DE2320428B2

DE2320428B2 - Verfahren zum vergueten von geschweissten stahlrohren mit induktiver erhitzung des rohrmaterials

Info

Publication number: DE2320428B2
Application number: DE19732320428
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Dr.-Ing.; Geisel Herbert; Voß Hermann Dr.; 5630 Remscheid Reinke
Original assignee: AEG Elotherm GmbH
Current assignee: SMS Elotherm GmbH
Priority date: 1973-04-21
Filing date: 1973-04-21
Publication date: 1976-12-30
Also published as: DE2320428A1; FR2226471A1; JPS5013237A; FR2226471B1; GB1402087A; US3976520A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren /um Vergüten von geschweißten Stahlrohren durch induktive Erhitzung, bei dem vor dem Abschrecken die Erhitzung auf Austenitisierungstemperatur durch im Stahlrohr induzierte Wechselströme erfolgt, und bei dem in der aus einem anderen Werkstoff ah dem des übrigen Stahlrohrs bestehenden Schweißnaht die gleichen Vergütungsqualitäten erreicht werden, wie in den anderen Rohrbereichen (DT-AS 17 58 091)

Zur Wärmebehandlung von Stahlrohren ist es bekannt, die Röhren im Durchlaufverfahren induktiv zu erhitzen und das auf Austenitisierungstemperaturen erhitzte Röhrenmaterial anschließend abzuschrecken. Bei diesem Verfahren wird gewöhnlich ein spulenförmiger Induktor vorgesehen, der das Rohr umschließt und der gemeinsam mit außerhalb bzw. innerhalb des Rohrs angeordneten Abschreckbrausen in axialer Richtung relativ zum Rohr bewegt wird. Die vom Induktorstrom in der Rohrwand induzierten Ströme schließen sich dabei im wesentlichen um den Rohrumfang, d. h. sie fließen im Fall von längs- bzw. wendelförmig geschweißten Rohren jeweils quer durch die Schweißnaht. Dabei ergibt sich ein für die Qualität der Vergütung am Rohr störender Effekt, der sich aus einer unterschiedlichen Erwärmung des Rohrmantels und der Rohrschweißnaht ergibt. Im Regelfall ist die Anordnung derart getroffen, daß die Schweißnaht einen größeren Querschnitt aufweist als der übrige Rohrmantel, wodurch der induzierte Strom in der Schweißnaht einen größeren Querschnitt durchfließt als in dem übrigen Rohrmantel. Es steht deshalb dem induzierten Strom in der Schweißnaht ein kleinerer ohmscher Widerstand als in der Rohrwand entgegen, wodurch in der Schweißnaht eine geringere Leistung zwecks Erwärmung umgesetzt wird als in der Rohrwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszubilden, daß in der Schweißnaht eine zumindest gleich gute Austenitisierung wie in der Rohrwand erreicht wird.

Diese Aufgabe wird der Erfindung entsprechend dadurch gelöst, daß die Schweißnaht, die sich parallel zur Stahlrohrachse oder spiralförmig um diese herum erstreckt, im wesentlichen quer von im Stahlrohr induzierten Wechselströmen durchflossen wird uud für sie ein Werkstoff verwendet wird, der im Temperaturbereich unterhalb der Härtetemperatur des Werkstoffs des Stahlrohrs einen höheren spezifischen elektrischen Widerstand und/oder eine niedrige Austenitisierungstemperatur aufweist als der Werkstoff des Stahlrohrs.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, daß für die Schweißnaht ein Werkstoff mit einem Nickelgehalt von 2 bis 6% bei etwa gleichem Gehalt an Kohlenstoff, Silicium und Mangan wie der Werkstoff des Stahlrohrs verwendet wird.

Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung.

In der Zeichnung bezeichnet I einen Ausschnitt einer Rohrwand eines Stahlrohrs mit einer Schweißnaht 2 und 3 einen Leiter eines das Rohr 1 umschließenden spulenförmigen elektrischen Induktors zur induktiven Erhitzung des Rohrs. Durch den Induktorstrom /„ wird nun pro axialer Längeneinheit des Rohrs in der Rohrwand I ein Strom /indu/icri. der in gleicher Größe durch die Rohrwand mit der Stärke 5/" als auch quer durch die Schweißnaht mit der mittleren Stärke Ss fließt. Da dieser Strom in der Schweißnaht 2 einen größeren Querschnitt /ur Verfugung hat als in der Rohrwand 1, steht ihm also hier pro Längeneinheit des Rohrumfangs ein kleinerer ohmscher Widerstand als in der Rohrwand entgegen, was dazu führt, daß in der Schweißnaht gemittelt eine geringere Leistung zwecks Erwärmung umgesetzt wird als in der Rohrwand.

Durch die Wahl des Schweißwerkstoffs, nämlich durch die Erhöhung seines spezifischen elektrischen Widerstands oder die Herabsetzung seiner Austenitisie rungstenperaiur, wird nun erreicht, daß die erwähnten Unterschiede ausgeglichen werden. Durch Erhöhung des spezifischen elektrischen Widerstands des SchweiU-werkstoffs wird nämlich der Grad der Temperaturnacheilung in der Schweißnaht verringert während durch die Herabsetzung der Austenitisierungstemperatur in der Schweißnaht zum Erreichen einer etwa gleich guten Austenitisierung wie in der Rohrwand ein gewisses Nacheilen der Temperatur in der Schweißnaht zugelassen werden kann. So läßt sich z. B. zeigen, daß bei Vernachlässigung des Skin-Effekts die Nacheilung der Temperatur in der Schweißnaht durch Wahl des Schweißwerkstoffs derart, daß

" * (si

gilt, worin o, den spezifischen Widerstand des Schweißwerkstoffs, (>_r den spezifischen Widerstand der Rohrwandung. 5, der Dicke der Schweißnaht und S_r die Stärke der Rohrwandung bezeichnet, vollkommen ausgeglichen werden kann.

In der Praxis wird man bei der Auswahl eines Schweißwerkstoffs zu einem vorgegebenen Rohrwerkstoff meist zusätzlich noch die Forderung stellen, daß der Schweißstoff nach der Vergütung praktisch die gleichen Werkstoffeigenschaften, insbesondere praktisch die gleiche Streckgrenze und Festigkeit aufweist wie der Rohrwerkstoff.

Dabei bieten sich Nickelstähle als Schweißwerkstoff

an. Geht man nämlich ζ. B. von einem Stahl mit 0,17% C, 0,25% Si und 0,8% Mn als Rohrwerkstoff aus, so ?rreicht man nach dem Schweißen und Vergüten mit Wasserabschreckung in der Rohrwand eine Streckgrenze von etwa 550 N/mm² und eine Festigkeit von etwa 850 N/mm². Ein dazu geeigneter Nickelstahl als Schweißwerkstoff mit 0,15% C, 0,25% Si, 0,5% Mn und 5¹Vo Nickel (z.B. AlSI 2 515) hätte bei Vergütung mit Wasserabschreckung ebenfalls etwa 550 N/nun² Streckgrenze und 850 N/mm² Festigkeit. Dagegen ist bei diesem Nicfcslstahl gegenüber dem genannten Rohrwerksloff die Härtetemperatur auf Werte von 750-7SO⁰C herabgesetzt

Wie der Fachmann aus BiJd 11 — 5 im »Werkstoff-Handbuch Stahl und Eisen« (1965) entnehmen kann, bewirkt ein Nickelzusatz im Stahl - zumindest im Bereich bis zu eiwa 30% Nickel — eine Erhöhung des spezifischen elektrischen Widerstands.

Durch einige Versuche mit Nickelstählen unterschiedlich hohen Nickelgehalts kann der Fachmann nun für einen bestimmten Anwendungslall den optimalen Nickelgehalt für den Schweißwerkstoff ermitteln.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

''"'■*. 1. Verfahren zum Vergüten von geschweißten .,/Stahlrohren durch induktive Erhitzung, bei dem vor \ dem Abschrecken die Erhitzung auf Austenitisierungstemperatur durch im Stahlrohr induzierte f ■ Wechselströme erfolgt, und bei dem in der aus einem ? ^anderen Werkstoff als dem des übrigen Stahlrohrs ί bestehenden Schweißnaht die gleichen Vergütungsqualitäten erreicht werden wie in den anderen Rohrbereichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißnaht, die sich parallel zur Stahlrohrachse oder spiralförmig um diese herum erstreckt, im wesentlichen quer von im Stahlrohr induzierten Wechselströmen durchflossen wira und für sie ein Werkstoff verwendet wird, der Im Temperaturbereich unterhalb der Härtetemperatur des Werkstoffs des Stahlrohrs einen höheren spezifischen elektri- , sehen Widerstand und/oder eine niedrigere Austenitisierungstemperatur aufweist als der Werkstoff des Stahlrohrs.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schweißnaht ein Werkstoff mit einem Nickelgehalt von 2 bis ö% bei etw? gleichem Gehalt an Kohlenstoff, Silicium und Mangan wie der Werkstoff des Stahlrohrs verwendet wird.