DE1804143A1

DE1804143A1 - Compound ceramic/metal pipe having improved shock - absorbing poperties

Info

Publication number: DE1804143A1
Application number: DE19681804143
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: ARNOLD HELLMUT
Current assignee: ARNOLD HELLMUT
Priority date: 1968-10-19
Filing date: 1968-10-19
Publication date: 1970-04-30

Abstract

Compound ceramic/metal pipe having improved shock absorbing properties. GA-. has a core of a ceramic oxide, a buffer sleeve of pure nickel and an outer sleeve which is shrunk onto the buffer sleeve. For use in chemical and pharmaceutical processes.

Description

Rohr Die Erfindung befaßt sich mit einem Rohr aus oxydkeramischem Werkstoff. Tube The invention relates to an oxide ceramic tube Material.

Oxydkeramik-Werkstoffe, d.h. Sinterwerkstoffe, haben bekanntlich eine Reihe von hervorragenden Eigenschaften, so daß deren Yerwendung anstelle von Metallen und Metallegierungen sich auf verschiedenen Gebieten der Technik als überaus vorteilhaft erwiesen hat. Oxydkeramische Werkstoffe zeichnen sich beispielsweise durch ihre hervorragende mechanische Festigkeit und Beanspruchbarkeit selbst bei hohen Temperaturen aus. Sie sind überaus verschleißfest und zeigen hervorragende Gleiteigenschaften. Auch sind sie von hervorragender Hitzebeständigkeit und gegen Säuren und andere chemische oder chemo-elektrische Angriffe sowie gegen Korrosion überaus widerstandsfähig.Oxide ceramic materials, i.e. sintered materials, are known to have one A number of excellent properties so that they can be used in place of metals and metal alloys are found to be extremely advantageous in various fields of technology has proven. Oxide ceramic materials are characterized, for example, by their excellent mechanical strength and resilience even at high temperatures the end. They are extremely wear-resistant and show excellent sliding properties. They are also excellent in heat resistance and to acids and others chemical or chemo-electrical attacks as well as extremely resistant to corrosion.

In der Nahrungsmittel- und pharmazeutischen Industrie ebenso wie in der chemischen Industrie und anderen Industriezweigen benötigt man an vielen Stellen Rohrleitungen, die einerseits hervorragend widerstandsfähig gegen chemische Angriffe sind, andererseits aber auch hohe Über- und Unterdrücke sowie starke Temperaturschwankungen und auch meachnische Beanspruchungen schadlos ertragen müssen. Die Rohre müssen eine vollkommen glatte Innenfläche haben, um die Entstehung von Mater#alanlagerungen in den Rohren mit Sicherheit auszuschließen und die Rohre leicht und vollkommen reinigen zu können. Man hat früher-der artige Rohre ausschließlich aus hochwertigen Stählen hergestellt, wobei wenigstens die Rohrinnenseite absolut glatt bearbeitet wurde. Derartige Stahlrohre waren sehr teuer.In the food and pharmaceutical industries as well as in the chemical industry and other branches of industry are needed in many places Pipelines that are, on the one hand, extremely resistant to chemical attacks are, on the other hand, high overpressure and underpressure as well as strong temperature fluctuations and also mechanical stresses have to endure harmlessly. the Pipes must have a perfectly smooth inner surface to prevent material build-up to exclude with certainty in the pipes and the pipes easily and perfectly to be able to clean. Previously-like pipes were made exclusively from high quality Made of steels, with at least the inside of the pipe machined to be absolutely smooth became. Such steel pipes were very expensive.

Anstelle derartiger Stahlrohre hat man auch bereits Rohreaus oxydkeramischem Werkstoff eingesetzt. Hierdurch wird nicht nur im Vergleich zu den Stahlrohren eine erhebliche Kostenersparnis erzielt, weil die Oxydkeramik-Rohre ohne die bei Stahlrohren erfordcrliche, kostenaufwendige Oberflächenbearbeitung eine vo11):ommen glatte, dichte Oberfläche aufweisen, sondern die Oxydkerarnik-Rohre sind den Stahlrohren sogar hinsichtlich ihrer Materialeigenschaften, insbesondere hinsichtlich ihrer chemischen und elektro-chemischen Resistenz und hinsichtlich ihrer Hitzebeständigkeit überlegen. Der verbreiteten Anwendung von Rohren aus oxydkeramischem Werkstoff stand bisher allerdings die Sprödheit dieses Werkstoffes insofern im Wege, als die Gefahr eines Bruches oder der Bildung von Haarrissen bei vor allem schlagartigen mechanischen Beanspruchungen der Rohre nicht auszuschließen war. Vor allem bei Rohren, die zur Leitung von Chemikalien, Pharmazeutika und dergleichen verwendet werden, sind die Gefahren, die durch einen Bruch oder Haarrisse verursacht werden können, so groß, daß die Verwendung von Rohren aus oxydkeramischem Werkstoff sich bisher verbot.Instead of such steel tubes, tubes made of oxide ceramic are already used Material used. This not only makes a Significant cost savings achieved because the oxide ceramic tubes without the steel tubes required, costly surface processing a vo11): ommon smooth, have dense surface, but the Oxydkerarnik tubes are the steel tubes even with regard to their material properties, in particular with regard to their chemical and electro-chemical resistance and in terms of their heat resistance think. The widespread use of tubes made of oxide ceramic material stood So far, however, the brittleness of this material in the way of the danger breakage or the formation of hairline cracks in the case of, above all, sudden mechanical ones Stresses on the pipes could not be ruled out. Especially with pipes that are used for Direction of chemicals, pharmaceuticals and the like are used Dangers that can be caused by a breakage or hairline cracks, so great, that the use of tubes made of oxide ceramic material was previously prohibited.

Die Erfindung soll demgegenüber ein Rohr aus oxydkeramischem Werkstoff schaffen, das den herkömmlichen Rohren aus hochwertigen Stählen nicht nur preislich, sondern auch hinsichtlich wesentlicher Gebrauchseigenschaften überlegen ist und bei dem die Gefahr von Sprödbrüchen oder Sprödrissen vermieden wird, wie man sie bei den herkömmlichen Oxydkeramik-Rohren antrifft.In contrast, the invention aims at a tube made of oxide ceramic material create that the conventional tubes made of high-quality steels not only in terms of price, but is also superior in terms of essential usage properties and in which the risk of brittle fractures or cracks is avoided, as found in conventional oxide ceramic tubes.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einem aus oxydkeramischem Werkstoff bestehenden Rohr erfindungsgemäß dadurch, daß das Rohr einen Mantel aus Stahl aufweist.The solution to this problem occurs with one made of oxide ceramic material existing pipe according to the invention in that the pipe has a jacket made of steel.

Das Rohr gemäß der Erfindung besteht also aus einem herkömmlichen Rohr aus oxydkeramischem Werkstoff, um das herum ein Mantel aus vorzugsweise hochwertigem Stahl angeordnet ist. Dieser Stahlmantel verleiht dem erfindungsgemäßen Rohr zusätzlich zu den hervorragenden Eigenschaften eines Rohres aus oxydkeramischem Werkstoff eine vorzügliche Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beanspruchungen, insbesondere gegen Schläge. Es besteht daher nicht die Gefahr plötzlicher Rohrbrüche infolge ungewollter mechanischer Beanspruchung des Rohres. Zudem aber erreicht man, daß für den Fall einer katastrophalen mechanischen Beanspruchung des Rohres der Stahlmantel das Austreten des im Rohr geführten Mediums normalerweise verhindert, selbst wenn der oxydkerainische InnenmanteL zerstört worden ist.The tube according to the invention thus consists of a conventional one Tube made of oxide ceramic material, around which a jacket made of preferably high quality Steel is arranged. This steel jacket also gives the pipe according to the invention about the excellent properties of a tube made of oxide ceramic material excellent resistance to mechanical stresses, in particular against blows. There is therefore no risk of sudden pipe bursts as a result unwanted mechanical stress on the pipe. In addition, one achieves that in the event of catastrophic mechanical stress on the pipe, the steel jacket the escape of the medium carried in the pipe is normally prevented, even if the oxide-ceramic inner coating has been destroyed.

Zum Ausgleich der unterschiedlichen WSrxedehnungen des Stahlmantels und des oxydkeramischen Rohres sieht man in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zwischen dem Rohr aus oxydkeramischem Werkstoff und dem Stahlmantel eine Pufferschicht vor, die gemäß einer bewährten Ausführungsform der Erfindung aus im wesentlichen reinem Nickel besteht.To compensate for the different thermal expansion of the steel jacket and the oxide ceramic tube can be seen in a further embodiment of the invention a buffer layer between the tube made of oxide-ceramic material and the steel jacket before, according to a proven embodiment of the invention from essentially pure nickel.

Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung des Rohres gemäß der Erfindung anwendbar. Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung dieses Rohres besteht erfindungsgemäß darin, daß man den Stahlmantel um das senkrecht gelagerte Oxydkeramik-Rohr im Schleudergußverfahren herstallt. Durch die senkrechte Anordnung des Oxydkeramikrohres während der Durchführung des Schleudergußverfahrens erreicht man, daß das Oxydkeramik-Rohr während der Durchführung dieses Verfahrens keinen ungünstigen Biegebeanspruchungen ausgesetzt ist. Die Anwendung des Schleudergußverfahrens hat den Vo#teil, daß ein Stahlmantel hervorragender Dichte und gleichmäßiger Werkstoffqualität erhalten wird.There are several methods of making the tube according to FIG Invention applicable. A preferred method of making this tube is according to the invention in that the steel jacket around the vertically mounted oxide ceramic tube in the Centrifugal casting process manufactures. Due to the vertical arrangement of the oxide ceramic tube achieved during the implementation of the centrifugal casting process one that the oxide ceramic tube during the implementation of this procedure no is exposed to unfavorable bending stresses. The application of the centrifugal casting process has the advantage that a steel jacket of excellent density and uniform material quality is obtained.

Ein anderes Verfahren gemäß der Erfindung sieht vor, daß man den Stahlmantel um das senkrecht gelagerte Oxydkeramik-Rohr im Spritzverfahren herstellt. Selbstverständlich sind jedoch auch andere, an sich bekannte Verfahren, wie beispielsweise Tauchverfahren und dergleichen, im Rahmen der Erfindung zur Herstellung des Stahimantels anwendbar.Another method according to the invention provides that the steel jacket around the vertically mounted oxide ceramic tube by spraying. Of course however, there are also other processes known per se, such as, for example, immersion processes and the like, applicable within the scope of the invention for the production of the steel jacket.

Ein Rohr mit besonderen Eigenschaften ergibt sich, wenn/man..A pipe with special properties results if / you ...

gemaß einer weiteren Variante der Erfindung zum Herstellen dieses Rohres den Stahlmantel bei senkrecht gelagertem Oxydkeramik-Rohr auf dieses aufschrumpft. Gemäß dieser Variante werden also das Oxydkeramik-Rohr und der Stahlmantel getrennt hergestellt, (ggf. mit der Pufferschicht)/ wobei der Außendurchmesser des Oxydkeramik-Rohres geringfügig größer als der Innendurchmesser des Stahlmantelrohres ausgebildet wird. Das Oxydkeramik-Rohr wird dann unterkUhlt, während das Stahlmantelrohr erhitzt wird, so daß infolge der negativen bzw. possitiven Wärmedehnung dieser beiden Elemente das Oxydkeramik-Rohr sich zusammenzieht und das Stahlmantelrohr sich dehnt und beide axial ineinandergeschoben werden können. Anschließend nähert man die Temperaturen der beiden Rohre einander gleichmäßig an, so daß das Stahlmantelrohr sich im Endzustand fest um das Oxydkeramik-Rohr spannt und eine Druckspannung in diesem Oxydkeramik-Rohr entsteht, Die Folge ist, daß selbst bei hohem Innendruck im Oxydkeramik-Rohr noch keine an sich ungünstigen Zugspannungen auftreten. according to a further variant of the invention for producing this Tube, the steel jacket is shrunk onto the vertical oxide ceramic tube. According to this variant, the oxide ceramic tube and the steel jacket are separated produced, (if necessary with the buffer layer) / whereby the outer diameter of the oxide ceramic tube is formed slightly larger than the inner diameter of the steel jacket pipe. The oxide ceramic tube is then supercooled while the steel jacket tube is heated, so that due to the negative or positive thermal expansion of these two elements the oxide ceramic pipe contracts and the steel jacket pipe expands and both can be pushed into one another axially. Then the temperatures are approached of the two pipes to each other evenly, so that the steel jacket pipe is in the final state tightly around the oxide ceramic tube and a compressive stress in this oxide ceramic tube arises, the consequence is that self with high internal pressure in the oxide ceramic tube no inherently unfavorable tensile stresses occur.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in der beiliegenden Zeichnung dargestellt. Das Rohr gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung allgemein mit 10 bezeichnet. Es besteht aus einem Rohr 12 aus oxydkeramischem Werkstoff, um das ein Mantel 16 aus hochwertigem Stahl unter Zwischenlagerung einer Pufferschicht 14 beispielsweise aus im wesentlichen reinem Nickel angeordnet ist. Die Herstellung dieses Rohres 10 kann nach einem der oben beschriebenen Verfahren erfolgen.An embodiment of the invention is shown schematically in the enclosed Drawing shown. The pipe according to the invention is general in the drawing denoted by 10. It consists of a tube 12 made of oxide ceramic material to a jacket 16 made of high quality steel with the intermediate storage of a buffer layer 14 is arranged, for example, from essentially pure nickel. The production this tube 10 can be made by one of the methods described above.

Claims

1. Tube, consisting of oxide ceramic material, characterized in that that it has a jacket (16) made of steel.

2. Tube according to claim 1, characterized in that between the tube 61235 made of oxide ceramic material and the steel jacket (16) a buffer layer (14) is arranged.

3. Tube according to claim 2, characterized in that the buffer layer (14) consists of essentially pure nickel.

4. A method for manufacturing a pipe according to claim 1, characterized characterized in that the steel jacket (16) around the vertically mounted oxide ceramic tube (12) manufactured by centrifugal casting.

5. A method for manufacturing a pipe according to claim l, characterized characterized in that the steel jacket (16) around the vertically mounted oxide ceramic tube (12) manufactures by spraying.

6. A method for manufacturing a pipe according to claim 1, characterized marked that the steel jacket (16) is in the vertical position of the oxide ceramic tube (12) shrunk onto this.

L e r s e i t e