DE1758389C3

DE1758389C3 - Verfahren zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften von durch elektrische WiderstandsschweiBung erzeugten und kaltkalibrierten Stahlrohren

Info

Publication number: DE1758389C3
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: 1979-08-09
Also published as: GB1192324A; DE1758389A1; DE1758389B2; US3535484A; FR1579578A

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%.

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/mm^J 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

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 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

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

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

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.