DE2162029C3 - Verfahren zum absatzweisen Kalibrieren und Prüfen von Rohren und mechanischer Rohrexpander zur Ausführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum absatzweiten Kalibrieren und Prüfen von Rohren gemäß dem Gattungsteil des Anspruches 1 sowie einen mechanischen Rohrexpander gemäß dem Gattungr>teil des Anspruches 2.

Bei der Herstellung längsnahtgeschweißter Rohre mit einem Durchmesser größer etwa 400 mm ist es erforderlich und üblich, das fertige Rohr durch Aufweiten »m etwa 1% zu kalibrieren. Das Aufweiten erfolgt viellach durch einen mechanischen Rohrexpander, dessen em einen pyramidischen Kern angeordnete Segmente tlurch axiales Verschieben des Kerns gespreizt werden.

Es ist üblich, die in Rede stehenden Rohre in verschiedenen Festigkeitsstufen nach den einschlägigen Abnahmevorschriften z. B. API herzustellen. Dabei sind gelegentliche Werkstoffverwechslungen im Betrieb nicht ausgeschlossen. Die angewendeten Prüfungen am Blech und an der Schweißnaht mit Ultraschall und Durchstrahlung erlauben es, Fehlstellen an den Rohren festzustellen: diese Methoden sprechen jedoch nicht auf Werkstoffverwechslungen an. Es ist deswegen erforderlich, das kalibrierte Rohr in einem besonderen Arbeitsgang und mit größer werdendem Durchmesser stark zunehmendem Aufwand einer Druckprobe zu unterziehen. Die dabei angewendeten hydrostatischen Drücke beanspruchen den Rohrwerkstoff annähernd bis zur Mindeststreckgrenze der jeweiligen Gütestufe. Dabei sind Rohre minderer Festigkeitsstufe feststellbar. Bei Unaufmerksamkeit des Personals an der Druckpresse kann es zum Bersten des Rohres mit Unfallgefährdung kommen. Außerdem bleiben Rohre mit zu hoher Festigkeit überhaupt unentdeckt.

Andererseits bestehen Vorschriften darüber, daß stichprobenweise von den Rohren eines Loses Ringabschnitte abgetrennt werden, an denen unter anderem Festigkeitsbestimmungen vorgenommen werden. Es ist auch bereits bekannt, die Streckgrenze des Rohrwerk stoffes am Probenring festzustellen, wobei eine Vor richtung mit um einen pyramidischen Kern angeordneten, spreizbaren Segmenten verwendet wird und die Segmente mit einer die radialen Druckkräfte erfassenden Dehnungsmeßeinrichtung versehen sind. Zur gegenwärtigen Erfindung vermag dieser bekannte Vorschlag jedoch nicht anzuregen, da die Entnahme von Proberingen von jedem Rohr zu aufwendig ist und Werkstoffverwechslungen nur dann ermittelt werden können, wenn jedes Rohr untersucht wird.

Aufgabe der Erfindung ist die Stück-für-Stück-Prüfung in der laufenden Fertigung von Rohren auf Werkstoffverwechslungen mit Hilfe eines Rohrexpanders, sowie die Fortbildung eines mechanischen Rohrexpanders derart, daß beim Kalibrieren der Rohre Festigkeitswerte des Rohrwerkstoffes, insbesondere die Streckengrenze, festgestellt werden können.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten \n besteht die Erfindung darin, daß die Verschiebung des Kerns und eine der Aufweitekraft proportionale in an sich bekannter Weise gemessene Dehnung an den Segmenten während des Kalibrierens gemessen und beide Werte einem Zwei-Koordinatenschreiber zugeführt werden, worauf die Aufzeichnung in der Art der Streckgrenzenbestimmung ausgewertet wird.

Durch das vorgeschlagene Verfahren können zufällige sporadisch auftretende Werkstoffverwechslungen ohne nennenswerten Aufwand in der laufenden Fertigung festgestellt werden. Einer zusätzlichen Prüfung bedarf es nicht. Die aufwendige Druckprüfung kann entfallen.

Wegen der hohen Dehngeschwindigkeit beim Kalibrieren der Rohre entsprechen die Bedingungen zwar nicht denjenigen beim Abnahmeversuch zur Bestimmung der Streckgrenze, Versuche haben aber gezeigt, daß die Werte reproduzierbar und die Einrichtung eichfähig ist.

Ein Rohrexpander der eingangs genannten Art wird gemäß der Erfindung derart ausgebildet, daß für den Verschiebeantrieb zwei Antriebsgeschwindigkeitsstufen vorgesehen sind, deren eine Stufe auf die Kalibrierung abgestimmt ist, während die andere Stufe eine Keilverschiebegeschwindigkeit aufweist, die eine für Dehnungsversuche vorgeschriebene oder genormte Dehnungsgeschwindigkeit am Rohrwerkstoff bewirkt und daß ferner ein Zwei-Koordinatenschreiber zur Aufzeichnung eines Kraft-Dehnungs-Diagramms mit der Kernverschiebungsmeßeinrichtung und dem Dehnungsmesser verbunden ist.

Damit wird es ermöglicht, den Abnahmeversuch zur Bestimmung der Streckgrenze des Rohrwerkstoffes mit dem Rohrexpander selbst vorzunehmen, so daß besondere, für große Rohrabmessungen sehr aufwendige andere Prüfeinrichtungen entbehrlich sind. Die Prüfung wird wie üblich an besonderen Rohrabschnitten vorgenommen, die ohnehin für weitere Prüfungen zu entnehmen sind, oder am ganzen Rohr.

Der Erfindungsgegenstand wird an Hand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels des Rohrexpanders nachfolgend näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch den mechanischen Rohrexpander. Er besteht aus den ringförmig auf einem pyramidischen Kern 6 angeordneten Segmenten 5. Der Kern 6 ist mit einer Zugstange 4 versehen, die in einem Gehäuse 3 axial verschieblich gelagert ist Das freie Ende der Zugstange 4 ist als hydraulischer Kolben 2 ausgebildet und taucht in einen Zylinder t ein. Der Kolben ist wechselseitig hydraulisch beaufschlagbar, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Der hydraulischen Verschiebung des Kolbens 2 in dem Zylinder 1 entsprechend dem Pfeil 10 folgt der Kern 6. Die Segmente 5 sind gegen axiale Verschiebung durch das Gehäuse 3 gesichert. Das Gehäuse 3 und der Zylinder bilden einen langen Ausleger eines Ständers, der in einem Rollgang angeordnet ist. Auf dem Rollgang wird das zu expandierende Rohr 9 über den Expander geschoben und abschnittweise aufgeweitet

Zum Expandieren des Rohres 9 wird der Kolben 2 in der Darstellung nach links gedruckt Dabei nimmt er den pyramidischen Kern 6 mit, wodurch die Segmente auseinandergetrieben werden. Nach erfolgter Aufweitung des Rohrabschnittes wird der Kolben 2 anderseitig hydraulisch beaufschlagt und zusammen mit dem Kern 6 nach rechts verschoben, dabei ziehen sich die Segmente 5 zusammen. Das Rohr wird um einen Expanderabschnitt vorgeschoben und es erfolgt ein neues Arbeitsspiel.

Für die radiale Aufweitung der Segmente 5 ist die Verschiebung des Kolbens 2 entsprechend dem Pfeil 10 ein Maß und damit auch ein Maß für die Umfangsdehnung des Rohres 9. Diese Verschiebung des Kolbens 2 wird einem Registriergerät 7 zugeführt, dessen Schreibstift eine Auslenkung in einer Achsenrichtung erfährt.

Der Aufweitung des Rohres widersetzt sich der Rohrwerkstoff entsprechend seiner Festigkeit Dem Verformungswiderstand des Rohres sind die die Segmeme 5 durchsetzende Druckkräfte, sie werden von geeigneten Dehnungsmeßgeräten, z. B. Dehnungsmeßstreifen 8, aufgenommen und dem Registriergerät 7 zugeführt Am Registriergerät 7 bewirken sie eine Auslenkung des Schreibstiftes in der zur Wegrichtung senkrechten Achse. Es entsteht im Registriergerät 7 ein proportional verzerrtes, aber eichfähiges Spannungsdehnungsdiagramm. Die Beurteilung der Rohre auf Werkstoffverwechslungen erfolgt im wesentlichen dadurch, daß die Neigung der Spannungsdehnungslinie im elastischen Bereich und bis zum Beginn der plastischen Verformung beurteilt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum absatzweisen Kalibrieren und Prüfe» von Rohren aus unlegiertem Stahl durch Einführen eines mechanischen Expanders in das Rohr und Spreizen dessen Segmente durch Verschieben eines pyramidischen Kerns, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung des Kerns und eine der Aufweitekraft proportionale, in an sich bekannter Weise gemessene Dehnung an den Segmenten während des Kalibrierens gemessen und beide Werte einem Zwei-Koordinatenschreiber zugeführt werden, worauf die Aufzeichnung in der Art der Streckgrenzenbestimmung ausgewertet wird.

2. Mechanischer Rohrexpander zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit um einen pyramidischen Kern angeordneten, sprebbaren Segmenten und einem vorzugsweise hydraulischen Ver-Schiebeantrieb für den Kern, wobei die Segmente mit einer die radialen Druckkräfte erfassenden Dehnungsmeßeinrichtung versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß für den Verschiebeantrieb zwei Antriebsgeschwindigkeitsstufen vorgesehen sind, deren eine Stufe auf die Kalibrierung abgestimmt ist, während die andere Stufe eine Keilverschiebegeschwindigkeit aufweist, die eine für Dehnungsversuche vorgeschriebene oder genormte Dehnungsgeschwindigkeit am Rohrwerkstoff bewirkt und daß ferner ein Zwei-Koordinatenschreiber zur Aufzeichnung eines Kraft- Dehnungs- Diagramms mit der Kernverschiebungsmeßeinrichtung und dem Dehnungsmesser verbunden ist.

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