EP3175004B1 - Verfahren zum herstellen eines edelstahlrohrs sowie edelstahlrohr - Google Patents

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EP3175004B1
EP3175004B1 EP15747396.8A EP15747396A EP3175004B1 EP 3175004 B1 EP3175004 B1 EP 3175004B1 EP 15747396 A EP15747396 A EP 15747396A EP 3175004 B1 EP3175004 B1 EP 3175004B1
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EP
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tube
amount
less
stainless steel
coiled
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Jonas GÜHRS
Christofer HEDVALL
Thomas FROBÖSE
Udo RAUFFMANN
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Alleima GmbH
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Sandvik Materials Technology Deutschland GmbH
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    • C21D2211/001—Austenite

Definitions

  • the present invention relates to a method of producing a stainless steel tube, comprising the steps of: providing a tubular austenitic stainless steel billet, the stainless steel containing carbon in a proportion of not more than 0.02% by weight, manganese in a proportion of not more than 1.0% by weight, phosphorus in a proportion of not more than 0.03% by weight, sulfur in a proportion of not more than 0.015% by weight, silicon in a proportion of not more than 0.8% by weight .-%, nickel in a proportion of 17.5 wt .-% to 18.5 wt .-%, chromium with a share of 19.5 wt .-% to 20.5 wt .-%, molybdenum in one proportion from 6.0% by weight to 6.5% by weight, nitrogen having a proportion of from 0.18% by weight to 0.25% by weight, and copper having a proportion of 0.5% by weight to 1.0 wt.% with a balance of iron and unavoidable impurities, and cold forming the
  • the present invention further relates to a stainless steel pipe containing carbon in a proportion of not more than 0.02% by weight, manganese in a proportion of not more than 1.0% by weight, phosphorus in a proportion of not more than zero , 03 wt .-%, sulfur in a proportion of not more than 0.015 wt .-%, silicon in a proportion of not more than 0.8 wt .-%, nickel in a proportion of 17.5 wt .-% to 18.5 wt .-%, chromium with a share of 19.5 wt .-% to 20.5 wt .-%, molybdenum in a proportion of 6.0 wt .-% to 6.5 wt .-%, Nitrogen in a proportion of 0.18 wt .-% to 0.25 wt .-% and copper in a proportion of 0.5 wt .-% to 1.0 wt .-%, with the remainder iron and unavoidable
  • High-alloyed austenitic stainless steels with a high content of molybdenum, nickel and copper are suitable for use in seawater environments as well as for conducting aggressive chlorine-containing media.
  • the semi-finished product namely the billet
  • the cold forming leads in particular to a significant increase in the hardness of the tube.
  • At least one of said objects is achieved by a method of producing a stainless steel tube, comprising the steps of: providing a tubular austenitic stainless steel billet, said stainless steel containing carbon in a proportion of not more than 0.02% by weight, manganese with a proportion of not more than 1.0% by weight, phosphorus in a proportion of not more than 0.03% by weight, sulfur in a proportion of not more than 0.015% by weight, silicon in a proportion of not more than 0.8 wt .-%, nickel in a proportion of 17.5 wt .-% to 18.5 wt .-%, chromium with a share of 19.5 wt .-% to 20.5 wt.
  • cold forming in the sense of the present application are meant all forming processes in which the billet, i. the semifinished product is formed at temperatures which are below the recrystallization temperature of the stainless steel used.
  • the cold forming is carried out in particular by cold pilger rolling or cold drawing.
  • an expanded, hollow, tube-like billet as a semi-finished product in the fully cooled state is cold-reduced by compressive stresses.
  • the billet is transformed into a tube with a defined, reduced outside diameter and a defined wall thickness or thickness.
  • the billet in cold pilgering, is rolled over a calibrated, i. the inner diameter of the finished tube, rolling mandrel pushed while calibrated from the outside of two calibrated, i. comprising the outer diameter of the finished tube defining rollers and rolled in the longitudinal direction over the rolling mandrel.
  • the billet undergoes incremental advancement in the direction of the rolling mandrel or over it. Between two feed steps, the rollers are rotated over the mandrel and thus the doll moves and roll out the doll. At each point of reversal of the rolling stand with the rolls mounted thereon, the rolls release the billet and this is made one more step towards the tool, i. the mandrel and rollers, pushed forward.
  • the feed of the billet over the mandrel takes place with the aid of a translationally driven feed tension slide, which executes a translatory movement in a direction parallel to the axis of the rolling mandrel and transfers it to the billet.
  • the billet is also rotated about its longitudinal axis to allow uniform rolling of the billet.
  • a uniform wall thickness and roundness of the tube and uniform inner and outer diameter are achieved. Therefore, as a rule, the feed steps are smaller than the total stroke of the roll stand between the two reversal points.
  • a tubular billet is drawn through a draw die having an inner diameter that is less than the outer diameter of the billet, and thus reshaped and resized.
  • hoist in which the deformation is effected only with a previously described draw die (also referred to as a drawing ring, drawing hollow or die), and the so-called core pull or pull train, in which the Inner diameter and the wall thickness of the drawn pipe are defined by a arranged inside the billet core.
  • draw die also referred to as a drawing ring, drawing hollow or die
  • core pull or pull train in which the Inner diameter and the wall thickness of the drawn pipe are defined by a arranged inside the billet core.
  • an austenitic stainless steel ie a steel with a completely austenitic structure at room temperature.
  • Such steels are known for their good strength properties and their good corrosion resistance.
  • the inventively comparatively high molybdenum, nickel, chromium and copper content ensures that the Steel has excellent corrosion resistance while having high tensile strength and good weldability.
  • the stainless steel tubes produced by cold forming must be stranded with other strands in a plastic sheath.
  • these austenitic stainless steels after cold forming have a hardness that is too high for stranding and possibly make this impossible.
  • the austenitic stainless steel tube is wound up or wound up before annealing, and only subsequently, i. in the wound state, annealed.
  • pipes are produced which are in the wound state, i. prior to shipment from the tube mill, have a Rockwell hardness of 90 HRB or less, but preferably 80 HRB or less.
  • the coiled tube prefferably be annealed at a temperature in the range from 1115.degree. C. to 1155.degree. C., preferably at a temperature in the range from 1120.degree. C. to 1150.degree.
  • the exact temperature is adjusted such that the finish annealed coiled tubing has a Rockwell hardness of 90 HRB or less, but preferably 80 HRB or less.
  • a winding of the tube in the context of the present application is understood to mean either the loose winding of the tube into a ring without a core or coil or else the winding of the tube on a core or a coil, i. a spooling.
  • the tubes produced in this way have a length of at least 6 m, preferably of at least 12 m and more preferably of at least 100 m.
  • the tubes thus produced have dimensions of 6mm x 0.8mm to 26mm x 2.5mm (diameter x wall thickness).
  • the tube is wound into a ring, but without a coil or core in the annealing furnace, i. not wound up, annealed.
  • the finished, ready-to-ship tube must be wound on a spool, preferably a wooden spool, to allow for later automated stranding.
  • a spool preferably a wooden spool
  • the wound-up and already annealed tube is wound or rewound in a further step onto a coil, preferably a coil made of wood.
  • the tube is delivered in the wound state.
  • the coiled tubing is annealed at a temperature without a coil or core so that after annealing the tube has a Rockwell hardness of 80 HRB or less. As suitable for a temperature of 1120 ° C has been found. If it is then wound on a spool, ie rewound from the annular state without a core on the coil, it preferably has a Rockwell hardness of 90 HRB or less.
  • the annealing takes place in a vacuum atmosphere, preferably at a pressure of 6 mbar or less.
  • the tube is annealed in a protective gas atmosphere, preferably an argon-containing inert gas atmosphere. Annealing in a vacuum or in a protective gas atmosphere has the advantage that the tube is not oxidized.
  • the tube is annealed in a shaft furnace, which allows to reach the necessary high temperatures in the material of the tube itself.
  • the tube is maintained at a temperature in a range of 1100 ° C to 1200 ° C over a period of at least five minutes and at most 20 minutes, preferably over a period of about 10 minutes.
  • the method after annealing the wound tube, additionally comprises the steps of unwinding the tube, re-cold-forming the tube, winding the tube, and re-annealing the coiled tube at a temperature in a range of 1100 ° C to 1200 ° C C.
  • the first annealing of the cold-formed tube is used to prepare for cold re-forming.
  • An embodiment of the invention is expedient in which the tube is first cold piloted and cold drawn after a first soft annealing to reach its final dimensions. Only then does an annealing take place in order to enable a later stranding of the pipe.
  • the tube is degreased before annealing inside and / or outside, ie cleaned of lubricants. This degreasing takes place in one embodiment, preferably with the aid of CO 2 .
  • At least one of the above objects is also achieved by a stainless steel pipe containing carbon in a proportion of not more than 0.02% by weight, manganese in a proportion of not more than 1.0% by weight, phosphorus in a proportion of not more than 0.03% by weight, sulfur having a proportion of not more than 0.015% by weight, silicon having a proportion of not more than 0.8% by weight, nickel having a content of 17.5% by weight .-% to 18.5 wt .-%, chromium with a share of 19.5 wt .-% to 20.5 wt .-%, molybdenum in a proportion of 6.0 wt .-% to 6.5 wt % By weight, nitrogen in a proportion of 0.18% by weight to 0.25% by weight and copper in a proportion of 0.5% by weight to 1.0% by weight, with the remainder iron and unavoidable impurities, wherein the stainless steel tube is wound and in the wound state has a hardness of less than 90 HRB, preferably less
  • the wound stainless steel tube in one embodiment has an elongation of at least 35%.
  • FIG. 1 shows a flowchart of the method for manufacturing a stainless steel tube according to an embodiment of the present invention.
  • a billet made of Sandvik 254 SMO material was cold-piled to a stainless steel tube of 10 mm outside diameter and 1.5 mm wall thickness, wound into a ring after cold pilgering, the ring not wound around a core or a core Coil is wound around, and then annealed.
  • the material of the billet is the high-alloyed austenitic stainless steel 254SMO available from Sandvik. It complies with the USS S31254 (254 SMO) standard issued by the American Society of Mechanical Engineers (SME) for use as a boiler and high pressure vessel.
  • the material Sandvik 254 SMO used by way of example for the billet considered here contains, in addition to iron, 0.011% by weight C, 0.45% by weight Si, 0.56% by weight Mn, 0.022% by weight P, less than 0.001 Wt% S, 20.13 wt% Cr, 17.82 wt% Ni, 6.09 wt% Mo, 0.091 Co, 0.004 wt% Ti, 0.51 wt% Cu and 0.2 wt .-% N.
  • the finished tube is a tube, as it is stranded for the off-shore use in the following process steps outside the tube plant to a strand with other strands.
  • the tube was annealed after cold pilgering and coiled-up at a temperature of 1120 ° C for a holding time of about 10 minutes.
  • the finished pipe has to a hardness of 73 to 77 HRB, an elongation of about 41% and a tensile strength Rp 0.2 of 370 MPa (N / m 2 ). If this tube is subsequently wound onto a coil made of wood or rewound from the ring without a coil to such a coil, the tube has a hardness of 90 HRB or less on the wooden coil.
  • FIG. 1 the process for producing a stainless steel tube according to the present invention briefly summarized again.
  • step 1 as the starting material, there is provided an austenitic stainless steel billet containing, in addition to iron, 0.011 wt% C, 0.45 wt% Si, 0.56 wt% Mn, 0.022 wt% P, less than 0.001 wt.% S, 20.13 wt.% Cr, 17.82 wt.% Ni, 6.09 wt.% Mo, 0.091 Co, 0.004 wt.% Ti, 0.51 wt .-% Cu and 0.2 wt .-% N contains.
  • This billet is then cold-formed by cold pilger rolls 2 to the finished sized tube.
  • step 5 a further cold forming, for example by cold drawing, can subsequently take place in step 6.
  • steps 3 and 4 i.
  • the removal of the lubricant or degreasing must be carried out again before the tube is annealed again in step 5.
  • the tube is packed in step 7.
  • This packaging in some embodiments, means that the tube is rewound from the ring onto a spool.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Edelstahlrohrs mit den Schritten: Bereitstellen einer rohrförmigen Luppe aus einem austenitischen Edelstahl, wobei der Edelstahl Kohlenstoff mit einem Anteil von nicht mehr als 0,02 Gew.-%, Mangan mit einem Anteil von nicht mehr als 1,0 Gew.-%, Phosphor mit einem Anteil von nicht mehr als 0,03 Gew.-%, Schwefel mit einem Anteil von nicht mehr als 0,015 Gew.-%, Silizium mit einem Anteil von nicht mehr als 0,8 Gew.-%, Nickel mit einem Anteil von 17,5 Gew.-% bis 18,5 Gew.-%, Chrom mit einem Anteil von 19,5 Gew.-% bis 20,5 Gew.-%, Molybdän mit einem Anteil von 6,0 Gew.-% bis 6,5 Gew.-%, Stickstoff mit einem Anteil von 0,18 Gew.-% bis 0,25 Gew.-% sowie Kupfer mit einem Anteil von 0,5 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% aufweist mit einem Rest Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen, und Kaltumformen der Luppe zu einem Rohr.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein Edelstahlrohr, das Kohlenstoff mit einem Anteil von nicht mehr als 0,02 Gew.-%, Mangan mit einem Anteil von nicht mehr als 1,0 Gew.-%, Phosphor mit einem Anteil von nicht mehr als 0,03 Gew.-%, Schwefel mit einem Anteil von nicht mehr als 0,015 Gew.-%, Silizium mit einem Anteil von nicht mehr als 0,8 Gew.-%, Nickel mit einem Anteil von 17,5 Gew.-% bis 18,5 Gew.-%, Chrom mit einem Anteil von 19,5 Gew.-% bis 20,5 Gew.-%, Molybdän mit einem Anteil von 6,0 Gew.-% bis 6,5 Gew.-%, Stickstoff mit einem Anteil von 0,18 Gew.-% bis 0,25 Gew.-% sowie Kupfer mit einem Anteil von 0,5 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% aufweist mit einem Rest Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen.
  • Hochlegierte austenitische Edelstähle mit einem hohen Anteil an Molybdän, Nickel und Kupfer eignen sich sowohl zur Anwendung in Meerwasserumgebung als auch zur Führung von aggressiven chlorhaltigen Medien.
  • Um aus solchen Edelstahlmaterialien Rohre herzustellen, wird das Halbzeug, nämlich die Luppe, durch Kaltumformen zu einem Rohr mit definierten Außen- und Durchmessern umgeformt. Dabei führt die Kaltumformung jedoch insbesondere zu einem deutlichen Anstieg der Härte des Rohrs.
  • Um derartige Rohre für die genannten Anwendungen sinnvoll einsetzen zu können, müssen sie als Nahtlosrohre mit Stranglängen von 6 m oder mehr ausgeliefert werden, was die Handhabung bei der Verpackung, dem Transport und der Weiterverarbeitung erschwert.
  • Darüber hinaus erfordert die Weiterverarbeitung insbesondere für den Einsatz im Off-Shore-Bereich häufig ein Verseilen des fertigen Edelstahlrohrs mit anderen Strängen zu einem ummantelten Rohrbündel. Dem steht jedoch die große Härte eines kaltumgeformten austenitischen Edelstahlrohrs entgegen.
  • Dem gegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Rohrs aus einem austenitischen Edelstahl bereitzustellen, welches es ermöglicht, das Edelstahlrohr in einem späteren Verarbeitungsschritt zu verseilen und gleichzeitig einen Transport des Rohrs zu einem Ort, an dem dieser Verarbeitungsschritt erfolgt, zu ermöglichen.
  • Zudem ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Edelstahlrohr bereitzustellen, welches diese erforderlichen Eigenschaften aufweist.
  • Zumindest eine der genannten Aufgaben wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Edelstahlrohrs gelöst, welches die Schritte aufweist: Bereitstellen einer rohrförmigen Luppe aus einem austenitischen Edelstahl, wobei der Edelstahl Kohlenstoff mit einem Anteil von nicht mehr als 0,02 Gew.-%, Mangan mit einem Anteil von nicht mehr als 1,0 Gew.-%, Phosphor mit einem Anteil von nicht mehr als 0,03 Gew.-%, Schwefel mit einem Anteil von nicht mehr als 0,015 Gew.-%, Silizium mit einem Anteil von nicht mehr als 0,8 Gew.-%, Nickel mit einem Anteil von 17,5 Gew.-% bis 18,5 Gew.-%, Chrom mit einem Anteil von 19,5 Gew.-% bis 20,5 Gew.-%, Molybdän mit einem Anteil von 6,0 Gew.-% bis 6,5 Gew.-%, Stickstoff mit einem Anteil von 0,18 Gew.-% bis 0,25 Gew.-% sowie Kupfer mit einem Anteil von 0,5 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% aufweist mit einem Rest Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen, Kaltumformen der Luppe zu einem Rohr, Aufwickeln des Rohrs und Glühen des aufgewickelten Rohrs nach dem Kaltumformen bei einer Temperatur in einem Bereich von 1100° C bis 1200° C.
  • Unter Kaltumformen im Sinne der vorliegenden Anmeldung werden alle Umformverfahren verstanden, bei welchen die Luppe, d.h. das Halbzeug, bei Temperaturen umgeformt wird, die unterhalb der Rekristallisationstemperatur des verwendeten Edelstahls liegen.
  • Im Sinne der vorliegenden Anmeldung erfolgt das Kaltumformen insbesondere durch Kaltpilgerwalzen oder Kaltziehen.
  • Insbesondere zum Herstellen von präzisen Rohren aus Edelstahl wird eine ausgedehnte hohle, rohrartige Luppe als Halbzeug im vollständig erkalteten Zustand durch Druckspannungen kalt reduziert. Dabei wird die Luppe zu einem Rohr mit definiertem, reduziertem Außendurchmesser und einer definierten Wanddicke bzw. -stärke umgeformt.
  • Dazu wird beim Kaltpilgerwalzen die Luppe beim Walzen über einen kalibrierten, d.h. den Innendurchmesser des fertigen Rohrs aufweisenden, Walzdorn geschoben und dabei von außen von zwei kalibrierten, d.h. den Außendurchmesser des fertigen Rohrs definierenden, Walzen umfasst und in Längsrichtung über den Walzdorn ausgewalzt.
  • Während dem Kaltpilgern erfährt die Luppe einen schrittweisen Vorschub in Richtung auf den Walzdorn hin bzw. über diesen hinweg. Zwischen zwei Vorschubschritten werden die Walzen drehend über den Dorn und damit die Luppe bewegt und walzen die Luppe aus. An jedem Umkehrpunkt des Walzgerüsts mit den daran drehend befestigten Walzen geben die Walzen die Luppe frei und diese wird um einen weiteren Schritt in Richtung auf das Werkzeug, d.h. den Walzdorn und die Walzen, hin vorgeschoben.
  • Der Vorschub der Luppe über den Dorn erfolgt mit Hilfe eines translatorisch angetriebenen Vorschubspannschlittens, welcher eine Translationsbewegung in einer Richtung parallel zur Achse des Walzdorns ausführt und diese auf die Luppe überträgt.
  • Während dem Vorschub wird zudem die Luppe um ihre Längsachse gedreht, um ein gleichmäßiges Auswalzen der Luppe zu ermöglichen. Durch mehrfaches Überwalzen jedes Rohrabschnitts werden eine gleichmäßige Wanddicke und Rundheit des Rohrs sowie gleichmäßige Innen- und Außendurchmesser erreicht. Daher sind in der Regel die Vorschubschritte kleiner als der Gesamthub des Walzgerüsts zwischen den beiden Umkehrpunkten.
  • Im Gegensatz dazu wird beim Kaltziehen als einem weiteren hier zu betrachtenden Kaltumformverfahren eine rohrförmige Luppe durch eine Ziehmatrize, welche einen Innendurchmesser aufweist, der geringer ist als der Außendurchmesser der Luppe, hindurchgezogen und damit umgeformt und neu dimensioniert.
  • In Abhängigkeit von dem verwendeten Werkzeug unterscheidet man beim Kaltziehen von Rohren den sogenannten Hohlzug, bei welchem die Umformung lediglich mit einer zuvor beschriebenen Ziehmatrize (auch als Ziehring, Ziehhohl oder Ziehstein bezeichnet) bewirkt wird, und den sogenannten Kernzug oder Stangenzug, bei welchem auch der Innendurchmesser sowie die Wanddicke des gezogenen Rohrs durch einen im Inneren der Luppe angeordneten Ziehkern definiert werden.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren wir ein austenitischer Edelstahl verwendet, d.h. ein Stahl mit einer bei Raumtemperatur vollständig austenitischen Struktur. Solche Stähle sind für ihre guten Festigkeitseigenschaften und ihre gute Korrosionsbeständigkeit bekannt. Der erfindungsgemäß vergleichsweise hohe Molybdän-, Nickel-, Chrom- und Kupfergehalt sorgt dafür, dass der Stahl eine exzellente Korrosionsbeständigkeit aufweist, wobei er gleichzeitig über eine hohe Zugfestigkeit und gute Schweißfähigkeit verfügt.
  • Ein austenitischer Edelstahl mit dem angegebenen Gehalt an Molybdän, Nickel und Kupfer ist beispielsweise von der Firma Sandvik unter der Bezeichnung 254 SMO erhältlich. Dieser erfüllt die Qualität UNS S31254 (UNS = Unified Numbering System for metalls and alloys), welche für rostfreie austenitische Edelstähle vom Typ 6Mo steht.
  • Für Off-Shore-Anwendungen müssen die durch Kaltumformen hergestellten Edelstahlrohre mit anderen Strängen in einem Kunststoffmantel verseilt werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese austenitischen Edelstähle nach dem Kaltumformen eine Härte aufweisen, die für ein Verseilen zu hoch ist und dieses gegebenenfalls unmöglich machen.
  • Durch ein Weichglühen des kaltumgeformten Rohrs bei einer Temperatur in einem Bereich von 1100° C bis 1200° C kann in einem dem Kaltumformen nachfolgenden Schritt die Härte des Rohrs wieder in einen Bereich gebracht werden, welcher ein Verseilen zulässt. Im Stand der Technik wird das Weichglühen typischerweise nach dem Pilgerwalzen oder Ziehen durch Hindurchführen des umgeformten Rohrs durch eine Induktionsheizspule bewirkt. Allerdings hat sich überraschend herausgestellt, dass der Effekt des Weichglühens bei einem nachfolgenden Aufwickeln oder Aufspulen des fertigen Rohrs weitgehend wieder zunichtegemacht wird. Allerdings ist die Fertigung als Ring, d.h. das Rohr verlässt das Rohrwerk aufgewickelt, bei der Fertigung von Endlosrohren mit Längen von mehr als 6 m notwendig, um einen Transport der fertigen Rohre zum Ort des Verseilens möglich zu machen. Zudem ist auch das Verseilen der fertigen Edelstahlrohre vom Ring, d.h. aufgewickelt oder aufgespult, deutlich einfacher.
  • Daher wird erfindungsgemäß das austenitische Edelstahlrohr vor dem Glühen aufgewickelt oder aufgespult und erst nachfolgend, d.h. im aufgewickelten Zustand, geglüht.
  • Auf diese Weise werden Rohre gefertigt, die im aufgewickelten Zustand, d.h. vor dem Versand aus dem Rohrwerk, eine Rockwell-Härte von 90 HRB oder weniger, vorzugsweise jedoch von 80 HRB oder weniger, aufweisen.
  • Dabei ist es in einer Ausführungsform insbesondere zweckmäßig, wenn das aufgewickelte Rohr bei einer Temperatur in einem Bereich von 1115° C bis 1155° C, vorzugsweise bei einer Temperatur in einem Bereich von 1120° C bis 1150° C, geglüht wird.
  • Wenn in der vorliegenden Anmeldung davon die Rede ist, dass das Rohr bei einer angegebenen Temperatur geglüht wird, so bedeutet dies, dass das Material des Rohrs selbst diese Temperatur erreicht.
  • Dabei wird die exakte Temperatur in einer Ausführungsform so eingestellt, dass das fertig geglühte aufgewickelte Rohr eine Rockwell-Härte von 90 HRB oder weniger, vorzugsweise jedoch von 80 HRB oder weniger, aufweist.
  • Unter einem Aufwickeln des Rohrs im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird entweder das lose Wickeln des Rohrs zu einem Ring ohne Kern oder Spule verstanden oder aber auch das Aufwickeln des Rohrs auf einem Kern oder einer Spule, d.h. ein Aufspulen.
  • In einer Ausführungsform weisen die auf diese Weise gefertigten Rohre eine Länge von mindestens 6 m, vorzugsweise von mindestens 12 m und besonders bevorzugt von mindestens 100 m auf.
  • Die so hergestellten Rohre besitzen in einer Ausführungsform Abmessungen von 6 mm x 0,8 mm bis 26 mm x 2,5 mm (Durchmesser x Wanddicke).
  • Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn das Rohr in einer Ausführungsform aufgewickelt zu einem Ring, jedoch ohne Spule bzw. Kern im Glühofen, d.h. nicht aufgespult, geglüht wird.
  • Allerdings muss das fertige, versandfertige Rohr in einer Ausführungsform auf eine Spule, vorzugsweise eine Spule aus Holz, aufgewickelt sein, um ein späteres automatisiertes Verseilen zu ermöglichen. Dazu wird in einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens das aufgewickelte und bereits geglühte Rohr in einem weiteren Schritt auf eine Spule, vorzugsweise eine Spule aus Holz, aufgespult bzw. umgespult.
  • Besonders zweckmäßig ist es, wenn in einer Ausführungsform der Erfindung das Rohr im aufgewickelten Zustand ausgeliefert wird.
  • Es ist insbesondere zweckmäßig, wenn in einer Ausführungsform der Erfindung das aufgewickelte Rohr ohne Spule oder Kern bei einer Temperatur geglüht wird, sodass das Rohr nach dem Glühen eine Rockwell-Härte von 80 HRB oder weniger aufweist. Als dafür geeignet hat sich eine Temperatur von 1120° C erwiesen. Wird es dann auf eine Spule aufgespult, d.h. aus dem ringförmigen Zustand ohne Kern auf die Spule umgespult, so hat es vorzugsweise eine Rockwell-Härte von 90 HRB oder weniger.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Glühen in einer Vakuumatmosphäre, vorzugsweise bei einem Druck von 6 mbar oder weniger. In einer alternativen Ausführungsform wird das Rohr in einer Schutzgasatmosphäre, vorzugsweise einer argonhaltigen Schutzgasatmosphäre, geglüht. Ein Glühen im Vakuum oder in einer Schutzgasatmosphäre weist den Vorteil auf, dass das Rohr nicht oxidiert wird.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung wird das Rohr in einem Schachtofen geglüht, welcher es erlaubt, die notwendigen hohen Temperaturen im Material des Rohrs selbst zu erreichen.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung wird das Rohr über eine Zeitdauer von mindestens fünf Minuten und höchstens 20 Minuten, vorzugsweise über eine Zeitdauer von etwa 10 Minuten, bei einer Temperatur in einem Bereich von 1100° C bis 1200° C gehalten.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren nach dem Glühen des aufgewickelten Rohrs zusätzlich die Schritte auf: Abwickeln des Rohrs, erneutes Kaltumformen des Rohrs, Aufwickeln des Rohrs und erneutes Glühen des aufgewickelten Rohrs bei einer Temperatur in einem Bereich von 1100° C bis 1200° C.
  • Bei einer derartigen Abfolge von Verfahrensschritten dient das erste Weichglühen des kaltumgeformten Rohrs der Vorbereitung auf eine erneute Kaltumformung.
  • Dabei ist eine Ausführungsform der Erfindung zweckmäßig, bei welcher das Rohr zunächst kaltgepilgert und nach einem ersten Weichglühen kaltgezogen wird, um seine finalen Dimensionen zu erreichen. Erst dann erfolgt ein Weichglühen, um ein späteres Verseilen des Rohrs zu ermöglichen.
  • In einer Ausführungsform wird das Rohr vor dem Glühen innen und/oder außen entfettet, d.h. von Schmierstoffen gereinigt. Dieses Entfetten erfolgt in einer Ausführungsform vorzugsweise mit Hilfe von CO2.
  • Zumindest eine der vorstehenden Aufgaben wird auch durch ein Edelstahlrohr gelöst, welches Kohlenstoff mit einem Anteil von nicht mehr als 0,02 Gew.-%, Mangan mit einem Anteil von nicht mehr als 1,0 Gew.-%, Phosphor mit einem Anteil von nicht mehr als 0,03 Gew.-%, Schwefel mit einem Anteil von nicht mehr als 0,015 Gew.-%, Silizium mit einem Anteil von nicht mehr als 0,8 Gew.-%, Nickel mit einem Anteil von 17,5 Gew.-% bis 18,5 Gew.-%, Chrom mit einem Anteil von 19,5 Gew.-% bis 20,5 Gew.-%, Molybdän mit einem Anteil von 6,0 Gew.-% bis 6,5 Gew.-%, Stickstoff mit einem Anteil von 0,18 Gew.-% bis 0,25 Gew.-% sowie Kupfer mit einem Anteil von 0,5 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% aufweist mit einem Rest Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei das Edelstahlrohr aufgewickelt ist und im aufgewickelten Zustand eine Härte von weniger als 90 HRB, vorzugsweise von weniger als 80 HRB, aufweist.
  • Dabei weist das aufgewickelte Edelstahlrohr in einer Ausführungsform eine Dehnung von mindestens 35 % auf.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung eines Beispiels deutlich.
  • Figur 1 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens zum Herstellen eines Edelstahlrohrs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Im vorliegenden Beispiel wurde eine Luppe aus dem Material Sandvik 254 SMO durch Kaltpilgerwalzen zu einem Edelstahlrohr mit einem Außendurchmesser von 10 mm und einer Wanddicke von 1,5 mm umgeformt, nach dem Kaltpilgern zu einem Ring aufgewickelt, wobei der Ring nicht um einen Kern oder eine Spule herumgewickelt ist, und dann weichgeglüht.
  • Bei dem Material der Luppe handelt es sich um den von der Firma Sandvik erhältlichen hochlegierten austenitischen Edelstahl 254SMO. Dieser erfüllt die Norm UNS S31254 (254 SMO) der American Society of Mechanical Engineers (SME) zur Verwendung als Kessel- und Hochdruckbehälter. Das beispielhaft für die hier betrachtete Luppe verwendete Material Sandvik 254 SMO enthält neben Eisen 0,011 Gew.-% C, 0,45 Gew.-% Si, 0,56 Gew.-% Mn, 0,022 Gew.-% P, weniger als 0,001 Gew.-% S, 20,13 Gew.-% Cr,17,82 Gew.-% Ni, 6,09 Gew.-% Mo, 0,091 Co, 0,004 Gew.-% Ti, 0,51 Gew.-% Cu sowie 0,2 Gew.-% N.
  • Bei dem fertigen Rohr handelt es sich um ein Rohr, so wie es für den Off-Shore-Einsatz in nachstehenden Verfahrensschritten außerhalb des Rohrwerks zu einem Strang mit anderen Strängen verseilt wird.
  • Das Rohr wurde nach dem Kaltpilgern und Aufwickeln im aufgewickelten Zustand bei einer Temperatur von 1120° C über eine Haltezeit von etwa 10 Minuten geglüht. Das fertige Rohr hat nach dem Abkühlen eine Härte von 73 bis 77 HRB, eine Dehnung von etwa 41 % sowie eine Zugfestigkeit Rp 0,2 von 370 MPa (N/m2). Wird dieses Rohr nachfolgend auf eine Spule aus Holz aufgewickelt bzw. vom Ring ohne Spule auf eine solche umgespult, so hat das Rohr auf der Holzspule eine Härte von 90 HRB oder weniger.
  • Im Vergleich dazu hat ein bei herkömmlichen Temperaturen geglühtes, aber nicht aufgespultes Rohr aus dem gleichen Material Sandvik 254 SMO eine Härte von 96 HRB. Es ist damit nach dem Aufspulen, welches die Härte nochmals erhöht, für ein Verseilen deutlich zu hart.
  • Zur Erläuterung wird nun anhand des Flussdiagramms aus Figur 1 das Verfahren zur Herstellung eines Edelstahlrohrs gemäß der vorliegenden Erfindung noch einmal kurz zusammengefasst.
  • Zunächst wird in Schritt 1 als Ausgangsmaterial eine Luppe aus einem austenitischen Edelstahl bereitgestellt, der neben Eisen 0,011 Gew.-% C, 0,45 Gew.-% Si, 0,56 Gew.-% Mn, 0,022 Gew.-% P, weniger als 0,001 Gew.-% S, 20,13 Gew.-% Cr,17,82 Gew.-% Ni, 6,09 Gew.-% Mo, 0,091 Co, 0,004 Gew.-% Ti, 0,51 Gew.-% Cu sowie 0,2 Gew.-% N enthält. Diese Luppe wird dann durch Kaltpilgerwalzen 2 zum fertig dimensionierten Rohr kaltumgeformt.
  • Da beim Kaltpilgerwalzen 2 ein Schmierstoff sowohl zwischen den Walzen und dem Rohr/der Luppe als auch zwischen der Dornstange und dem Rohr/Luppe aufgetragen wird, muss dieser Schmierstoff vor dem Glühen in zwei Schritten sowohl außen 3 als auch innen 4 entfernt werden. Dann erfolgt ein erstes Glühen in Schritt 5. Für spezielle Anwendungen kann nachfolgend ein weiteres Kaltumformen, beispielsweise durch Kaltziehen, in Schritt 6 erfolgen. Nach dem zweiten Kaltumformen müssen die Schritte 3 und 4, d.h. das Entfernen des Schmierstoffs bzw. Entfetten nochmals erfolgen, bevor das Rohr erneut in Schritt 5 geglüht wird. Nach dem Glühen wird das Rohr in Schritt 7 verpackt. Dieses Verpacken bedeutet in einigen Ausführungsformen, dass das Rohr vom Ring auf eine Spule umgespult wird.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Edelstahlrohrs mit den Schritten Bereitstellen einer rohrförmigen Luppe aus einem austenitischen Edelstahl, wobei der Edelstahl
    Kohlenstoff mit einem Anteil von nicht mehr als 0,02 Gew.-%,
    Mangan mit einem Anteil von nicht mehr als 1,0 Gew.-%,
    Phosphor mit einem Anteil von nicht mehr als 0,03 Gew.-%,
    Schwefel mit einem Anteil von nicht mehr als 0,015 Gew.-%,
    Silizium mit einem Anteil von nicht mehr als 0,8 Gew.-%,
    Nickel mit einem Anteil von 17,5 Gew.-% bis 18,5 Gew.-%,
    Chrom mit einem Anteil von 19,5 Gew.-% bis 20,5 Gew.-%,
    Molybdän mit einem Anteil von 6,0 Gew.-% bis 6,5 Gew.-%,
    Stickstoff mit einem Anteil von 0,18 Gew.-% bis 0,25 Gew.-% sowie
    Kupfer mit einem Anteil von 0,5 Gew.-% bis 1,0 Gew.-%
    aufweist mit einem Rest Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen, und
    Kaltumformen der Luppe zu einem Rohr,
    dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich die Schritte umfasst,
    Aufwickeln des Rohrs und
    Glühen des aufgewickelten Rohrs nach dem Kaltumformen bei einer Temperatur in einem Bereich von 1100° C bis 1200° C.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgewickelte Rohr bei einer Temperatur in einem Bereich von 1115° C bis 1155° C, vorzugsweise bei einer Temperatur in einem Bereich von 1120° C bis 1150° C, geglüht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur beim Glühen so eingestellt wird, dass das geglühte und aufgewickelte Rohr eine Härte von 90 HRB oder weniger, vorzugsweise von 80 HRB oder weniger, aufweist.
  4. Verfahren nach einem dervorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrs in einer Vakuum-Atmosphäre, vorzugsweise bei einem Druck von weniger als 6 mbar, oder in einer Schutzgasatmosphäre, vorzugsweise einer Argon-haltigen Atmosphäre, geglüht wird.
  5. Verfahren nach einem dervorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr in einem Schachtofen geglüht wird.
  6. Verfahren nach einem dervorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr über eine Zeitdauer von mindestens 5 Minuten und höchstens 20 Minuten, vorzugsweise über eine Zeitdauer von etwa 10 Minuten, bei einer Temperatur in einem Bereich von 1100° C bis 1200° C, vorzugsweise in einem Bereich von 1115° C bis 1155° C und besonders bevorzugt in einem Bereich von 1120° C bis 1150° C, gehalten wird.
  7. Verfahren nach einem dervorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr im aufgewickelten Zustand ausgeliefert wird.
  8. Verfahren nach einem dervorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich nach dem Glühen die Schritte aufweist
    Abwickeln des Rohrs,
    Kaltumformen des Rohrs,
    Aufwickeln des Rohrs und
    erneutes Glühen des aufgewickelten Rohrs bei einer Temperatur in einem Bereich von 1100° C bis 1200° C, vorzugsweise in einem Bereich von 1115° C bis 1155° C und besonders bevorzugt in einem Bereich von 1120° C bis 1150° C.
  9. Verfahren nach einem dervorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Rohr zu einem Ring ohne Spule oder Kern aufgewickelt geglüht wird.
  10. Verfahren nach einem dervorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich den Schritt aufweist, Umspulen des geglühten aufgewickelten Rohrs auf eine Spule, vorzugsweise auf eine Spule aus Holz.
  11. Verfahren nach einem dervorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Rohr durch Kaltpilgerwalzen oder Kaltziehen kalt umgeformt wird.
  12. Edelstahlrohr, das
    Kohlenstoff mit einem Anteil von nicht mehr als 0,02 Gew.-%,
    Mangan mit einem Anteil von nicht mehr als 1,0 Gew.-%,
    Phosphor mit einem Anteil von nicht mehr als 0,03 Gew.-%,
    Schwefel mit einem Anteil von nicht mehr als 0,015 Gew.-%,
    Silizium mit einem Anteil von nicht mehr als 0,8 Gew.-%,
    Nickel mit einem Anteil von 17,5 Gew.-% bis 18,5 Gew.-%,
    Chrom mit einem Anteil von 19,5 Gew.-% bis 20,5 Gew.-%,
    Molybdän mit einem Anteil von 6,0 Gew.-% bis 6,5 Gew.-%,
    Stickstoff mit einem Anteil von 0,18 Gew.-% bis 0,25 Gew.-% sowie
    Kupfer mit einem Anteil von 0,5 Gew.-% bis 1,0 Gew.-%
    aufweist mit einem Rest Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Edelstahlrohr aufgewickelt ist und im aufgewickelten Zustand eine Härte von weniger als 90 HRB aufweist.
  13. Edelstahlrohr nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgewickelte Edelstahlrohr eine Härte von 80 HRB oder weniger, aufweist.
  14. Edelstahlrohr nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgewickelte Edelstahlrohr eine Dehnung von mindestens 35 % aufweist.
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