DE3624403C2 - Dickwandiges zusammengesetztes Stahlrohr und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein dickwandiges und schlankes Stahl­ rohr mit einem Außendurchmesser von höchstens etwa 30 mm, und insbesondere ein Metallrohr mit einem äußeren und einem inne­ ren rohrförmigen Teil, die mit Preßsitz miteinander verbunden sind, wobei ein solches Rohr beispielsweise als ein Hochdruck- Kraftstoffeinspritzrohr für einen Kraftstoffzufuhrdurchgang einer Dieselmaschine verwendet wird.

Wie es beispielsweise bei einem Rohr für eine Hochdruck-Kraft­ stoffleitung ersichtlich ist, wurde diese Art von zusammenge­ setztem Metallrohr bisher durch eine Arbeitsweise gebildet, bei welcher Stahlrohre großen und kleinen Durchmessers mit Preß­ sitz miteinander verbunden wurden, wobei jedes Rohr eine Kupfer­ plattierungsfolie hat, die zuvor rund um ihre Umfangspaßfläche vorgesehen ist, wobei nachfolgend eine Wärmebehandlung der Rohre erfolgte, um ein gegenseitiges Verlöten oder Verschwei­ ßen zu bewirken mit den Kupferplattierungsfolien als Füll­ material, die rund um die Umfangspaßflächen vorhanden sind. Es wurde aber auch eine einfache Arbeitsweise angewendet, bei welcher ein Rohr von zwei Rohren, die unterschiedlichen Durch­ messer haben, in das andere Rohr eingesetzt wurde, und die Roh­ re gegenseitig mittels Preßsitz verbunden wurden durch naht­ loses Ziehen oder dergleichen.

Jedoch sind bei Anwendung der zuerst genannten bekannten Ar­ beitsweise komplizierte Schritte erforderlich, weil die Kupferplattierung rund um die Innenfläche und die Außenfläche der Rohre angebracht werden muß, was zu erhöhten Produktions­ kosten führt. Im Fall von Rohren aus rostfreiem Stahl werden beim Plattieren und beim Löten bzw. Hartlöten Schwierigkeiten angetroffen. Demgemäß haben sich Probleme dargeboten.

Bei der zuletzt beschriebenen Arbeitsweise erfährt, weil bei der sich ergebenden Gestalt die Paßflächen einfach einem Preß­ passungsvorgang unterworfen wurden, die Umfangspaßzwischen­ fläche in nachteiliger Weise eine Relaxation bzw. Entspannung oder Erschlaffung, was zu einer Verringerung der mechanischen Festigkeit führt, wenn das zusammengesetzte Rohr als eine Kraft­ stoffeinspritzleitung verwendet wird. Diese Verringerung der mechanischen Festigkeit, gekoppelt mit Schwingungen während des Betriebes der Maschine, führt oftmals zum Auftreten von Rissen oder Brüchen.

In der DE 30 39 802 A1 wird ein zusammengesetztes Metallrohr beschrieben, bei dem ein Innenrohr durch Preßsitz in ein Außen­ rohr eingesetzt ist. Dabei besteht das äußere Rohr vorzugsweise aus unlegiertem Stahl (Kohlenstoffstahl), während das Innenrohr vorzugsweise aus einer rostfreien Stahllegierung besteht. Ein Verfahren zum Erhitzen der beiden Rohre zum Verbinden der Grenzfläche wird nicht beschrieben.

Die DE-AS 12 31 270 beschreibt ein Rohr, dessen Rohrwandung aus drei konzentrischen Schichten besteht, die durch Strang­ pressen oder Heißziehen miteinander vereinigt sind. Bei diesem Verfahren des Heißziehens wird während des Ziehvorganges eine Verschweißung zwischen den Schichten erzeugt.

In der DE 25 01 156 A1 wird ein zusammengesetztes Rohr be­ schrieben, das wie das erfindungsgemäße Rohr hohen mechanischen Belastungen standhalten soll. Dabei werden mehrere Rohrteile ineinandergeschoben und anschließend durch ein Kaltziehverfah­ ren verformt, um eine Verbesserung der mechanischen Festigkeit und des Druckwider­ standes zu erreichen. Das Rohr wird jedoch nach dem Kaltzieh­ verfahren keiner Wärmebehandlung mehr unterworfen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Probleme des Standes der Technik zu lösen und ein zusammenge­ setztes Stahlrohr zu schaffen, das an der Paßfläche zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr sehr gut verbunden ist, hohen Drücken widersteht und eine ausgezeichnete mechanische Festig­ keit aufweist. Diese Aufgabe wird durch ein dickwandiges zusam­ mengesetztes Stahlrohr gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen dickwandigen zusammengesetzten Stahl­ rohres gemäß Anspruch 6 gelöst.

Als ein Ergebnis von intensiven Untersuchungen ist nämlich ge­ funden worden, daß die Probleme des Standes der Technik gelöst werden können durch Anwendung eines technischen Zustandes oder einer technischen Zusammensetzung, bei welcher das Stahlrohr kleinen Durchmessers und das Stahlrohr großen Durchmessers mittels Preßsitz oder Preßpassung zusammen gebracht werden, um hohen Flächendruck an die Zwischenpaßflächen anzulegen, wonach eine Wärmebehandlung in einer sauerstofffreien Atmosphäre statt­ findet. Dementsprechend wurde die vorliegende Erfindung konzi­ piert.

Bei Verwirklichung der Erfindung ist die Bindungskraft in der Paßzwischenfläche, die dem inneren Rohr und dem äußeren Rohr gemeinsam ist, erhöht so, als wenn ein integriertes Rohr gebil­ det worden wäre. Wenn beispielsweise das Rohr einem Formungs­ vorgang unterworfen wird, um einen Verbindungskopf mit einem gewünschten Muster in einem Produkt zu schaffen, wird ein zu­ sammengesetztes Stahlrohr, welches gegenüber hohen Drücken widerstandsfähig ist und ausgezeichnete mechanische Festigkeit hat (beispielsweise ein Hochdruck-Kraftstoffein­ spritzrohr für eine Dieselmaschine) erhalten.

Die Erfindung wird nachstehend erläutert. Gemäß einem ersten Merkmal der Erfindung ist ein dickwandiges zusammengesetztes Stahlrohr geschaffen mit einem Rohr aus Kohlenstoffstahl oder einem Rohr aus rostfreiem Stahl als dem inneren rohrförmigen Teil, der mittels Preßsitz oder Preßpassung in einem Rohr aus Kohlenstoffstahl als dem äußeren rohrförmigen Teil eingesetzt ist derart, daß die Grenzfläche zwischen dem inneren und dem äußeren rohrförmigen Teil lotfrei gehalten ist und wenigstens teilweise verschwindet, wobei eine diffusionsverschweißte Bindung erreicht wird. Andererseits ist gemäß einem zweiten Merkmal der Erfindung ein Verfahren geschaffen zum Herstellen eines dickwandigen zusam­ mengesetzten Stahlrohres, bei welchem ein Rohr aus Kohlenstoffstahl oder rostfreiem Stahl kleinen Durchmessers in ein Rohr aus Kohlenstoffstahl großen Durchmessers eingesetzt wird, das in­ nere und das äußere Rohr durch eine Preßpassung durch Ziehen verbunden werden für wirksame Reduzierung des Durchmessers, und bei welchem das innere und das äußere Rohr in einem Ofen in einer nichtoxidierenden Atmosphäre lotfrei wärmebehandelt werden, vorzugsweise bei 1000 bis 1200°C und dabei diffusions­ verschweißt werden, um eine Bindung zwischen deren Paßflächen hervorzurufen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispiels­ weise erläutert.

Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht, welche den Zustand zeigt, in welchem ein innerer rohrförmiger Teil in einen äußeren rohrförmigen Teil eingesetzt ist.

Fig. 2 ist eine der Fig. 1 analoge Ansicht, anhand von wel­ cher der Schritt des Ziehens erläutert ist.

Fig. 3 ist eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht eines Verbindungskopfes, der wie der Kopf eines Hochdruck- Kraftstoffeinspritzrohres aus einem dickwandigen zusammenge­ setzten Stahlrohr gemäß der Erfindung gebildet ist.

Fig. 4 ist eine der Fig. 3 analoge Ansicht eines Verbindungs­ kopfes, der wie derjenige eines Hochdruck-Kraftstoffeinspritz­ rohres unter Anwendung eines bekannten dickwandigen zusammen­ gesetzten Stahlrohres gebildet ist.

Fig. 5a bis 5c zeigen unter anderem mikroskopische Foto­ graphien einer Stahltextur im Querschnitt des Paß- oder Ver­ bindungsteiles bei der Erfindung.

Fig. 6a und 6b zeigen unter anderem eine mikroskopische Fo­ tographie einer Stahltextur im Querschnitt eines Rohrendtei­ les, der aus einem Rohr gemäß der Erfindung gebildet ist.

Fig. 7 ist eine mikroskopische Fotographie einer Stahltex­ tur im Querschnitt eines Paß- oder Verbindungsteiles eines Rohres, welches mit einer Wärmebehandlungstemperatur von 900°C wärmebehandelt wurde.

Gemäß der Zeichnung ist ein äußeres Rohr mit 1, ein inneres Rohr mit 2, mit 3 ein Fixierstopfen und mit 4 eine Ziehform bezeichnet.

Bei der vorliegenden Erfindung wird als äußerer rohrförmiger Teil ein Rohr aus Kohlenstoffstahl verwendet, während für den inneren rohrförmigen Teil ein Rohr aus Kohlenstoffstahl oder aus rostfreiem Stahl verwendet wird. Wenn ein Rohr aus rostfreiem Stahl für den inneren Teil verwendet wird, kann Kavitationserosion wirksam verhindert werden, weil der Kor­ rosionswiderstand und die mechanische Festigkeit verbessert und die Festigkeit gegen Druck erhöht sind.

Der Außendurchmesser des inneren rohrförmigen Teiles ist vorzugsweise nur so geringfügig kleiner als der Innendurch­ messer des äußeren rohrförmigen Teiles, daß das Einsetzen des inneren rohrförmigen Teiles in den äußeren rohrförmigen Teil erleichtert ist und im eingesetzten Zustand zwischen der äußeren Umfangsfläche des inneren rohrförmigen Teiles und der inneren Umfangsfläche des äußeren rohrförmigen Teiles der Zwischenraum so klein wie möglich ist. Die Wanddicke des in­ neren rohrförmigen Teiles beträgt vorzugsweise 10 bis 30% der Gesamtwanddicke nach dem Ziehen, um einen guten Preß­ sitzzustand oder Preßpassungszustand der Paßzwischenfläche nach dem Ziehen zu erhalten.

Das Ziehen wird vorteilhaft durchgeführt durch Einsetzen ei­ nes Fixierungsstäbchens in den inneren rohrförmigen Teil, wobei der innere und der äußere rohrförmige Teil in integrier­ ter Form durch einen Dorn bzw. eine Ziehform gezogen werden mit einer Reduktionsrate von 30 bis 50% je Ziehvorgang. Dies deswegen, weil eine solche Arbeitsweise zu enger Berührung der Paßflächen führen kann, wobei hoher Flächendruck aufrechter­ halten wird, und zwar selbst nach dem Ziehen, so daß es mög­ lich ist, daß die Wirkung der nachfolgenden Wärmebehandlung sich ausreichend aufbaut oder entwickelt.

Der Grund, warum die Grenzzwischenfläche zwischen dem inneren und dem äußeren rohrförmigen Teil wenigsten teilweise ver­ schwindet, so daß eine diffusionsverschweißte Bindung erhalten ist, liegt nach einer Annahme darin, daß die diffusionsverschweißte Bindung erzielt wird als Folge von Diffusion durch Festkörper eines Metalls in der Zwischenfläche zwischen dem inneren und dem äußeren rohrförmigen Teil derart, als wenn das Metall geschmolzen wäre. Hinsichtlich der Temperaturbedingungen bei der Wärmebehand­ lung ist zu sagen, daß die bevorzugte Temperatur im Bereich von 1000 bis 1200°C liegt. Bei einer Temperatur niedriger als 1000°C ist die Bindungskraft des inneren und des äußeren rohrförmigen Teiles an der Paßzwischenfläche schwach oder es wird überhaupt keine Bindung erhalten. Bei einer Temperatur, die 1200°C überschreitet, werden die mechanischen Eigen­ schaften des inneren und äußeren Rohres verschlechtert, und insbesondere wird die mechanische Festigkeit des äußeren rohr­ förmigen Teiles in Form eines Rohres aus Kohlenstoffstahl in ungünstiger Weise erniedrigt.

Die Erhitzungszeit beträgt 2,5 bis 20 Minuten, und vorzugs­ weise 5 bis 15 Minuten. Wenn sie kürzer als 2,5 Minuten ist, ist die Bindung zwischen dem inneren und dem äußeren rohr­ förmigen Teil an der Grenzfläche oder der Paßzwischenfläche schwach. Eine Erhitzungszeit, die 20 Minuten überschreitet, ist nicht erforderlich und unwirtschaftlich.

Die Wärmebehandlung muß in einer nichtoxidierenden Atmosphäre durchgeführt werden. Dies deswegen, weil Fremdmaterialien wie Hammerschlag oder dergleichen an den Oberflächen des Rohres auftreten, wenn die Wärmebehandlung in Gegenwart von Sauer­ stoff durchgeführt wird mit dem Ergebnis, daß die Leistung des Rohres gemäß der Erfindung geringer ist, wenn es als Hochdruck-Kraftstoffeinspritzrohr verwendet wird. Wenn die Wärmebehandlung in einer nichtoxidierenden Atmosphäre durch­ geführt wird, kann ein Erzeugnis mit hohem wirtschaftlichem Wert erhalten werden, da keine Oberflächenverunreinigung des Rohres auftritt.

Die nichtoxidierende Atmosphäre kann verwirklicht werden durch Verwendung eines inerten Gases wie Stickstoff oder Argon, oder eines im wesentlichen sauerstofffreien Gasgemisches, bei­ spielsweise eines Gasgemisches aus Stickstoff, Wasserstoff, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid.

Verschiede Arten von Wärmeöfen, beispielsweise ein elektri­ scher Wärmeofen, können als Ofen einer nichtoxidierenden At­ mosphäre verwendet werden.

Die Wärmebehandlung wird vorzugsweise durchgeführt, während das Rohr auf einem umlaufenden Gitterförderband kontinuierlich durch den Ofen geführt wird.

Ein zusammengesetztes Stahlrohr gemäß der Erfindung kann einer plastischen Verformung beim Biegen oder Pressen unterworfen werden, geradeso wie ein einziges Material, da der innere rohr­ förmige Teil und der äußere rohrförmige Teil mit Preßsitz oder Preßpassung zusammengebracht und zu einem integrierten Rohr ge­ bildet sind, wobei die Paßflächen von den rohrförmigen Teilen durch die Wärmebehandlung aneinander gebunden sind. Wenn dieses Rohr als ein Hochdruck-Kraftstoffeinspritzrohr verwendet wird, ergibt sich keine Auswölbungsverformung als Folge eines Glei­ tens des inneren rohrförmigen Teiles beim Bilden des Kopfes ei­ nes Verbindungsendes. Demgemäß wird ein Hochdruck-Kraftstoff­ einspritzrohr erhalten, welches das gewünschte Kopfmuster und einen glatten inneren Strömungsdurchgang hat.

Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist keine kom­ plizierte Behandlung wie beispielsweise eine Kupferplattierung oder ein Löten oder Hartlöten erforderlich, so daß ein Verfah­ ren gemäß der Erfindung zu einer Verringerung der Herstellungs­ kosten führt. Weiterhin wird, wenn ein dünnwandiges Rohr aus rostfreiem Stahl als der innere rohrförmige Teil verwendet wird, ein dickwandiges zusammengesetztes Stahlrohr geschaffen, welches ausgezeichneten Korrosionswiderstand und eine verbes­ serte Festigkeit gegenüber dem inneren Strömungsdruck hat, und zwar ohne eine Erhöhung der Gesamtmaterialkosten. Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Wie in Fig. 1 dargestellt, wurde ein Rohr 1 aus Kohlenstoff­ stahl aus dem Material STS 38 mit einem Außendurchmesser von 9,0 mm und einer Wanddicke von 2,3 mm als der äußere rohr­ förmige Teil, und ein Rohr 2 aus rostfreiem Stahl des Materials SUS 304 mit einem Außendurchmesser von 4,0 mm und einer Wand­ dicke von 0,4 mm jeweils entfettet und mit Tri-Clene gewa­ schen, wonach eine Reinigungsbehandlung der Innenfläche des äußeren rohrförmigen Teiles und des inneren rohrförmigen Tei­ les durch Bürsten erfolgte. Demgemäß wurde Fremdmaterial, welches an der Innenumfangsfläche des äußeren rohrförmigen Teiles und der äußeren Umfangsfläche des inneren rohrförmigen Teiles anhaftete, beispielsweise Öle, Fette und Kohlenstoff­ zunder oder dergleichen entfernt. Danach wurde der innere rohrförmige Teil 2 in den äußeren rohrförmigen Teil 1 einge­ setzt. Wie in Fig. 2 dargestellt, wurde dann ein Fixierungs­ stopfen 3 in den inneren rohrförmigen Teil 2 eingesetzt. Der innere rohrförmige Teil 2 und der äußere rohrförmige Teil 1 wurden in integrierter Form durch einen Dorn bzw. eine Zieh­ form 4 geführt und in Richtung des in Fig. 2 wiedergegebenen Pfeiles gezogen, wobei ihre Spitzen zusammengeklemmt wurden. Der Durchmesser des Eintritts der Ziehform betrug 12,0 mm, während der Durchmesser des Austritts 6,40 mm betrug. Die Reduktion mittels Ziehen wurde durchgeführt mit einer Quer­ schnittsreduktion von 45%, um ein zusammengesetztes Rohr zu erhalten, bei welchem das innere Rohr und das äußere Rohr eng miteinander zusammenpaßten mit einem Außendurchmesser von 6,35 mm und einem Innendurchmesser von 2,0 mm. Die Ge­ samtwanddicke des Rohres betrug 2,175 mm, während die Wand­ dicke des inneren Rohres 0,40 mm betrug, was 18,4% der Ge­ samtwanddicke darstellt. Danach wurde das Rohr durch einen kontinuierlichen Wärmebehandlungsofen mit nichtoxidierender Atmosphäre geführt, wo es bei einer Temperatur von 1100°C während einer Verweilzeit von fünf Minuten wärmebehandelt wurde, um ein zusammengesetztes Stahlrohr zu erzeugen, dessen Paßflächen durch Integrationsbindung, d. h. diffusionsverschweißte Bindung, miteinander verbunden waren. Als Ofen wurde ein elektrischer Heizofen verwendet und mit einem Gasgemisch von 62% Stickstoff, 24% Was­ serstoff, 6% Kohlendioxid und 8% Kohlenmonoxid gefüllt, um eine nichtoxidierende Atmosphäre zu schaffen.

Das auf diese Weise erzeugte zusammengesetzte Stahlrohr kann zu einem Rohr geformt werden, welches einen Verbindungskopf 5 hat, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, und dieses Rohr kann als Hochdruck-Kraftstoffeinspritzrohr verwendet werden.

Fig. 4 zeigt ein bekanntes Rohr, welches weder gelötet oder hartgelötet, noch wärmebehandelt ist, und bei welchem sich ein Problem bei der Leistung ergibt dadurch, daß beim Bilden des Verbindungskopfes 15 an dem Endteil des Rohres der innere rohrförmige Teil 12 in axialer Richtung gleitet oder schlüpft, wodurch eine Auswölbungsverformung 16 hervorgerufen wird, durch welche der Kraftstoffdurchgang verengt wird.

Wie aus den Fig. 3 und 4 zu verstehen, wird eine ausge­ zeichnete Wirkung erhalten, wenn ein dickwandiges zusammen­ gesetztes Stahlrohr gemäß der Erfindung als Hochdruck-Kraft­ stoffeinspritzrohr verwendet wird.

Fig. 5 zeigt mikroskopische Fotographien der Querschnitte der Paßteile von zusammengesetzten Stahlrohren, wobei Fig. 5b den Stand der Technik zeigt, bevor die Wärmebehandlung ge­ mäß Beispiel 1 durchgeführt wurde, während Fig. 5c das zu­ sammengesetzte Metallrohr zeigt, welches gemäß Beispiel 1 er­ halten wurde. Aus Fig. 5c ist ersichtlich, daß im Gegensatz zu dem be­ kannten Rohr ein Rohr gemäß der Erfindung eine diffusionsverschweißte Bindung aufweist, bei welcher die Grenzfläche zwischen dem inneren rohrförmigen Teil und dem äußeren rohrförmigen Teil vollständig verschwunden ist, wobei diese Grenzfläche eine dichte Struktur zeigt. Diese mikroskopische Fotographie demonstriert, daß die Paßflächen des inneren rohrförmigen Teiles und des äußeren rohrförmigen Teiles mittels diffusionsver­ schweißter Bindung miteinander verbunden sind als Folge von Dif­ fusion durch festes Material des Metalls so, als wenn sie ge­ schmolzen worden wären.

Fig. 6b zeigt eine mikroskopische Fotographie des geformten Endteiles des Rohres gemäß der Erfindung, und insbesondere eine in vergrößertem Querschnitt gehaltene mikroskopische Fotographie nahe der inneren Umfangsfläche (entsprechend dem Teil A in Fig. 3) des Verbindungskopfes, der wie derjenige eines Kraftstoffeinspritzrohres aus dem zusammengesetzten Stahlrohr gepreßt worden ist, welches gemäß Beispiel 1 erhal­ ten wurde. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, sind bei dem Stahl­ rohr gemäß der Erfindung der innere rohrförmige Teil und der äußere rohrförmige Teil durch diffusionsverschweißte Bindung miteinan­ der verbunden, ohne irgendein Abschälen oder Abblättern in der Grenzfläche, und zwar selbst nicht nach dem Pressen.

Beispiel 2

Ein Rohr aus Kohlenstoffstahl STS 38 mit einem Außendurch­ messer von 9,0 mm und einer Wanddicke von 2,0 mm als der äußere rohrförmige Teil, und ein Rohr aus Kohlenstoffstahl STS 38 mit einem Außendurchmesser von 4,6 mm und einer Wand­ dicke von 0,7 mm als der innere rohrförmige Teil wurden je­ weils der gleichen Reinigungbehandlung wie in Beispiel 1 unterworfen, wonach der innere rohrförmige Teil in den äuße­ ren rohrförmigen Teil eingesetzt wurde. Danach wurde ein Fixierungsstopfen in den inneren rohrförmigen Teil eingesetzt mittels einer Rohrstreckvorrichtung. Der innere rohrförmige Teil und der äußere rohrförmige Teil wurden in integrierter Form durch einen Dorn bzw. eine Ziehform geführt, in welcher das Ziehen durchgeführt wurde. Es erfolgte eine Ziehreduktion mit einer Querschnittsverringerung von 45%, um ein zusammen­ gesetztes Rohr zu erhalten, bei welchem der innere rohrförmi­ ge Teil und der äußere rohrförmige Teil eng aneinander paßten, wobei das Gesamtrohr einen Außendurchmesser von 6,35 mm und einen Innendurchmesser von 2,0 mm hatte. Das Rohr wurde durch einen kontinuierlichen Wärmebehandlungsofen geführt, der eine nichtoxidierende Atmosphäre enthielt, und in dem Ofen wurde das Rohr bei einer Temperatur von 1050°C bei einer Verweil­ zeit von fünf Minuten wärmebehandelt. Auf diese Weise wurde ein zusammengesetztes Stahlrohr erzeugt, bei welchem die Paßflächen durch diffusionsverschweißte Bindung miteinander ver­ bunden waren.

Beispiel 3

Rohre mit einem Außendurchmesser von 6,35 mm und einem Innen­ durchmesser von 2,0 mm, die in der gleichen Weise wie bei Beispiel 1 beschrieben, hergestellt waren, wurden durch einen kontinuierlichen Wärmebehandlungsofen geführt, der eine nicht­ oxidierende Atmosphäre enthielt. In dem Ofen wurden die Rohre bei verschiedenen Temperaturen und während verschiedener Er­ hitzungszeiten wärmebehandelt.

Die Tabelle 1 zeigt das Verhältnis zwischen der Wärmebehand­ lungstemperatur und der Erhitzungszeit, aufgestellt durch Prüfung vergrößerter mikroskopischer Querschnittsfotographien, welche den Bindungszustand an der Paßgrenzfläche jedes Rohres zeigen, und zwar für jedes Rohr mit "X" für den Fall einer deutlichen Grenzfläche als Ergebnis schlechter Bindung zwi­ schen dem inneren rohrförmigen Teil und dem äußeren rohr­ förmigen Teil, einem "○" für den Fall, daß die Grenzfläche im wesentlichen über den gesamten Bereich verschwunden war als Ergebnis einer guten Bindung, und einem "∆" für den Fall einer Grenzfläche in einem Zustand zwischen den beiden oben genannten Zuständen.

Tabelle 1

Verhältnis zwischen der Wärmebehandlungstemperatur und der Erhitzungszeit

Ein "-" bedeutet: Kein Test durchgeführt.

Wie es aus Tabelle 1 ersichtlich ist, beträgt die Wärmebe­ handlungstemperatur vorzugsweise 1000 bis 1200°C, während die Erhitzungszeit vorzugsweise 2,5 bis 20 Minuten beträgt, wobei der Bereich von 5 bis 15 Minuten besonders bevorzugt wird.

Eine gute Bindung kann bei einer Wärmebehandlungstemperatur von 1000°C oder niedriger, beispielsweise bei 900°C nicht gewährleistet werden, selbst wenn die Erhitzungszeit ver­ längert wird. Fig. 7 ist eine vergrößerte mikroskopische Querschnittsfotographie eines Rohres, welches bei einer Wärme­ behandlung bei einer Wärmebehandlungstemperatur von 900°C und einer Erhitzungszeit von 5 Minuten erhalten wurde. Fig. 7 zeigt, daß die Grenzfläche zwischen dem inneren rohr­ förmigen Teil und dem äußeren rohrförmigen Teil deutlich sichtbar ist, so daß eine schlechte Bindung erhalten ist.

Claims (11)

1. Dickwandiges zusammengesetztes Stahlrohr, bestehend aus einem inneren rohrförmigen Teil (2) und einem äußeren rohrförmigen Teil (1), wobei der innere rohrförmige Teil aus einem Stahlrohr gebildet und mit Preßsitz oder Preßpassung in den äußeren rohrförmigen Teil aus Kohlenstoffstahl eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Grenzfläche zwischen den rohrförmigen Teilen lotfrei gehalten ist und
daß die rohrförmigen Teile an ihren Grenzflächen derart diffusionsverschweißt sind, daß die Grenzfläche zwi­ schen dem inneren rohrförmigen Teil (2) und dem äußeren rohr­ förmigen Teil (1) durch Diffusion wenigstens teilweise ver­ schwunden ist.

2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere rohrförmige Teil (2) aus einem Rohr aus Kohlen­ stoffstahl gebildet ist.

3. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere rohrförmige Teil (2) aus einem Rohr aus rostfreiem Stahl gebildet ist.

4. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der maximale Durchmesser des äußeren rohr­ förmigen Teiles (1) 30 mm beträgt.

5. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wanddicke des inneren rohrförmigen Tei­ les (2) 10 bis 30% der Gesamtwanddicke beträgt.

6. Verfahren zum Herstellen eines dickwandigen zusam­ mengesetzten Stahlrohres, indem ein Stahlrohr kleinen Durch­ messers in ein Kohlenstoffstahlrohr großen Durchmessers einge­ setzt wird und die beiden Rohre anschließend einer Preßpassung unterworfen werden, indem die beiden Rohre einem Ziehvorgang unterworfen werden, so daß der Durchmesser verringert wird und ein Preßsitz zwischen dem inneren rohrförmigen Teil und dem äußeren rohrförmigen Teil erreicht wird, dadurch gekennzeichnet daß das so erhaltene preßgepaßte Rohr anschließend in einem Ofen in einer nichtoxidierenden Atmosphäre lotfrei wärmebehandelt und dabei diffusionsverschweißt wird, so daß eine Bindung der Paßflächen des inneren rohrförmigen Teils und des äußeren rohrförmigen Teils bewirkt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlrohr kleinen Durchmessers aus Kohlenstoffstahl gebildet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlrohr kleinen Durchmessers aus rostfreiem Stahl gebildet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 1000 bis 1200°C durchgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ziehvorgang durchgeführt wird dadurch, daß ein Fixierstopfen in das Rohr kleinen Durchmessers einge­ setzt wird, und daß der innere rohrförmige Teil und der äußere rohrförmige Teil in integrierter Form durch eine Ziehform ge­ zogen werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ziehvorgang durchgeführt wird mit ei­ ner Querschnittsreduktion von 30 bis 50%.