EP2285507B1 - Verfahren zum herstellen eines grossen stahlrohres - Google Patents

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EP2285507B1
EP2285507B1 EP09757221A EP09757221A EP2285507B1 EP 2285507 B1 EP2285507 B1 EP 2285507B1 EP 09757221 A EP09757221 A EP 09757221A EP 09757221 A EP09757221 A EP 09757221A EP 2285507 B1 EP2285507 B1 EP 2285507B1
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EP
European Patent Office
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straightening
tube
producing
tubular body
stress
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EP09757221A
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Jochem Beissel
Thilo Reichel
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Eisenbau Kramer Mbh
Original Assignee
Eisenbau Kramer Mbh
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    • B21D3/00—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts
    • B21D3/10—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts between rams and anvils or abutments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
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    • B21C37/0807—Tube treating or manipulating combined with, or specially adapted for use in connection with tube making machines, e.g. drawing-off devices, cutting-off
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    • B21D5/10—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles for making tubes
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    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/14—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by passing between rollers

Definitions

  • the invention relates to a method for producing steel pipes, in which a sheet metal or coil formed in a bending process to a round tube in cross-section, welded in a subsequent welding along the longitudinal edges facing each other for producing a longitudinal seam and then subjected to a relaxation treatment.
  • a method of this kind is in the DE 10 2006 010 040 B3 specified.
  • the tube is compressed by means of a straightening machine from the outer circumference by means of a plurality of circumferentially offset, axially arranged rectilinear straightening for straightening, the straightening wear the straightening tube adapted to the shape of the tube outer cross section.
  • the straightening can be individually or in dependence on each other z. B. are moved hydraulically, the operation can be controlled or regulated can.
  • the straightening cylinders with the straightening shells can direct the tube up to its circular contour, the calibration taking place with respect to the diameter and / or the ovality. An upsetting of the material beyond the yield point is also possible by means of this so-called impanding there for the first time.
  • the EP 0 438 205 A2 shows a method and apparatus for straightening the ends of elongated workpieces.
  • the workpiece is stationary, at least one selected in the end region cross-section of a rising and falling bending bending stress is subjected, with a predetermined maximum deflection one or more times revolves around the workpiece axis.
  • a rising or falling bending stress is chosen so that the selected cross section is deformed into the plastic region.
  • the means for generating a deflection of the workpiece axis in an orbit beyond the elastic limit of the workpiece also have at least three symmetrically arranged about a common axis, movable in the radial direction plunger, which are each connected to a path and time-dependent controllable piston-cylinder unit and the rams out of phase with each other during the straightening process by means of a control connection of the piston-cylinder units to perform a sinusoidal lifting movement. This is done no judging roundness or ovality, but a correction of deviations in the straightness of the bent ends, ie it is about a longitudinal straightening.
  • FR 737 123 A shown straightening machine for pipes they are directed in their longitudinal direction, in a warm state.
  • the straightening elements are z. B. rounded according to the diameter of the tube, wherein the inner part of the straightening elements can be interchangeable.
  • the tubes are heated red and evacuated. After the longitudinal straightening thus carried out, the tubes are fed by means of an ejector to a cooling device.
  • the straightening of large steel pipes is complicated with such measures, and problems and solutions to Rundricht do not go out of this document.
  • DE 196 02 920 A1 is a method for producing pipes, in particular large pipes, specified, in which the tubes are calibrated and straightened after the internal and external welding by cold expansion (expanding).
  • the DE 41 24 689 A1 shows a method and apparatus for eliminating molding defects and eliminating noxious residual stresses in longitudinally welded tubing also by expanding the tube using an internal mandrel. The expansion of the tubing takes place in such a measure that existing in the circumferential direction residual stresses should be largely eliminated.
  • the tools During expansion, the tools generate a uniform force on the inner side of the tube, which, when straightening, evenly guides the material into a circular shape. In this process, however, unfavorable stress conditions can be generated in the tubular body, whereby the compression strength and thus collapse resistance of the pipe can decrease.
  • coated pipes eg CLAD pipes
  • the material may also be damaged so that such pipes often can not be calibrated using this process. Such adverse effects can be further increased with increasing degree of expansion.
  • the invention has for its object to provide a method for producing large steel tubes, with which the production of high-quality pipes is achieved with the most accurate rounding and with the shortest possible production time, as well as appropriately trained pipes to provide, including the mechanical technological properties of the material to be improved.
  • the relaxation treatment is performed in a step to Rundricht along the circumference at least partially with respect to the longitudinal axis of the tube under cold deformation by upsetting.
  • the target diameter can be set well, but in the process of Rundhouses is also a Relaxation treatment performed.
  • the pipe tolerance in particular the ovality, improved by uniform plastic deformation of the material in a short time, but also the residual stress behavior of the tubular body.
  • the stresses generated mechanically by the shaping of the sheet metal material in the base material are reduced, but also the thermally generated stresses caused by the longitudinal seam welding of the sheet material formed to the tube are reduced.
  • the mechanical properties of the pipe are improved by the method, namely z. B. the compression strength and the collapse resistance.
  • the residual stress behavior after impanding is reduced to a minimum, whereby a virtually complete reduction in stress is made possible without a complex heat treatment (low-stress annealing at, for example, approx 600 ° C) is required, and disadvantages caused by the heat treatment can be avoided.
  • Due to the uniform upsetting over the outer surface of the tube the residual stresses generated by the manufacturing process in the longitudinal and circumferential direction in the base material and in the weld build off.
  • a reason for the improvements obviously lies in the fact that the residual stress state is reversed, ie after the impanding there is tension on the inside of the tube and compressive stress on the outside of the tube.
  • a measure which is advantageous for the straightening and the relaxation is that during straightening a plastic deformation of the tubular body is made over its entire circumference.
  • Vorteihafte embodiments for an exact Rundbox consist in the fact that the circular alignment is done on predetermined pipe outside diameter or predetermined pipe inside diameter.
  • the measures further contribute to the fact that circumferential straightening and hydraulic expansion (for example with hydrotester) are combined with each other during straightening for relaxation.
  • the impanding and hydraulic relaxation can also be carried out alternately and repeatedly.
  • the straightening and the relaxation processes are facilitated by the fact that the straightening and relaxing is carried out by means of at least two straightening dies, which are pressed from outside in the radial direction to the tube axis and offset in the circumferential direction, with straightening cups which are adapted in sections to the peripheral contour of the tube.
  • a tube having advantageous properties is obtained by being produced by one of the above-mentioned methods.
  • Fig. 1 shows an axial plan view of a tube 1 of a round cross-section with an inner radius r i and an outer radius r a , through whose difference a wall thickness t is fixed.
  • the tube 1 has a longitudinally extending weld seam 2.
  • Mechanical or thermal stress regions 3, 3 ' are present in the tube wall on the one hand as a result of the mechanical molding process and on the other as a result of the heat influences during welding.
  • the straightening machine or straightening device 10 has a plurality of circumferentially evenly distributed and arranged in the same direction in the axial direction of the directional stamp with respective straightening shells 11, 12, 13, 14, which are interchangeably mounted on a respective holder 15 and on its side facing the tube 1 with a are provided on the surface contour of the tube 1 adapted surface shape, which extends in the circumferential direction along the pipe surface, so that when concerns all straightening the tube surface is largely encompassed in the circumferential direction.
  • the straightening cups 11, 12, 13, 14 only over a short section of the tube 1, wherein a plurality of such units of straightening cups 11, 12, 13, 14 can be arranged in the longitudinal direction of the tube 1 on the outer surface.
  • the holder 15 of the straightening shells 11, 12, 13, 14 are along a Guide axis 17 hydraulically adjusted in radial, oriented to the center of the tube 1 direction in the carrier 16 to cause a compression of the tubular body and a hydraulic expansion in the opposite direction under control or regulation by means of a control device 20.
  • a directing to predetermined inner or outer diameter can take place, wherein an absolute position can be specified via the control device.
  • Fig. 2 shows essential steps in the manufacture of the tube 1, namely a molding process a, in which a metal plate 4 is formed by means of a molding device 30 by means of dies under advancement of the metal plate 4 gradually to a bent part 1.1 and finally the circumferentially bent tubular body 1.2. Subsequently, the tubular body 1.2 is closed in a welding process b at its mutually facing edges, which were previously prepared for welding, by means of a longitudinal weld in a welding device 40.
  • Einformvortician and welding results in mechanical and thermal stress areas 3, 3 ', as mentioned above.
  • a straightening process c under Rundbox of the tube 1 in which at the same time also takes place a relaxation treatment.
  • the relaxation treatment can additionally be combined in a subsequent step d with a hydrostatic relaxation, for example by means of hydrotester, wherein by means of a pressure medium in the pipe interior an outwardly directed pressure p is generated on the inner tube surface.
  • the residual stress behavior of the tubular body is significantly improved without additional heat treatment, at the same time negative influences, such as can occur through a heat treatment, for. B. in low-voltage annealing, be avoided.
  • a heat treatment for. B. in low-voltage annealing
  • the relaxation process can be specifically influenced.
  • pipe outside or inside pipe diameters can be set to specific values.
  • the mechanical technological properties such as strength and thermal expansion coefficient of the pipe material can be positively influenced.
  • the collapse behavior of the tube and the properties under fatigue stresses are improved. Overall, this makes it possible to produce high quality, virtually stress-free tubes with high tube tolerances in a much shorter time compared to conventional manufacturing processes.
  • the residual stress behavior can be minimized after impanding, depending on the degree of impact, and also a complete reduction of stress is possible.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Stahlrohren, bei dem ein Blech oder Coil in einem Biegevorgang zu einem im Querschnitt runden Rohrkörper eingeformt, in einem nachfolgenden Schweißvorgang entlang den einander zugewandten Längskanten zum Herstellen einer Längsnaht geschweißt und anschließend einer Entspannungsbehandlung unterzogen wird.
  • Ein Verfahren dieser Art ist in der DE 10 2006 010 040 B3 angegeben. Bei diesem bekannten Verfahren wird das Rohr mittels einer Richtmaschine vom Außenumfang her mittels mehrerer in Umfangsrichtung versetzter, in axialer Richtung ortsgleich angeordneter Richtstempel zum Rundrichten zusammengedrückt, wobei die Richtstempel an die Form des Rohraußenquerschnitts angepasste Richtschalen tragen. Die Richtschalen können einzeln oder in Abhängigkeit voneinander z. B. hydraulisch verfahren werden, wobei die Betätigung gesteuert oder geregelt vorgenommen werden kann. Über die Regelachsen können die Richtzylinder mit den Richtschalen das Rohr bis zu dessen kreisrunder Kontur richten, wobei die Kalibrierung bezüglich des Durchmessers und/oder der Ovalität erfolgt. Auch ein Stauchen des Werkstoffes über die Streckgrenze hinaus ist mittels dieses dort erstmals so genannten Impandierens möglich.
  • Die EP 0 438 205 A2 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Richten der Enden langgestreckter Werkstücke. Bei stillstehendem Werkstück wird mindestens ein im Endenbereich ausgesuchter Querschnitt einer an- und abschwellenden Biegewechselbeanspruchung unterworfen, wobei eine vorgegebene maximale Durchbiegung ein- oder mehrmals um die Werkstückachse umläuft. Eine an- bzw. abschwellende Biegewechselbeanspruchung wird dabei so gewählt, dass der ausgesuchte Querschnitt bis in den plastischen Bereich verformt wird. Die Mittel zum Erzeugen einer Auslenkung der Werkstückachse in eine Umlaufbahn über die Elastizitätsgrenze des Werkstückes hinaus weisen dabei mindestens drei symmetrisch um eine gemeinsame Achse angeordnete, in radialer Richtung bewegbare Stößel auf, die jeweils mit einer weg- und zeitabhängig steuerbaren Kolben-Zylindereinheit verbunden sind und die Stößel durch eine steuerungsmäßige Verknüpfung der Kolben-Zylindereinheiten miteinander während des Richtvorganges phasenversetzt eine sinusförmige Hubbewegung ausführen. Hierbei erfolgt kein Richten hinsichtlich Rundheit oder Ovalität, sondern eine Korrektur von Abweichungen in der Geradheit der krumm liegenden Enden, d. h. es geht um ein Längsrichten.
  • Auch mit einer in der FR 737 123 A gezeigten Richtmaschine für Rohre werden diese in ihrer Längsrichtung, und zwar in warmem Zustand gerichtet. Hierbei erstrecken sich zwei gegenüberliegende Richtelemente, die das Rohr zwischen sich aufnehmen und mittels einer Hebelmechanik mit Antrieb gegeneinander gedrückt werden können, über die gesamte Länge des Rohres. Die Richtelemente sind z. B. gerundet entsprechend dem Durchmesser des Rohres, wobei der Innenteil der Richtelemente auswechselbar sein kann. Vor dem Richtvorgang werden die Rohre rot erwärmt und evakuiert. Nach dem so durchgeführten Längsrichten werden die Rohre mittels eines Auswerfers einer Kühleinrichtung zugeführt. Insbesondere das Richten großer Stahlrohre ist mit solchen Maßnahmen aufwändig, und Probleme und Lösungen zum Rundrichten gehen aus dieser Druckschrift nicht hervor.
  • In der DE 196 02 920 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen von Rohren, insbesondere Großrohren, angegeben, bei dem die Rohre nach dem Innen- und Außennahtschweißen durch Kaltaufweiten (Expandieren) kalibriert und gerichtet werden.
  • Die DE 41 24 689 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beseitigen von Formfehlern und Abbauen schädlicher Eigenspannungen in Längsnaht geschweißten Rohrsträngen ebenfalls durch Aufweiten des Rohres, wozu ein innen liegender Aufweitdorn verwendet wird. Das Aufweiten des Rohrstranges erfolgt dabei in einem solchen Maß, dass in Umfangsrichtung vorhandene Eigenspannungen weitestgehend abgebaut werden sollen.
  • Beim Richten von Rohren werden Ungleichmäßigkeiten der Rohrform, wie z. B. lokale Ovalitäten am Rohrkörper, durch örtliche Materialumformungen beseitigt. Dabei wird kein einheitlicher Spannungsabbau über den Rohrmantel, insbesondere Rohrumfang, vorgenommen. Vielmehr werden durch die bekannten örtlichen Ovalitätsbeseitigungen weitere, undefinierte Spannungen im Material erzeugt. Ein Zieldurchmesser lässt sich auf diese Weise mit dem Richten zwar mit relativ hohem Aufwand einstellen, jedoch wird insbesondere über den Rohrumfang dabei keine gleichmäßige Stauchfestigkeit des Materials erreicht.
  • Beim Expandieren erzeugen die Werkzeuge eine gleichmäßige Kraft auf die Rohrinnenseite, die beim Rundrichten das Material gleichmäßig in eine Kreisform führt. Bei diesem Vorgang können allerdings ungünstige Spannungszustände im Rohrkörper erzeugt werden, wodurch die Stauchfestigkeit und damit auch Kollapsbeständigkeit der Rohrleitung sinken kann. Bei beschichteten Rohren (z. B. CLAD-Rohren) kann es außerdem zu Beschädigungen des Werkstoffs kommen, so dass sich derartige Rohre mit diesem Verfahren häufig nicht kalibrieren lassen. Solche nachteiligen Effekte können mit steigendem Expansionsgrad noch vergrößert werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen großer Stahlrohre bereit zu stellen, mit dem die Fertigung qualitativ hochwertiger Rohre unter möglichst genauem Rundrichten und mit möglichst kurzer Herstellungszeit erreicht wird, sowie entsprechend ausgebildete Rohre bereit zu stellen, wobei auch die mechanisch technologischen Eigenschaften des Materials verbessert werden sollen.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bei dem Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 ist dabei vorgesehen, dass die Entspannungsbehandlung in einem Schritt zum Rundrichten entlang dem Umfang zumindest abschnittsweise bezüglich der Längsachse des Rohres unter Kaltverformung durch Stauchen vollzogen wird.
  • Mit den Maßnahmen in der genannten Kombination lässt sich nicht nur der Zieldurchmesser gut einstellen, sondern beim Vorgang des Rundrichtens wird auch eine Entspannungsbehandlung durchgeführt. Auf diese Weise wird nicht nur die Rohrtoleranz, insbesondere die Ovalität, durch gleichmäßiges plastisches Verformen des Werkstoffes in kurzer Zeit verbessert, sondern auch das Eigenspannungsverhalten des Rohrkörpers. Dabei werden nicht nur die durch das Einformen des Blechmaterials mechanisch im Grundwerkstoff erzeugten Spannungen reduziert, sondern auch die durch das Längsnahtschweißen des zum Rohr geformten Blechmaterials verursachten thermisch erzeugten Spannungen abgebaut. Insgesamt werden durch das Verfahren die mechanisch technologischen Eigenschaften des Rohres verbessert, nämlich z. B. die Stauchfestigkeit und die Kollapsbeständigkeit. Wie Berechnungen im Rahmen der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten nachweisen, wird das Eigenspannungsverhalten nach dem Impandieren, je nach Impansionsgrad, auf ein Minimum reduziert, wobei auch ein praktisch vollständiger Spannungsabbau ermöglicht wird, ohne dass eine aufwändige Wärmebehandlung (spannungsarm glühen bei z. B. ca. 600° C) erforderlich ist, und es können durch die Wärmebehandlung entstehende Nachteile vermieden werden. Durch das gleichmäßige Stauchen über die Außenfläche des Rohres bauen sich die durch den Herstellungsprozess erzeugten Eigenspannungen in Längs- und Umfangsrichtung im Grundwerkstoff und in der Schweißnaht ab. Wie Untersuchungen der Erfinder ergeben haben, liegt ein Grund für die Verbesserungen offenbar darin, dass der Restspannungszustand umgekehrt wird, d. h. nach dem Impandieren liegt auf der Rohrinnenseite Zugspannung und auf der Rohraußenseite Druckspannung vor. Bei innen plattierten Rohwerkstoffen ergeben sich durch das Impandieren von außen zusätzliche Vorteile, da die sensible Innenfläche nicht beschädigt bzw. belastet wird. Dadurch werden die Korrosionseigenschaften des inneren Materials nicht geschwächt. Bei Auflagewerkstoffen z. B. aus alloy 625 wird die Korrosionsbeständigkeit durch innere Restspannungen sogar verbessert.
  • Eine für das Rundrichten und die Entspannung vorteilhafte Maßnahme besteht darin, dass beim Rundrichten eine plastische Verformung des Rohrkörpers über dessen gesamten Umfang vorgenommen wird.
  • Vorteihafte Ausgestaltungen für ein exaktes Rundrichten bestehen dabei darin, dass beim Rundrichten ein Einstellen auf vorgegebenen Rohraußendurchmesser oder vorgegebenen Rohrinnendurchmesser erfolgt.
  • Zum Verbessern des Eigenspannungsverhaltens des Rohrkörpers tragen ferner die Maßnahmen bei, dass beim Rundrichten zum Entspannen ein Stauchen in Umfangsrichtung und ein hydraulisches Entspannen (z.B. mit Hydrotester) miteinander kombiniert werden. Dabei kann das Impandieren und hydraulische Entspannen abwechselnd auch mehrfach gesteuert durchgeführt werden.
  • Ferner werden das Rundrichten und die Entspannungsvorgänge dadurch begünstigt, dass das Rundrichten und Entspannen mittels mindestens zweier, insbesondere mindestens dreier von außen in Radialrichtung zur Rohrachse drückender, in Umfangsrichtung versetzter Richtstempel mit an die Umfangskontur des Rohres abschnittsweise angepassten Richtschalen durchgeführt wird.
  • Ein Rohr mit vorteilhaften Eigenschaften wird dadurch erhalten, dass es nach einem der vorstehend genannten Verfahrensweisen hergestellt ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein in einer Rundrichtmaschine angeordnetes Rohr in schematischer Querschnittsansicht und
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung von Fertigungsschritten eines Rohres.
  • Fig. 1 zeigt in axialer Draufsicht ein Rohr 1 eines runden Querschnitts mit einem Innenradius ri und einem Außenradius ra, durch deren Differenz eine Wandstärke t festgelegt ist. Das Rohr 1 besitzt eine längs verlaufende Schweißnaht 2. In der Rohrwandung sind zum einen in Folge des mechanischen Einformprozesses und zum anderen in Folge der Wärmeeinflüsse beim Schweißen mechanische bzw. thermische Spannungsbereiche 3, 3' vorhanden.
  • Die Richtmaschine bzw. Richtvorrichtung 10 weist mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte und in axialer Richtung ortsgleich angeordnete Richtstempel mit jeweiligen Richtschalen 11, 12, 13, 14 auf, die an einem jeweiligen Halter 15 auswechselbar angebracht sind und auf ihrer dem Rohr 1 zugekehrten Seite mit einer an die Oberflächenkontur des Rohres 1 angepasste Oberflächenform versehen sind, die sich in Umfangsrichtung entlang der Rohroberfläche erstreckt, so dass beim Anliegen sämtlicher Richtschalen die Rohroberfläche in Umfangsrichtung weitgehend umfasst ist. In axialer Richtung hingegen erstrecken sich die Richtschalen 11, 12, 13, 14 nur über einen kurzen Teilabschnitt des Rohres 1, wobei mehrere derartige Einheiten aus Richtschalen 11, 12, 13, 14 in Längsrichtung des Rohres 1 über dessen äußerer Oberfläche angeordnet sein können. Durch die Austauschbarkeit können an verschiedene Rohrdurchmesser angepasste Richtschalen leicht eingesetzt bzw. gewechselt werden. Die Halter 15 der Richtschalen 11, 12, 13, 14 werden entlang einer Richtachse 17 hydraulisch in radialer, zum Zentrum des Rohres 1 orientierter Richtung in dem Träger 16 verstellt, um ein Stauchen des Rohrkörpers und ein hydraulisches Entspannen in entgegen gesetzter Richtung unter Steuerung oder Regelung mittels einer Regelungsvorrichtung 20 zu bewirken. Dabei kann ein Richten auf vorgegebenen Innen- oder Außendurchmesser erfolgen, wobei über die Regelvorrichtung eine Absolutlage vorgegeben werden kann.
  • Fig. 2 zeigt wesentliche Schritte beim Herstellen des Rohres 1, nämlich einen Einformvorgang a, bei dem eine Blechplatte 4 mittels einer Einformvorrichtung 30 mittels Formwerkzeugen unter Vorschub der Blechplatte 4 nach und nach zu einem Biegeteil 1.1 und schließlich dem umlaufend gebogenen Rohrkörper 1.2 geformt wird. Anschließend wird der Rohrkörper 1.2 in einem Schweißvorgang b an seinen einander zugekehrten Rändern, die zuvor für das Schweißen vorbereitet wurden, mittels einer Längsschweißnaht in einer Schweißvorrichtung 40 geschlossen. Durch die Einformvorgänge und das Schweißen ergeben sich mechanische und thermische Spannungsbereiche 3, 3', wie vorstehend erwähnt. Nachfolgend schließt sich gegebenenfalls nach Durchführen weiterer Bearbeitungs- und/oder Kontrollschritte ein Richtvorgang c unter Rundrichten des Rohres 1 an, in dem gleichzeitig auch eine Entspannungsbehandlung erfolgt. Die Entspannungsbehandlung kann zusätzlich noch in einem anschließenden Schritt d mit einem hydrostatischen Entspannen z.B. mittels Hydrotester kombiniert werden, wobei mittels eines Druckmediums im Rohrinnem ein nach außen gerichteter Druck p auf die innere Rohrfläche erzeugt wird.
  • Bei großen Rohren, d.h. insbesondere mit Wandstärken t ≥ 9 mm und Durchmessern d ≥ 300 mm, z.B. bis zu t = 80 mm und d = 2000 mm, gelingt das Rundrichten bei gleichmäßigem Kalibrieren über den Umfang mit der vorstehend genannten Richtmaschine, wie sie auch in der eingangs genannten DE 10 2006 010 040 B3 dargestellt ist, mit der ein Stauchen des Werkstoffes in Umfangsrichtung und ein Rundrichten mit hohen Toleranzanforderungen erreicht werden, wobei ein Stauchen über die Streckgrenze hinaus möglich ist. Durch plastisches Verformen beim Rundrichten lässt sich gleichzeitig ein Entspannen sowohl mechanischer als auch thermischer Spannungsbereiche 3, 3' über den gesamten Umfang erreichen. Dadurch wird das Eigenspannungsverhalten des Rohrkörpers ohne zusätzliche Wärmebehandlung deutlich verbessert, wobei gleichzeitig negative Einflüsse, wie sie durch eine Wärmebehandlung auftreten können, z. B. beim spannungsarmen Glühen, vermieden werden. So werden nicht nur die durch das Einformen des Blechmaterials mechanisch hervorgerufenen Spannungen reduziert, sondern auch die durch das Längsnahtschweißen verursachten, thermisch erzeugten Spannungen abgebaut, wobei die plastische Verformung des Rohrkörpers 1.2 über den gesamten Rohrumfang erfolgt. Dabei wird das Rundrichten mit der Entspannungsbehandlung durch Kaltverformung erreicht.
  • Durch die Kombination des Impandierens und hydraulischen Entspannens unter Steuerung oder Regelung über die Regelungsvorrichtung 20 kann der Entspannungsprozess gezielt beeinflusst werden. Gleichzeitig lassen sich Rohraußen- oder Rohrinnendurchmesser gezielt auf vorgegebene Werte einstellen. Durch dieses Verfahren lassen sich gezielt die mechanisch technologischen Eigenschaften wie Festigkeit und Wärmeausdehnungskoeffizient des Rohrmaterials positiv beeinflussen. Weiterhin werden das Kollapsverhalten des Rohres und die Eigenschaften bei Ermüdungsbeanspruchungen verbessert. Insgesamt lassen sich dadurch qualitativ hochwertige, praktisch spannungsfreie Rohre mit hohen Rohrtoleranzen in einer gegenüber herkömmlichen Herstellungsverfahren deutlich kürzeren Zeit fertigen. Wie in Forschungs- und Entwicklungsarbeiten durch Berechnungen nachgewiesen wurde, kann das Eigenspannungsverhalten nach dem Impandieren, je nach Impansionsgrad, auf ein Minimum reduziert werden, wobei auch ein vollständiger Spannungsabbau möglich ist.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Stahlrohres, bei dem ein Blech oder Coil in einem Biegevorgang zu einem im Querschnitt runden Rohrkörper (1.2) eingeformt, in einem nachfolgenden Schweißvorgang (b) entlang den einander zugewandten Längskanten zum Herstellen einer durchgehenden Naht geschweißt und anschließend einer Entspannungsbehandlung unterzogen wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Entspannungsbehandlung bei einem Vorgang zum Rundrichten (c) entlang dem Umfang in zumindest einem Abschnitt bezüglich seiner Längsachse unter Kaltverformung durch Stauchen vollzogen wird.
  2. Verfahren zum Herstellen eines Stahlrohres nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass beim Rundrichten eine plastische Verformung des Rohrkörpers über dessen gesamten Umfang vorgenommen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass beim Rundrichten ein Einstellen auf vorgegebenen Rohraußendurchmesser (ra) oder vorgegebenen Rohrinnendurchmesser (ri) erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass beim Rundrichten zum Entspannen ein Stauchen in Umfangsrichtung und ein hydraulisches Entspannen miteinander kombiniert werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Rundrichten und Entspannen mittels mindestens zweier, insbesondere mindestens dreier von außen in Radialrichtung zur Rohrachse drückender, in Umfangsrichtung versetzter Richtstempel mit an die Umfangskontur des Rohres (1) abschnittsweise angepassten Richtschalen (11, 12, 13, 14) durchgeführt wird.
EP09757221A 2008-06-06 2009-05-28 Verfahren zum herstellen eines grossen stahlrohres Active EP2285507B1 (de)

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PL09757221T PL2285507T3 (pl) 2008-06-06 2009-05-28 Sposób wytwarzania dużej rury stalowej

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