EP1827727B1

EP1827727B1 - Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres

Info

Publication number: EP1827727B1
Application number: EP05819971A
Authority: EP
Inventors: Bernd Berg
Original assignee: Bergrohr GmbH Siegen
Current assignee: Bergrohr GmbH Siegen
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2025-12-16
Also published as: US20090288467A1; MY140142A; EP1827727A1; US20090293981A1; CN101087665A; CA2592003C; US8117882B2; KR20070101864A; KR20090043616A; JP2008523996A; EP1857194A1; DK1857194T3; AU2009201144B2; BRPI0519169A2; ES2308586T3; AU2005318485B2; JP2009220182A; AU2005318485A1; AU2009201144A1; SG155259A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres. Mehrlagen-Rohre werden vorzugsweise bei hohen Anforderungen gegen Korrosion oder Abrasion verwendet.
Korrosionsbeständige Druckbehälter oder Druckleitungen können durch Anwendung von Mehrlagen-Rohren kostengünstiger hergestellt werden als Massivausführungen aus entsprechenden Werkstoffen. Dies wird erreicht durch die Lastenteilung auf eine dünne, korrosionsbeständige Innenlage (z.B. rost- und säurebeständiger Stahl) und eine hochfeste, druckbeständige Außenlage (z. B. Feinkombaustahl). Dadurch kann der Stahlverbrauch insgesamt erheblich gesenkt und ein Großteil des verbleibenden Strahlverbrauchs auf kostengünstige Werkstoffe verlagert werden.
Abrasionsbeständige Rohrleitungen werden durch die Ausführung als Mehrlagen-Rohr (etwa mit mechanischer Bindung, s.u.) in bestimmten Güteklasen überhaupt erst ermöglicht da Werkstoffe (z.B. hochfeste Stähle mit hohen Härten) als Innenlage eingesetzt werden können, die für sich alleine nicht oder nur sehr schwierig zu Rohren verarbeitet werden können.
Andere Werkstoffkombinationen sind in großer Vielfalt möglich, prinzipiell begrenzt sich die Kombinierbarkeit von Werkstoffen dabei nur durch die jeweilig infrage kommenden Verarbeitungstechniken.
Beim Aufbau des Rohrmantels wird unterschieden zwischen

vollflächiger metallurgischer Bindung (diese erfordert plattiertes Blech als Ausgangshalbzeug), und
rein mechanischer Bindung (etwa einer Reibbindung) zwischen Innen- und Außenrohr - vorzugsweise Innen- und Außenblech und ihrer Verschweißung an den Blechkanten-.

Die Herstellung solcher Mehrlagenrohre erfolgt dabei nach dem Stand der Technik wie folgt.
Ein solches Verfahren ist durch JP-A-60111791 bekannt geworden.
Bei Mehrlagenrohren mit metallurgischer Bindung zwischen den Lagen - etwa Mehrlagenrohren aus Metallblechen, vorzugsweise Stahlblechen - findet als Ausgangshalbzeug ein plattiertes Verbundblech aus zwei verschiedenen (Stahl-)Werkstoffen Verwendung. Das Mehrlagenrohr wird dann wie folgt hergestellt:

Zunächst erfolgt die Herstellung eines Verbund-Bleches durch Walz- oder Sprengplattieren,
dann die Rohrformung nach üblichen Verfahren,etwa vermittels einer Biegewalze oder Biegeprese und
hernach die Schweißung, wobei die Außenwand des Mehlagenrohres nach den üblichen Verfahren zur Rohrschweißung entsprechend dem verwendeten Werkstoff und die Schweißung der Innenwand als Auftragsschweißung, ebenfalls passend zum Werkstoff erfolgt

Der Nachteil dieses Verfahrens nach dem Stand der Technik liegt zum einen in den hohen Kosten des Ausgangshalbzeuges und damit auch des Endproduktes, zum anderen aber auch in einer mangelnden ausreichenden Verfügbarkeit des Ausgangshalbzeuges, aufgrund äußerst beschränkter Produktionskapazitäten hierfür in der Welt So gibt es nach Kenntnis der Anmeldean und des Erfinders nur einige wenige Anlagen zur Herstellung walzplattierter mehrlagiger Bleche, etwa in Österreich und in Japan, jedoch beispielsweise keine einzige Anlage in der Bundesrepublik Deutschland hierfür. Auch Anlagen für das Sprengplattieren sind nach Kenntnis des Erfinders und der Anmelderin kaum vorhanden. So existiert etwa bei Dynamit Nobel in Burbach, Bundesrepublik Deutschland eine der wenigen solchen Anlagen. Auch ist die hierbei verwendete Fertigungstechnik sehr und entsprechend aufwendig und teuer, wobei zusätzlich zu bemerken ist, daß sie auch nur für sehr kleine Fertigungslose überhaupt zur Verfügung steht.
Weiterhin ist die Anzahl der Werkstoffe, die sich auf diese Weise verarbeiten lassen, begrenzt. So lassen sich etwa bestimmte abrasionsbeständige Stähle als Innenlage dann nicht verwenden, wenn sie sich aufgrund ihres hohen Kohlenstoffanteils nicht oder nur schlecht schweißen lassen.
Bei Mehrlagenrohren mit mechanischer Bindung finden als Ausgangshalbzeug mehrere - vorzugsweise zwei - fertige Rohre Verwendung. Das Verfahren soll dabei im folgenden anhand des Beispiels zweier Rohre erläutert werden (im Falle weiterer Lagen sind die Auführungen entsprechend zu verstehen):

Zwei fertige Rohre werden aus den zu kombinierenden Werkstoffen passgenau gefertigt und ohne Reibung ineinander geschoben, wobei das äußere Rohr eine höhere Streckgrenze aufweisen muß als das innere.
Durch Expandieren (mechanisch - etwa vermittels eines Expansionsstempels - oder durch Flüssigkeitsdruck, wobei die ineinander liegenden Rohre in ein das Außenrohr umfassendes Gesenk gepreßt werden) wird das Innenrohr unter elastischer Aufweitung des Außenrohrs in das Außenrohr gedrückt. Nach Wegfallen der Expansionskräfte legt sich das Außenrohr wegen der höheren elastischen Rückfederung kraftschlüssig um das Innenrohr.
Abschließend werden die beiden Werkstoffe an den Stirnseiten verschweißt.

Der Nachteil dieses Verfahrens nach dem Stand der Technik liegt darin begründer, daß das äußere Rohr eine höhere Streckgrenze aufweisen muß als das innere, da ansonsten die den Kraftschluß mit dem Innenrohr hervorrufende und daher erforderliche elastische Rückfederung des Außenrohres fehlt Dies ist insbesondere deshalb nachteilig, weil hochfeste Wertstoffe - etwa besonders hochfeste Stähle -, wie sie vorzugsweise für abrasionsbeständige Rohrleitungen im Inneren des Rohres besonders vorteilhaft sind, hohe oder sogar sehr hohe Streckgrenzen aufweisen und sich damit für dieses Huswlkmgsnm&b= nicht eignen.
Daher ist es Aufgabe des vorliegenden Erfindung ausgehend vom Stand der Technik ein Verfahren zu Herstellung eines Mehrlagenrohres anzugeben, das einerseits die vorgenannten Nachteile zu vermeiden sucht, mithin ohne walz- und/oder sprengplattiertes Halbzeug auskommt, andererseits aber auch nicht den Beschränkungen unterliegt, die die Herstellung mehrlagiges Rohre nach dem Stand der Technik mit teibschlüssiger mechanischer Bindung von Lagen untereinander mit sich bringt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Merhrlagenrohres nach Anspruch 1 gelöst. Weitere zweckmäßige Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nach der vorliegenden Erfindung kann die Verwendung walz- und/oder sprengplattierten Halbzeugs dadurch vermieden werden, daß die jeweilige als Innenrohr fungierende Weckstofflage schon während der Rohrformung in der Biegewalze und/oder der zur Endformung in der Regel notwendigen Anbiegemuchine kraftschlüssig in die jeweilig als Außenrohr fungierende Werkstofflage gepresst und so im jeweiligen Außenrohr reibschlüssig gehalten wird und zwar ohne das Mehrlagenrohr aufweiten zu müssen und damit die bereits angeführten Nachteile einzugehen. Es sei darauf hingewiesen, daß in einigen Fallen aber auch eine Endformung in der Biegewalze allein möglich ist, etwa bei kürzeren Biegewalzen, die die Funktion der Endformung des Rohres mit zu leisten vermögen. In diesen Fällen nimmt eine Anbiegemaschine nicht am erfindungsgemäßen Verfahren teil
Wenn in diesem Text hier von einer Verbindung entlang einer Kante oder entlang einer (vorzugsweise nur gedachten) Linie die Rede ist, so ist damit jede Art von Verbindung entlang der Kante oder Linie gemeint, gleich, ob diese Verbindung entlang der gesamten Kante oder Linie oder nur abschnittsweise entlang der Kante oder Linie oder auch nur in einzelnen Punkten (wie etwa Punktschweißungen), etwa in zwei Punkten - vorzugsweise an den Endpunkten der Kante oder Linie - oder gar nur in einem einzelnen Punkt an der Kante oder auf der Linie besteht
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Mehrlagenrohres mit Hilfe einer Biegewalze nach der vorliegenden Erfindung,

wird die erste Verbindung zwischen den Werlatofflagen dadurch geschaffen, daß diese entlang einer der Längs- oder Querkanten der aufliegenden Werkstofflage miteinander verbunden werden, und
es erfolgt die mindestens eine weitere Verbindung zwischen den Werkstofflagen nach einem bestimmtem Verformungsfortschritt entlang der zweiten Längs- oder Querkante der aufliegenden Werkstofflage,

Die mindestens eine weitete Verbindung zwischen den Werkstofflagen kann etwa nach einem Verformungsfortschritt zwischen 50% und weniger als 100 % geschaffen werden.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Doppellagenrohres als Mehrlagerohr mit einem Außenrohr und einem Innenrohr mit Hilfe einer Biegewalze nach der vorliegenden Blendung ergibt sich der Verformungsfortschritt nach dem die mindestens eine weitere Verbindung zwischen den Werkstofflagen erfolg, - hier F_for genannt und in Teilen von Hundert angegeben, - vorzugsweise in etwa - wie folgt $F_{for} = (1 - \frac{\frac{σ_{I}}{E} (DA - 2 \cdot SA - SI) \cdot π \cdot (Z_{s} + 1)}{(DA - SA) \cdot π - (DA - 2 \cdot SA - SI) \cdot π}) \cdot 100$

mit DA als Außendurchmesser des Außenrohres in mm,
SA als Wanddicke des Außenrohres in mm,
SI als Wanddicke des Innenrohres in mm,
σ_I als Streckgrenze des Innenrohres in N/mm2,
Z _s als Stauchungszuschlag angegeben in Teilen von Hundert und
E als Elastizitätsmodul (E-Modul) in N/mm2.

Der vorstehende Ausdruck ergibt sich dabei aus folgenden Beziehungen:
Die Länge der neutralen Faser des Außenrohres-hier L_nfa , gennant-beträgt $L_{nfa} = (DA - SA) \cdot π$
Die Länge der neutralen Faser des Innenrohres - hier L_afi genannt - beträgt: $L_{nfi} = (DA - 2 \cdot SA - SI) \cdot π$
Die Verschiebung der freien Blechkante bei 100 % Verformungsgrad des Rohres - hier L_fr genannt - beträgt dann: $L_{fv} = L_{nfa} - L_{nfi}$
Der Stauchumgsgrad des Innenrohres zum Erreichen der Stauchgrenze - hier ε_St genannt - ergibt sich zu: $ε_{St} = \frac{σ_{I}}{E}$
und die Stauchungslänge zum erreichen der Stauchgrenze zur $L_{st} = ε_{St} \cdot L_{nfi} \cdot (Z_{s} + 1)$
Der Verformungsfortschritt, bei dem die weitere Verbindung zwischen den Werkstofflagen erfolgt, - hier F_for genannt - beträgt dann (als Wert zwischen 0 und 1 angegeben) etwa: $F_{for} = 1 - \frac{L_{st}}{L_{fv}}$
und in Teilen von Hundert- angegeben: $F_{for} = (1 - \frac{L_{st}}{L_{fv}}) \cdot 100.$
Löst man diesen Ausdruck mit

DA: als Außendurchmesser des Außenrohres in mm,
SA: als Wanddicke des Außenrohres in mm,
SI: als Wanddicke des Innenrohres in mm,
σ_I: als Streckgrenze des Innenrohres in N/mm²,
Z _s: als Stauchungszuschlag angegeben in Teilen von Hundert und
E: als Elastizitätsmodul (E-Modul) in N/mm²

_for

Einige Beispiele mögen dies veranschaulichen, wobei sich das Minimum und Maximum, wie auch das typische Beispiel sich auf den prozentualen Verformungsgrad beziehen, zu dem die zumindest eine weitere Verbindung zwischen den Werkstofflagen erfolgt:

Tabelle 1: Beispiele zur Ermittlung des Verformungsfortschrittes für eine weitere Verbindung der Werkstofflagen

Gegeben seien:		Etwaiges Minimum	Typisches Bsp.	Etwaiges Maximum
	Einheit	Bsp.1	Bsp. 2	Bsp. 3
DA (Durchmesser des Außenrohres)	mm	406	762	2500
SA (Wanddicke des Außenrohres)	mm	25	20	12
SI (Wanddicke des Innenrohres)	mm	10	3	1
σ_I (Streckgrenze des Innenrohres)	N/mm²	100	350	480
Z_s(Stauchungszuschlag)	(%)	0%	50%	15%
E (Elastizitäsmodul oder E-Modul)	N/mm²	210.000	210.000	210.000

Die gesuchten Großen ergeben sich dann wie folgt

Tabelle 2: Gesuchte Größen zu den Beispielen zur Ermittlung des Verformungsfortschrittes für eine weitere Verbindung der Werkstofflagen aus Tabelle 1

Für die Beispiele nach Tab. 1 ergeben sich sodann für die gesuchten Größen:			Etwaiges Minimum	Typisches Bsp.	Etwaiges Maximum
		Einheit	Bsp.1	Bsp. 2	Bsp. 3
Länge der neutralen Faser des Außenrohres:	L_nfs=(DA-SA)*π	mm	1.196,9	2.331,1	7.816,3
Länge der neutralen Faser des Innenrohres:	L_nfi = (DA - 2SA - SI π	mm	1.087,0	2.258,8	7.775,4
Verschiebung der freien Blechkante bei 100% Formung:	L_fv=L_nfa-LO_nfi	mm	110,0	72,3	40,8
Stauchungsgrad des Innenrohres zum Erreichen der Stauchgrenze:	E_st=σ₁/(E	(%)	0,05%	0.17%	0,23%
Stauchungslänge zum Erreichen der Stauchgrenze:	L_st=E_st · L_nfi · Z_s	mm	0.52	5,65	20,44
Erforderlicher Verformungsgrand für die zumindest eine weitere Verbindung, etwa zur Fixierung der 2. Blechkante:	F_for=1-L_st/L_fe	(%)	99,5%	92,2%	50,0%

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Mehrlagenrohres mit Hilfe einer Biegewalze nach der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Werkstofflagen aus mehr als einem aufgelegten Element, vorzugsweise mehr als einem Blech besteht. Die aufgelegten Elemente können dabei mit wer Längskante parallel zur Längskante der unterliegenden Werkstofflage liegen, müssen dies aber nicht So ist es auch möglich, daß sie mit ihrer Längskante quer hierzu zu liegen kommen.
Liegen die Elemente dabei mit ihrer Längskante parallel - vorzugsweise in etwa parallel - zur Längskante der unterliegenden Werkstofflage so wird die erste Verbindung zwischen den Werkstofflagen vorzugsweise dadurch geschaffen, daß die Elemente, vorzugsweise Bleche, nach dem Auflegen entlang ihrer Stoßstelle, die zugleich jeweils eine Längskante der Elemente, vorzugsweise Bleche, der aufliegenden Werkstofflage bildet, mit der darunterliegenden Werkstofflage, vorzugsweise dem darunterliegenden Blech, verbunden werden.
Dieses Verfahren eignet sich besonders zur Herstellung von erfindungsgemäßen Mehrlagenrohren mit großen Durchmessern, vorzugsweise mit solchen größer als 610 mm (24"), wo oftmals die Breite verfügbarer Innenlagenmaterialbänder, vorzugsweise von Stahlbändern (Stahlblechen), nicht ausreicht, um eine vollständige Innenlage für solch große Rohre abzugeben. Reichen auch zwei Bänder nicht aus, so kann das Verfahren beliebig fortgesetzt werden: Es werden dann drei oder auch mehr Elemente, vorzugsweise Bleche aufgelegt.
Vorzugsweise wird bei dem Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres mit Hilfe einer Biegewalze nach der vorliegenden Erfindung das Mehrlagenrohr durch eine Schweißung des Außenrohres entlang der Rorhmaht und eine Auftragsschweißung des Innenrohres geschlossen, um so den Mehrlagenrohrkörper zu fertigen.
Auch können die Werkstofflagen an den Stirnseiten des Rohres verbunden werden, etwa um dort das Eindringen von Feuchtigkeit zwischen die metallurgisch ja nicht vollflächig verbundenen Werkstorfflagen zu verhindern.
Einen bevorzugten Anwendungsfall des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung stellt die Herstellung von erfindungsgemäßen Doppellagenrohren dar, gleichwohl beschränkr sich die Erfindung nicht hierauf, auch drei-, vier- und noch mehrlagigere erfindungsgemäße Rohre sind hiermit grundsätzlich herstellbar, was nach dem Stand der Technik zumindest weitaus schwieriger, wenn nicht sogar überhaupt unmöglich ist
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung finden Bleche, vorzugsweise Metallbleche und besonders bevorzugterweise Stahlbleche, als Werkstofflage oder Elemente der Werkstofflage Verwendung.
Auch erfolgt in dem Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres mit Hilfe einer Biegewalze nach der vorliegenden Erfindung vorzugsweise zumindest eine der Verbindungen der Werkstofflagen als Schweißung, was sich vor allem für die zuvor erwähnten Metallbleche, vorzugsweise Stahlbleche eignet.
Das nach dem vorliegenden erfindungemäßen Verfahren erhaltene Mehrlagenrohr kann insbesondere so ausgestaltet sein, daß eine jeweilig innen liegende Werkstofflage gegenüber der jeweils außen liegenden Werkstofflage eine höhere Streckgrenze oder Dehngrenze (siehe hierzu unten) als diese aufweist wobei zumindest eine Werkstofflager vorzugsweise aus Metallblech, besonders bevorzugterweise aus Stahlblech besteht.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines nach dem erfindunsgemäßen Verfahren erhaltenen Mehrlagenrohres ist dadurch gekennzeichnet, daß das Mehnagenrohr als Doppellagenrohr ausgebildet ist, welches zwei Werkstofflagen Stahlblech aufweist, wobei die als Innenrohr fungierende Lage Stahlblech einen hohen bis sehr hohen Koblenstoffantell aufweist und somit zuminest nicht mehr unbedingt schweißbar ist.
Die so erfindungsgemäß erhaltenen Mehrlagenrohre sind zu solchen nach dem Stand der Technik in vielfältiger Weise unterschiedlich, jedoch ohne, daß sich diese Unterschiede alle zugleich in einem erfindungemägeßen Mehrlagenrohr zeigen müssen und es demnach kennzeichnen könnten. Vielmehr können diese Unterschiede auch in verschiedener Kombination untereinander auftreten müssen dies aber gleichwohl nicht.
So ist es nach der vorliegenden Erfindung einerseits nicht erforderlich, plattierte Bleche (mit den bereits eingangs erörterten Nachteilen langer Lieferzeit und begrenzter Verfügbarkeit, sowie hohem Preis) zu verwenden, andererseits können trotzdem Mehrlagenrohre - insbesondere Doppellagenrohre aus Stahlblechwerkstofflagen- mit hoher Streckgrenze des Werkstoffes des jeweiligen Innenrohres bei gleichzeitig niedrigerer Streckgrenze des Werkstoffes des demgegenüber jeweiligen äußeren Rohres hergestellt werden, was etwa für solche Verwendungen von Mehrlagenrohren erforderlich ist, für die es auf eine möglichst hohe Abrasionsbeständigkeit des Innenrohres ankommt, da eine hohe Abrasionsbeständigkeit i.d.R. auch mit einer hohen Härte und diese wiederum mit einer hohen Streckgrenze einhergeht Derartige Mehrlagenrohre, die ein innen liegendes Rohr aus einem Material mit höherer als oder gleicher Streckgrenze ein hierzu außen angeordnetes Rohr aufweisen, aber trotzdem keine vollflächige metallurgische Verbindung benachbarter Lagen zeigen, können bislang nach dem Stand der Technik nicht hergestellt werden; es gibt sie bisher nicht Hingegen weiden sie durch die vorliegende Erfindung möglich. Hinzuweisen ist darauf, daß im Falle einer nicht ausgeprägten Streckgrenze - etwa in Fa!len nur verstärkt plastischer Verformung - anstelle der Streckgrenze dann die Dehngrenze als Betrag der Spannung einer plastischen bleibenden Dehnung unter einer bestimmten Krafteinwirkung tritt.
Unabhängig hiervon können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Mehrlagenrohre ohne Verwendung teurer und schlecht lieferbarer plattierter (vollflächig metallurgisch verbundener) Bleche in nahezu beliebig großen Durchmessern hergestellt werden, was nach dem Stand der Technik bislang nicht möglich ist, da hier die notwendige Expansion durch die Abmessungen der verwendeten Expansionsstempel oder durch ein, im Falle hydraulischer Expansions-Krafteinwirkung für die gleichmäßige Ausformung notwendiges Gesenk, welches das zu fertigende Mehrlagenrohr umschließt, begrenzt ist. Demgegenüber ermöglicht das erfindungsgemäße Biegewalzenverfahren Mehrlagenrohre, die solchen vorgegebenen Grenzen nicht unterliegen, da die Biegewalze, die ja immer nur an einer Stelle des Krümmungszadius des Rohres formend angreift, solchermaßen den Durchmesser des erfindungsgemäßen Mehrlagenrohres nicht begrenzt. Damit sind insbesondere auch Mehrlagenrohre ohne plattierte Bleche herstellbar, die die nach dem derzeitigen Stand der Technik gegebene Grenze, von ca. 610 mm (24") Durchmesses - vorzugsweise weit - überschreiten.
Auch ermöglicht die vorliegende Erfindung erst die Herstellung von Mehrlagenrohren mit partieller Innenlage, d.h. ein im Querschnitt nur einen Teilkreis bildend Innenrohr, etwa in Form einer Rinneneinlage am Rohrfuß, was nach dem Stand der Technik bislang ebenfalls nicht möglich ist
In diesem Zusammenhang ist erwähnenswert, daß nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung selbstverständlich auch Rohre in nur ganz geringen Stückzahlen, insbesondere auch Einzelstrücke wirtschaftlich herstellbar sind, was nach dem Stand der Technik in einem Falle durch das aufwendige Plattieren und die hierfür notwendigen Mindestfertigungslose und im anderen Falle durch die für das Expandieren notwendigen hierfür speziell eingerichteten Werkzeuge und Vorrichtungen gehindert ist
Im folgenden werden nicht einschränkend zu verstehende Ausführungbeispiele anhand der Zeichnung besprochen. In dieser zeigt

Fig. 1: eine perspektivisch skizzierte Aufsicht auf zwei aufeinandergelegte, zum Mehrlagenrohr zu kombinierende Werkstofflagen,
Fig. 2: eine perspektivisch skizzierte Aufsicht auf zwei aufeinandergelegte, zum Mehrlagenrohr zu kombinierende Werkstofflagen mit einer ersten Verbindung, vorzugsweise Schweißung zwischen den Werkstofflagen in etwa entlang einer (gedachten) Linie parallel zu einer Längskante der aufliegenden Werkstofflage,
Fig. 3: eine perspektivisch skizzierte Aufsicht auf zwei aufeinandergelegte zum Mehrlagenrohr zu kombinierende Werkstofflagen, wobei hier eine der Werkstofflagen aus zwei in Rohrlängsrichtung aufgelegten Elementen - vorzugsweise Blechen - besteht,
Fig. 3a: zeigt eine weitere perspektivisch skizzierte Aufsicht auf zwei aufeinandergelegte zum Mehrlagenrohr zu kombinierende Werkstofflagen, wobei hier eine der Werkstofflagen, nämlich die aufgelegte Werkstofflage aus mehreren, nämlich einer Vielzahl in Rohrumfangsrichtung aufgelegten Elementen- vorzugsweise Blechen - besteht,
Fig. 4: eine perspektivisch skizzierte Aufsicht auf zwei aufeinandergelegte, zum Mehrlagenzohr zu kombinierende Werkstofflagen, wobei eine der Werkstofflagen aus mehr als einem, nämlich hier zwei aufgelegten Elementen - vorzugsweise Blechen - besteht und hier eine erste Verbindung zwischen den Werkstofflagen dadurch geschaffen wurde, daß die Elemente nach dem Auflegen entlang ihrer Stoßstelle, die zugleich jeweils eine Längskante der Elemente der aufliegenden Wezkstofflage bildet mit der darunterliegenden Werkstofflage verbunden, vorzugsweise verschweißt wurden,
Fig. 5: eine perspektivisch skizzierte Sicht in ein erfindungsgemäßes Mehrlagenrohr von einer Stirnseite her während des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens, nämlich in dem Verfahrensschritt, wo der hierbei gebildete Mehrlagen-Werkstoff mit Hilfe der Biegewalze (Die Biegewalze selbst ist hier ausgeblendet und daher nicht zu sehenl) zum Rohr geformt wird, wobei durch den Druck der Walzen von oben und unten ständig ein Reibschluss zwischen den Werkstofflagen erzeugt wird und bei der Verformung die noch frei gegeneinander verschiebbaren Teile der Werkstofflagen aufgrund der unterschiedlichen Biegeradien von Innenrohr und Außenrohr sich entsprechend dem Verformungsfortschritt frei zueinander verschieben,
Fig. 6: eine perspektivisch skizzierte Sicht in ein erfindungsgemäßes Mehrlagenrohr von einer Stirnseite her während des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens, nämlich in dem Verfahrensschritt, wo nach einem bestimmten Verformungfortschritt mindestens eine weitere Verbindung zwischen den Werkstofflagen dadurch geschaffen wurde, daß die aufliegende Werkstofflage an zumindest einer weiteren Position miteinander verbunden wurden,
Fig. 7: einen perspektivischen Querschnitt durch ein fertiggestelltes erfindungsgemäßes Mehrlagenrohr mit Innen- und Außenlage,
Fig. 8: einen perspektivischen Querschnitt durch ein Mehrlagenrohr mit Innen- und Außenlage in Detailansicht im Bereich der Schweißnaht

Fig. 1 zeigt eine perspektivisch skizzierte Aufsicht auf zwei aufeinandergelegte, zum Mehrlagenrohr zu kombinierende Werkstofflagen 1, 2.
Fig. 2 zeigt eine perspektivisch skizzierte Aufsicht auf zwei aufeinandergelegte, zum Mehrlagenrohr zu kombinierende Werkstofflagen mit einer ersten Verbindung 3a und 3b - vorzugsweise Schweißung (nämlich an den Punkten 3a, 3b) - zwischen den Werkstofflagen 1, 2 in etwa entlang einer (gedachten) Linie parallel zu einer Längskante 4 der aufliegenden Werkstofflage 1.
Fig. 3 zeigt eine perspektivisch skizzierte Aufsicht auf zwei aufeinandergelegte zum Mehrlagenrohr zu kombininierende Werkstofflagen 1a, 1b, 2, wobei hier eine der Werkstofflagen, nämlich die aufgelegte Werkstofflage aus zwei in Rohrlängsrichtung aufgelegten Elementen 1a, 1b - vorzugsweise Blechen - besteht
Fig. 3a zeigt eine weitere perspektivisch skizzierte Aufsicht auf zwei aufeinandergelegte zum Mehdagenrohr zu kombinierende Werkstofflagen 1a, 1b, ..., 1n, 2, wobei hier eine der Werkstofflagen, nämlich die aufgelegte Werkstofflage aus einer Vielzahl, nämlich einer endlichen Anzahl - hier n genannt - von in Rohrumfangsrichtung aufgelegten Elementen 1a, 1b, .... 1n - vorzugsweise Blechen - besteht Daß es sich um eine beliebige Anzahl von n abgelegten Elementen 1a, 1b, ..., 1n handeln kann, wird dabei in der Zeichnung durch eine gepunktete Linie 11 angedeutet.
Die aufgelegten Elemente 1a, 1b..... 1n liegen dabei hier mit ihrer Längskante 4 quer zur Längskante der unterliegenden (=unten liegenden) Werkstofflage 2, wohingegen sie hier mit ihrer jeweiligen Querkante 4a parallel zur Längskante der unterliegenden (=unten liegenden) Werkstofflage 2 liegen. Auch sind die bei dieser Anordnung vorgesehenen jeweiligen ersten Verbindungen 3a₁, 3a₂, 3b₁, 3b₂, 3n₁, 3n₂ der auf die Werkstofflage 2 aufgelegten Elemente 1a, 1b. .... 1n hier zu sehen.
Fig. 4 zeigt eine perspektivisch skizzierte Aufsicht auf zwei aufeinandergelegte, zum Mehrlagenrohr zu kombinierende Werkstofflagen 1a, 1b, 2, wobei eine der Werkstofflagen aus mehr als einem, nämlich hier zwei aufgelegten Elementen 1a, 1b - vorzugsweise Blechen - besteht und hier eine Verbindung 3 zwischen den Werkstofflagen dadurch geschaffen wurde, daß die Elemente 1a, 1b nach dem Auflegen entlang ihrer Stoßstelle, die zugleich jeweils eine Längskante der Elemente 1a, 1b der aufliegenden Werkstofflage bildet, mit der darunterliegenden Werkstofflage 2 verbunden, vorzugsweise verschweißt wurden. Hier erfolgte diese Verbindung 3 entlang der Stoßstelle und zugleich Längskante durch eine sich über die gesamte Lange der Stoßstelle und zugleich Längskante erstreckende geschlossene Verbindung 3, vorzugsweise Schweißung. Insbesondere ist dabei eine abschnittsweise Verbindung, vorzugsweise Verschweißung möglich.
Fig. 5 zeigt eine perspektivisch skizzierte Sicht in ein erfindungsgemäßes Mehrlagenrohr 5 von einer Stirnseite her während des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens, nämlich in dem Verfahrensschritt, wo der hierbei gebildete Mehrlagen-Werkstoff mit Hilfe der Biegewalze (Die Biegewalze selbst ist hier ausgeblendet und daher nicht zu sehen) zum Rohr 5 geformt wird, wobei durch den Druck der Walzen von oben und unten ständig ein Reibschluss zwischen den Werkstofflagen 1, 2 erzeugt wird und bei der Verformung die noch frei gegeneinander verschiebbaren Teile 1c gegen 2a, sowie 1d gegen 2b der Werkstofflagen aufgrund der unterschiedlichen Biegeradien von Innenrohr 1 und AuBeorohr 2 sich entsprechend dem Verformungsfortschritt frei zueinander verschieben. Die ente Verbindung 3a und 3b zwischen den beiden Werstofflagen 1, 2 erfolgte hier bereits an zwei Punkten 3a, 3b, die entlang einer (gedachten) Linie parallel zu einer Längskante des sich bildenden Innenrohres 2 - nämlich an den dortigen Endpunkten - liegen. Im Bereich dieser ersten Verbindung 3a und 3b der WedEstoiBagen 1, 2 aber, können sich diese aufgrund ihrer Verbindung 3a und 3b zueinander nun nicht mehr gegeneinander verschieben, sondern bleiben hier gegeneinander fixiert.
Fig. 6 zeigt eine perspektivisch skizzierte Sicht in ein erfindungsgemäßes Mehrlagenrohr 5 von einer Stirnseite her während des erfindungsgemäßen Heisteltver&hrens, nämlich in dem Verfahrensschritt, wo nach einem bestimmten Verformungsfortschritt mindestens eine weitere Verbindung - hier zwei weitere Verbindungen - 6a und 6b, hier jeweils als durchgehende oder partiell ansgefühzte Schweißnaht ausgeführt, zwischen den Werkstofflagen 1, 2 dadurch geschaffen wurde, daß die aufliegende Werkstofflage 1 an zumindest einer weiteren Position - hier an zwei weiteren Positionen - miteinander verbunden wurden. Hierauf folgend kann sodann das Mehrlagenrohr 5 mit Hilfe der Biegewalze und/oder Anbiegemaschine zu Ende geformt werden (nicht mehr zu sehen), wobei sich nun während dieser Endformung die Werkstofflagen aufgrund der weiteren Verbindungen 6a und 6b nun nicht mehr weiter gegeneinander verschieben, wodurch die jeweilige als Innenrohr fungierende Werkstofflage 1, 1c, 1d kraftschlüssig in die jeweilig als Außenrohr fungierende Werkstofflage 2, 2a, 2b gepresst wird
Fig. 7 zeigt sodann einen perspektivischen Querschnitt durch ein fertiggestelltes erfindungsgemäßes Mehrlagenrohr 5 mit Innenlage (auch Im1.emohr. Innenrohrleitung, Innenblech etc. genannt) 1 und Außenlage (auch Außenrohr, Außenrohleirung, Grundblech etc. genannt) 2, wobei das Mehrlagenrohr 5 durch eine Schweißung 7 des Außenrohres 2 entlang einer Rorhrnaht 8 und eine Auftragsschweißung 9 des Innenrohres 1 geschlossen wurde.
Fig. 8 zeigt einen perspektivischen Querschnitt durch ein Mehdagenroht nach Fig. 7 mit Innenlage 1 und Außenlage 2 in Detailansicht im Bereich der beiden Schweißnähte 7, 9.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) mit Hilfe einer Biegewalze, wobei
- einzelne zum Mehrlagenrohr (5) zu kombinierende Werkstofflagen (1, 2) aufeinandetgelegt werden,

- hiernach dann eine erste Verbindung (3, 3a und 3b, 3a₁ und 3a₂, 3b₁ und 3b₂, 3n₁ und 3n₂) zwischen den Werkstofflagen (1, 2) geschaffen wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
- der so gebildete Mehrlagen-Werkstoff mit Hilfe der Biegewalze zum Rohr (5) geformt wird, wobei durch den Druck der Walzen von oben und unten ständig ein Reibschluss zwischen den Werkstofflagen (1, 2) erzeugt wird und bei der Verformung die noch frei gegeneinander verschiebbaren Teile (1c, 1d, 2a, 2b) der Werkstofflagen (1, 2) aufgrund der unterschiedlichen Biegeradien von Innenrohr (1) und Außenrohr (2) sich entsprechend dem Verfoirnungsfortschritt frei zueinander verschieben,

- nach einem bestimmten Verformungsfortschritt mindestens eine weitere Verbindung (6a, 6b) zwischen den Werkstofflagen (1,2) dadurch geschaffen wird, daß diese an zumindest einer weiteren Position miteinander verbunden werden, und

- sodann das Mehrlagenrohr (5) mit Hilfe der Biegewalze und/oder der Anbiegemaschine zu Ende geformt wird, wobei sich nun während dieser Endformung die Werkstofflagen (1, 2) nicht weiter gegeneinander verschieben, wodurch die jeweilige als Innenrohr fungierende Werkstofflage (1) kraftschlüssig in die jeweilig als Außenrohr fungierende Werkstofflage (2) gepresst wird.
Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) mit Hilfe einer Biegewalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Innenrohr fungierende Wetkstofflage (1) beim fertigen Mehrlagenrohr (5) im Querschnitt einen Teilkreis bildet.
Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) mit Hilfe einer Biegewalze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Innenrohr fungierende und beim fertigen Mehrlagenrohr (5) im Querschnitt einen Teilkreis bildende Wetkstofflage (1) eine Rinne am Fuß des Mehrlagenrohres formt.
Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) mit Hilfe einer Biegewalze nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verbindung zwischen den Werkstofflagen (1, 2) dadurch geschaffen wird, daß diese in etwa entlang einer der Längs- (4) oder Querkanten (4a) der aufliegenden Werkstofflage (1) oder in etwa entlang einer Linie parallel hierzu miteinander verbunden werden.
Verfahren zur Herstellung eines Mehr (5) mit Hilfe einer Biegewalze nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine weitere Verbindung (6a, 6b) zwischen den Werkstofflagen (1, 2) nach einem bestimmtem Verformungsfortschritt in etwa entlang einer zweiten Längs- (4) oder Querkante (4a) der aufliegenden Werkstofflage (1, 1a, 1b, 1n) oder in etwa entlang einer Linie parallel hierzu erfolgt.
Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) mit Hilfe einer Biegewalze nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß
- die erste Verbindung zwischen den Werkstofflagen (1, 2) dadurch geschaffen wird, daß diese entlang einer der Längs- (4) oder Querkanten (4a) der aufliegenden Werkstoftlage (1) miteinander verbunden werden, und

- die mindestens eine weitere Verbindung (6a, 6b) zwischen den Werkstofflagen (1, 2) nach einem bestimmtem Verformungsforrscluitt entlang der zweiten Längs- oder Querkante der aufliegenden Werkstofflage (1) erfolgt.
Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) mit Hilfe einer Biegewalze nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine weitere Verbindung (6a, 6b) zwischen den Werkstofflagen (1, 2) nach einem Verformungsfortschritt zwischen 50 % und weniger als 100 % geschaffen wird.
Verfahren zur Herstellung eines Doppellagenrohres (5) als Mehrlagenrohr mit einem Außenrohr (2) und einem Innenrohr (1) mit Hilfe einer Biegewalze nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine weitere Verbindung (6a, 6b) zwischen den Werkstofflagen (1, 2) nach einem Verformungsfortschritt von etwa F_for [angegeben in Teilen von Hundert] geschaffen wird, und wobei sich F_for wie folgt ergibt: $F_{for} = (1 - \frac{\frac{σ_{I}}{E} (DA - 2 \cdot SA - SI) \cdot π \cdot (Z_{s} + 1)}{(DA - SA) \cdot π - (DA - 2 \cdot SA - SI) \cdot π}) \cdot 100$
mit
DA als Außendurchmesser des Außenrohres in mm,

SA als Wanddicke des Außemohtes in mm,

SI als Wanddicke des Innenrohres in mm,

σ_I als Streckgrenze des Innenrohres in N/mm²,

Z_s als Stauchungszuschlag angegeben in Teilen von Hundert und

E als Elastizitätsmodul (E-Modul) in N/mm².
Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagentohres (5) mit Hilfe einer Biegewahe nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Werkstofflagen (1, 2) aus mehr als einem aufgelegten Element (1a, 1b, 1n) besteht.
Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenohres (5) mit Hilfe einer Biegewalze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente dabei mit ihrer Längskante in etwa parallel zur Längskante der unterliegenden Werkstofflage gelegt werden und die erste Verbindung (3) zwischen den Werkstofflagen (1, 2) dadurch geschaffen wird, daß die Elemente (1a, 1b) nach dem Auflegen entlang ihrer StoBstclle, die zugleich jeweils eine Längskante der Elemente der aufliegenden Werkstofflage (1a, 1b) bildet, mit der darunterliegenden Werktstofflage verbunden werden.
Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) mit Hilfe einer Biegewalze nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrlagearohr (5) durch eine Schweißung (7) des Außenrohres (2) entlang der Rorhmaht (8) und eine Auftragsschweißung (9) des Innenrohres (1) geschlossen wird.
Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) mit Hilfe einer Biegewalze nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstofflagen (1, 2) an den Stirnseiten des Rohres (5) verbunden werden.
Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) mit Hilfe einer Biegewalze nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Mehrlagenrohr (5) ein Doppellagenrohr hergestellt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) mit Hilfe einer Biegewalze nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß Bleche als Werkstofflage (1, 2) oder Elemente (1a, 1b, 1n) der Werkstofflage (1) verwendet werden.
Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) mit Hilfe einer Biegewalze nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Verbindungen (3, 3a und 3b, 3a₁ und 3a₂, 3b₁ und 3b₂, 3n₁ und 3n₂, 6a, 6b) der Werkstofflagen (1, 2) als Schweißung erfolgt.