DE2731780B2

DE2731780B2 - Verfahren zur Herstellung von plattierten Stahlrohren

Info

Publication number: DE2731780B2
Application number: DE2731780A
Authority: DE
Inventors: Makoto Chiba Mitarai (Japan)
Original assignee: Asahi Kasei Kogyo KK
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 1976-07-26
Filing date: 1977-07-14
Publication date: 1980-05-22
Also published as: SE433819B; FR2359655B1; GB1564779A; BR7704835A; US4162758A; CA1077691A; DE2731780A1; FR2359655A1; SE7708518L

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von plattierten Stahlrohren durch Warmwalzen unter Verwendung von Kohlenstoffstahl einschließlich niedriglegiertem Stahl als Grundmetall und von nichtrostendem Stahl, Nickel oder Nickellegierungen als Auflagemetall.

Bekanntlich kann die Herstellung von plattierten Stahlblechen außer durch Zusammenwalzen und Gießen auch durch Explosionsschweißen erfolgen. Dies beschreibt beispielsweise der Aufsatz »Explosiv-Plattieren im Großbehälterbau« von Balzerowiak und Bock-Nußbaum in BÄNDER BLECHE ROHRE, Düsseldorf, 13 (1972) Nr. 4, S. 211/212. Die DE-OS 16 27 765 beschreibt die Herstellung von Verbundmetall durch Warmverformung aus Verbundknüppeln aus mindestens einer Grundplatte und einer Aufschweißplatte, die am Umfang miteinander verschweißt sind. Das Verschweißen der Kanten von Grundmetall und Auflagemetall bei der Herstellung von plattierten Stahlblechen beschreibt auch die US-PS 29 61 761. Da die hierbei gewonnenen Produkte flache bzw. nur wenig gekrümmte Bleche sind, bestehen verhältnismäßig wenig

Probleme in bezug auf die Produktionstechnik. Im Gegensatz hierzu ist bei der Herstellung von plattiertem Stahl in Rohrform jedes Verfahren mit einer Anzahl eigener Probleme behaftet weil das gewünschte Produkt eine stark gekrümmte Oberfläche aufweist

Im Falle des Explosionsschweißens ist die Herstellung eines Rohres mit einer Länge von 6 m, die als reguläre Länge angesehen wird, fast unmöglich. Aber auch bei Rohren mit einer Länge von etwa 3 m treten Schwierigkeiten bei der Hersteilung auf, so daß es nicht möglich ist, Rohre mit ausreichender Qualität herzustellen. Beispielsweise ist bekannt plattierte Stahlrohre von großer Länge durch Walzen von plattiertem Stahlrohr, das durch Explosionsschweißen hergestellt worden ist, herzustellen (siehe Zairyo Kako, Band 12, Nr. 2, S. 72). Wenn jedoch die Länge des durch Explosionsschweißen hergestellten plattierten Stahlrohres 1 m übersteigt, wird die Zahl der nicht verbundenen Stellen allmählich größer, so daß plattierte Stahlrohre, bei denen ein hoher Prozentsatz der Berührungsfläche metallurgisch verbunden ist, nicht herstellbar sind. Bei plattierten Stahlrohren, die durch Explosionsschweißen hergestellt werden, ist der metallurgisch verbundene Anteil der Berührungsfläche gering. Durch einfaches Walzen dieser plattierten Stahlrohre kann der Anteil der metallurgischen Verbindung nicht sehr viel gesteigert werden.

Bei Anwendung eines üblichen Walzverfahrens werden zwei Rohre koaxial ineinandergeschoben und warm- oder kaltgewalzt. Bei diesem Verfahren ist mit einer metallischen Verbindung nicht zu rechnen, vielmehr ist nur die Herstellung von Rohren, die einem sogenannten gemeinsam gezogenen plattierten Stahlrohr nahekommen, möglich. Zwar schlägt die DE-AN R7 867 vor, auch bei Rohren die äußeren Berührungskanten der ineinandergesteckten Vorstücke zu verschweißen und die Verbundhülse dann im Pilgerwalzwerk zunächst mit geringem und dann mit normalem Verformungsgrad zu walzen, doch kann mit einem Pilgerwalzwerk eine metallurgische Verbindung der Doppelrohre über die gesamte Länge hinweg nicht erreicht werden.

Angesichts der vorstehend genannten Nachteile der üblichen Verfahren zur Herstellung von plattierten Stahlrohren stellt die Erfindung sich die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von langen plattierten Stahlrohren, die über ihre gesamte Länge metallurgisch verbunden sind, verfügbar zu machen, und zwar durch Warmwalzen unter Verwendung von Kohlenstoffstahl einschließlich niedriglegiertem Stahl als Grundmetall und von nichtrostendem Stahl, Nickel oder Nickellegierungen als Auflagemetall.

Als enganliegender Zustand ist der Zustand von Doppelrohren zu verstehen, bei dem das Grundmetallrohr und das Überzugsmetallrohr nicht metallurgisch vereinigt sind, aber durch Explosionskraft, mechanisches Zusammenpressen, Aufschrumpfen usw. so verarbeitet worden sind, daß zwischen den beiden Rohren fast kein Spielraum vorhanden ist. Als lose ineinandergeschobener Zustand ist der Zustand von Doppelrohren zu verstehen, bei dem das Grundmetallrohr und das Auflagemetallrohr Doppelrohre bilden, indem das letztere in das erstere oder das erstere in das letztere geschoben wird oder zwei Grundmetallrohre auf beiden Seiten des Überzugsmetallrohres in bzw. über das letztere geschoben werden. Der Abstand zwischen den Rohren beträgt gewöhnlich 0,1 bis 7 mm.

Die Recherche in der Literatur des Standes der

Technik während der Entwicklung des Verfahrens gemäß der Erfindung hat folgendes ergeben:

Im »Handbook of metal surface technique«, herausgegeben von Nikkan Kogyo Shinbunsha »m 20.2, 1972, wird auf Seite 1097 ein Verfahren beschrieben, bei dem eine nickelplattierte oder eisenplauierte Schicht zwischen ein Oberzugsmaterial und ein Grundmetall eingefügt wird.

Die US-PS 37 29 805 beschreibt die Herstellun£ von einseitig oder beiderseits plattiertem Stahl, wobei in eine Form Eisenschrott, der als Grundmetall gilt, gegeben und nichtrostender Stahl mit einer Seite oder beiden Seiten verbunden wird, worauf das ganze warmgewalzt wird. In diesem Fall werden jedoch Bleche hergestellt.

Die US-PS 36 78 567 beschreibt ein Verfahren, bei dem ein aus Pulvermetall hergestelltes Rohr und ein anderes Rohr, das aus verschiedenen Arten von legierten Stählen hergestellt worden ist, lose ineinander geschoben werden, worauf die erhaltenen kombinierten Rohre heiß der Querschnittsverminderung unterworfen werden, wobei ein Verbundrohr oder Verbundstab erhalten wird.

Zum Warmwalzen von Rohren sind Verfahren bekannt, bei denen ein Assel-Walzwerk, ein Stopfenwalzwerk, ein Lochdornwalzwerk oder ein Pilgerschritt-Walzwerk zum Walzen verwendet wi-d, nachdem der Rohling ein Schrägwarm walzwe k (oder Hohlwalzwerk) durchlaufen hat (siehe »Handbook of Iron and Steel«, herausgegeben von der Iron and Steel Society am 5.4.1962).

In der japanischen Patentanmeldung 80 866/1976 wird ein Verfahren zur Herstellung von plattierten Stahlrohren von großer Länge aus unlegiertem Stahl als Grundwerkstoff und nichtrostendem Stahl, Nickel oder einer Nickellegierung als Auflagemetall durch Warmwalzen beschrieben. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man Nuten oder Rillen auf den Oberflächen beider Enden des Rohres aus dem unlegierten Stahl anbringt, unter Druck ein Auflagemetall so einführt, daß eng aneinanderliegende Doppelrohre gebildet werden, die beiden Stirnflächen der eng aneinander anliegenden Doppelrohre durch Schweißen verschließt und die Rohre dann mit einem Warmschrägwalzwerk mit rotierenden Stopfen bei einer Temperatur von 1200 bis 850⁰C walzt und anschließend mit einem Stopfenwalzwerk oder Assel-Walzwerk mit oder ohne Entfernung der Luft zwischen den enganliegenden Doppelrohren walzt

Bei dem Verfahren der japanischen Patentanmeldung 80 866/1976 kann plattierter Stahl mit sehr hohem Anteil der metallurgischen Verbindungsfläche hergestellt werden, jedoch ist die Ausbeute bei diesem Verfahren als Folge des Schneidens der Rillen an beiden Enden der Rohlinge zum Walzen schlecht. Da die erste Querschnittsverminderung nicht berücksichtigt wird, beträgt der Prozentsatz der Fläche, die metallurgisch verbunden ist, im Durchschnitt nur 90%.

Auf Grund dieses Standes der Technik wurde das Verfahren gemäß der Erfindung entwickelt und die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, daß man wenigstens ein Ende des Auflagemetalls und wenigstens ein Ende des Grundmetalls der Doppelrohre über eine Länge, die '/3 oder mehr der Dicke des Auflagemetalls entspricht, miteinander verschweißt und die Doppelrohre bei einer Temperatur im Bereich zwischen 850 und 1300° C mit einer Querschnittsverminderung von wenigstens 15% im ersten Walzstich mit einem

Warmschrägwalzwerk warmwalzL

Zur Herstellung von plattierten Stahlrohren mit hohem Anteil der verschweißten Berührungsfläche durch Walzen von plattierten Stahlrohren, deren Berührungsfläche teilweise nicht verbunden ist, wird ein Auflagemetall in das Innere des Grundmetalls eingeführt. Die Endteile, die nicht verschweißte Flächen aufweisen, werden durch Schweißen verschlossen, worauf die Doppelrohre mit oder ohne Entfernung der zwischen dem Auflagemetall und dem Grundmetall vorhandenen Luft warmgewalzt -werden. Bei Doppelrohren, bei denen das Auflagemetall nur teilweise oder nicht mit der Innenseite, der Außenseite oder beiden Seiten des Crundmetalls metallurgisch verbunden ist, d.h. bei Doppelrohren im enganliegenden oder lose ineinandergeschobenem Zustand, können als Alternative gute plattierte Stahlrohre hergestellt werden, indem sowohl die Enden des Auflagemetalls als auch die Enden des Grundmetalls durch Auftragschweißen fest fixiert und die Doppelrohre dann warmgewalzt werden.

Wenn plattierte Stahlrohre mit teilweise nicht verbundenen Flächen gewalzt werden sollen, werden die Endteile, die die nicht verbundenen Bereiche aufweisen, durch Schweißen verschlossen, wobei jedoch vorzugsweise darauf geachtet wird, daß die Berührungsflächen während der Zeit des Erhitzens nicht oxidieren können. Ferner wird vorzugweise von der Seite, die weniger nicht verbundene Stellen enthält, gewalzt.

Bei einem Verfahren, bei dem Doppelrohre aus Auflagemetall und Grundmetall enganliegend oder lose ineinandergeschoben sind, an beiden Enden durch Schweißen verschlossen und warmgewalzt werden, genügt natürlich einfaches Zuschweißen nicht für die Qualität der Produkte nach dem Walzen, vielmehr ist ausreichendes Verstärkungsschweißen notwendig, damit die Rohre der Kraft, die während des Warmwalzens auf beide Enden ausgeübt wird, widerstehen. Mit anderen Worten, einfaches Verschweißen der Randteile an den Stirnflächen des Auflagewerkstoffs und des Grundmetalls genügt nicht. Beispielsweise müssen bei enganliegenden Rohren die Stirnflächen durch Auftragschweißen so fixiert werden, daß die Tiefe der verschweißten Teile in Längsrichtung des Auflagemetalls wenigstens Vj, vorzugsweise '/2 der Dicke des Auflagemetalls beträgt. Bei lose ineinandergeschobenen Rohren müssen die Stirnflächen durch Auftragschweißen so fixiert werden, daß die Tiefe der verschweißten Teile in Längsrichtung des Auflagemetalls wenigstens '/2, vorzugsweise ³/« der Dicke des Auflagemetalls beträgt. In diesem Fall wird vorzugsweise die Schweißung über den gesamten Umfang beider Endteile oder wenigstens eines Endteils gelegt. Wenn dies außer acht gelassen wird, ist der Anteil der Verbindungsfläche geringer.

Da insbesondere lose ineinandergeschobene Doppelrohre im Gegensatz zu enganliegenden Doppelrohren sich nicht dehnen oder schrumpfen, muß der Unterschied im Durchmesser zwischen dem Auflagemetall und dem Grundmetall vor dem zusammenfügen berücksichtigt werden. Im allgemeinen beträgt der Unterschied zwischen dem Innendurchmesser des Auflagemetalls und dem Außendurchmesser des Grundmetalls oder der Unterschied zwischen dem Außendurchmesser des Auflagemetalls und dem Innendurchmesser des Grundmetalls 7 mm oder weniger. Wenn der Unterschied größer als 7 mm ist, wird der prozentuale Anteil der Verbindungsfläche geringer, und die Möglichkeit, daß Walzstöruneen auftreten, kann im Falle der

Massenproduktion größer werden. Insbesondere kann bei lose zusammengefügten Doppelrohren die prozentuale Verbindungsfläche durch Entfernen der Luft zwischen dem Auflagemetall und dem Grundmetall oder durch Verdrängen der Luft durch ein Inertgas > erhöht werden.

Als Verfahren, die es ermöglichen, das Auflagemetall und das Grundmetall in den enganliegenden Zustand (keine metallurgische Verbindung) zu bringen, kommen das Explosionsausweiten von Rohren und das Gasex- in plosionsverfahren in Frage.

Den beiden genannten Verfahren ist die Notwendigkeit gemeinsam, eine Zwischenschicht zwischen dem Auflagemetall und dem Grundmetall zu verwenden, um die prozentuale Verbindungsfläche zu vergrößern und H die Wanderung von Kohlenstoff von der Seite des Grundmetalls zum Auflagemetall zu verhindern. Im einzelnen wird bei Verwendung von nicht rostendem Stahl als Auflagemetall in Abhängigkeit von der Kombination des Auflagewerkstoffs und des Grundme- 2> tails und der gewünschten Höhe der prozentualen Verbindungsfläche eine Zwischenschicht auf eine Seite oder beide Seiten der Berührungsfläche von Grundmetall und Auflagemetall aufgebracht.

Als Werkstoff für die Zwischenschicht wird Nickel besonders bevorzugt. Bei Verwendung einer Nickellegierung wird eine möglichst weiche Legierung bevorzugt. Es wurde befunden, daß eine Legierung, die weicher ist als nichtrostender Stahl, besonders vorteilhaft ist. jo

Reines Eisen wird vorzugsweise nicht als Zwischenschicht verwendet, weil die Verhinderung der Wanderung von Kohlenstoff schwierig ist und die Oberfläche durch das Erhitzen vor dem Walzen der Oxidation unterliegt. Ji

Als Verfahren zum Aufbringen von Zwischenschichten eignen sich beispielsweise die galvanische Metallabscheidung und die Metallisierung.

Es erwies sich ferner als notwendig, den Walzmechanismus bei hoher Temperatur und die Querschnittsver- 4n mindcrung beim Zusammcnwalzen zu regeln.

Als Walzwerke eignen sich beispielsweise das Schrägwalzwerk, das Stopfenwalzwerk, das Lochdornwalzwerk, das Assel-Walzwerk und das Pilgerschrittwalzwerk. Um die Verbindung durch Walzen herzustellen, eignen sich auch andere Walzwerke als das Pilgerschrittwalzwerk. Besonders vorteilhaft ist das Schrägwalzwerk, weil es eine stärkere Verringerung der Rohrdurchmesser und Wanddicken oder eine stärkere Querschnittsverminderung (Reduktionsverhältnis) er- so möglicht.

Wie bereits erwähnt, wird beim ersten Stich mit einem Warmschrägwalzwerk gewalzt, beim zweiten und anschließenden Stich kann dann mit einem Schrägwalzwerk oder anderen Walzwerken gewalzt werden. Die vollständige Vereinigung der beiden Werkstoffe wird durch höchstens dreistufiges Walzen erzeugt Es ist möglich, das Kalibrieren mit dem Maßwalzwerk, das Spannungsfreiwalzen oder Kaltwalzen als Nachbehandlung von plattierten Stahlroh- t>o ren, die durch Zusammenwalzen hergestellt worden sind, nach fast dem gleichen Verfahren durchzuführen, wie es für gewöhnliche Stahlrohre angewendet wird.

Hinsichtlich der Walztemperatur wurden eingehende Untersuchungen durchgeführt Hierbei wurde gefunden, f>5 daß für den Walzprozeß, der die metallurgische Verbindung bildet die genannte Temperatur zwischen 850 und 1300° C zweckmäßig ist Wenn die Walztemperatur unter 850°C liegt, wird der Anteil der gebildeten metallurgischen Verbindung geringer, und Teile, die verbunden worden sind, lösen sich häufig. Die Anwendung einer über 1300°C liegenden Walztemperatur ist unzweckmäßig, weil hierbei ein starker Oxidüberzug gebildet wird.

Die Stichabnahme übt einen großen Einfluß auf die prozentuale metallurgische Verbindung aus. Besonder stark ist der Einfluß der Stichabnahme beim ersten Stich, bei dem mit einer Querschnittsverminderung von wenigstens 15% gewalzt wird. Plattierte Stahlrohre mit äußerst hohem Anteil der metallurgischen Verbindung können hergestellt werden, wenn mit einer Stichabnahme von 20% oder mehr gewalzt wird.

Die Erfindung wird durch die Figuren veranschaulicht. FI g. 1 bis F i g. 3 veranschaulichen das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren, Fig.4 bis Fig.6 das in Beispiel 2 beschriebene Verfahren, und F i g. 7 erläutert das in Beispiels 5 beschriebene Verfahren. Auf Einzelheiten der Abbildungen wird in den Beispielen eingegangen.

Fi g. 1 zeigt als senkrechten Schnitt eine Anordnung zur Herstellung von Doppelrohren im Zustand der metallurgischen Verbindung durch Explosionsschwei Ben, wobei ein Auflagemetall im Innern angeordnet ist.

F i g. 2 zeigt als senkrechten Schnitt die durch Explosionsschweißen erhaltenen Doppelrohre, wobei vorhandene, teilweise nicht verbundene Bereiche angedeutet sind.

F i g. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines plattierten Rohres, bei dem der nicht verbundene Bereich an der Stirnfläche durch Schweißen verschlossen ist.

F i g. 4 zeigt als senkrechten Schnitt eine Anordnung von enganliegenden Doppelrohren, wobei das Auflage metall sich innen befindet

F i g. 5 zeigt einen Längsschnitt durch Doppelrohre, die nach dem in Fig.4 veranschaulichten Verfahren hergestellt worden sind, wobei die Bearbeitung der Stirnflächen angedeutet ist.

F i g. 6 zeigt im vergrößerten Maßstab den in F i g. 5 dargestellten Endteil nach dessen Bearbeitung.

F i g. 7 zeigt lose ineinandergeschobene Doppelrohre, bei denen das Auflagemetall sich außen befindet

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.

Beispiel 1

Die Innenseite eines Rohres 1 aus nichtrostendem Stahl (Fig. 1) mit einer Dicke von 70mm, einem Außendurchmesser von 230 mm und einer Länge von 1500 mm wurde mit der Schwabbelscheibe bis zu einer Rauhigkeit von 5 μίτι poliert und galvanisch mit einer Nickelauflage einer Dicke von 50 μΐη versehen. Getrennt hiervon wurde ein Rohr 2 aus nichtrostendem Stahl (AISI316L) mit einer Dicke von 7 mm, einem Durchmesser von 80 mm und einer Länge von 1600 mm, das lösungsgeglüht worden ist, als Auflagemetall verwendet Ein Sprengstoff 3 für das Explosionsschweißen (mit einer Detonationsgeschwindigkeit von 2000 m/ Sek.) wurde im Auflagemetall angeordnet Das den Sprengstoff enthaltende Auflagemetall wurde so in das Rohr aus unlegiertem Stahl geschoben, daß beide Enden des Auflagemetalls jeweils 50 mm herausragten. Der Abstand 5 wurde mit Hilfe eines Distanzstückes 4 auf 5 mm eingestellt

Auf dieser Anordnung wurden ein elektrischer Zünder 6 und 10 g eines Sprengstoffes 7 mit hoher Detonationsgeschwindigkeit der aus Pentrinit und

einem Harz bestand, befestigt. Der Sprengstoff wurde zur Detonation gebracht, wobei ein plattiertes Rohr erhalten wurde. Vor dem Warmwalzen dieses plattierten Rohres wurde der teilweise nicht verbundene Bereich 8 der Oberfläche der Endstrecke des Explosionsschweißens (Fig. 2) durch Schweißen verschlossen, wie perspektivisch in F i g. 3 dargestellt.

Nachdem die Doppelrohre in einem Anwärmofen 2 Stunden bei 1200⁰C gehalten worden waren, wurden sie in einem Arbeitsgang mit einem Warmschrägwalzwerk beginnend am Zündende warmgewalzt, wobei ein langes plattiertes Rohr mit einer Dicke von 15 mm, einem Außendurchmesser von 196 mm und einer Länge von 6000 mm erhalten wurde. Von beiden Enden des erhaltenen plattierten Rohres wurden je 200 mm abgeschnitten, worauf die Beschaffenheit der metallurgischen Verbindung mit dem Ultraschalldeteklor untersucht wurde. Die Hälfte auf der Seite, an der der Sprengstoff gezündet wurde, befand sich vollständig im Zustand der metallurgischen Verbindung, während in der Hälfte auf der Endstrecke der Detonation 97% der Fläche metallurgisch verbunden war.

Beispiel 2

Die Innenfläche eines Rohres aus unlegiertem Stahl mit einer Dicke von 70 mm, einem Außendurchmesser von 230 mm und einer Länge von 1500 mm wurde mit der Schwabbelscheibe bis zu einer Rauhigkeit von 5 μηι poliert. Getrennt hiervon wurde ein geschweißtes Rohr aus Stahl A1S1304L mit einer Dicke von 10 mm, einem Außendurchmesser von 86 mm und einer Länge von 1600 mm lösungsgeglüht und dann an der Außenseite bis zu einer Rauhigkeit von 3 μπι poliert und galvanisch mit einer Nickelauflage von 50 μπι Dicke versehen.

Wie in Fig.4 dargestellt, wurde das Auflagemetall 2 aus nichtrostendem Stahl in das aus unlegiertem Stahl als Grundmetall bestehende Rohr 1 so eingeführt, daß es aus beiden Enden des Grundmetallrohrs um je 50 mm herausragte. In die Mitte des inneren Teils des Auflagemetallrohres wurden zwei Detonationskapseln 10 einer Länge von 1700 mm eingeführt. Nach dem Einfüllen von Wasser 11 wurden die Detonationskapseln 10 mit einem Zünder 6 zur Detonation gebracht, wobei eng anliegende Rohre aus dem Auflagemetall 2 und dem Grundmetall 1 erhalten wurden. Wie in F i g. 5 dargestellt, wurde das Auflagemetall so weit abgeschnitten, daß je 10 mm herausragten, worauf durch Auftragsschweißen ein Teil 12 mit einem Schweißstab aus nichtrostendem Stahl um den gesamten Umfang des Auflagemetalls 2 und des Grundmetalls 1 gebildet wurde. Fig.6 veranschaulicht im vergrößerten Maßstab den durch Auftragschweißen aufgebrachten Teil 12. Die Breite a des aufgeschweißten Teils 12 relativ zum Auflagemetall betrug bei dem vorliegenden Versuch 7 mm. Eine dichte und standfeste Schweißung wurde vorgenommen.

Anschließend wurden Luftabzugslöcher 13 mit einem Bohrer von 5 mm Durchmesser durch den durch Auftragschweißen aufgebrachten Teil 12 an einem Ende gebohrt, um die Luft zwischen dem Auflagemetall 2 und dem Grundmetall 1 während des Anwärmes und Walzens entweichen zu lassen.

Nach dem Erhitzen der in dieser Weise behandelten Rohrmaterialien für 2 Stunden bei einer Temperatur von 1200⁰C wurden die Rohre in einem Arbeitsgang mit einem Warmschrägwalzwerk so gewalzt, daß sich eine Dicke von 20 mm (Querschnittsverminderung 74%) und ein Außendurchmesser von 150 mm ergaben. Nach dem Walzen wurde mit einem Stopfenwalzwerk ein langes plattiertes Rohr mit einer Dicke von 12 mm und einem Außendurchmesser von 130 mm bei einer Walzenendtemperatur von 87O⁰C erhalten.

j An beiden Enden des erhaltenen plattierten Stahlrohres wurden 200 mm abgeschnitten, worauf der Zustand der metallurgischen Verbindung mit dem Ultraschalldetektor untersucht wurde. Hierbei zeigt sich, daß 99% der insgesamt verbundenen Fläche im Zustand der

in metallurgischen Verbindung vorlagen.

Zum Vergleich wurden in der vorstehend beschriebenen Weise zwei Rohre enganliegend ineinander geschoben. Das Rohr aus nichtrostendem Stahl wurde so abgeschnitten, daß je 10 mm herausragten, worauf

ii das Rohr aus nichtrostendem Stahl und das Rohr aus unlegiertem Siahi dünn (etwa 2 rnrn) verschweißt und über den gesamten Umfang gegeneinander abgedichtet wurden. Anschließend wurde ein Luftabzugsloch gebohrt, worauf unter den vorstehend genannten Bedin-

2(i gungen gewalzt wurde. An beiden Enden des erhaltenen plattierten Stahlrohres wurden 200 mm abgeschnitten. Die Untersuchung des Verbindungszustandes mit dem Ultraschalldetektor ergab, daß die nicht verbundenen Bereiche örtlich in beiden Endteilen verstreut waren

2Ί und nur 95% der gesamten Berührungsfläche sich im Zustand der metallurgischen Verbindung befanden.

Beispiel 3

Die Innenseite eines Rohres aus unlegiertem Stahl mit

Jd einer Dicke von 70 mm, einem Außendurchmesser von 230 mm und einer Länge von 1700 mm wurde mit der Schwabbelscheibe bis zu einer Rauhigkeit von 5 μηι poliert. Getrennt hiervon wurde die Außenseite eines nahtlosen Rohres aus nichtrostendem Stahl AISI316L

J5 mit einer Dicke von 10 mm, einem Außendurchmesser von 88 mm und einer Länge von 1730 mm bis zu einer Rauhigkeit von 3 μιη poliert. Das Rohr aus nichtrostendem Stahl wurde dann so in das Rohr aus unlegiertem Stahl geschoben, daß die beiden Enden des Rohres aus nichtrostendem Stahl um je 15 mm aus dem Rohr aus unlegiertem Stahl herausragten. Die beiden Endteile wurden um den gesamten Umfang dicht so verschweißt, daß der durch Auftragschweißen aufgebrachte Teil eine Breite von wenigstens 10 mm hatte. Anschließend wurden zwei Luftabzugslöcher durch den durch Auftragschweißen aufgebrachten Teil an einem Ende mit einem Bohrer von 5 mm Durchmesser gebohrt. Die Doppelrohre wurden dann mit einem Warmschrägwalzwerk in einem Arbeitsgang auf eine Dicke von 14 mm

Sn und einen Außendurchmesser von 235 mm, beginnend an dem Ende ohne Luftabzugslöcher, gewalzt, nachdem sie eine Stunde bei 1200⁰C erhitzt worden waren.

An beiden Enden des erhaltenen plattierten Stahlrohres wurden 200 mm abgeschnitten, worauf der Zustand der metallurgischen Verbindung mit dem Ultraschalldetektor untersucht wurde. Hierbei zeigte sich, daß 97% der gesamten Berührungsfläche metallurgisch verbunden waren.

Beispiel 4

Die Innenseite eines Rohres aus unlegiertem Stahl mit einer Dicke von 70 mm, einem Außendurchmesser von 232 mm und einer Länge von 1500 mm wurde mit der Schwabbelscheibe bis zu einer Rauhigkeit von 5 μπι poliert und dann mit einer 10 μπι dicken Nickelauflage galvanisch plattiert Getrennt hiervon wurde ein Stahlrohr aus Stahl AISI347 mit einer Dicke von 15 mm, einem Außendurchmesser von 88 mm und einer Länge

von 1530 mm dem Lösungsglühen unterworfen, erwärmt und abgeschreckt und dann außen bis zu einer Rauhigkeit von 3 μηι poliert und galvanisch mit einer Nickelauflage von 40 μηι Dicke versehen.

Das erhaltene Auflagemetall wurde mit einem Spiel von etwa 2 mm so in das vorstehend genannte Rohr aus unlegiertem Stahl geschoben, daß beide Enden um je 15 mm herausragten, worauf die Rohre über den gesamten Umfang der Stirnflächen dicht so verschweißt wurden, daß der durch Auftragschweißen aufgebrachte Teil eine Breite von wenigstens 10 mm hatte. Anschließend wurden zwei Luftabzugslöcher von 5 mm Durchmesser mit einem Bohrer durch einen der aufgeschweißten Teile gebohrt.

Nach dem Erhitzen für eine Stunde bei 1250⁰C wurde das Doppeirohr ausgehend von dem Ende, das keine Luftabzugslöcher enthielt, in einem Arbeitsgang mit einem Warmschrägwalzenwerk auf eine Dicke von 20 mm und einen Außendurchmesser von 150 mm gewalzt.

An beiden Enden des erhaltenen plattierten Stahlrohres wurden je 200 mm abgeschnitten, worauf der Zustand der Verbindung mit dem Ultraschalldetektor untersucht wurde. Hierbei wurde festgestellt, daß 99,5% der gesamten Berührungsfläche metallurgisch verbunden waren.

Beispiel 5

Die Außenseite eines Stabes aus niedriglegiertem Stahl (SCM22: 0,20 Gew.-% C, 1 Gew.-% Cr, 0,25 Gew.-% Mo) mit einem Außendurchmesser von 170 mm und einer Länge von 1500 mm wurde mit der Schwabbelscheibe bis zu einer Rauhigkeit von 5μηι poliert. Getrennt hiervon wurde ein Nickelrohr mit einer Dicke von 10 mm, einem Außendurchmesser von 193 mm und einer Länge von 1520 mm innen bis zu einer Rauhigkeit von 5 μπι poliert.

Wie in Fig.7 dargestellt, wurde das oben genannte Nickelrohr 2 als Auflagemetall über das aus dem Stab aus niedriglegiertem Stahl bestehende Grundmetall 1 mit einem Spiel von etwa 1,5 rnm so geschoben, daß beide Enden um 10 mm überstanden, worauf die beiden Endteile über den gesamten Umfang dicht so verschweißt wurden, daß der durch Auftragschweißen aufgebrachte Teil 12 eine Breite von 8 mm hatte. Dann wurden durch einen der aufgeschweißten Teile 12 zwei Luftabzugslöcher 13 mit einem Bohrer von 5 mm Durchmesser gebohrt.

Das erhaltene Verbundmaterial wurde 1 Stunde bei einer Temperatur von 1200⁰C erhitzt und dann ausgehend von dem von Luftabzugslöchern 13 freien Ende mit einem Warmschrägwalzwerk auf eine Dicke von 20 mm und e'men Außendurchmesser von 130 mm gewalzt.

Von beiden Enden des plattierten Stabes wurden 200 mm abgeschnitten, worauf der Zustand der Verbindung mit dem Ultraschalldetektor untersucht wurde. Hierbei wurde festgestellt, daß etwa 99% der gesamten Berührungsfläche metallurgisch verbunden waren.

Getrennt hiervon wurde in der vorstehend beschriebenen Weise ein Nickelrohr mit Spiel über einen Stab aus niedriglegiertem Stahl geschoben. Die über den inneren Stab hinausragenden Teile des Nickelrohres wurden bündig mit dem Stab aus niedriglegiertem Stahl abgeschnitten, worauf die Stirnflächen zwischen Nickelrohr und Stab über den gesamten Umfang dünn (etwa 2 mm) mit einem Schweißstab aus nichtrostendem Stahl dicht verschweißt wurden. Anschließend wurden zwei Luftabzugslöcher gebohrt, worauf unter den vorstehend genannten Bedingungen gewalzt wurde.

Von den beiden Enden des hierbei erhaltenen plattierten Stahlstabes mit der Nickelplattierung wurden 200 mm abgeschnitten, worauf der Zustand der Verbindung mit dem Ultraschalldetektor untersucht wurde. Hierbei wurde festgestellt, daß nicht verbundene

ίο Bereiche in beiden Endteilen verstreut und nur 94% der gesamten Berührungsfläche metallurgisch verbunden waren.

Beispiel 6

Die Außenseite eines Rohres aus unlegiertem Stahl mit einem Außendurchmesser von 190 mm und einer Länge von 1300 mm wurde mit der Schwabbelscheibe bis auf eine Rauhigkeit von 5 μηι poliert. Getrennt hiervon wurde ein Rohr aus Stahl AISI316L mit einer Dicke von 12 mm, einem Außendurchmesser von 215 mm und einer Länge von 1325 mm innen mit der Schwabbelscheibe poliert und dann innen galvanisch mit einer etwa 100 μπι dicken Nickelauflage versehen.

Das Rohr aus Stahl AISI316L wurde über das Rohr aus unlegiertem Stahl mit einem Spiel von etwa 0,7 mm geschoben, worauf der gesamte Umfang dicht so verschweißt wurde, daß der durch Auftragschweißen aufgebrachte Teil eine Breite von wenigstens 10 mm einnahm. Dann wurde in eine der Auftragsschweißungen ein Luftabzugsloch mit einem Bohrer von 5 mm Durchmesser gebohrt.

Das Doppelrohr wurde eine Stunde bei 1250⁰C erhitzt und ausgehend von dem Ende ohne Luftabzugsrohr in einem Arbeitsgang mit einem Warmschrägwalzwerk auf eine Dicke von 22 mm und einen Außendurchmesser von 150 mm gewalzt.

Die beiden Enden des plattierten Stahlrohres wurden abgeschnitten, worauf der Zustand der Verbindung untersucht wurde. Hierbei wurde festgestellt, daß 99,7% der gesamten Berührungsfläche metallurgisch verbunden waren. Wie erwartet, ergab die Untersuchung des Randteiles der Verbindung unter dem Mikroskop, daß der metallurgisch verbundene Zustand erreicht war, aber fast keine Wanderung von Kohlenstoff aus dem unlegierten Stahl zur Seite des nichtrostenden Stahls stattgefunden hatte. Hiermit wurde die Wirkung der aufgalvanisierten Nickelschicht als Zwischenschicht bestätigt.

Ein nicht in den vorstehenden Beispielen beschriebener Versuch wurde durchgeführt, bei dem ein Auflagewerkstoff eng anliegend oder lose sowohl an der Innenseite als auch an der Außenseite eines Grundmetails angeordnet wurde, worauf das vorstehend beschriebene Verfahren wiederholt wurde. Auch in diesem Fall wurde ein ausgezeichnetes plattiertes Stahlrohr erhalten.

Bei allen Versuchen, die in den Beispielen beschrieben wurden, ist es möglich, das Gas im Innern durch ein Inertgas zu ersetzen und dann das Verbundmaterial zu walzen.

Wie bereits erwähnt, ermöglicht das Verfahren gemäß der Erfindung die leichte Herstellung von langen plattierten Stahlrohren mit äußerst guter metallurgischer Verbindung der Werkstoffe, guter Produktqualität und mit niedrigen Kosten im Vergleich zu den üblichen Verfahren, bei denen enganliegende Doppelrohre verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von plattierten Stahlrohren durch Warmwalzen unter Verwendung von Kohlenstoffstahl einschließlich niedriglegiertem Stahl als Grund von nichtrostendem Stahl, Nickel oder Nickellegierungen als Auflagemetall, dadurch gekennzeichnet, daß man wenigstens ein Ende des Auflagemetalls und wenigstens ein Ende des Grundmetalls der Doppelrohre über eine Länge, die ¹A oder mehr der Dicke des Auflagemetalls entspricht, miteinander verschweißt und die Doppelrohre bei einer Temperatur im Bereich zwischen 850 und 1300⁰C mit einer Querschnittsverminderung von wenigstens 15% im ersten Walzstich mit einem Warmschrägwalzwerk warmwalzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man von Doppelrohren ausgeht, deren einzelne Rohre lose ineinander gefügt sind und der Auflagestoff im Inneren oder an der Außenseite des Grundmetalls angeordnet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man von eng anliegend ineinandergeschobenen Doppelrohren ausgeht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man von Doppelrohren mit nicht metallurgisch verbundenen Teilen ausgeht.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man Doppelrohre warmwalzt bei denen eine Nickelschicht zwischen dem relativ zum Grundmetall mit Spiel angeordneten Auflagemetall eingefügt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man Doppelrohre warmwalzt, bei denen eine Nickelschicht zwischen dem in mechanisch enger Berührung zum Grundmetall stehenden Auflagemetall eingefügt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß man Doppelrohre warmwalzt, bei denen eine Nickelschicht als metallurgische Verbindung zwischen Grundmetal! und Auflagemetall eingefügt ist.