet ist. Wenn die Zunahme des Rohrdurchmessers
infolge der Kalterweiterung auf etwa '/<% oder
weniger begrenzt ist, kann die Erweiterung leicht in üblichen hydrostatischen Versuchspressen durchgeführt
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 werden, wie z. B. durch mechanische Dehneinrichtungen
irgendeiner geeigneten Konstruktion. Sollte die Größe der Kalterweiterung dazu führen, Krümmungen oder
Biegungen des Rohres hervorzurufen, so kann das Herstellungsverfahren insoweit modifiziert werden, als
das Rohr geradegerichtet wird, z. B. durch Verwendung einer Kreuz-Walzen-Richtanlage zwischen den Stufen
der Kalterweiterung und dem Spannungsabbau.
Bei dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung pressen die äußeren Kalibrierwalzen 16 das Rohr
zusammen, so daß 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, die durch die
nachfolgende Kalterweherung hervorgerufen wird.
Jedes der beiden oben im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 beschriebenen Verfahren führt zu einer
wesentlichen Verbesserung der physikalischen Eigenschaften der hergestellten Rohre, insbesondere hinsieht-
lieh der Steigerung der Streckgrenzenfestigkeit. Beispielsweise
zeigten Ringdehnungsversuche an Stahlrohren mit einer spezifischen Grundzusammensetzung, die
einen Durchmesser von 40 cm und eine Wandstärke von 5.56 rr,m hatten, daß die Slreckgrenzenfestigkeit der
Rohre bedeutend erhöht wurde, entweder infoige der Spannungsbeseitigung allein oder infolge der Kalterweiterung
und einer nachfolgenden Spannungsbeseitigung, wie anschließend gezeigt wird:
Produktionsverfahren
Streckgrenzenfestigkeit
Üblich — von außen kalibriert, keine 35,5 kp/mm2
Kalterweiterung, kein Spannungsabbau Von außen kalibriert, Spannungsabbau 39,4 kp/mm2
bei315°C
Von außen kalibriert, kalt erweitert 43,2 kp/mmJ
um 0,76 mm, Spannungsabbau bei 315° C Von außen kalibriert, kalt erweitert 48,0 kp/mm2
um 1,78 mm, Spannungsabbau bei 315°C Von außen kalibriert, kalt erweitert 51,5 kp/mm2
um 3,56 mm, Spannungsabbau bei 315°C
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 Kalterweiterung, und mit einem identischen
Rohr, das kalt erweitert wurde, bei dem aber kein J5
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 -is
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 205°C 315°C, 371°C 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.
Fig.4. zeigt die Wirkung einer Veränderung der
Zeitdauer auf die Streckgrenzfestigkeit, während welcher die Temperatur des Rohres auf der Spannungsabbautemperatur
gehalten wird, d. h. die Kurven A. B und C zeigen die Veränderungen der Streckgrerizerif
stigkeit bei Rohren, bei denen die Spannung bei 1493C, 315° C und 482° C abgebaut wurden, wobei die
Erwärmungszeit von 0 Minuten auf 5, 10 und 20 Minuten 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 Streckgrenze von 31,6 kp/mm2 hatten, ehe sie dem Verfahren
gemäß Anspruch 1 zur schnellen Spannungsbeseitigung bei niedriger Temperatur unterzogen wurden.
Wie F i g. 4 zeigt, ist die Steigerung der Streckgrenze infolge des Spannungsabbaus ohne Erwärmungs- bzw.
Verweilzeit, d. h. wenn das Rohr aus der Wärmequelle herausgenommen wurde, sobald es die vorbestimmte
Spannungsabbautemperatur erreicht hat, größer, wenn die Spannungsabbautemperatur erhöht wird, und sie
beträgt etwa 33,9 kp/mm2 bei einer Spannungsabbautemperatur von 149°C, 35,2 kp/mm2 bei 3150C und
36,35 kp/mm2 bei 482° C. Bei einer Spannungsabbautemperatur 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 315°C ohne Erwärmungszeit erhielt. Andererseits erhielt man bei einer
Spannungsabbautemperatur von 482°C die maximale Streckgrenze ohne Erwärmungszeit, und sie nahm ab,
wenn die Erwärmzungszeit zunahm. Bei einer Spannungsabbautemperatur von 315°C nahm die Streckgrenze
um etwa 0,7 kp/mm2 zu, wenn die Erwärmungszeit von 0 auf 5 Minuten gesteigert wurde, wobei jedoch
eine weitere Steigerung der Erwärmungszeit zu keiner 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 festgestellt,
daß, obwohl Verbesserungen dieser physikalischen Eigenschaften durch Spannungsabbau bei Tempe
ratur im Bereich von etwa 149° C bis auf etwa 538° C erreicht werden können, es vom Standpunkt dei
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-Stahlrohrei
durchgeführt, um die Auswirkung verschiedener Grade der Kalterweiterung ohne nachfolgendem Spannungs
abbau und verschiedener Grade der Kalterweiterunj mit nachfolgendem Spannungsabbau bei 315°C auf du
Proportionalitätsgrenze und die Streckgrenze festzu stellen.
Diese Versuche wurden an Ringen ausgeführt, die voi
einem Stahlrohr mit einem Durchmesser von 40 cm mu einer Wanddicke von 5,56 mm, das eine Länge voi
19,5 m hatte, abgeschnitten wurden, wobei dieses Roh
auf konventionelle Weise hergestellt worden war, d. r
ohne Spannungsabbau und ohne Kalterweiterung, un< das im Rohrwalzwerk nicht hydrostatisch geprüf
wurde. Um Versuchsproben mit verschiedenen Gradei einer Kalterweiterung zu erhalten, wurde das Rohr in;
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
Rohrabschnittes mit durch Gummi abgedichteic 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, entfernt 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 Versuchsringe mit einer Länge von 7,5 cm
abgeschnitten. Zur Kontrolle wurden gleiche Versuchsringe von nicht erweiterten Teilen desselben Rohres
abgeschnitten. Bei der Hälfte der Ringe, die von den
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 einer 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-Exten-
iü someter entsprechend den APl- und ASTM-Spezifikationen
bestimmt. Die Ergebnisse dieser Versuche, die eine unerwartete Verbesserung der Proportionalitätsgrenze und der Streckgrenze infolge der Kombination
der Kaltausdehnung bzw. Kalterweiterung und des
ι s 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) | tätsgrenze | grenze | |
(cm)·) | (kp/mm2) | (kp/mm2) | |||
AX | keine | keine | 0,188 | 34,7 | |
A2 | 315-C | keine | 0,188 | 33,1 | 40,5 |
Bi | keine | 0,76 mm | 0,375 | 23,0 | 38,0 |
B2 | 315°C | 0,76 mm | 0,375 | 34,5 | 42,0 |
Ci | keine | 1,52 mm | 0,500 | 27,0 | 39,4 |
C2 | 315°C | 1,52 mm | 0,500 | 37,2 | 43,3 |
Di | keine | 2,03 mm | 1,000 | 29,7 | 40,9 |
D2 | 315-C | 2,03 mm | 1,000 | 38,6 | 44,5 |
Ei | keine | 4,06 mm | 1,625 | 31,3 | 44,2 |
£2 | 3150C | 4,06 mm | 1,625 | 42,7 | 48,6 |
Fl | keine | 6,6 mm | 2,000 | 32,6 | 46,6 |
F2 | 3150C | 6,6 mm | 2,000 | 47,3 | 51,6 |
Ci | keine | 8,1 mm | 3,000 | 39,4 | 47,8 |
G2 | 3150C | 8,1 mm | 3,000 | 48,7 | 52,7 |
Hi | keine | 12,2 mm | 5,000 | 43,9 | 52,1 |
H2 | 3150C | 12,2 mm | 5,000 | 50,8 | 55,8 |
Ii | keine | 12,7 mm | 46,7 | 57,2 | |
/2 | 3150C | 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 0,85fache 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
Es wurde somit erreicht, daß das erfindungsgemäße
so 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 infolge 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, daß Rohre der Qualität X60 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
Legierungsbestandteile ist. Dies gilt besonders bei den >
würde, womit durch die Verwendung eines billigeren
Qualitäten X56 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, bedeu-
erfordern, um die Streckgrenze auf den gewünschten tende Einsparungen erzielt werden können.
Mindestwert zu bringen. Die Versuche, die an
Mindestwert zu bringen. Die Versuche, die an
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften von durch elektrische Widerstandsschweißung
erzeugten und kaltkalibrierten Stahlrohren, bei dem die Rohre auf 149 bis 5380C
erwärmt und auf Umgebungstemperatur abgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die
Rohre so schnell erhitzt werden, daß sie in längstens 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 gekennzeichnet,
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
der Außendurchmesser 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.
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