DE2731780A1

DE2731780A1 - Verfahren zur herstellung von plattierten stahlrohren

Info

Publication number: DE2731780A1
Application number: DE19772731780
Authority: DE
Inventors: Makoto Mitarai
Original assignee: Japan Steel Works Ltd; Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd; Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1976-07-26
Filing date: 1977-07-14
Publication date: 1978-02-02
Also published as: DE2731780B2; CA1077691A; SE433819B; GB1564779A; FR2359655B1; BR7704835A; US4162758A; SE7708518L; FR2359655A1

Description

VON KREISLER SCHONWALD MEYER EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING

PATENTANWÄLTE

Dr.-Ing. von Kreisler ~\~ 1973

Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln

Dr.-Ing. Th. Meyer, Köln

Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden

Dr. J. F. Fues, Köln

Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln

Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln

Dipl.-Ing. G. Setting, Köln

Ke/Ax

5 Köln 1 13. Juli 1977

UL ICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha,

25-1, Dojimahamadori 1-chome, Kitaku, Osaka (Japan)

The Japan Steel Works, Ltd.,

1-2, Yuhrakucho 1-chome, Chiyodaku, Tokyo (Japan)

Verfahren zur Herstellung von plattierten Stahlrohren

709885/0687

Tel.·': 833 ?307 *rmr> H ■ Tülcnrom™ : Dompcilcnl Käln

Verfahren zur Herstellung von plattierten Stahlrohren j

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von plattierten Rohren mit hoher prozentualer Verwach- [ sung auch im Falle von langen Rohren durch Zusammenpressen von Rohren, die lose oder enganliegend oder _; mit metallurgischer Verbindung koaxial angeordnet sind, durch Warmwalzen.

Als Verfahren zur Herstellung von plattierten Stahlblechen sind beispielsweise das Explosionsschweißen, das Zusammenwalzen und das Gießverfahren bekannt. Da die

bei diesen Verfahren gewünschten Materialien flache Bleche sind, bestehen bei diesen Verfahren verhältnismäßig wenig Probleme hinsichtlich der Produktionstechnik. Im Gegensatz hierzu ist bei der Herstellung von plattiertem Stahl in Rohrform jedes Verfahren mit einer Anzahl eigener Probleme behaftet, weil der gewünschte Werkstoff eine gekrümmte Oberfläche aufweist.

Im Falle des Explosionsschweißens ist die Herstellung eines Rohres mit einer Länge von 6 m, die als reguläre Länge angesehen wird, fast unmöglich. Aber auch bei Rohren mit einer Länge von etwa 3 m treten Schwierig- , keiten bei der Herstellung auf, so daß es nicht möglich ^! ist, Rohre mit ausreichender Qualität herzustellen. Beispielsweise wurde vorgeschlagen, plattierte Stahlrohre von großer Länge durch Walzen von plattiertem Stahlrohr,_; das durch Eplosionsschweißen hergestellt worden ist, herzustellen (siehe Zairyo Kako, Band 12, Nr.2, Seite 72). Wenn jedoch die Länge des durch Explosionsschweißen hergestellten plattierten Stahlrohres 1 m übersteigt, ι wird die Zahl der nicht verbundenen Stellen allmählich größer, so daß plattierte Stahlrohre, bei denen ein ' hoher Prozentsatz der Berührungsfläche metallurgisch !

70988B/0687

verbunden ist, nicht herstellbar sind. Bei plattierten Stahlrohren, die durch Explosionsschweißen hergestellt werden, ist der metallurgisch verbundene Anteil der Berührungsfläche gering. Durch einfaches Walzen dieser plattierten Stahlrohre kann der Anteil der metallurgischen Verbindung nicht sehr viel gesteigert werden.

Bei Anwendung eines üblichen Walzverfahrens werden zwei ! Rohre koaxial ineinandergeschoben und warm- oder kaltgewalzt. Bei diesem Verfahren ist mit einer metallisehen Verbindung nicht zu rechnen, vielmehr ist nur > die Herstellung von Rohren, die einem sog. gemeinsam gezogenen plattierten Stahlrohr nahekommen, möglich.

Beim Gießverfahren zur Herstellung von plattiertem Stahl ist die Festigkeit der Verbindung der Werkstoffe gering. Auf Grund des Gießens liegt das Metall in der Gußstruktur mit schlechter Verformbarkeit und zahlreichen Lunkern vor, wobei ferner zuweilen sogar durchgehende Löcher gebildet werden, so daß die Produkte praktisch !

kaum brauchbar sind.

Angesichts der vorstehend genannten Nachteile der üblichen Verfahren zur Herstellung von plattierten Stahl- ' rohren stellt die Erfindung sich die Aufgabe, ein Ver- | fahren zur Herstellung von langen plattierten Stahl- ! rohren, die über ihre gesamte Länge metallurgisch ver- '.

bunden sind, verfügbar zu machen. !

Beim Verfahren gemäß der Erfindung werden Verbundrohre, die aus Kohlenstoffstahl einschließlich niedrig legier- '

ι tem Stahl als Grundwerkstoff und nichtrostendem Stahl, Nickel oder einer Nickellegierung als Auflagemetall bestehen, warmgewalzt.

Zur Herstellung von plattierten Stahlrohren mit hohem , Anteil der metallurgisch verbundenen Berührungsflächen durch Walzen von plattierten Stahlrohren, deren Berührungsfläche teilweise nicht verwachsen ist, wird ein

709885/0687

Überzugsmetall für die Innenseite von Rohrmaterial verwendet; der nicht verbundene Bereich an den Endteilen wird durch Schweißen verschlossen, und das plattierte Stahlrohr wird bei einer Temperatur zwischen 850° und 1300°C nach dem Verfahren gemäß der Erfindung warmgewalzt.

Bei Verwendung von Doppelrohren, die lose oder enganliegend ineinandergeschoben sind, wobei ein Überzugsmetall auf der Innenseite oder auf der Außenseite oder auf beiden Seiten eines rohr- oder stabförmigen Grund- · metalls angeordnet ist, wurde ferner gefunden, daß gute plattierte Stahlrohre hergestellt werden können, wenn wenigstens ein Endteil des Überzugsmetalls und des Grundmetalls durch Schweißen dicht verbunden wird und das Dopnelrohr bei einer Temperatur zwischen 850° und 1300°C warmgewalzt wird.

Unzer dem hier genannten enganliegenden Zustand ist der Zustand von Doppelrohren zu verstehen, bei dem das Grundmetallrohr und das Überzugsmetallrohr nicht metallurgisch vereinigt sind, aber durch Explosionskraft, mechanisches Zusammenpressen, Aufschrumpfen usw. so verarbeitet worden sind, daß zwischen den beiden Rohren fast kein Spielraum vorhanden ist. Unter dem hier genannten lose ineinandergeschobenen Zustand ist der Zustand von Doppelrohren zu verstehen, bei dem das Grundmetallrohr und das Auflagemetallrohr Doppelrohre bilden, indem das letztere in das erstere oder das erstere in das letztere geschoben wird oder zwei Grundmetallrohre auf beiden Seiten des Überzugsmetallrohres in bzw. über das letztere geschoben werden. Der Abstand zwischen den Rohren beträgt gewöhnlich 0,1 bis 7 mm.

Die Recherche in der Literatur des Standes der Technik während der Entwicklung des Verfahrens gemäß der Erfindung hat folgendes ergeben:

709885/0887

Im "Handbook of metal surface technique", herausgegeben : von Nikkan Kogyo Shinbunsha am 20.2.1972, wird auf j Seite 1097 ein Verfahren beschrieben, bei dem eine ! nickelplattierte oder eisenplattierte Schicht zwischen I ein Überzugsmaterial und ein Grundmetall eingefügt wird.!

Die US-PS 3 729 805 beschreibt die Herstellung von
einseitig oder beiderseits plattiertem Stahl, wobei in i eine Form Eisenschrott, der als Grundmetall gilt, ge- ' geben und nichtrostender Stahl mit einer Seite oder
beiden Seiten verbunden wird, worauf das ganze warmgewalzt wird. In diesem Fall werden jedoch Bleche hergestellt.

Die US-PS 3 678 567 beschreibt ein Verfahren, bei dem
ein aus Pulvermetall hergestelltes Rohr und ein anderes
Rohr, das aus verschiedenen Arten von legierten Stählen
hergestellt worden ist, lose ineinander geschoben wer- ; den, worauf die erhaltenen kombinierten Rohre heiß der i Querschnittsverminderung unterworfen werden, wobei ein ι Verbundrohr oder Verbundstab erhalten wird. I

Zum Warmwalzen von Rohren sind Verfahren bekannt, bei

denen ein Assel-Walzwerk, ein Stopfenwalzwerk, ein ; Lochdornwalzwerk oder ein Pilgerschritt-Walzwerk zum

Walzen verwendet wird, nachdem der Rohling ein Schräg- i

warmwalzwerk (oder Hohlwalzwerk) durchlaufen hat (siehe \

"Handbook of Iron and Steel", herausgegeben von der !

Iron and Steel Society am 5.4.1962). j

In der japanischen Patentanmeldung 80 866/1976 der i Anmelderin wird ein Verfahren zur Herstellung von ^: plattierten Stahlrohren von großer Länge aus unlegier- ' tem Stahl als Grundwerkstoff und nichtrostendem Stahl. ί

i Nickel oder einer Nickellegierung als Auflagemetall !

durch Warmwalzen beschrieben. Dieses Verfahren ist da- ! durch gekennzeichnet, daß man Nuten oder Rillen auf den ι Oberflächen beider Enden des Rohres aus dem unlegierten I

709885/0607

Stahl anbringt, unter Druck ein Auflagemetall so einführt, daß eng aneinanderliegende Doppelrohre gebildet werden, die beiden Stirnflächen der eng aneinander anliegenden Doppelrohre durch Schweißen verschließt und ! die Rohre dann mit einem Warmschrägwalzwerk mit rotie- i renden Stopfen bei einer Temperatur von 1200° bis ^! 85O°C walzt und anschließend mit einem Stopfenwalzwerk oder Assel-Walzwerk mit oder ohne Entfernung der Luft ! zwischen den enganliegenden Doppelrohren walzt. :

Bei dem Verfahren der japanischen Patentanmeldung 80 866/1976 kann plattierter Stahl mit sehr hohem Anteil der metallurgischen Verbindungfläche hergestellt werden, jedoch ist die Ausbeute bei diesem Verfahren als Folge des Schneidens der Rillen an beiden Enden der Rohlinge zum Walzen schlecht. Da die erste Querschnittsverminderung nicht berücksichtigt wird, beträgt der Prozentsatz der Fläche, die metallurgisch verbunden ist, im Durchschnitt nur 90%.

Auf der Grundlage dieses Standes der Technik wurde das Verfahren gemäß der Erfindung entwickelt.

Zur Herstellung von plattierten Stahlrohren mit hohem Anteil der verschweißten Berührungsfläche durch Walzen von plattierten Stahlrohren, deren Berührungsfläche teilweise nicht verbunden ist, wird ein Auflagemetall in das Innere des Grundmetalls eingeführt. Die Endteile, die nicht verschweißte Flächen aufweisen,werden durch Schweißen verschlossen, worauf die Doppelrohre bei einer Temperatur zwischen 850° und 1300°C mit oder ohne Ent- j fernung der zwischen dem Auflagemetall und dem Grund- i metall vorhandenen Luft warmgewalzt werden. Bei Doppel-

rohren, bei denen das Auflagemetall nur teilweise oder nicht mit der Innenseite, der Außenseite oder beiden Seiten des Grundmetalls metallurgisch verbunden ist, d.h. bei Doppelrohren im enganliegenden oder lose in- , einandergeschobenem Zustand können als Alternative gute ^!

709885/0687

plattierte Stahlrohre hergestellt werden, indem sowohl j die Enden des Auflagemetalls als auch die Enden des I Grundmetalls durch Auftragschweißen fest fixiert und die Doppelrohre bei einer Temperatur von 850° bis 13OO°C

warmgewalzt werden. i

Wenn plattierte Stahlrohre mit teilweise nicht verbun- > denen Flächen gewalzt werden sollen, werden die End- j teile, die die nicht verbundenen Bereiche aufweisen, ' durch Schweißen verschlossen, wobei jedoch vorzugsweise darauf geachtet wird, daß die Berührungsflächen während der Zeit des Erhitzens nicht oxydieren können. Ferner _: wird vorzugsweise von der Seite, die weniger nicht ^! verbundene Stellen enthält, gewalzt. >

Bei einem Verfahren, bei dem Doppelrohre aus Auflagemetall und Grundmetall enganliegend oder lose ineinandergeschoben sind, an beiden Enden durch Schweißen verschlossen und warmgewalzt werden, genügt natürlich einfaches Zuschweißen nicht für die Qualität der Produkte nach dem Walzen, vielmehr ist ausreichendes Ver- ' Stärkungsschweißen notwendig, damit die Rohre der Kraft, die während des Warmwalzens auf beide Enden ausgeübt

wird, widerstehen. Mit anderen Worten, einfaches Ver- ^! schweißen der Randteile an den Stirnflächen des Auflagewerkstoffs und des Grundmetalls genügt nicht. Beispiels- weise müssen bei enganliegenden Rohren die Stirnflächen durch Auftragschweißen so fixiert werden, daß die Tiefe i der verschweißten Teile in Längsrichtung des Auflage- ' metalls wenigstens 1/3, vorzugsweise 1/2 der Dicke des : Auflagemetalls beträgt. Bei lose ineinandergeschobenen Rohren müssen die Stirnflächen durch Auftragschweißen so fixiert werden, daß die Tiefe der verschweißten Teile, in Längsrichtung des Auflagemetalls wenigstens 1/2, vor-' zugsweise 3/4 der Dicke des Auflagemetalls beträgt. In diesem Fall wird vorzugsqeise die Schweißung über den j gesamten Umfang beider Endteile oder wenigstens eines '.

709885/06&7

Endteils gelegt. Wenn dies außeracht gelassen wird, ist der Anteil der Verbindungsfläche geringer·

Da insbesondere lose ineinandergeschobene Doppelrohre im Gegensatz zu enganliegenden Doppelrohren sich nicht dehnen oder schrumpfen, muß der Unterschied im Durchmesser zwischen dem Auflagemetall und dem Grundmetall vor dem Zusammenfügen berücksichtigt werden. Im allgemeinen beträgt der Unterschied zwischen dem Innendurchmesser des Auflagemetalls und dem Außendurchmesser des Grundmetalls oder der Unterschied zwischen dem Außendurchmesser des Auflagemetalls und dem Innendurchmesser des Grundmetalls 7 mm oder weniger. Wenn der Unterschied größer als 7 mm ist, wird der prozentuale Anteil der Verbindungsfläche geringer, und die Möglichkeit, daß Walzstörungen auftreten, kann im Falle der Massenproduktion größer werden. Insbesondere kann bei lose zusammengefügten Doppelrohren die prozentuale Verbindungsfläche durch Entfernen der Luft zwischen dem Auflagemetall und dem Grundmetall oder durch Verdrängen der Luft durch ein Inertgas erhöht werden. j

Als Verfahren, die es ermöglichen, das Auflagemetall und das Grundmetall in den eng anliegenden Zustand (keine metallurgische Verbindung) zu bringen, kommen das Explosionsausweiten von Rohren und das Gasexplosionsverfahren

infrage. ■

Den beiden genannten Verfahren ist die Notwendigkeit gemeinsam, eine Zwischenschicht zwischen dem Auflagemetall und dem Grundmetall zu verwenden, um die prozentuale Verbindungsfläche zu vergrößern und die Wanderung von Kohlenstoff von der Seite des Grundmetalls zum

Auflagemetall zu verhindern. Im einzelnen wird bei Ver- _i wendung von nichtrostendem Stahl als Auflagemetall in Abhängigkeit von der Kombination des Auflagewerkstoffs , und des Grundmetalls und der gewünschten Höhe der pro- ' zentualen Verbindungsfläche eine Zwischenschicht auf

709885/0697

eine Seite oder beide Seiten der Berührungsfläche von | Grundmetall und Auflagemetall aufgebracht.

Als Werkstoff für die Zwischenschicht wird Nickel be- ^: sonders bevorzugt. Bei Verwendung einer Nickellegierung I wird eine möglichst weiche Legierung bevorzugt. Es wurde: gefunden, daß eine Legierung, die weicher ist als nicht-' rostender Stahl, besonders vorteilhaft ist. j

Reines Eisen wird vorzugsweise nicht als Zwischenschicht ι verwendet, weil die Verhinderung der Wanderung von \ Kohlenstoff schwierig ist und die Oberfläche durch das

Erhitzen vor dem Walzen der Oxydation unterliegt. !

Als Verfahren zum Aufbringen von Zwischenschichten eignen sich beispielsweise die galvanische Metallabscheidung und die Metallisierung. ^:

Es erwies sich ferner als notwendig, den Walzmechanismus bei hoher Temperatur und die Querschnittsverminderung beim Zusammenwalzen zu regeln. ;

Als Walzwerke eignen sich beispielsweise das Schrägwalzwerk, das Stopfenwalzwerk, das Lochdornwalzwerk, das

Assel-Walzwerk und das Pilgerschrittwalzwerk. Um die , Verbindung durch Walzen herzustellen, eignen sich auch _s andere Walzwerke als das Pilgerschrittwalzwerk. Beson- ^! ders vorteilhaft ist das Schrägwalzwerk, weil es eine
stärkere Verringerung der Rohrdurchmesser und Wand- I dicken oder eine stärkere Querschnittsverminderung

(Reduktionsverhältnis) ermöglicht. ,

Vorzugsweise wird beim ersten Stich mit einem Warmschrägwalzwerk und beim zweiten und anschließenden Stich mit einem Schrägwalzwerk oder anderen Walzwerken gewalzt, obwohl die Art des Walzens nicht hierauf be- ! schränkt ist. Die vollständige Vereinigung der beiden
Werkstoffe wird durch höchstens dreistufiges Walzen er- ₍ zeugt. Es ist möglich, das Kalibrieren mit dem Maßwalz-

709885/0607

werk, das Spannungsfreiwalzen oder Kaltwalzen als Nach-' behandlung von plattierten Stahlrohren, die durch j Zusammenwalzen hergestellt worden sind, nach fast dem gleichen Verfahren durchzuführen, wie es für gewöhnliehe Stahlrohre angewendet wird.

j Hinsichtlich der Walztemperatur wurden eingehende

! Untersuchungen durchgeführt. Hierbei wurde gefunden, daß für den Walzprozess, der die metallurgische Ver-

• bindung bildet, eine Temperatur zwischen 850° und 1300°C zweckmäßig ist. Wenn die Walztemperatur unter 85O⁰C liegt, wird der Anteil der gebildeten metallurgischen Verbindung geringer, und Teile, die verbunden worden sind, lösen sich häufig. Die Anwendung einer

'< über 1300°C liegenden Walztemperatur ist unzweckmäßig, weil hierbei ein starker Oxydüberzug gebildet wird.

Die Stichabnahme übt einen großen Einfluß auf die pro_

zentuale metallurgische Verbindung aus. Besonders ι stark ist der Einfluß der Stichabnahme beim ersten und ' zweiten Stich. Vorzugsweise wird mit einer Stichabnahme , 20 von wenigstens 15% gewalzt. Plattierte Stahlrohre mit

äußerst hohem Anteil der metallurgischen Verbindung ' können hergestellt werden, wenn mit einer Stichabnahme von 20% oder mehr gewalzt wird.

Die Erfindung umfaßt die Verwendung eines massiven 25 Stabes als Grundmetall oder Auflagemetall, das die innere Stellung beim Verfahren einnimmt.

! Die Erfindung wird durch die Abbildungen veranschaulicht. Fig.l bis Fig.3 veranschaulichen das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren, Fig.4 bis Fig.6 das in 30 Beispiel 2 beschriebene Verfahren, und Fig.7 erläutert das in Beispiel 5 beschriebene Verfahren. Auf Einzelheiten der Abbildungen wird in den Beispielen eingegangen.

709885/0687

Fig.l zeigt als senkrechten Schnitt eine Anordnung zur '

Herstellung von Doppelrohren im Zustand der metallur- j

gischen Verbindung durch Explosionsschweißen, wobei j

ein Auflagemetall im Innern angeordnet ist. ι

i Fig.2 zeigt als senkrechten Schnitt die durch Explo- ;

sionsschweißen erhaltenen Doppelrohre, wobei vorhandene, teilweise nicht verbundene Bereiche angedeutet sind· j

Fig.3 ist eine perspektivische Ansicht eines plattier- ! ten Rohres, bei dem der nicht verbundene Bereich an der

Stirnfläche durch Schweißen verschlossen ist· '

Fig.4 zeigt als senkrechten Schnitt eine Anordnung von , enganliegenden Doppelrohren, wobei das Auflagemetall
sich innen befindet.

Fig.5 zeigt einen Längsschnitt durch Doppelrohre, die
nach dem in Fig.4 veranschaulichten Verfahren herge-

stellt worden sind, wobei die Bearbeitung der Stirn- '
flächen angedeutet ist. .

Fig.6 zeigt im vergrößerten Maßstab den in Fig.5 dargestellten Endteil nach dessen Bearbeitung.

Fig.7 zeigt lose ineinandergeschobene Doppelrohre, bei

denen das Auflagemetall sich außen befindet. j

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter
erläutert.

Beispiel 1 \

Die Innenseite eines Rohres 1 aus nichtrostendem Stahl
(Fig.l) mit einer Dicke von 70 mm, einem Außendurchmesser von 230 mm und einer Länge von 1500 mm wurde mit '

i der Schwabbelscheibe bis zu einer Rauhigkeit von 5 μ ·

poliert und galvanisch mit einer Nickelauflage einer j

Dicke von 5Ou versehen. Getrennt hiervon wurde ein j Rohr 2 aus nichtrostendem Stahl (AISI316L) mit einer ι

709885/0697

Dicke von 7 mm, einem Außendurchmesser von 80 mm und j

einer Länge von 1600 mm, das lösungsgeglüht !

worden war, als Auflagemetall verwendet. Ein Sprengstoff 3 für das Explosionsschweißen (mit einer Detona- ' tionsgeschwindigkeit von 2000 m/Sek.) wurde im Auflage-} metall angeordnet. Das den Sprengstoff enthaltende ^; Auflagemetall wurde so in das Rohr aus unlegiertem Stahl geschoben, daß beide Enden des Auflagemetalls jeweils ' 50 mm herausragten. Der Abstand 5 wurde mit Hilfe eines

Distanzstücks 4 auf 5 mm eingestellt. ;

Auf dieser Anordnung wurden ein elektrischer Zünder 6 und 10 g eines Sprengstoffs 7 mit hoher Detonationsge- ■ schwindigkeit (Booster), der aus Penthrit und einem Harz bestand, befestigt. Der Sprengstoff wurde zur Detonation gebracht, wobei ein plattiertes Rohr erhal- j ten wurde. Vor dem Warmwalzen dieses plattierten Rohres j wurde der teilweise nicht verbundene Bereich 8 der ; Oberfläche der Endstrecke des Explosionsschweißens (Fig.2) durch Schweißen verschlossen, wie perspekti- j visch in Fig.3 dargestellt.

Nachdem die Doppelrohre in einem Anwärmofen 2 Stunden bei 12üO°C gehalten worden waren, wurden sie in einem Arbeitsgang mit einem Warmschrägwalzwerk beginnend am I Zündende warmgewalzt, wobei ein langes plattiertes Rohr mit einer Dicke von 15 mm, einem Außendurchmesser von 196 mm und einer Länge von 6000 mm erhalten wurde. Von beiden Enden des erhaltenen plattierten Rohres wurden je 200 mm abgeschnitten, worauf die Beschaffenheit der metallurgischen Verbindung mit dem Ultraschalldetektor untersucht wurde. Die Hälfte auf der Seite, an der der Sprengstoff gezündet wurde, befand sich vollständig im Zustand der metallurgischen Verbindung, während in der Hälfte auf der Seite der Endstrecke der Detonation 97% der Fläche metallurgisch verbunden war.

709885/0687

Beispiel 2 j

Die Innenfläche eines Rohres aus unlegiertem Stahl mit j einer Dicke von 70 mm, einem Außendurchmesser von 230 mm und einer Länge von 1500 mm wurde mit der Schwabbel- ' scheibe bis zu einer Rauhigkeit von 5 u poliert. Getrennt hiervon wurde ein geschweißtes Rohr aus Stahl
AISI3O4L mit einer Dicke von 10 mm, einem Außendurchmesser von 86 mm und einer Länge von 1600 mm ' lösungsgeglüht und dann an der Außenseite bis zu einer Rauhigkeit von 3 u poliert und galvanisch mit einer i Nickelauflage von 50 u Dicke versehen.

ι Wie in Fig.4 dargestellt, wurde das Auflagemetall 2 I aus nichtrostendem Stahl in das aus unlegiertem Stahl ! als Grundmetall bestehende Rohr 1 so eingeführt, daß

es aus beiden Enden des Grundmetallrohrs um je 50 mm

herausragte. In die Mitte des inneren Teils des Auflagemetallrohres wurden zwei Detonationskapseln 10 einer
Länge von 1700 mm eingeführt. Nach dem Einfüllen von ■ Wasser 11 wurden die Detonationskapseln 10 mit einem ; Zünder 6 zur Detonation gebracht, wobei eng anliegende j Rohre aus dem Auflagemetall 2 und dem Grundmetall 1 ι erhalten wurden. Wie in Fig.5 dargestellt, wurde das
Auflagemetall so weit abgeschnitten, daß je 10 mm

herausra.gten, worauf durch Auftragschweißen ein Teil 12 ! mit einem Schweißstab aus nichtrostendem Stahl um den I

gesamten Umfang des Auflagemetalls 2 und des Grund- ! metalls 1 gebildet wurde. Fig.6 veranschaulicht im | vergrößerten Maßstab den durch Auftragschweißen aufgebrachten Teil 12. Die Breite a des aufgeschweißten
Teils 12 relativ zum Auflagemetall betrug bei dem vorliegenden Versuch 7 mm. Eine dichte und standfeste
Schweißung wurde vorgenommen. ,

Anschließend wurden Luftabzugslöcher 13 mit einem Bohrer von 5 mm Durchmesser durch den durch Auftragschweißen
aufgebrachten Teil 12 an einem Ende gebohrt, um die

709885/0687

Luft zwischen dem Auflagemetall 2 und dem Grundmetall 1 während des Anwärmens und Walzens entweichen zu lassen.

Nach dem Erhitzen der in dieser Weise behandelten Rohrmaterialien für 2 Stunden bei einer Temperatur von j 12OO°C wurden die Rohre in einem Arbeitsgang mit einem ι Warmschrägwalzwerk so gewalzt, daß sich eine Dicke von 20 mm (Querschnittsverminderung 74%) und ein Außendurchmesser von 150 mm ergaben. Nach dem Walzen wurde ; mit einem Stopfenwalzwerk ein langes plattiertes Rohr mit einer Dicke von 12 mm und einem Außendurchmesser von 130 mm bei einer Walzenendtemperatur von 87O°C erhalten.

An beiden Enden des erhaltenen plattierten Stahlrohres wurden 200 mm abgeschnitten, worauf der Zustand der metallurgischen Verbindung mit dem Ultraschalldetektor untersucht wurde. Hierbei zeigte sich, daß 99% der insgesamt verbundenen Fläche im Zustand der metallurgischen Verbindung vorlagen.

Zum Vergleich wurden in der vorstehend beschriebenen Weise zwei Rohre enganliegend ineinander geschoben. Das Rohr aus nichtrostendem Stahl wurde so abgeschnitten, daß je 10 mm herausragten, worauf das Rohr aus nichtrostendem Stahl und das Rohr aus unlegiertem Stahl dünn (etwa 2 mm) verschweißt und über den gesamten Umfang gegeneinander abgedichtet wurden. Anschließend I wurde ein Luftabzugsloch gebohrt, worauf unter den vorstehend genannten Bedingungen gewalzt wurde. An beiden Enden des erhaltenen plattierten Stahlrohres wurden 200 mm abgeschnitten. Die Untersuchung des Verbindungszustandes mit dem Ultraschalldetektor ergab, daß die nicht verbundenen Bereiche örtlich in beiden Endteilen verstreut waren und nur 95% der gesamten Berührungsfläche sich im Zustand der metallurgischen Verbindung befanden.

709885/0687

Beispiel 3

Die Innenseite eines Rohres aus unlegiertem Stahl mit ' einer Dicke von 70 mm, einem Außendurchmesser von : 230 mm und einer Länge von 1700 mm wurde mit der Schwabbelscheibe bis zu einer Rauhigkeit von 5 η po- ! liert. Getrennt hiervon wurde die Außenseite eines nahtlosen Rohres aus nichtrostendem Stahl AISI316L mit einer Dicke von 10 mm, einem Außendurchmesser von 88 mm und einer Länge von 1730 mm bis zu einer Rauhigkeit ^! von 3 ju poliert. Das Rohr aus nichtrostendem Stahl wurde dann so in das Rohr aus unlegiertem Stahl geschoben, daß die beiden Enden des Rohres aus nichtrostendem Stahl um je 15 mm aus dem Rohr aus unlegiertem Stahl > herausragten. Die beiden Endteile wurden um den gesamten Umfang dicht so verschweißt, daß der durch Auftrag-¹ schweißen aufgebrachte Teil eine Breite von wenigstens 10 mm hatte. Anschließend wurden zwei Luftabzugslöcher durch den durch Auftragschweißen aufgebrachten Teil an einem Ende mit einem Bohrer von 5 mm Duchmesser gebohrt. Die Doppelrohre wurden dann mit einem Warmschrägwalz- I werk in einem Arbeitsgang auf eine Dicke von 14 mm und einen Außendurchmesser von 235 mm, beginnend an dem \ Ende ohne Luftabzugslöcher,gewalzt, nachdem sie eine Stunde bei 1200⁰C erhitzt worden waren. ,

An beiden Enden des erhaltenen plattierten Stahlrohres wurden 200 mm abgeschnitten, worauf der Zustand der ι metallurgischen Verbindung mit dem Ultraschalldetektor untersucht wurde. Hierbei zeigte sich, daß 97% der gesamten Berührungsfläche metallurgisch verbunden waren« |

Beispiel 4

Die Innenseite eines Rohres aus unlegiertem Stahl mit einer Dicke von 70 mm, einem Außendurchmesser von 232 mm und einer Länge von 1500 mm wurde mit der Schwabbelscheibe bis zu einer Rauhigkeit von 5 η poliert und dann

709885/0687

mit einer 10 ρ dicken Nickelauflage galvanisch plattiert. Getrennt hiervon wurde ein Stahlrohr aus Stahl AISI347 mit einer Dicke von 15 mm, einem Außendurchmesser von 88 mm und einer Länge von 1530 mm dem Lösungsglühen unterworfen, erwärmt und abgeschreckt und dann außen bis zu einer Rauhigkeit von 3 μ poliert und galvanisch mit einer Nickelauflage von 40 μ Dicke versehen.

Das erhaltene Auflagemetall wurde mit einem Spiel von etwa 2 mm so in das vorstehend genannte Rohr aus unlegiertem Stahl geschoben, daß beide Enden um Je 15 mm herausragten, worauf die Rohre über den gesamten Umfang, der Stirnflächen dicht so verschweißt wurden, daß der durch Auftragschweißen aufgebrachte Teil eine Breite von wenigstens 10 mm hatte. Anschließend wurden zwei Luftabzugslöcher von 5 mm Duchmesser mit einem Bohrer durch einen der aufgeschweißten Teile gebohrt.

Nach dem Erhitzen für eine Stunde bei 125O°C wurde das Doppelrohr ausgehend von dem Ende, das keine Luftabzugslöcher enthielt, in einem Arbeitsgang mit einem Warmschrägwalzwerk auf eine Dicke von 20 mm und einen Außendurchmesser von 150 mm gewalzt.

An beiden Enden des erhaltenen plattierten Stahlrohres j

wurden je 200 mm abgeschnitten, worauf der Zustand der !

Verbindung mit dem Ultraschalldetektor untersucht wurde.

Hierbei wurde festgestellt, daß 99,5% der gesamten i Berührungsfläche metallurgisch verbunden waren. i

Beispiel 5

Die Außenseite eines Stabes aus niedriglegiertem Stahl (SCM22: 0,20% C, 1% Cr, 0,25% Mo) mit einem Außendurch- \ messer von 170 mm und einer Länge von 1500 mm wurde mit '. der Schwabbelscheibe bis zu einer Rauhigkeit von 5 u poliert. Getrennt hiervon wurde ein Nickelrohr mit ' einer Dicke von 10 mm, einem Außendurchmesser von 193 mm

709885/0687

und einer Länge von 1520 mm innen bis zu einer Rauhig- '■ keit von 5 u poliert. j

Wie in Fig.7 dargestellt, wurde das oben genannte i Nickelrohr 2 als Auflagemetall über das aus den Stab ! aus niedriglegiertem Stahl bestehende Grundmetall 1 j mit einem Spiel von etwa 1,5 mm so geschoben, daß beide: Enden um 10 mm überstanden, worauf die beiden End- I teile über den gesamten Umfang dicht so verschweißt ^! wurden, daß der durch Auftragschweißen aufgebrachte Teil 12 eine Breite von 8 mm hatte. Dann wurden durch einen der aufgeschweißten Teile 12 zwei Luftabzugs löcher 13 mit einem Bohrer von 5 mm Durchmesser gebohrt·

Das erhaltene Verbundmaterial wurde 1 Stunde bei eine'r · Temperatur von 1200⁰C erhitzt ^und dann ausgehend von dem von Luftabzugslöchern 13 freien Ende mit einem Warmschragwalzwerk auf eine Dicke von 20 mm und einen Außendurchmesser von 130 mm gewalzt. i

Von beiden Enden des plattierten Stabes wurden !

2OO mm abgeschnitten, worauf der Zustand der Verbin— j dung mit dem Ultraschalldetektor untersucht wurde.

Hierbei wurde festgestellt, daß etwa 99% der gesamten '

Berührungsfläche metallurgisch verbunden waren. I

Getrennt hiervon wurde in der vorstehend beschriebenen ' Weise ein Nickelrohr mit Spiel über einen Stab aus niedrig legiertem Stahl geschoben. Die über den inneren Stab hinausragenden Teile des Nickelrohres wurden bündig mit dem Stab aus niedriglegiertem Stahl abgeschnitten, worauf die Stirnflächen zwischen Nickelrohr und Stab über den gesamten Umfang dünn (etwa 2 mm) mit einem Schweißstab aus nichtrostendem Stahl dicht verschweißt wurden. Anschließend wurden zwei Luftabzugslöcher gebohrt, worauf unter den vorstehend genannten Bedingungen gewalzt wurde.

709885/0687

Von den beiden Enden des hierbei erhaltenen plattierten Stahlstabes mit der Nickelplattierung wurden 200 mm abgeschnitten, worauf der Zustand der Verbindung mit dem Ultraschalldetektor untersucht wurde. Hierbei wurde festgestellt, daß nicht verbundene Bereiche in beiden Endteilen verstreut und nur 94% der gesamten Berührungsfläche metallurgisch verbunden waren.

Beispiel 6

Die Außenseite eines Rohres aus unlegiertem Stahl mit einem Außendurchmesser von 190 mm und einer Länge von 1300 mm wurde mit der Schwabbelscheibe bis auf eine Rauhigkeit von 5 u poliert. Getrennt hiervon wurde ein Rohr aus Stahl AISI316L mit einer Dicke von 12 mm, einem Außendurchmesser von 215 mm und einer Länge von 1325 mm innen mit der Schwabbelscheibe poliert und dann innen galvanisch mit einer etwa 100 u dicken Nickelauflage versehen.

Das Rohr aus Stahl AISI316L wurde über das Rohr aus unlegiertem Stahl mit einem Spiel von etwa 0,7 mm geschoben, worauf der gesamte Umfang dicht so verschweißt wurde, daß der durch Auftragschweißen aufgebrachte Teil eine Breite von wenigstens 10 mm einnahm. Dann wurde in eine der Auftragschweißungen ein Luftabzugsloch mit ^: einem Bohrer von 5 mm Durchmesser gebohrt.

Das Doppelrohr wurde eine Stunde bei 125O°C erhitzt und ausgehend von dem Ende ohne Luftabzugsrohr in einem Arbeitsgang mit einem Warmschrägwalzwerk auf eine Dicke von 22 mm und einen Außendurchmesser von 150 mm ge- '■ walzt.

Die beiden Enden des plattierten Stahlrohres wurden abgeschnitten, worauf der Zustand der Verbindung untersucht wurde. Hierbei wurde festgestellt, daß 99,7% der gesamten Berührungsfläche metallurgisch verbunden waren.

709885/0687

Wie erwartet, ergab die Untersuchung des Randteils der ; Verbindung unter dem Mikroskop, daß der metallurgisch j

verbundene Zustand erreicht war, aber fast keine Wände-j

j rung von Kohlenstoff aus dem unlegierten Stahl zur i Seite des nichtrostenden Stahls stattgefunden hatte. j Hiermit wurde die Wirkung der aufgalvanisierten Nickelschicht als Zwischenschicht bestätigt. '

Ein nicht in den vorstehenden Beispielen beschriebener Versuch wurde durchgeführt, bei dem ein Auflagewerkstoff eng anliegend oder lose sowohl an der Innenseite ; als auch an der Außenseite eines Grundmetalls angeordnet wurde, worauf das vorstehend beschriebene Verfahren wiederholt wurde. Auch in diesem Fall wurde ein ausgezeichnetes plattiertes Stahlrohr erhalten.

Bei allen Versuchen, die in den Beispielen beschrieben
wurden, ist es möglich, das Gas im Innern durch ein
Inertgas zu ersetzen und dann das Verbundmaterial zu
walzen.

Wie bereits erwähnt, ermöglicht das Verfahren gemäß der Erfindung die leichte Herstellung von langen plattierten Stahlrohren mit äußerst guter metallurgischer Verbin- : dung der Werkstoffe, guter Produktqualität und mit
niedrigen Kosten im Vergleich zu den üblichen Verfahren» bei denen enganliegende Doppelrohre verwendet werden· \

709885/0687

Claims

Patentansprüche ■

1) Verfahren zur Herstellung von plattierten Stahlrohren durch Walzen unter Verwendung von Kohlenstoffstahl einschließlich niedriglegiertem Stahl als Grundmetall und von nichtrostendem Stahl, Nickel oder Nickellegierungen als Auflagemetall, dadurch gekennzeichnet, daß man wenigstens einen Endteil von Doppelrohren, die aus einem Grundmetallrohr und einem Auflagemetall bestehen, verschweißt und die Doppelrohre bei einer Temperatur zwischen 850° und 13OO°C mit einer Querschnittsverminderung von wenigstens 15% im ersten Walzstich warmwalzt.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Rohre lose ineinanderfügt, wobei der Auflagewerkstoff im Innern oder an der Außenseite des Grundmetalls angeordnet und wenigstens auf ein Ende des Doppelrohres eine Auftragschweißung aufgebracht wird.

3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Rohre eng anliegend ineinanderschiebt. ;

4) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß [ das Doppelrohr Teile aufweist, die nicht metallurgisch verbunden sind, und wenigstens ein Ende des Doppelrohres dicht verschweißt und das Ende hierdurch verschlossen

wi rd. i

5) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die erste Stufe des Walzens unter Verwendung ι eines Warmschrägwalzwerkes durchführt. :

6) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Auflagemetall mit Spiel relativ zum Grund-

metall anordnet, nachdem vor dem Warmwalzen eine diinne ^! Nickelschicht zwischen die beiden Werkstoffe eingefügt worden ist.

709885/0687

ORIGINAL INSPECTED

7) Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man zwischen die beiden Werkstoffe vor dem Warmwalzen eine dünne Nickelschicht einfügt und das Auflagemetall und das Grundmetall in mechanisch enge Berührung miteinander bringt.

8) Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man zwischen den beiden Werkstoffen vor dem Warmwalzen eine dünne Nickelschicht anordnet und das Auflagemetall und das Grundmetall in metallurgische Verbindung bringt.

9) Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeich net, daß man wenigstens ein Ende des Auflagemetalls und wenigstens ein Ende des Grundmetalls über eine Länge, die 1/3 oder mehr der Dicke des Auflagemetalls entspricht, miteinander verschweißt.

10) Durch Warmwalzen nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 9 hergestellte plattierte Stahlrohre.

709885/0687