DE4136038C2 - Geschweißtes Stahlrohr mit hoher Korrosionsbeständigkeit der Innenoberfläche sowie Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Geschweißtes Stahlrohr mit hoher Korrosionsbeständigkeit der Innenoberfläche sowie Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein geschweißtes Stahlrohr mit hoher Korrosionsbeständigkeit
der Innenoberfläche, wobei der innenliegende Teil der Schweißnaht
der stumpf aneinander stoßenden Rohrwandungskanten vom Korrosionsschutz
umfaßt ist, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Bislang wurde als Kraftstoffleitung für Fahrzeuge
ein dünnes Stahlrohr verwendet. Als Rohr für Benzin,
Benzin mit hohem Anteil an Säuren oder
Schwefelanteilen, Alkohol und
Alkoholmischkraftstoffe wird ein geschweißtes Rohr
verwendet, das folgendermaßen hergestellt wird; man
plattiert zumindest eine Oberfläche eines Bandstahls
elektrochemisch mit Nickel, um die Rostbeständigkeit
der Innenoberfläche des Rohres zu verbessern, der so
mit Nickel plattierte Bandstahl wird durch
Profilwalzen zu einem Rohr geformt, wobei die
nickelplattierte Oberfläche im Inneren des Rohres
ist, den stumpf aneinandergesetzten Teil schweißt
man durch elektrisches Widerstandsschweißen mit
Elektrodenrollen oder ähnlichem, um ein geschweißtes
Rohr auszubilden und man glüht es aus.
Da das geschweißte Rohr, das auf seiner
Innenoberfläche eine plattierte Nickelschicht
aufweist, durch Schweißen des stumpf
aneinanderstoßenden Teils hergestellt wird,
beispielsweise durch elektrisches
Widerstandsschweißen oder ähnliche Verfahren,
nachdem es zu einem Rohr geformt wurde, verursacht
die an der Innenoberfläche des Rohres auszubildende
Raupe eine Unstetigkeit der plattierten
Nickelschicht, so daß die Stahlbasis örtlich
exponiert wird, oder in der plattierten
Nickelschicht vorhandene nadelfeine Löcher bleiben
unverändert. Deswegen wird dieses Teil leicht durch
Wasser korrodiert, das im Alkohol oder
Alkoholmischkraftstoff vorhanden ist oder durch
organische Säuren, die bei der Oxidation des Benzins
oder durch Zersetzung des Alkohols gebildet werden.
Aus der US-PS 4 731 301 ist weiterhin ein doppelt plattiertes Blechmaterial bekannt, bei
dem ein Stahlblech zumindest auf einer Seite mit einer ersten plattierten Schicht aus
Nickel oder einer Nickel-Legierung versehen ist, auf der zusätzlich eine zweite plattierte
Schicht aufgebracht ist, die aus Zinn besteht.
Auch wenn dieses aus dem Stand der Technik bekannte, plattierte Stahlblech-Material
dazu verwendet wird, ein Rohr herzustellen, in dem das Material gebogen und an den
Stoßkanten stumpf verschweißt wird, stellt sich das Problem, daß der Bereich der
Schweißnaht gegen Korrosion durch durch das Rohr geleitete, aggressive Medien nicht
geschützt ist.
Aus der DE-PS 38 23 309 ist ein Verfahren zum Aufbringen einer einfachen Beschichtung
auf die Innenseite eines geschweißten Rohres bekannt, bei dem vorgesehen ist, das
Beschichtungsmaterial in Form eines Drahtes, eines dünnen Bleches oder in gepulvertem
Zustand in das fertige Rohr einzusetzen, dort durch Erhitzen zum Schmelzen zu bringen
und durch Drehen des zu beschichtenden Metallrohres auf der Innenseite zu verteilen. Bei
diesem bekannten Verfahren ist es nicht möglich, als Ausgangsmaterial zur Herstellung
eines geschweißten Rohres ein Halbzeug zu verwenden, das bereits zweifach plattiert ist.
Es ist daher nicht möglich, ein kostengünstig in Massenproduktionsverfahren hergestelltes
Halbzeug zu verwenden, sondern jedes fertiggestellte, geschweißte Rohr muß zum
Aufbringen der einschichtigen Beschichtung auf der Innenseite noch aufwendig manipuliert
werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
geschweißtes, auf seiner Innenseite beschichtetes Stahlrohr mit hoher Korrosionsbeständigkeit
zu entwickeln, bei dem auch der innenliegende Raupenteil der Schweißnaht
vor Korrosion geschützt ist.
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Herstellung eines geschweißten Stahlrohres mit hoher Korrosionsbeständigkeit der
Innenoberfläche zur Verfügung zu stellen, wobei der innenliegende Raupenteil der
Schweißnaht vom Korrosionsschutz umfaßt sein soll.
Die Lösung der Aufgabe ist durch ein geschweißtes Stahlrohr mit den Merkmalen des
Anspruches 1 angegeben.
Hinsichtlich des auf ein Verfahren gerichteten Teils der Aufgabe ist die Lösung durch ein
Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 5 gegeben.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen näher
beschrieben.
Gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird ein geschweißtes Rohr zur Verfügung gestellt,
das eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit der
inneren Oberfläche aufweist, wobei seine innere
Oberfläche, ausgenommen das Raupenteil, zumindest
eine erste Plattierungsschicht aus Ni, Co, eine
Legierung auf Ni-Basis oder eine Legierung auf
Co-Basis aufweist, und dessen Innenoberfläche
einschließlich des Raupenteils zusätzlich auf der
ersten Plattierungsschicht eine zweite
Plattierungsschicht aus einem Metall oder einer
Legierung aufweist, wobei Metall oder Legierung
einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweisen als das
Metall oder die Legierung zur Ausbildung der ersten
Plattierungsschicht. In einer zweiten
erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Verfahren
zur Herstellung eines geschweißten Rohres mit
herausragender Korrosionsbeständigkeit der
Innenoberfläche zur Verfügung gestellt, bei dem eine
erste Plattierungsschicht aus Ni, Co, eine Legierung
auf Ni-Basis oder eine Legierung auf Co-Basis auf
zumindest einer Oberfläche eines Bandstahls
ausgebildet wird, dann eine zweite
Plattierungsschicht aus einem Metall oder einer
Legierung auf der ersten Plattierungsschicht
ausgebildet wird, wobei Metall oder Legierung einen
niedrigeren Schmelzpunkt aufweisen als das Metall
oder die Legierung zur Ausbildung der ersten
Plattierungsschicht und wonach der so plattierte
Bandstahl zu einem Rohr geformt wird, wobei die
plattierte Oberfläche innen angeordnet ist und das
Rohr dann wärmebehandelt wird.
In den Figuren zeigt
Fig. 1 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht
eines Querschnitts einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform des geschweißten Rohres, das
in der Richtung des Rohrdurchmessers
geschnitten ist;
Fig. 2 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht
eines Querschnitts einer weiteren
erfindungsgemäßen Ausführungsform des
geschweißten Rohres, das in der Richtung des
Rohrdurchmessers geschnitten ist; und
Fig. 3 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht
eines Querschnitts durch ein herkömmlich
geschweißtes Rohr, das in der Richtung des
Rohrdurchmessers geschnitten ist.
In den Figuren bezeichnet 1 einen Bandstahl, 2 eine
erste Plattierungsschicht, 3 eine zweite
Plattierungsschicht, 4 eine Raupe, 5 eine
Diffusionsschicht und 6 eine plattierte
Zwischenschicht.
Erfindungsgemäß ist jeder beliebige Bandstahl
verwendbar, welcher im allgemeinen zur Herstellung
von gewöhnlichen Kraftstoffrohren für Fahrzeuge
benutzt werden kann.
Die erste Plattierungsschicht aus Ni, Co, einer
Legierung auf Ni-Basis oder einer Legierung auf
Co-Basis wird auf zumindest einer Oberfläche des
Bandstahles mittels eines üblichen elektrischen oder
chemischen Plattierungsverfahrens ausgebildet. Das
Plattierungsverfahren zum Plattieren des Bandstahls
wird üblicherweise so ausgeführt, daß die Dicke der
ausgebildeten Plattierungsschicht zwischen 0,5 und
10 µm beträgt. Falls die erste
Plattierungsschicht weniger als 0,5 µm dick ist,
kann die beabsichtigte Korrosionsbeständigkeit nicht
erreicht werden. Andererseits würde die plattierte
Oberfläche Risse zeigen, falls die Schicht dicker
als 10 µm ist und dadurch würden die hohen Kosten
zur Ausbildung einer solch dicken
Plattierungsschicht ohne den gewünschten besonderen
Effekt bleiben.
Um die Fixierung der ersten Plattierungsschicht auf
der Oberfläche des Bandstahls zu verbessern, kann
man eine Zwischenplattierungsschicht aus einem
Metall mit einer guten Affinität zur ersten
Metallschicht, wie z. B. Ni, Co, Cu oder die
Legierungen auf Metallbasis, direkt auf dem
Bandstahl durch stromlose Abscheidungsverfahren oder
ähnliches vor der Ausbildung der ersten
Plattierungsschicht darauf ausbilden. In diesem Fall
beträgt die Dicke der ersten Plattierungsschicht
einschließlich der Dicke der
Zwischenplattierungsschicht 0,5 bis 10 µm; und
die Dicke lediglich der Zwischenplattierungsschicht
ist vorzugsweise nicht größer als 1 µm.
Die zweite Plattierungsschicht, die eine
Plattierungsschicht von niedrigem Schmelzpunkt
darstellt, wird aus einem einzigen Metall oder einer
Legierung erzeugt, welche einen niedrigeren
Schmelzpunkt als das Metall oder die Legierung zur
Ausbildung der ersten Plattierungsschicht aufweisen,
wie z. B. Sn, Sn-Zn, Sn-Ni, Ni-P, Ni-B oder Ni-Z. Die
zweite Plattierungsschicht wird durch ein
elektrisches oder chemisches Plattierungsverfahren
ausgebildet und wird vorzugsweise auf der ersten
Plattierungsschicht in einer Dicke von zwischen 0,5
und 10 µm ausgebildet. Falls die Dicke der
zweiten Plattierungsschicht kleiner als 0,5 µm
ist, können die Defekte der ersten
Plattierungsschicht, wie z. B. freigelegte
Stahlbasisteile, durch die Unstetigkeit verursachte
nadelfeine Löcher, Risse und der Raupenteil der
ersten Plattierungsschicht, nicht gut beschichtet
werden, so daß die plattierte Innenoberfläche des
Rohres über eine nicht ausreichende
Korrosionsbeständigkeit verfügen könnte. Falls
andererseits aber die Dicke mehr als 10 µm
beträgt, könnte die plattierte Oberfläche Risse oder
Ablagerungen verursachen oder sich abschälen und
solch eine dicke Plattierung ergibt keinerlei
vorteilhafte Ergebnisse. Zweckmäßiger beträgt die
Gesamtdicke der ersten und zweiten
Plattierungsschicht zwischen 1 und 15 µm. Dies
beruht darauf, daß die plattierte Innenoberfläche
des Rohres keine ausreichende
Korrosionsbeständigkeit zeigen kann, falls die
Gesamtdicke geringer als 1 µm ist. Falls sie
größer als 15 µm ist, kann die plattierte
Oberfläche reißen oder sich beim Biegen oder Pressen
abpellen.
Nach dem Plattieren wird der plattierte Bandstahl
mittels herkömmlicher Verfahren zu einem Rohr
geformt, wobei u. a. der Bandstahl auf die gewünschte
Größe zugeschnitten, durch Profilwalzverfahren mit
den plattierten Oberflächen innen angeordnet zu
einem Rohr geformt, die stumpf aneinanderstoßenden
Teile geschweißt und das geschweißte Rohr geglüht
wird.
Die Wärmebehandlung wird ausgeführt, um die zweite
Plattierungsschicht zu schmelzen und zu
verflüssigen. Dadurch werden die Defekte der ersten
Plattierungsschicht bedeckt, wobei die thermischen
Wirkungen des Schweißens beseitigt werden. Die
Wärmebehandlung wird vorzugsweise bei Temperaturen
zwischen 600 und 1200°C für eine Zeitdauer von
5 Sekunden bis 15 Minuten ausgeführt. Falls die
Temperatur niedriger als 600°C ist, wäre das
Schmelzen und die Verflüssigung der zweiten
Plattierungsschicht unzureichend, so daß die Defekte
der ersten Plattierungsschicht nicht hinreichend
bedeckt werden könnten. Andererseits würde bei
Temperaturen größer als 1200°C die Grundmatrix des
Basisstahls aufgrund des Wachstums der
Kristallpartikel in der Matrix durch thermischen
Einfluß zerstört (Bildung rauher und großer
Kristallpartikel). Falls die Erhitzungszeit geringer
als 5 Sekunden ist, wäre das Schmelzen und die
Verflüssigung der zweiten Plattierungsschicht
unzureichend, so daß die Defekte der ersten
Plattierungsschicht nicht ausreichend bedeckt werden
könnten und zusätzlich wäre die Entfernung der durch
das Schweißen verursachten thermischen Beanspruchung
des geschweißten Rohres unzureichend. Andererseits
würde bei einer Wärmebehandlungszeit von mehr als
10 Minuten die Grundmatrix des Basisstahls aufgrund
des Wachstums der Kristallpartikel in der Matrix
thermisch zerstört (Bildung rauher und großer
Kristallpartikel) und zusätzlich würde die
Verarbeitbarkeit geringer. Zweckmäßiger wird die
Wärmebehandlung bei Temperaturen von zwischen 800
und 1200°C für eine Dauer von zwischen 10 Sekunden
und 5 Minuten ausgeführt.
Erfindungsgemäß wird eine erste Plattierungsschicht
aus Nickel oder ähnlichem auf zumindest einer
Oberfläche eines Bandstahls mittels eines bekannten
Verfahrens in einer vorbestimmten Dicke ausgebildet,
dann eine zweite Plattierungsschicht, wie z. B. eine
Sn-Elektroplattierungsschicht, mit einer bestimmten
Dicke über der ersten Plattierungsschicht
ausgebildet, danach der somit zweischicht-plattierte
Bandstahl auf bestimmte Größe geschnitten und
mittels eines Walzen- oder Rollenformverfahrens zu
einem Rohr geformt, bei dem die plattierte
Oberfläche innen ist. Dann werden zur Ausbildung
eines geschweißten Rohres die stumpf
aneinanderstoßenden Teile mittels eines elektrischen
Widerstands-Schweißverfahrens oder eines
Hochfrequenz-Schweißverfahrens geschweißt und
abschließend mit einem atmosphärischen
Hochfrequenzheizofen wärmebehandelt, um ein
geschweißtes Rohr zu erhalten, das eine überragende
Korrosionsbeständigkeit der Innenoberfläche
aufweist. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens
gelingt es also, die vorerwähnten Probleme zu
beseitigen.
Oftmals wird beim Herstellungsverfahren zur Bildung
eines geschweißten Rohres die plattierte Schicht in
der Raupe, die im Stumpfnahtteil durch elektrisches
Widerstandsschweißen oder Hochfrequenzschweißen
auszubilden ist, örtlich ausgestülpt. Im Gegensatz
dazu wird beim erfindungsgemäßen
Herstellungsverfahren die zweite Plattierungsschicht
aus Metall oder einer Legierung, welche einen
niedrigeren Schmelzpunkt als das Metall oder die
Legierung zur Ausbildung der ersten unterhalb der
zweiten Plattierungsschicht ausgebildeten
Metallschicht aufweist, durch die nachfolgende
Wärmebehandlung geschmolzen und verflüssigt, so daß
das geschmolzene und verflüssigte Metall sich aus
der zweiten Metallschicht aufgrund der
Kapillarwirkung rund um das Raupenteil verteilt, so
daß eine Plattierungsschicht von niedrigem
Schmelzpunkt (beispielsweise Sn-Plattierungsschicht)
über dem Teil ausgebildet wird. Selbst wenn die
erste Plattierungsschicht (beispielsweise
Ni-Plattierungsschicht) feine Löcher oder Risse
zeigt, würden solche feinen Löcher oder Risse
ebenfalls mit dem geschmolzenen und verflüssigten
Metall aus der zweiten Plattierungsschicht mit
niedrigem Schmelzpunkt bedeckt. Somit weist die
Innenoberfläche des erfindungsgemäßen geschweißten
Rohres zwei Plattierungsschichten auf, von denen
eine eine erste Plattierungsschicht, wie z. B. eine
Nickelplattierungsschicht ist, und die andere, eine
auf der ersten Plattierungsschicht ausgebildete,
zweite Plattierungsschicht aus einem Metall oder
einer Legierung von einem niedrigen Schmelzpunkt
ist. Falls gewünscht, kann zwischen der ersten
Plattierungsschicht und der zweiten
Plattierungsschicht eine Diffusionsschicht
ausgebildet sein. Folglich können zumindest der
Raupenteil, die feinen Löcher und die Risse der
ersten Plattierungsschicht gut mit der zweiten
Plattierungsschicht bedeckt sein. Dadurch wird bei
der so plattierten Innenoberfläche des
erfindungsgemäß geschweißten Rohres die Stahlbasis
aufgrund der Plattierungsschicht nicht frei
exponiert und das erfindungsgemäße Rohr verfügt über
eine schützende Barriere-Funktion gegen Korrosion
durch Wasser und organische Säuren, die in Benzin,
sog. sauren Benzin, Alkohol oder
Alkoholmischkraftstoffen zugegen sind.
Im folgenden wird die Erfindung detailliert anhand
der Beispiele dargelegt, wobei die Beispiele nicht
dazu dienen sollen, das Ausmaß der Erfindung zu
beschränken. In den Beispielen wird auf die Fig. 1-3
Bezug genommen.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 1. Als erste
Plattierungsschicht 2 wurde mittels
Elektroplattieren unter Verwendung eines bekannten
Wattbades eine Nickelplattierungsschicht mit einer
Dicke von 3 µm auf einem Bandstahl
(JIS G 3141 SPCC) ausgebildet. Daran anschließend
wurde als eine zweite Plattierungsschicht 3 über der
Nickelplattierungsschicht eine
Ni-P-Plattierungsschicht mit einer Dicke von 2 µm
durch chemisches Plattieren ausgebildet. Die
Gesamtdicke der ersten Schicht und der zweiten
Schicht betrug 5 µm.
Der so mit den zwei Plattierungsschichten
beschichtete Bandstahl wurde auf die Größe der
lichten Weite eines Rohres geschnitten. Dann wurde
er durch Profilwalzen zu einem Rohr geformt, die
Stoßkanten wurden durch Elektrowiderstandsschweißen
zusammengeschweißt, um ein Rohr mit einem
Außendurchmesser von 8 mm zu bilden, und dann wurde
er bei 900°C 30 Sekunden lang wärmebehandelt, um ein
geschweißtes Rohr zu ergeben. Das so erhaltene Rohr
wurde in der Richtung seiner Achse in zwei Teile
geschnitten. Das so geschnittene Prüfstück wurde mit
Ausnahme der zu prüfenden Oberfläche abgedeckt und
diese wurde einem auf dem Standard des JIS Z 2371
beruhenden Salzsprühtest unterzogen. Als Resultat
bildete sich auf der Innenoberfläche des geprüften
Rohres nach 96 Stunden kein roter Rost, und dem Rohr
wurde eine überragende Korrosionsbeständigkeit
zuerkannt. Durch mikroskopische Untersuchung des
Querschnitts des geschnittenen Rohrstücks wurde
bestätigt, daß die zweite Plattierungsschicht 3 auf
dem Raupenteil 4 ausgebildet war und daß sich eine
Diffusionsschicht 5 zwischen der ersten
Plattierungsschicht 2 und der zweiten
Plattierungsschicht 3 befand. Außerdem wurde das
Rohr einer Biegeprüfung unterzogen, bei der es
mittels einer Kaliberwalze zu einem Halbkreis mit
einem Radius von 20 mm geformt wurde, und das
Rohrende wurde einer Preßformfunktionsprüfung
unterzogen, wobei sich ergab, daß die plattierte
Oberfläche weder riß noch sich abschälte.
Auf einem gleichartigen Bandstahl, wie er in
Beispiel 1 verwendet wurde, wurde eine
Nickelplattierungsschicht mit einer Dicke von
5 µm als erste Plattierungsschicht mittels
desselben Elektroplattierungsverfahrens wie in
Beispiel 1 ausgebildet; und dann wurde eine
Sn-Plattierungsschicht mit einer Dicke von 3 µm
über der ersten Plattierungsschicht als die zweite
Plattierungsschicht mittels eines
Elektroplattierungsverfahrens unter Verwendung eines
bekannten Sulfatbades ausgebildet. Die Gesamtdicke
der ersten Schicht und der zweiten Schicht betrug
8 µm. Der so mit zwei Plattierungsschichten
beschichtete Bandstahl wurde auf dieselbe Weise wie
im Beispiel 1 zu einem Rohr geformt und dann bei
einer Temperatur von 800°C 10 Sekunden lang
wärmebehandelt, um ein geschweißtes Rohr
herzustellen.
Das so erhaltene geschweißte Rohr wurde demselben
Salzsprühtest wie in Beispiel 1 unterzogen, wobei
sich nach 96 Stunden kein Rost bildete. Durch
mikroskopische Untersuchung des Querschnitts des
Raupenteils des Rohres nach dem Test wurde
untermauert, daß die zweite Plattierungsschicht das
Teil sicher bedeckte und daß zwischen der ersten
Plattierungsschicht und der zweiten
Plattierungsschicht eine diffundierte Schicht
zugegen war. Bei der Biege- und der
Funktionsüberprüfung zeigte die plattierte
Oberfläche des Rohres weder Risse noch pellte sie
sich ab.
Auf einem Bandstahl von derselben Art, wie er als
Bandstahl im Beispiel 1 verwendet wurde, wurde eine
Co-Plattierungsschicht mit einer Dicke von 0,5 µm
als erste Plattierungsschicht mittels chemischem
Plattieren unter Verwendung eines Plattierungsbades
ausgebildet, wobei das Plattierungsbad 22 g/l
CoCl2 · 7 H2O, 105 g/l N2H6Cl2 und 90 g/l
C4H4O6Na2 · 2 H2O aufwies; und dann wurde als
zweite Plattierungsschicht mittels chemischem
Plattieren eine Ni-B-Plattierungsschicht mit einer
Dicke von 5 µm über der ersten
Plattierungsschicht ausgebildet. Die Gesamtdicke der
ersten Schicht und der zweiten Schicht betrug
5,5 µm. Der so mit zwei Plattierungsschichten
beschichtete Bandstahl wurde auf dieselbe Weise wie
in Beispiel 1 zu einem Rohr geformt und dann bei
einer Temperatur von 1200°C 5 Minuten lang
wärmebehandelt, um ein geschweißtes Rohr
herzustellen.
Das so erhaltene geschweißte Rohr wurde demselben
Salzsprühtest wie in Beispiel 1 unterzogen, wobei
sich nach 72 Stunden kein Rost bildete. Durch
mikroskopische Untersuchung des Querschnitts der
Raupe des Rohres nach dem Test wurde erkannt, daß
die zweite Plattierungsschicht das Teil sicher
bedeckte und daß zwischen der ersten
Plattierungsschicht und der zweiten
Plattierungsschicht eine diffundierte Schicht
vorhanden war. Bei der Biege- und der
Funktionsüberprüfung zeigte die plattierte
Oberfläche des Rohres weder Risse noch schälte sie
sich ab.
Auf einem Bandstahl von derselben Art, wie er als
Bandstahl in Beispiel 1 verwendet wurde, wurde als
erste Plattierungsschicht mittels desselben
Elektroplattierungsverfahrens unter Verwendung
desselben Plattierungsbades wie in Beispiel 1 eine
Nickelplattierungsschicht mit einer Dicke von
8 µm ausgebildet; und dann wurde als zweite
Plattierungsschicht mittels Elektroplattieren unter
Verwendung eines Plattierungsbades eine
Sn-Ni-Plattierungsschicht mit einer Dicke von
0,5 µm über der ersten Plattierungsschicht
ausgebildet, wobei das Plattierungsbad 0,28 g/l
SnCl2 · 6 H2O, 30 g/l NiCl2 · 6 H2O, 200 g/l
K4P2O7, 20 g/l Glykokoll und 5 ml/l
konzentrierten wäßrigen Ammoniak aufwies. Die
Gesamtdicke der ersten Schicht und der zweiten
Schicht betrug 8,5 µm. Der so mit den zwei
Plattierungsschichten beschichtete Bandstahl wurde
auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 zu einem Rohr
geformt und dann bei einer Temperatur von 1130°C
1 Minute lang wärmebehandelt, um ein geschweißtes
Rohr herzustellen.
Das so erhaltene geschweißte Rohr wurde demselben
Salzsprühtest wie in Beispiel 1 unterzogen, wobei
sich nach 72 Stunden kein Rost bildete. Durch
mikroskopische Untersuchung des Querschnitts des
Raupenteils des Rohres nach dem Test wurde
untermauert, daß die zweite Plattierungsschicht das
Teil sicher bedeckte. Bei der Biege- und
Funktionsüberprüfung zeigte die plattierte
Oberfläche des Rohres weder Risse noch schälte sie
sich ab.
Auf einem Bandstahl von derselben Art, wie er als
Bandstahl in Beispiel 1 verwendet wurde, wurde
mittels Elektroplattierung unter Verwendung eines
Plattierungsbades als erste Plattierungsschicht eine
Nickelplattierungsschicht mit einer Dicke von
0,5 µm ausgebildet, wobei das Plattierungsbad
260 g/l NiCl2 · 6 H2O, 14 g/l CoCl2 · 6 H2O und
15 g/l H3BO3 aufwies; und dann wurde über der
ersten Plattierungsschicht als zweite
Plattierungsschicht durch Elektroplattierung unter
Verwendung eines Plattierungsbades eine
Sn-Zn-Plattierungsschicht mit einer Dicke von
0,5 µm ausgebildet, wobei ein Plattierungsbad mit
der Bezeichnung "SZ-240" (hergestellt von Dipsole
Co.) verwendet wurde. Die Gesamtdicke der ersten
Schicht und der zweiten Schicht betrug 1 µm. Der
so mit den beiden Plattierungsschichten beschichtete
Bandstahl wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1
zu einem Rohr geformt und dann bei einer Temperatur
von 1000°C 2 Minuten lang wärmebehandelt, um ein
geschweißtes Rohr herzustellen.
Das so erhaltene geschweißte Rohr wurde demselben
Salzsprühtest wie in Beispiel 1 unterzogen, wobei
sich nach 48 Stunden kein Rost bildete. Durch
mikroskopische Untersuchung des Querschnitts des
Raupenteils des Rohres nach dem Test wurde
untermauert, daß die zweite Plattierungsschicht das
Teil sicher bedeckte. Bei der Biege- und
Funktionsüberprüfung zeigte die plattierte
Oberfläche des Rohres weder Risse noch schälte sie
sich ab.
Auf einem Bandstahl derselben Art, wie er als
Bandstahl in Beispiel 1 verwendet wurde, wurde als
erste Plattierungsschicht mittels Elektroplattierung
unter Verwendung eines Plattierungsbades eine
Co-Sn-Plattierungsschicht mit einer Dicke von
10 µm ausgebildet, wobei das Plattierungsbad
10 g/l CoCl2 · 6 H2O, 45 g/l Na2Sn(OH)6 und
30 g/l Aminocarbonsäure aufwies; und dann wurde über
der ersten Plattierungsschicht als zweite
Plattierungsschicht mittels Elektroplattierung unter
Verwendung eines Chloridbades eine
Ni-Zn-Plattierungsschicht mit einer Dicke von
5 µm ausgebildet. Die Gesamtdicke der ersten
Schicht und der zweiten Schicht betrug 15 µm. Der
so mit zwei Plattierungsschichten beschichtete
Bandstahl wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1
zu einem Rohr geformt und dann bei einer Temperatur
von 800°C 30 Sekunden lang wärmebehandelt, um ein
geschweißtes Rohr herzustellen.
Das so erhaltene geschweißte Rohr wurde demselben
Salzsprühtest wie in Beispiel 1 unterzogen, wobei
sich nach 72 Stunden kein Rost bildete. Durch
mikroskopische Untersuchung des Querschnitts der
Raupe des Rohres nach dem Test wurde untermauert,
daß die zweite Plattierungsschicht das Teil sicher
bedeckte und daß zwischen der ersten
Plattierungsschicht und der zweiten
Plattierungsschicht eine diffundierte Schicht
vorhanden war. Bei der Biege- und
Funktionsüberprüfung zeigte die plattierte Oberfläche
des Rohres weder Risse noch schälte sie sich ab.
Auf einem Bandstahl derselben Art, wie er als
Bandstahl in Beispiel 1 verwendet wurde, wurde als
erste Plattierungsschicht mittels desselben
chemischen Plattierungsverfahrens, wie es in
Beispiel 3 zur Bildung der zweiten
Plattierungsschicht verwendet wurde, eine
Ni-B-Plattierungsschicht mit einer Dicke von
0,5 µm ausgebildet; und dann wurde über der
ersten Ni-B-Plattierungsschicht als zweite
Plattierungsschicht durch dasselbe
Elektroplattierungsverfahren wie in Beispiel 4 zur
Bildung der zweiten Plattierungsschicht eine
Sn-Ni-Plattierungsschicht mit einer Dicke von
10 µm ausgebildet. Die Gesamtdicke der ersten
Schicht und der zweiten Schicht betrug 10,5 µm.
Der so mit zwei Plattierungsschichten beschichtete
Bandstahl wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1
zu einem Rohr geformt und dann bei einer Temperatur
von 1130°C 3 Minuten lang wärmebehandelt, um ein
geschweißtes Rohr herzustellen.
Das so erhaltene geschweißte Rohr wurde demselben
Salzsprühtest wie in Beispiel 1 unterzogen, wobei
sich nach 72 Stunden kein Rost zeigte. Durch
mikroskopische Untersuchung des Querschnitts des
Raupenteils des Rohres nach dem Test wurde
untermauert, daß die zweite Plattierungsschicht
sicher das Teil bedeckte. Bei der Biegeprüfung
zeigte die plattierte Oberfläche des Rohres weder
Risse noch wurde sie abgepellt.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 2. Auf einem
Bandstahl 1 derselben Art, wie er als Bandstahl in
Beispiel 1 eingesetzt wurde, wurde als
Zwischenplattierungsschicht 6 durch
Elektroplattierung unter Verwendung eines bekannten
Wattbades eine Nickel-Vorplattierungsschicht mit
einer Dicke von 0,3 µm ausgebildet; dann wurde
über der Nickel-Vor- bzw.
-Zwischenplattierungsschicht als eine erste
Plattierungsschicht 2 mittels desselben
Elektroplattierungsverfahrens, wie in Beispiel 3 zur
Bildung der ersten Plattierungsschicht, eine
Co-Plattierungsschicht mit einer Dicke von 5 µm
ausgebildet; und daran anschließend wurde über der
ersten Co-Plattierungsschicht als eine zweite
Plattierungsschicht 3 mittels desselben
Plattierungsverfahrens, wie es in Beispiel 3 zur
Bildung der zweiten Plattierungsschicht verwendet
wurde, eine Ni-B-Plattierungsschicht mit einer Dicke
von 0,5 µm ausgebildet. Die Gesamtdicke der
Zwischenschicht, der ersten Plattierungsschicht und
der zweiten Plattierungsschicht betrug 5,8 µm.
Der so mit einer Zwischenschicht und
zwei Plattierungsschichten beschichtete Bandstahl
wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 zu einem
Rohr geformt und dann bei einer Temperatur von 900°C
3 Minuten lang wärmebehandelt, um ein geschweißtes
Rohr herzustellen.
Das so erhaltene geschweißte Rohr wurde demselben
Salzsprühtest wie in Beispiel 1 unterzogen, wobei
sich nach 72 Stunden kein Rost bildete. Durch
mikroskopische Untersuchung des Querschnitts des
Raupenteils des Rohres nach dem Test wurde
untermauert, daß die zweite Plattierungsschicht
sicher das Teil bedeckte. Bei der Biege- und
Funktionsüberprüfung zeigten sich bei der
plattierten Oberfläche des Rohres weder Risse noch
schälte sich die plattierte Oberfläche ab.
Auf einem Bandstahl von derselben Art, wie er als
Bandstahl in Beispiel 1 verwendet wurde, wurde als
Zwischenplattierungsschicht 6 mittels
Elektroplattierung unter Verwendung eines bekannten
Kupfercyanidbades eine Kupfer-Vorplattierungsschicht
mit einer Dicke von 0,5 µm ausgebildet; dann
wurde über der Cu-Zwischenplattierungsschicht eine
erste Plattierungsschicht mittels desselben
Elektroplattierungsverfahrens, wie in Beispiel 1 zur
Bildung der ersten Plattierungsschicht, eine
Nickelplattierungsschicht mit einer Dicke von
4 µm ausgebildet; und daran anschließend wurde
über der ersten Nickelplattierungsschicht als zweite
Plattierungsschicht mittels desselben chemischen
Plattierungsverfahrens, wie es in Beispiel 1 zur
Bildung der zweiten Plattierungsschicht verwendet
wurde, eine Ni-P-Plattierungsschicht mit einer Dicke
von 10 µm ausgebildet. Die Gesamtdicke der
Zwischenschicht, der ersten Schicht und der zweiten
Schicht betrug 14,5 µm. Der so mit einer
Zwischenschicht und zwei Plattierungsschichten
beschichtete Bandstahl wurde auf dieselbe Weise wie
in Beispiel 1 zu einem Rohr geformt und dann bei
einer Temperatur von 850°C 30 Sekunden lang
wärmebehandelt, um ein geschweißtes Rohr
herzustellen.
Das so erhaltene geschweißte Rohr wurde demselben
Salzsprühtest wie in Beispiel 1 unterzogen, wobei
sich nach 96 Stunden kein Rost bildete. Durch
mikroskopische Untersuchung des Querschnitts des
Raupenteils des Rohres nach dem Test wurde
untermauert, daß die zweite Plattierungsschicht das
Teil sicher bedeckte. Bei der Biege- und
Funktionsprüfung zeigte die plattierte Oberfläche
des Rohres weder Risse noch pellte sie sich ab.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 3. Auf einem
Bandstahl 1 von derselben Art, wie er als Bandstahl
im Beispiel 1 verwendet wurde, wurde auf dieselbe
Weise wie in Beispiel 2 zur Bildung der ersten
Nickelplattierungsschicht nur eine
Nickelplattierungsschicht 2 mit einer Dicke von
3 µm ausgebildet. Der so mit nur einer
Nickelplattierungsschicht beschichtete Bandstahl
wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 zu einem
Rohr geformt und dann bei einer Temperatur von 900°C
30 Sekunden lang wärmebehandelt, um ein geschweißtes
Rohr herzustellen.
Das so erhaltene geschweißte Rohr wurde demselben
Salzsprühtest wie in Beispiel 1 unterzogen, wobei
der Raupenteil innerhalb einer halben Stunde
rostete. Durch mikroskopische Untersuchung des
Querschnitts des Raupenteils des Rohres nach dem
Test wurde bestätigt, daß sich die
Nickelplattierungsschicht von dem Teil gelöst hatte.
Auf einem Bandstahl derselben Art, wie er als
Bandstahl in Beispiel 1 verwendet wurde, wurde als
erste Plattierungsschicht mittels desselben
Elektroplattierungsverfahrens, wie es in Beispiel 1
zur Bildung der ersten Plattierungsschicht
eingesetzt wurde, eine Nickelplattierungsschicht mit
einer Dicke von 0,2 µm ausgebildet; und dann
wurde über der ersten Nickelplattierungsschicht als
zweite Plattierungsschicht mittels desselben
Elektroplattierungsverfahrens, wie in Beispiel 2 zur
Bildung der zweiten Plattierungsschicht, eine
Sn-Plattierungsschicht mit einer Dicke von 15 µm
ausgebildet. Die Gesamtdicke der ersten Schicht und
der zweiten Schicht betrug 15,2 µm. Der so mit
den beiden Schichten beschichtete Bandstahl wurde
auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 zu einem Rohr
geformt und dann bei einer Temperatur von 1130°C
3 Minuten lang wärmebehandelt, um ein geschweißtes
Rohr herzustellen.
Das so erhaltene geschweißte Rohr wurde demselben
Salzsprühtest wie in Beispiel 1 unterzogen, wobei
sich nach 48 Stunden kein Rost bildete. Dennoch
schälte sich als Ergebnis der Biege- und
Funktionsprüfung des Rohres die plattierte
Oberfläche ab. Da die Gesamtdicke der zwei
aufgebrachten Plattierungsschichten über der
bevorzugten Obergrenze von 15 µm war, war in dem
Beispiel das geschweißte Rohr nicht verarbeitbar,
aber nachteilig kostspielig.
Auf einem Bandstahl derselben Art, wie er als
Bandstahl im Beispiel 1 eingesetzt wurde, wurde als
erste Plattierungsschicht mittels desselben
Elektroplattierungsverfahrens, wie in Beispiel 6 zur
Bildung der ersten Plattierungsschicht, eine
Co-Sn-Plattierungsschicht mit einer Dicke von
5 µm ausgebildet; und dann wurde über der ersten
Co-Sn-Plattierungsschicht als zweite
Plattierungsschicht mittels desselben
Plattierungsverfahrens wie in Beispiel 3 zur
Bildung der zweiten Plattierungsschicht eine
Ni-P-Plattierungsschicht mit einer Dicke von
15 µm gebildet. Die Gesamtdicke der ersten
Schicht und der zweiten Schicht betrug 20 µm. Der
so mit zwei Plattierungsschichten beschichtete
Bandstahl wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1
zu einem Rohr geformt und dann bei einer Temperatur
von 1000°C 5 Minuten lang wärmebehandelt, um ein
geschweißtes Rohr herzustellen.
Das so erhaltene geschweißte Rohr wurde demselben
Salzsprühtest wie in Beispiel 1 unterzogen, wobei
sich nach 48 Stunden kein Rost bildete. Dennoch
schälte sich die plattierte Oberfläche als Ergebnis
der Biege- und Funktionsprüfung des Rohres ab.
Auf einem Bandstahl derselben Art, wie er als
Bandstahl in Beispiel 1 verwendet wurde, wurde als
erste Plattierungsschicht mittels desselben
Elektroplattierungsverfahrens, wie in Beispiel 1 zur
Bildung der ersten Plattierungsschicht, eine
Nickelplattierungsschicht mit einer Dicke von
15 µm ausgebildet; und dann wurde über der ersten
Ni-Plattierungsschicht als zweite
Plattierungsschicht mittels desselben chemischen
Plattierungsverfahrens, wie in Beispiel 1 zur
Bildung der zweiten Plattierungsschicht, eine
Ni-P-Plattierungsschicht mit einer Dicke von
15 µm gebildet. Die Gesamtdicke der ersten
Schicht und der zweiten Schicht betrug 30 µm. Der
so mit zwei Plattierungsschichten beschichtete
Bandstahl wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1
zu einem Rohr geformt und dann bei einer Temperatur
von 850°C 30 Sekunden lang wärmebehandelt, um ein
geschweißtes Rohr herzustellen.
Das so erhaltene geschweißte Rohr wurde demselben
Salzsprühtest wie in Beispiel 1 unterzogen, wobei
sich nach 48 Stunden kein Rost bildete. Dennoch
schälte sich als Ergebnis der Biege- und
Funktionsprüfung des Rohres die plattierte
Oberfläche ab.
Erfindungsgemäß wird ein geschweißtes Rohr zur
Verfügung gestellt, dessen Innenoberfläche mit zwei
Plattierungsschichten, der Reihe nach mit einer
ersten Plattierungsschicht und einer zweiten
Plattierungsschicht beschichtet ist, wobei die
zweite Plattierungsschicht aus einem Metall oder
einer Legierung ist, das oder die einen niedrigeren
Schmelzpunkt als das Metall oder die Legierung zur
Bildung der ersten Plattierungsschicht hat bzw.
haben. Demzufolge wird an der Innenoberfläche des
erfindungsgemäßen geschweißten Rohres der Basisstahl
nicht exponiert und die Innenoberfläche ist deswegen
frei von Rissen, feinen Löchern oder Ablagerungen.
Die Plattierungsschichten zur Beschichtung der
Innenoberfläche des erfindungsgemäßen geschweißten
Rohres schälen sich nur schwerlich ab und verfügen
deswegen über eine exzellente
Korrosionsbeständigkeit. Zusätzlich verfügt das
erfindungsgemäß geschweißte Rohr über eine
hervorragende Verarbeitbarkeit beim Biegen oder bei
der Herstellung von Anschlüssen. Die gewerbliche
Anwendbarkeit der Erfindung ist offensichtlich.
Claims (8)
1. Geschweißtes Stahlrohr mit hoher
Korrosionsbeständigkeit der Innenoberfläche,
dessen Innenoberfläche, mit Ausnahme des
Raupenteils, zumindest eine erste plattierte
Schicht aus Ni, Co, einer Legierung auf Ni-Basis
oder einer Legierung auf Co-Basis aufweist und
dessen Innenoberfläche einschließlich des
Raupenteils zusätzlich auf der ersten
plattierten Schicht eine zweite plattierte
Schicht aus einem Metall oder einer Legierung
aufweist, wobei Metall oder Legierung einen
niedrigeren Schmelzpunkt aufweisen als das
Metall oder die Legierung zur Bildung der ersten
Plattierungsschicht.
2. Geschweißtes Stahlrohr nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen der ersten
Plattierungsschicht und der zweiten
Plattierungsschicht eine Diffusionsschicht
ausgebildet ist.
3. Geschweißtes Stahlrohr nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die zweite über der
ersten Plattierungsschicht zu bildende
Plattierungsschicht aus Sn, Sn-Zn, Sn-Ni, Ni-P,
Ni-B und/oder Ni-Zn ist.
4. Geschweißtes Stahlrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der
Innenoberfläche und der ersten
Plattierungsschicht eine
Zwischenplattierungsschicht vorhanden ist.
5. Verfahren zur Herstellung eines geschweißten Stahlrohres mit hoher
Korrosionsbeständigkeit der Innenoberfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem Verfahren man
- - auf zumindest einer Oberfläche eines Bandstahles eine erste Plattierungsschicht aus Ni, Co, einer Legierung auf Ni-Basis oder einer Legierung auf Co-Basis ausbildet,
- - dann auf der ersten Plattierungsschicht eine zweite Plattierungsschicht aus einem einzigen Metall oder einer Legierung ausbildet, wobei das Metall oder die Legierung einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweisen als das Metall oder die Legierung zur Bildung der ersten Plattierungsschicht;
- - daran anschließend der so plattierte Bandstahl zu einem Rohr geformt wird, bei dem die plattierte Oberfläche innen ist,
- - die Stoßkanten miteinander durch eine Schweißnaht verbunden werden,
- - dann das geschweißte Rohr auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der die zweite, nicht jedoch die erste Plattierungsschicht schmilzt, so daß das flüssige Metall der zweiten Plattierungsschicht den innenliegenden Raupenteil der Schweißnaht bedeckt,
- - und dann das Rohr abgekühlt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung
bei einer Temperatur zwischen 600°C und 1200°C
durchgeführt wird.
7. Verfahren zur Herstellung eines geschweißten
Rohres nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß auf der ersten Plattierungsschicht als
zweite Plattierungsschicht eine
Plattierungsschicht aus Sn, Sn-Zn, Sn-Ni, Ni-P,
Ni-B und/oder Ni-Zn gebildet wird.
8. Verfahren zur Herstellung eines geschweißten
Rohres nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß zunächst direkt auf
einer Oberfläche des Bandstahls eine
Zwischenplattierungsschicht ausgebildet wird,
bevor die erste Plattierungsschicht darauf
ausgebildet wird.
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- 1993-02-24 US US08/021,982 patent/US5335841A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19915574A1 (de) * | 1999-03-30 | 2000-10-12 | Sms Demag Ag | Verfahren zur Herstellung des innen- und/oder außen verzinnten Hohlprofiles sowie innenverzinntes Kupferrohr |
Also Published As
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US5335841A (en) | 1994-08-09 |
DE4136038A1 (de) | 1992-05-07 |
GB2251630B (en) | 1995-03-08 |
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