DE4311278A1

DE4311278A1 - Rohrverbindung mit einem Schneidring

Info

Publication number: DE4311278A1
Application number: DE4311278A
Authority: DE
Inventors: Paul Prof Dr Guempel
Original assignee: Schwer Edelstahl Fittings GmbH
Current assignee: SCHWER FITTINGS GMBH, 78588 DENKINGEN, DE
Priority date: 1993-04-06
Filing date: 1993-04-06
Publication date: 1994-10-13
Also published as: US5393109A

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung mit einem die Rohrwandung umfangenden, in diese mit wenigstens einer Schneidkante eindrückbaren Schneidring aus einer metallischen Verbindung, insbesondere aus einer Legierung mit den Bestand teilen CrNiMo.

Derartige Rohrverbindungen ermöglichen ein schnelles Zusam menfügen von Rohren durch eine lötlose Verschraubung, die dank des Schneidringes dicht mit dem ihr zugeordneten Rohr verbunden ist. Nähere Einzelheiten für solche Verschraubungen sind der DIN 2353 (Juni 1991) zu entnehmen. Solche Schneidringverschraubungen können in leichter Ausführung vor allem bei Leitungen für Druckluft im Niederdruckbereich (bis 100 bar) und als schwere Ausgestaltung für den Schwermaschi nenbau über 250 bar eingesetzt werden.

Die Schneidringe werden üblicherweise aus austenitischem Standardstahl (z. B. X 10 CrNiMo 18 10 2, Werkstoff Nr. 1.4571) gefertigt. Solche Schneidringe sind zu weich, um in einen anderen Stahl einzuschneiden. Da austenitischer Stahl keine Umwandlung durchläuft, kann er nicht gehärtet werden; es ist lediglich eine Oberflächenhärtung möglich, bei der ein zusätzlicher Stoff - etwa Stickstoff und/oder Kohlenstoff - im Oberflächenbereich eingebaut wird. Diese Maßnahme führt zwar zu einer Oberflächenhärtung und stellt somit die Schneidhaltigkeit sicher, solche Maßnahmen führen jedoch gleichzeitig in besonders nachteiliger Weise zu Einschrän kungen der Korrosionsbeständigkeit des Grundstahles.

In Kenntnis dieses Standes der Technik hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, eine Rohrverbindung der eingangs erwähnten Art zu verbessern und die Kerbfähigkeit ihres Schneidringes zu erhöhen, ohne daß eine Minderung anderer Qualitätsmerkmale erfolgt.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre nach dem unabhängi gen Patentanspruch; die Unteransprüche geben weitere günstige Ausgestaltungen an.

Vorgeschlagen wird ein Schneidring aus nichtrostendem Stahl, der seine Schneidfähigkeit durch eine Kaltverfestigung er hält. Dazu sollen vor allem die folgenden Stahlgruppen einge setzt werden:

- nichtrostender austenitischer Standard stahl (z. B. Werkstoff Nr. 1.4571);
- stickstofflegierter und/oder druckaufge stickter nichtrostender Stahl (etwa Nr. 1.4565);
- nichtrostender, ferritisch-austenitischer Duplexstahl, wie Nr. 1.4462.

Bevorzugt wird das Rohr - oder das Stabmaterial, aus dem der Schneidring gefertigt werden soll - als Vormaterial kaltverfestigt, jedoch ist es auch möglich, diese erfindungs gemäße Kaltverfestigung nach dem Ausformen des Schneidringes an diesem unmittelbar vorzunehmen. Von besonderer Bedeutung ist ein Schneidring aus kaltverfestigtem Rohr aus dem Stahl X2 CrNiMoN 22 5 3 - Werkstoff Nr. 1.4462 -. Die Korrosionsbeständigkeit dieses Materials ist besser als bei austenitischem Standardstahl. Da keine Oberflächenhärtung durchgeführt werden muß und eine Kaltverfestigung nicht zu einer Reduzierung der Korrosionsbeständigkeit führt, liegt hier ein Schneidring mit außergewöhnlich hoher Korrosionsbeständigkeit vor.

Es ist bekannt, daß die Festigkeitseigenschaften von nichtrostendem Stahl durch eine Kaltumformung erhöht zu wer den vermögen. Diese Erhöhung erfolgt bei der Streckgrenze in stärkerem Maße als bei der Festigkeit.

Das Einschneiden des Schneidringes in das mit der Verbindung zu versehende Rohr stellt seinerseits ebenfalls einen Kaltumformvorgang mit einhergehender Kaltverfestigung dar; dessen ist sich der Durchschnittsfachmann bewußt, so daß er in diese Richtung nicht die Lösung des Problemes durch den Einsatz von kaltverfestigtem Niro-Stahl erwartet. Man weiß außerdem, daß eine Härtesteigerung des austenitischen Stahles durch Kaltverfestigung nur in geringem Maße zu erwarten ist. Schneidwaren, Bestecke, Werkzeuge od. dgl. werden daher heute immer noch aus gehärtetem martensitischem nichtrostendem Stahl gefertigt, da mit austenitischen nichtrostenden Stählen die benötigte Schneidhaltigkeit nicht zu erreichen ist. Die Korrosionsbeständigkeit dieser in der Schneidwarenindustrie eingesetzten martensitischen Chromstähle reicht jedoch für die hohen Korrosionsanforderungen an die Schneidringe nicht aus ("Nichtrostende Stähle" Stahl u. Eisen-Verlag, 2. Auflage, S. 279/280).

Daß eine Fertigung von Schneidringen aus kaltverfestigtem Strang aus nichtrostendem Stahl zu einem sehr guten Ergebnis führt, bleibt für den Fachmann überraschend. Die "Härtung" über eine Kaltverfestigung erfolgt über den gesamten Quer schnitt, während bisher bei Schneidringen nur die Randzone gehärtet werden konnte; dieser Unterschied hat weiterhin eine deutliche Verbesserung des Einschneidens zur Folge.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzug ten Ausführungsbeispieles sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1: die teilweise geschnittene Seitenansicht der Teile einer lötlosen Rohrverbindung mit - überhöht skizziertem - Schneid ring;

Fig. 2: die Rohrverbindung nach dem Zusammenfügen der Einzelteile;

Fig. 3: einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2.

Ein starken Druckstößen, Schwingungen und hohen mechanischen Beanspruchungen beispielsweise im Schwermaschinenbau in der chemischen Industrie, bei Gußkälteanlagen od. dgl. ausgesetz tes metallisches Rohr 10 eines beispielsweisen Außendurchmes sers d von 30 mm für Nenndrücke bis etwa 250 bar wird - in der Zeichnung vernachlässigt - innen und außen leicht ent gratet und anschließend in den Innendurchgang 12 einer Über wurfmutter 14 eingeschoben. Wie Fig. 2 verdeutlicht, über greift die Überwurfmutter 14 einen ebenfalls vom Rohr 10 durchsetzten Schneidring 16 einer Länge n von hier 13,5 mm, der mit einer sich konisch verjüngenden Endfläche 18 eines Ringkragens 20 einer entsprechend verlaufenden Mutterinnen fläche 15 anliegt.

An den Ringkragen 20 dieses Schneidringes 16 schließt quer schnittlich ein Hülsenteil 21 mit konisch zu einer Schneid kante 22 verjüngtem Endbereich 24 an, der innenseitig zwei - ihrerseits Konusflächen darstellende - geneigte Ringstreifen 26, 27 anbietet; diese erzeugen zwei Innenschneidkanten 29, 30.

Dem Schneidring 16 ist der Innenkonus 32 eines Verbindungs stutzens 34 zugeordnet, der andernends mit einem Außengewinde 36 versehen ist. Der Innenkonus 32 endet an einer Anschlagschulter 33 für jenes Rohr 10; der Innendurchmesser e des Verbindungsstutzens 34 entspricht dem Innendurchmesser des Rohres 10.

Beim Anziehen der Überwurfmutter 14 wird der Schneidring 16 in den Innenkonus 32 geführt, der die Schneidkante 22 - wäh rend des Anziehens der mit einem Außengewinde 37 des Innenko nus 32 kämmenden Überwurfmutter 14 - in die Oberfläche des Rohres 10 eindrückt.

Fig. 3 läßt deutlich werden, daß sich an der Stirnfläche 23 der Schneidkante 22, 29 am Rohr 10 ein ringförmiger Aufwurf 40, 41 bildet. Gleichzeitig wird das Rohr 10 dichtend gegen jene Anschlagschulter 33 geführt. An der beschriebenen End fläche 18 verkeilt sich der Schneidring 16 durch den Druck der Überwurfmutter 14.

Der Schneidring 16 ist aus kaltverfestigtem Rohr aus dem Stahl X2 CrNiMoN 22 5 3 - Werkstoff Nr. 1.4462 - gefer tigt. Die Korrosionsbeständigkeit dieses Materials ist besser als bei austenitischem Standardstahl. Da keine Oberflächen härtung durchgeführt werden muß und eine Kaltverfestigung nicht zu einer Reduzierung der Korrosionsbeständigkeit führt, liegt hier ein Schneidring mit außergewöhnlich hoher Korrosi onsbeständigkeit vor.

Die Eindringtiefe i der Schneidkante 22 entspricht etwa 2/3 der Dicke h des Endbereiches 24, dessen Konuswinkel w hier etwa 150 mißt.

Claims

1. Rohrverbindung mit einem die Rohrwandung umfangenden, in diese mit wenigstens einer Schneidkante eindrückbaren Schneidring aus einer metallischen Verbindung, insbeson dere aus einer Legierung mit den Bestandteilen CrNiMo, gekennzeichnet durch einen Schneidring (16), der aus einem aus nichtrostendem Stahl gezogenen und kaltverfestigten Strang abgelängt sowie geformt ist.

2. Rohrverbindung mit einem die Rohrwandung umfangenden, in diese mit wenigstens einer Schneidkante eindrückbaren Schneidring aus einer metallischen Verbindung, insbesondere aus einer Legierung mit den Bestandteilen CrNiMo, gekennzeichnet durch einen Schneidring (16), der aus einem aus nichtrostendem Stahl gezogenen Rohr abgelängt sowie anschließend geformt und kaltverfestigt ist.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Rohr aus austenitischem Standardstahl.

4. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Rohr aus austenitisch-ferritischem Duplex stahl.

5. Rohrverbindung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Rohr aus dem Stahl X2 CrNiMoN 22 5 3.

6. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Rohr aus stickstofflegiertem und/oder druck aufgesticktem Stahl.

7. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Rohr aus einem pulvermetallurgisch hergestellten Stahl geformt ist.