DE3021223C2

DE3021223C2 - Verfahren zur Herstellung von Rohrkrümmern oder T-Stücken aus nicht-rostendem Stahlguß

Info

Publication number: DE3021223C2
Application number: DE3021223A
Authority: DE
Inventors: Shinichi Murakami; Hisakatsu Nishihara; Sueyoshi Hirakata Osaka Noji; Arata Yoshimitsu
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1979-06-05
Filing date: 1980-06-04
Publication date: 1984-08-09
Also published as: JPS5844127B2; FR2458328B1; US4314861A; JPS55161026A; GB2054415B; FR2458328A1; DE3021223A1; GB2054415A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, zur Hersteilung von Rohrkrümmern oderT-Stucken aus nicht-rostendem Stahlguß bz\y,Stahlformguß, die an ihren Enden gerade Rohrabschnitte aufweisen und für Leitungen verwendet werden können, die hohen Temperaturen, hohen Drücken und starken Korrosionsbeanspruchungen unterliegen, wobei das Gefüge der geraden Rohrabschnitte an den Enden des Rohrkrümmers verfeinert ist.

Für Rohrkrümmer, die bei hohen Temperaturen und Drücken und unter stark korrodierenden Bedingungen verwendet werden, beispielsweise in Kernkraftwerken oder petrochemischen Anlagen eto, verwendet man häufig austenitische nicht-rostende bzw. rostfreie Stähle, wie die nicht-rostenden 18/8-StähIe. Diese Krümmer kann man entweder durch Gießen oder durch Schmieden herstellen.

Von diesen beiden Methoden ist das Gießverfahren von Vorteil dadurch, dab' die Einstellung der Legierungsbestandteile zur Erfüllung der gestellten Anforderungen vereinfacht wird und daß man beliebig gestaltete Rohrformen erzeugen kann. Dies ist der Grund dafür, daß diese Methode sehr beliebt ist, wenngleich die in dieser Weise vergossenen rostfreien Stähle dadurch von Nachteil sind, daß sie grobe Kristallkörner aufweisen, was zu schwaciien Signalen bei der Ultraschallwerkstoffprüfung Anlaß gibt Dies ist heutzutage unerwünscht, da die Inspektion währenddes BeP'ebs der Anlagen an zunehmender Bedeutung gewinnt.

Somit stört die geringe Empfindlichkeit für die Ultraschallwerkstoffprüfung die erforderliche Inspektion im

Hinblick auf Materialfehler, wie Γ ase etc, so daß die Sicherheitsanforderungen nicht erfüllt werden können. Als Gegenmaßnahme wurde versucht, die Kristallkörner durch die Anwendung des Druckgußverfahrens oder des

Kokillendruckvcrfahrens etc. zu verfeinern. Dennoch sind die Nachteile dieser Methode im Vergleich zu der Herstellung der Rohrkrümmer durch Schmieden nicht zu verneinen.

Auf der anderen Seile wird bei der Herstellung der Rohrkrümmer durch Schmieden das Ansprechverhallen oder die Empfindlichkeit gegenüber der Ultraschallwerkstoffprüfung des Werkstoffs wihreno ties Betriebs der Anlagen verbessert, da sich eine Verfeinerung der Kristallkörncr ergibt; jedoch wird dies von einer Reihe von Problemen begleitet. Im allgemeinen sind austcnilische nicht-rostende Stähle (beispielsweise die Stähle AISI304 oder 316), die ein einphasiges Austenilgefügc besitzen, für eine interkristalline Korrosion bzw. Korngrenzenkorrosion oder eine Spannungsrißkorrosion, wenn sie der Hitze beim Schweißen ausgesetzt werden, sehr empfindlieh. In der Tat ist ihre Anwendung nicht gesichert, sondern stark eingeschränkt. Wenn sie durch Schmieden hergestellt werden, bildet man die Rohrkrümmer mit Hilfe der Dornmethode oder durch Verschweißen gebogener Bleche. Mit Hilfe dieser Verfahrensweisen erhält man Rohrkrümmer 1, die von Ende zu Ende gebogen sind, so daß man keinen Rohrkrümmer Γ herstellen kann, wie er in der Fig.2 dargestellt ist, der an beiden Enden gerade Rohrabschnitte 2 aufweist. Dieser gerade Rohrabschnitt 2 an dem Ende des Rohrkrümmers, der an der Stelle 4 mit dem geraden Rohr 3 verschweißt ist, stellt den unerläßlichen Abschnitt dar, der die Genauigkeit bei der Inspektion während des Betriebs mit Hilfe der Ultraschallwerkstoffprüfung sicherstellt. Demzufolge erfüllt ein durch Schmieden erhaltenes Bauteil, das für die Ultraschallwerkstoffprüfung sehr gut geeignet ist, nicht die für die Anwendung erforderlichen Anforderungen, wenn es keine geraden Rohrabschnitte 2 aufweist.

Aus der US-PS 40 18 634 ist ein Verfahren zur Herstellung von hochfesten Stahlrohren durch entsprechendes Verformen und Verschweißen von Blechen bekannt, wobei das Rohr zunächst in radialer Richtung durch Druck von außen um mindestens etwa 1,5% geschrumpft und dann auf eine Temperatur unterhalb der Umwandlungstemperatur des Stahles erhitzt wird. Im Hinblick auf die Verbesserung von Rohrkrümmern und T-Stücken, die bei den oben angesprochenen Bedingungen eingesetzt werden müssen, vermag dieser Stand der Technik nichts zu vermitteln. Dies gilt auch für die US-PS 39 79 231, die ein Verfahren zur Herstellung von Stahl-Großrohren betrifft, welches darin besteht, zunächst durch eine Oberflächenbehandlung den Zunder von dem Rohr zu entfernen, dann das Rohr mindesicns einmal nacheinander in einem Ende zum anderen Ende in axialer Richtung Wärmczubehandeln, dann unter bestimmten Bedingungen abzukühlen und schließlich das Stahlrohr zu expandieren.

Wie aus den obigen Ausführungen hervorgeht, isi die augenblickliche Situation von Rohrkrümmern, die

b5 hohen Temperaturen und Drücken und starken Korrosionscinflüssen bei ihrer Verwendung ausgesetzt sind, die,

daß die durch Gießen und Schmieden erhaltenen Produkte, die sowohl ihre Vorteile als auch ihre Nachteile besitzen, nicht die Sichcrhcitsanfordcrungcn unter rigorosen Betriebsbedingungen erfüllen (indem sie mögliche

Unfälle nicht ausreichend ausschließen und keine ausreichende Empfindlichkeil für die Ultraschallwerkstoffprü-

fung zur Inspektion während des Betriebes aufweisen).

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren zur Herstellung von Rohrkrümmern aus rostfreien Stählen, die bei hoheaTemperaturen und Drücken und un'er starken Korrosionseinflüssen verwendet werden können, anzugeben, das sowohl die Vorteile des Gießverfahrens als auch die des Schrniedeverfahrens aufweist und das Produkte liefert, die die Sicherheitsanforderungen erfüllen.

Diese Aufgabe wird nun durch die kennzeichnenden Merkmale des Verfahrens gemäß Hauptanspruch gelöst

Gegenstand der Erfindung ist daher das Verfahren gemäß Patentanspruch 1. Die Unteransprüche betreffen besonders bevorzugte Ausführungsformen dieses erfindungsgemäßen Verfahrens.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nun dadurch gekennzeichnet, daß man die Rohrkrümmer bzw. T-Stücke aus einem mcnt-rostenden austenitischen Stahl mit einem Gefügeanteil von 5 bis 40% Ferrit so gießt, daß die Enden der geraden Rohrabschnitte kleiner oder größer als das Sollmaß sind, diese Enden durch plastische Verformung auf Sollmaß bringt und anschließend bei 1000 bis 1200⁰C glüht und abschreckt, wodurch das Gefüge in den geraden Rohrabschnitten an den Enden des Rohrkrümmers aus dem nicht-rostenden Stahl verfeinert wird.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht der Verbindung zwischen dem gekrümmten Rohrkrümmer und dem geraden Rohr,

F i g. 2 eine Seitenansicht, die die Verbindung zwischen dem geraden Rohr und dem Rohrkrümmer, der an beiden Enden gerade Rohrabschnitte aufweist, wiedergibt,

F i g. 3 eine Schnittansicht eines 90° -Rohrkrümmers, der an seinen beiden Enden mit geraden Rohrabschnitten versehen ist,

F i g. 4 eine Schnittansicht dieses 90°-Rohrkrümmers, die die Form des Rohr-Rohlings wiedergibt, der durch Verengen verformt wird,

Fig.5a, b und c und Fig.6a, b und c Ansichten, die das Verformen des Rohr-Rohrlings durch Verengen verdeutlichen, wobei die F i g. 5c und 6c Schnittansichten längs der Linie A -A der F i g. 5b bzw. der Linie B-B der F i g. 6b wiedergeben,

F i g. 7 eine Schnittansicht der Form des Rohr-Rohlings, aus dem der 90°-Rohrkrümmer durch Erweitern bzw. Dehnen gebildet wird,

F i g. 8 eine Schnittansicht, die das Verformen des Rohr-Rohlings durch Erweitern bzw. Dehnen wiedergibt,

F i g. 9 eine vergrößerte Schnittansicht des geraden Rohrabschnitts des Rohr-Rohlings,

F i g. 10 eine Teilschnittansicht des Rohrkrümmers des Rohr-Gußrohlings, die in dem Schnitt die Kristallstruktur verdeutlicht,

F i g. 11 eine Teilschnittansicht des Rohrkrümmers nach dem Verformen, die in dem Schnitt die Kristallstruktur wiedergibt,

Fi g. 12 eine Schnittansicht der Form eines Rohr-Gußrohlings eines T-Stücks, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung wiedergibt, und

F i g. 13 eine Schnittansicht der Form des T-Stücks nach der erfindungsgemäßen Verformung.

Bei der Herstellung von Rohrkrümmern, Rohrbogen bzw. Rohrknien aus rostfreien Stählen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, das im folgenden näher erläutert wird, bei dem als Ausgangsmaterial gegossene, austenitische, nicht-rostende Stähle verwendet werden, die nicht aus einer einzigen Austenit-Phase bestehen, sondern derart eingestellt sind, daß sie die Ferritphase in ihrem Gefüge in einem Anteil von 5 bis 40% enthalten, wird zunächst ein Rohr-Gußrohling mit geraden Rohrabschmtten an seinen Enden hergestellt, welche geraden Rohrabschnitte einen größeren oder kleineren Durchmesser als das vorgeschriebene Sollmaß aufweisen; wonach die geraden Rohrabschnitte an den Enden dieses Rohr-Rohlings durch Verengung oder Erweiterung plastisch verformt werden, wodurch man ein an seinen Enden plastisch verformtes Rohr erhält, das außer den geraden Rohrabschnitten an seinen Enden und außer den sich verjüngenden Abschnitten in dem Zustand des ursprünglichen Gußstücks verbleiDt, während die geraden Rohrabschnittc an seinen Enden grob durch die plastische Verformung auf das gewünschte Sollmaß gebracht werden; wonach dieses Rohr der Lösungsbehandlung unterworfen wird, die eine Rekristallisationswärmebehandlung durch Erhitzen auf 1000 bis 1200⁰C, gefolgt von einem Abschreckvorgang, umfaßt, wodurch die Kristallkörner an den geraden Rohrabschnitten an den Enden des Rohrkrümmers verfeinert werden.

Im folgenden sei eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines 90°-Rohrkrümmers mit geraden Rohrabschnitten 6 einer geeigneten Länge an beiden Enden, wie er in der Fig.3 dargestellt ist, erläutert. Bei dem Rohr-Gußrohlins, d-n man durch Gießen oder durch maschinelles Bearbeiten des Gußstücks gemäß einer bevorzugten Methode herstellt, wie er in der F i g. 4 dargestellt ist, ist der gebogene Rohrabschnitt 7 des Rohr-Gußrohlings 5a auf die geforderten Abmessungen und Form d<-:s Rohrkrümmers gebracht, während die geraden Rohrabschnitte 6a an beiden Enden des Rohrkrümmers so geformt sind, daß sie einen größeren Durchmesser als das Sollmaß des Rohrkrümmers und eine etwas geringere Länge als das Sollmaß aufweisen. Vorzugsweise ist der Rohr-Rohling derart geformt, daß er sich verjüngende oder verengende Abschnitte 8 aufweist, die einen kontinuierlichen Übergang zwischen den inneren und äußeren Oberflächen des geraden Rohrabschnitts 6a und des gekrümmten Rohrabschnitts 7 in dem Grenzbersich zwischen diesen Abschnitten ergeben, wobei jeweils der gerade Rohrabschnitt 6a einen größeren Durchmesser aufweist, so daß der gerade Rohrabschnitt 6a und der gekrümmte Rohrabschnitt 7 glatt und fließend ineinander übergehen, wodurch Fehler, wie Brüche etc., vermieden werden, wenn der Rohr-Rohling der nachstehend beschriebenen plastischen Verformung durch Verengung unterworfen wird.

Hierzu werden die geraden Rohrabschnitt 6a und die sich verjüngenden Abschnitte 8 des Rohr-Gußrohlings 5a. dessen gerade Rohrabschnitte 6a an seinen Enden größer ausgebildet sind, durch Verengen einer plastischen Verformung unterworfen, wodurch ein an seinen Endabschnitten plastisch verformtes Rohr erhalten wird,

dessen gerade Rohrabschnitte 6a und dessen sich verjüngende Abschnitte 8 annähernd den vorgeschriebenen Sollmaßen bzw. der Form des Rohrkrümmers entsprechen. Hierzu wird der gerade Rohrabschnitt 6a an dem Ende des Rohr-Rohlings 5a zunächst mit Hilfe der Preßwerkzeuge 9,9 von beiden Seiten zusammengepreßt, wie es in der Fig.5a dargestellt ist; hierbei wird der Abschnitt 6a flachgepreßt, bis die gepreßte Oberfläche annähernd mit dem gebogenen Rohrabschnitt 7 fluchtet, wodurch der gerade Rohrabschnitt 6a und der sich verjüngende Abschnitt 8 zu einer elliptischen Form verformt werden. Anschließend werden der gerade Rohrabschnitt 6a und der sich verjüngende Abschnitt 8, die elliptisch verformt sind, in der Richtung des längeren Durchmessers mit Hilfe eines Paars von Halbgesenken 10,10, die jeweils eine halbkreisförmige Preßoberfläche aufweisen, und die grob der Bohrung des Rohrkrümmers entsprechen, zusammengepreßt, bis die Gescnkwerk-

zeuge sich berühren. Hierdurch werden der gerade Rohrabschnitt 6a und der sich verjüngende Abschnitt 8 des Rohr-Rohlings 5a durch plastische Verformung grob auf das Sollmaß und die gewünschte Form gebracht, wobei die Länge dieser Abschnitte in axialer Richtung und ihre Dicke etwas zunehmen.

Gemäß der oben beschriebenen Verfahrensweise erhält man den an seinen Enden plastisch verformten Rohrkrümmer ausgehend von einem Rohr-Rohling 5a. dessen gerade Rohrabschnitte 6a an seinen Enden einen größeren Durchmesser aufweisen als das gewünschte Sollmaß, wobei man das Verformen durch Verengen bewirkt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erhält man einen Rohrkrümmer mit plastisch verformten Enden ausgehend von einem Rohr-Gußrohling 56, der an seinen Enden gerade Rohrabschnitte 6b aufweist, die einen geringeren Durchmesser als das Sollmaß aufweisen, wie es in der F i g. 7 dargestellt ist. Es ist erwünscht, diesen Rohling derart zu formen, daß er sich verjüngende Abschnitte Sb in der Nähe des gekrümmten

Rohrabschnitts 7 aufweist. In diesem Fall kann man das gewünschte Sollmaß und die Form der geraden Rohrabschnitte 6b an den Enden und der sich verjüngenden Abschnitte Sb dadurch erreichen, daß man beispielsweise einen Dorn oder Kern 11 in das Rohr hineinpreßt.

Somit besteht der erste Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Rohrkrümmers 5, der gerade Rohrabschnitte 6 an beiden Enden aufweist, wie es in der F i g. 3 dargestellt ist, darin, einen

Rohr-Gußrohling 5a bzw. 5b, bei dem der gekrümmte Abschnitt 7 das gewünschte Sollmaß und die gewünschte Form aufweist, dessen gerade Rohrabschnitte an den Enden 6a bzw. 6b jedoch größer oder kleiner als das Sollmaß geformt sind, einer plastischen Verformung an den geraden Rohrabschnitten 6a bzw. 6b und den sich verjüngenden Abschnitten 8 bzw. Sb zu unterwerfen, um in dieser Weise den Rohrkrümmer an seinen Enden durch plastische Verformung grob auf das gewünschte Sollmaß und die Form des Rohrkrümmers zu bringen.

Unabhängig davon, welche Methode man anwendet, sollte das Ausmaß der plastischen Verformung, dem die geraden Rohrabschnitte 6a bzw. 6b und die sich verjüngenden Abschnitte 8 bzw. Sb der Rohr-Gußrohlinge 5a bzw. 5b unterworfen werden, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 50% liegen. Wenn das Ausmaß der Verformung weniger air. 10% beträgt, kann keine angemessene Verfeinerung der Krisiallkörner durch die weiter unten beschriebene Wärmebehandlung erreicht werden, so daß als Folge davon nicht die gewünschte Empfindlichkeit

für die Ultraschallwerkstoffprüfung erreicht werden kann. Wenn das Maß der Verformung mehr als 10% beträgt, kann mit steigender Verformung ein größerer Effekt im Hinblick auf die Kristallkornverfeinerung erreicht werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sollte jedoch die obere Grenze bei 50% festgelegt werden, da die geraden Rohrabschnitte 6a bzw. 6b an den Rohrenden einer plastischen Verformung unterworfen werden und weil sowohl die Qualität an den Enden aufrechterhalten als auch die sich verjüngenden Abschnitte 8

bzw. Sb zwischen dem gekrümmten Abschnitt 7, der in dem gegossenen Zustand vorliegt, und den geraden Rohrabschnitten 6a bzw. 6b gebildet werden sollen.

Wie bereits angegeben, wird der an seinen Enden plastisch verformte Rohrkrümmer, der in der ersten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens grob auf das Sollmaß und die gewünschte Form gebracht worden ist, in einer zweiten Stufe einer Lösungsbehandlung und gleichzeitig einer Rekristallisationswärmebehandlung unterworfen, die darin besteht, den Rohrkrümmer auf 1000 bzw. 1200⁰C zu erhitzen und anschließend abzuschrecken.

Wenngleich es übliche Praxis ist, nicht-rostende Stähle der Lösungsbehandlung in dem genannten Temperaturbereich zu unterwerfen, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren diese Behandlung in der Weise durchgeführt, daß sich gleichzeitig eine Rekristallisations-Wärmebehandlung ergibt. Wenn lediglich eine Rekristallisationsbehandlung angestrebt ist. würde für die Wärmebehandlung eine Temperatur von weniger als 1000°C

so ausreichen; um jedoch gleichzeitig den Effekt der Lösungsbehandlung zu erreichen, muß diese Behandlung durch Erhitzen <<es Stahles auf eine Temperatur von mehr als mindestens 1000⁰C durchgeführt werden. ^r-Wi Erhitzen auf mehr als 1200" C ist jedoch unerwünscht da bei derart hohen Temperaturen die Neigung zur Bildung grober Kristallkörner besteht.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird diese mit einer Rekristallisations-Wärmebehandlung kombinier-

te Lösungsbehandlung in der Weise durchgeführt, daß sich eine Verbesserung des Gefüges in den geraden Rohrabschnitten 6a bzw. 6b an beiden Enden des in der ersten Stufe durch plastische Verformung gebildeten Rohrkrümmers unter Bildung eines feinen Gefüges mit einer Korngröße von mehr als mindestens 3 gemäß der ASTM-Nummer ergibt, die im folgenden noch näher erläutert werden wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zur Bildung der Rohr-Gußrohlinge 5a bzw. 56 gegossene,

austenitische, nicht-rostende Stähle verwendet, die nicht nur eine einzige Austenitphase aufweisen, sondern die derart eingestellt sind, daß sie in ihrem Gefüge die Ferritphase in einem Anteil von 5 bis 40% eingemischt enthalten.

Die üblichsten austenitischen, nicht-rostenden 18/8-Stähle sind die ASTM-Stähle A 3H CF8 (die den geschmiedeten Produkten AISI 304 entsprechen). Selbst die Materialien dieser Reihe unterscheiden sich in ihrer

chemischen Zusammensetzung und ihrem Ferrit-Gehalt, wie aus der nachstehenden Tabelle I hervorgeht

Tabelle I

Chemische Zusammensetzung (Gew.-%) und Ferritgehalt verschiedener austcnitischer, nicht-rostender Stähle

	Probe Nr.	Chemische Zusammensetzung	Si	Mn	Cr	Ni	Fe	hernt-	Herstellungs
		C	0,61	1,81	18,1	8,5	Rest	Gehiill	verfahren
Vergl-ichsmaterial	1	0,07	1,12	0,84	19,0	10,9	Rest	0	Schmieden
	2	0,08	Ul	0,82	18,8	8,7	Rest	0	Schleuderguß
	3	0.07	1,33	0,87	19,6	9,4	Rest	4	Schleuderguß
Erfindungsgemäß	4	0,06	1,76	1,02	20,4	8,9	Rest	5	Schleuderguß
verwendete Materialien	5	0,08	1,67	0,64	20,7	8,2	Rest	12	Schleuderguß
	6	0,07	1,55	0,70	22,8	7.1	Rest	22	Schleuderguß
	7	0,07			38	Schleuderguß

Die in der obigen Tabelle I angegebenen verschiedenen Materialien wurden im Hinblick auf ihre interkristalline Korrosion mit Schwefelsäure und Kupfersulfat untersucht, nachdem sie während 0,2 bis 100 Stunden einer Sensibilisierungsbehandlung bei 650⁰C unterworfen worden waren. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle i I zusammengestellt.

Tabelle Il

Ergebnisse der Untersuchung der interkristallinen Korrosion Probe Nr. Kerrilgchaii

Sensibiiisicrungsxuil (h) 0,2 0.5 I

25

10

Vergleichsmaterial	1	0	O	X	X	X	X	—
	2	0	O	X	X	X	X	—
	3	4	O	O	O	O	X	X
Erfindungsgemäß	4	5	O	O	O	O	O	O
verwendete Materialien	5	12	O	O	O	O	O	O
	6	22	O	O	O	O	O	O
	7	38	O	O	O	O	O	O

Bemerkung

Die Untersuchung der interkristallinen Korrosion wurde nach der ASTM-Vorschrift A262 practice E durchgeführt In der obigen Tabelle steht das Symbol O dafür, daß keine Risse bei dem Biegetest auftreten, der nach der Durchführung des Korrosionstests durchgeführt wurde, während das Symbol χ für das Auftreten von Rissen beim Biegen nach dem Korrosionstest steht.

Aus der obigen Tabelle II ist zu erkennen, daß Stähle mit einem Ferritgehalt von 0% (Proben Nr. 1 und 2), und zwar sowohl die gegossenen als auch die geschmiedeten Stähle, nach einer Sensibilisierungszeit von 0,5 Stunden der interkristallinen Korrosion unterliegen, während der Stahl mit einem Ferritgehalt von 4% (Probe Nr. 3) nach einer Sensibilisierungszeit von 5 Stunden für die interkristalline Korrosion noch nicht empfindlich ist, sondern dies erst nach einer Sensibilisierungszeit von 10 Stunden wird. Im Gegensatz dazu zeigen die Stähle mit einem Ferritgehalt von mehr als 5% (Proben Nr. 4 bis 7) eine deutliche Verbesserung im Hinblick auf ihre Beständigkeit gegen die interkristalline Korrosion, indem sie selbst nach einer Sensibilisierungszeit von 100 Stunden nicht für diese interkristalline Korrosion bzw. die Korngrenzenkorrosion empfindlich sind.

Auf der Grundlage der Erkenntnisse, daß durch Vorhandensein der Ferritphase in dem Stahl in einer Menge von mehr als 5% die Beständigkeit gegen die interkristalline Korrosion deutlich verbessert werden kann, werden erfindungsgemäß als Ausgangsmaterialien rostfreie Stähle (wie die Proben Nr. 4 bis 7) verwendet, die derart eingestellt sind, daß sie die Ferritphase in dem Austenitgefüge in einem Anteil von 5 bis 40% und vorzugsweise von 5 bis 30% eingemischt enthalten. Der Grund dafür, daß der Ferritgehalt auf eine Obergrenze von 40% beschränkt ist, ist darin zu sehen, daß sich bei einem darüberliegenden Wert das Problem einer verminderten Zähigkeit des Materials ergibt

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Rohrkrümmers 5, der an seinen beiden Enden gerade Rohrabschnitte 6 aufweist, wird in einer ersten Stufe ein an seinen Enden plastisch verformtes Rohr hergestellt indem man die geraden Rohrabschnitte 6 an den Enden und die sich verjüngenden Abschnitte des Rohr-Gußrohlings 5a plastisch verformt welches Rohr mit seinen plastisch verformten Enden in der zweiten Stufe einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur innerhalb eines spezifischen Bereiches unterzogen wird, um sowohl eine Lösungsbehandlung als auch eine Rekristallisaiionsbehandlung zu bewirken, wodurch die geraden Rohrabschnitte 6 an den Enden des Rohrs derart umgewandelt werden, daß sie ein Gefüge mit feinen Kristallkörnern annehmen. Wenn demzufolge der mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Rohrkrümmer 1 mit einem geraden Rohr 3 verschweißt wird, kann man die Inspektion der Rohrverbindung während des Betriebes durch Ultraschallwerkstoffprüfung mit hoher Genauigkeit sowohl im Hinblick auf das gerade Rohr 3 als auch auf den Rohrkrümmer 1 durchführen, da der gerade Rohrabschnitt 2 an der Krümmersei-

30

40

50 55 60

65

j'j te der Schweißverbindung einen hohen Sicherheitsfaktor darstellt. Im Gegensatz dazu sind Rohrkrümmer aus

• I: Stählen, die eine einzige austenilische Phase aufweisen, sehr empfindlich gegen die interkristalline Korrosion

is bzw. die Spannungsrißkorrosion, wenn sie der Hitze beim Schweißen ausgesetzt werden. Somit stellen die

$. erfindungsgemäß verwendeten Stähle mit einer Ferritphase in einer Menge von 5 bis 40% einen erheblichen

[S 5 Sicherheitsfaktor dar, wenn sie als Material für den Rohrkrümmer verwendet werden.

Pi Nachdem der Rohrkrümmer mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt worden ist, kann man

ϊ| die Inspektion der Endabschnitte des Rohrkrümmers (der geraden Rohrabschnitt) durch Ultraschallwerkstoff-

% prüfung durchführen, so daß man erhebliche Kosten und Arbeitsaufwendungen einsparen kann im Vergleich zu

*ii herkömmlichen Gußbauteilen, die durch röntgenographische Untersuchungen geprüft werden müssen.

% to Das folgende Beispiel dient der weiteren Erläuterung der Erfindung.

jijj Beispiel

i,_; Zur Herstellung eines 90"-Rohrkrümmers (der mit einem Rohr (Schedule 80) mit einem Durchmesser von

·■; 15 101,6 mm (4 inch) verbunden v/erdcn soll) aus einem vergossenen rostfreien Stahl der in der nachstehenden

)l_t Tabelle III angegebenen chemischen Zusammensetzung, verwendet man einen Rohr-Gußrohling der in der

;; F i g. 4 dargestellten Form und verformt ihn mit Hilfe der Verfahrensweise, die unter Bezugnahme auf die F i g. 5

A und 6 beschrieben wurde, an seinen Enden durch plastische Verformung, so daß man die Abmessungen erhält,

% die weitgehend mit den Sollmaßen des Rohrkrümmers übereinstimmen. Bei diesem Rohr-Rohling entspricht die

f, 20 Bohrung D des geraden Rohrabschnitts 6a der Beziehung D—d/0,S, wobei d für den Durchmesser des Rohr-

■;.- krümmers steht, so daß das Ausmaß der Verformung (D-d)/D-χ \QO(⁰Zo) 20% betragen sollte. Anschließend unterwirft man den an seinen Enden plastisch verformten Rohrkrümmer einer Wärmebehandlung, indem man

,>ij ihn während 1 Stunde auf 1100° C erhitzt und dann mit Wasser abkühlt.

<j 25 Tabelle ill
i% Chemische Zusammensetzung des nicht-rostenden Stahls (Gew.-%)

I C Si Mn P S Cr Ni Mo Ferrit»)

I _3o

;>; 0,015 1,36 0,82 0,015 0,006 19,8 10,9 2,4 15%

'< (Innerhalb des Bereiches der Zusammensetzung des Stahles ASTM A351 CF 3M)

IA *) Der angegebene Ferritgehalt (%) steht Für den mit Hilfe eines Ferrit-Scopes gemessenen Wert.

vj In den F i g. 10 und 11 sind vergrößerte Schnittansichten des Endbereiches des in dieser Weise hergestellten

ii 90°-Rohrkrümmers und des eingesetzten Rohr-Gußrohlings dargestellt, die die Metallkristallgefüge wiederge-

I be«.

;| Diese Fig. 10 und 11 zeigen, daß der mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte 90°-Rohr-

Ej 40 krümmer an seinen geraden Rohrabschnitten an seinen Enden ein wesentlich feineres Gefüge aufweist als in f! dem ursprünglichen Gußzustand. An den sich verjüngenden Abschnitten, die an den geraden Rohrabschnitt

j-jj angrenzen, ist das Ausmaß der Verfeinerung wegen der weniger starken Verformung etwas niedriger. Die

|f Ergebnisse von direkttr/ Messungen der Korngröße der Kristalle unter einem Mikroskop zeigen, dali in dem

Ü geraden Rohrabschnitt an dem Ende sich eine austenitische Korngröße von etwa Nr. 1 im Fall des ursprünglich

i| 45 gegossenen Zustands ergibt, während diese Ziffer auf mehr als etwa 7 ansteigt, nachdem die plastische Verfor- |g mung und die Rekristallisation durchgeführt worden sind. Demzufolge kann man die Qualitätskontrolle der

hs Produkte durch Ultraschallwerkstoffprüfung ebenso gut durchführen wie bei geschmiedeten Produkten, wäh-

H rend diese U ntersuchungsmethode auf die herkömmlichen Gußteile kaum anzuwenden ist.

Wenngleich die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform zur Herstel-50 lung von Rohrkrümmern beschrieben worden ist, ist die erfindungsgemäße Verfahrensweise mit ebenso großem Vorteil auch auf Rohrstücke anwendbar, die ähnliche gerade Rohrabschnitte an ihren Enden aufweisen. Beispielsweise kann man zur Herstellung eines T-Rohrstücks 12, wie es in der Fig. 13 dargestellt ist, einen Rohr-Gußrohling 12 mit geraden Rohrabschnitten 3 an seinen Enden, die einen größeren Durchmesser aufweisen, wie es in der F i g. 12 dargestellt ist, durch eine Verengungsbehandlung an seinen Enden plastisch verformen 55 und dann der angegebenen Wärmebehandlung unterwerfen, wodurch man ein T-Rohr mit geraden Rohrabschnitten an seinen Enden erhält, das an seinen Enden ein feines Kristallgefüge aufweist Auch in diesem Fall ist es bevorzugt, zwischen den geraden Rohrabschnitten 13 und dem eigentlichen Rohr sich verjüngende oder verengende Abschnitte 14 vorzusehen.

60 Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Rohrkrümmern oder T-Stücken, dadurch gekennzeichnet, daß

die Rohrkrümmer bzw. T-Stücke aus einem nicht-rostenden austenitischen Stahl mit einem Gefügeanteil von 5 bis 40% Ferrit so gegossen werden, daß die Enden der geraden Rohrabschnitte kleiner oder größer als das Sollmaß sind, diese Enden durch plastische Verformung auf Sollmaß gebracht anschließend bei 1000 bis 1200⁰C geglüht und abgeschreckt werden.

ίο

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der plastischen Verformung die Enden

zunächst zu einer elliptischen Form gepreßt werden, deren kleinerer Durchmesser gleich dem Sollmaß ist,

und anschließend der größere Durchmesser mit Hilfe von Halbgesenken, die die Form eines Halbkreises aufweisen, auf das Sollmaß gebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der plastischen Verformung die Enden

!5 durch Einpressen eines Dorncs auf das Sollmaß aufgev.-eitet werden.