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Herstellung von verstärkten Rohrleitungen oder Behältern Die Erfindung
betrifft Verbesserungen der Herstellung von durch Bandagen verstärkten Rohrleitungen
oder Behältern aus Stahl, die einem erhöhten Druck unterworfen sind und während
ihrer Herstellung in ihre Gesamtheit oder hinsichtlieh einzelner Teile einer die
Elastizitätsgrenze erhöhenden Kaltaufweitung (deutsche Patentschrift 6o6 234) ihrer
Wand allein. oder ihrer Wand und ihrer Bandagen gemeinsam (deutsche Patentschrift
846 984) oder einer Ultrapressung, gegebenenfalls in Verbindung mit zusätzlicher
Selbstbandagierung unterworfen werden (deutsche Patentschrift 880735).
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Bei allen diesen Verfahren werden die mechanischen Eigenschaften der
Werkstücke verbessert und demgemäß eine bessere Haltbarkeit und Brauchbarkeit erzielt,
se, daß bei gleicher Festigkeit gegenüber den auftretenden Beanspruchungen erheblich
an Stähl gespart werden kann.
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Nach der vorliegenden Erfindung sollen die Eigenschaften des Stahls
solcher Werkstücke durch eine besondere Wärmebehandlung noch zusätzlich verbessert
werden.
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Es ist bekannt, Werkstücke aus Stahl,. die einer Dehnung unterworfen
werden, durch Anlassen bei 75o bis goo° C zu vergüten, wobei die inneren Spannungen
durch Änderung des. Metallgefüges beseitigt werden. Bei Werkstücken, die einer Kaltaufweitung
oder Ultrapressung unterliegen., ist eine Wärmebehandlung bei solchen Temperaturen
aber unerwünscht, weil die durch die Kaltaufweitung erzielten Vorteile, insbesondere
die angestrebte
Erhöhung der Elastizitätsgrenze hierdurch verlorengehen
würden. Ferner wurde auch schon vorgeschlagen, gezogenen Stahldraht für unterschiedliche
Dauer von 2o Sekunden bis r Stunde, die sich nach der angewendeten Temperatur richtet,
bei roo bis 400°_C anzulassen. Dies-,- Behandlung entspricht den besonderen Voraussetzungen
der Drahtherstellung, bei der der Querschnitt des Werkstoffes durch mehrfaches Ziehen
bedeutend vermindert und der Werkstoff um ein Mehrfaches seiner Anfangslänge gestreckt
wird.
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Die Wärmebehandlung nach der vorliegenden Erfindung soll bei kalt
aufgeweiteten Werkstücken, wie Rohren, Behältern od. dgl., verwendet werden und
kennzeichnet sich dadurch, daß die im ganzen oder nur teilweise kalt aufgeweiteten
Werkstücke oder Werkstückteile für die Dauer von mindestens 30 Minuten bei
einer Temperatur zwischen 225 und 275° C einer die künstliche Alterung bewirkenden
Wärmebehandlung unterzogen werden. Dieser Wärmebehandlung sollen nach Bedarf die
aufgeweiteten Werkstücke im ganzen oder nur einzelne ihrer Teile, insbesondere die
aufgeweiteten Bandagen, ausgesetzt sein.
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Selbst für ein nur schwach aufgeweitetes Werkstück kann durch diese
Wärmebehandlung eine Erhöhung der anfänglichen Elastizitätsgrenze bis zu 50 % erzielt
werden. In Verbindung damit tritt zwar eine Verminderung der Elastizität ein, die
aber nur gering ist, nämlich höchstens roa/o beträgt, und für die Haltbarkeit der
Werkstücke keine Rolle spielt. Im Temperaturbereich von 225 bis 275° C wird die
beste Erhöhung der Elastizitätsgrenze erreicht, während sie unterhalb 225' C nur
wenig ansteigt und oberhalb 275° C abnimmt. Die Behandlungsdauer richtet sich nach
der Art des Stahls und nach der Form des Werkstücks und liegt in der Regel zwischen
30 und 6o Minuten. Dabei soll die Behandlungstemperatur an allen Stellen
des behandelten Gegenstandes gleichmäßig sein und nirgends lokal überschritten werden.
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Das Verfahren der künstlichen Alterung kann auf Fertigerzeugnisse,
wie armierte, bandagierte Leitungen, angewendet werden, die einer Ultrapressung
oder einer Selbstbandagierung unterworfen wurden, ferner auf bandagierte Behälter,
die nach denselben Methoden gefertigt wurden. Die aus dieser Behandlung resultierende
Erhöhung der Elastizitätsgrenze wirkt sich sowohl beim Blech aus, das die Wandung
des Werkstücks bildet, wie auch bei den Bandagierungen, wenn diese vorher aufgeweitet
wurden. Man erhält so eine überraschende Verbesserung der mechanischen Eigenschaften,
da j a eher anzunehmen war, daß die erfindungsgemäß durchgeführte Behandlung der
Kaltaufweitung entgegenarbeitet und die vorteilhaften Wirkungen dieses Verfahrens
aufhebt.
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'Die auf die Aufweitung folgende künstliche Alterung kann auch bei
den Bandagen allein, und zwar vor- dem Aufmontieren derselben auf die zu bandagierenden
Werkstücke vorgenommen werden. Man unterwirft so die Bandagen allein und vorher
einer bleibenden Deformation durch Kaltaufweitung unter Überschreitung ihrer Elastizitätsgrenze.
Dann werden die so erweiterten Bandagen auf das Werkstück aufgebracht und mit ihm
nach den üblichen Methoden verbunden.
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Gemäß diesem Verfahren bewirkt man die Bandagierung der @#@rerkstiicke
mit vorher aufgeweiteten und künstlich gealterten. Bandagen und wendet lediglich
die Technik der kalten Selbstbandagierung an, indem man nur die Wandung des @,'erkstücks
aufweitet. Man vereinigt auf diese Weise die erfindungsgemäß festgestellten Vorteile
sowohl der Aufweitung der Bandagen wie auch der Werkstückwandung. Dabei kann man
bei den Bandagen jeden erwünschten Grad der Aufweitung in einem besonderen Arbeitsgang
erzielen,, ohne daß diese Aufweitung von derjenigen der Werkstückwandung abhängig
ist.
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Das erfindungsgemäß durchzuführende Verfahren ist auf die einzelnen
starren oder nachgiebigen Bandagierungsringe anwendbar, auch wenn die Bandagen von
einem Seil, einem runden oder einem profilierten, lamellierten Stahlband gebildet
werden, das in Schraubenwindungen um das Werkstück gewickelt ist. Trotzdem man auch
in diesem Fall von der vorteilhaften Erhöhung der Elastizitätsgrenze Gebrauch macht,
erfolgt das Aufbringen der Bandagen nach den bei so gewickelten Bandagen üblichen
Methoden. Beispiel I Man fertigt ein verstärktes Leitungselement aus einem der Ultrapressung
unterworfenen Rohr an. Während man das Rohr der Ultrapressung unterwirft, steigt
die Elastizitätsgrenze von anfänglich 34 kg/mm2 auf 4o kg/mm-' bei einer bleibenden
Aufweitung von 2 %.
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Das Rohr wird dann in einen Ofen eingebracht und für die Dauer einer
Stunde einer Temperatur von 25o° C ausgesetzt.
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Die Elastizitätsgrenze des Stahls hat sich auf 46 kg/mm2 gehoben.
Das Rohr ist daher imstande, bei gleichem Sicherheitskoeffizienten einen i,r5ma1
höheren Druck aufzunehmen als vor der thermischen Behandlung. ' Beispiel II Man
fertigt nach der ;Methode der Ultrapressung und Selbstbandagierung ein armiertes
Leitungselement an, dessen Rohr aus Stahlblech mit einer Elastizitätsgrenze von
34 leg/mm@ besteht. Dieses Rohr sei mit vorbehandelten lamellierten Stahlbandagen,
die eine Elastizitätsgrenze von 7o kg/mm2 aufweisen, versehen.
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Nach der oder den Operationen der Ultrapressung und Selbstbandagierung
steigt die Elastizitätsgrenze für das Rohr auf q.o kg/rnm2 und für die Bandagen
auf 85 kg/mm2 bei einer bleibenden Aufweitung von 2 0/0.
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Das der Ultrapressung und Selbstbandagierung unterworfene Rohr wird
in einen Ofen eingebracht und während einer Stunde einer Temperatur von 25o° C ausgesetzt.
Nach
dieser Behandlung hat sich die Elastizitätsgrenze des Rohres auf 46 kg/mm2, die
der Bandagierungen auf io5 kg/mm2 gehoben. Das Rohr kann daher einen Druck aufnehmen,
der i,4mal größer ist als der, den es vor der thermischen Behandlung aufnehmen konnte,
und zwar bei gleichem Sicherheitskoeffizienten. Umgekehrt kann man bei gleichen
Betriebsdrücken etwa 2o % an Metallgewicht einsparen. Wenn man die anfängliche Dicke
der Rohrwandung beibehält, kann man an Bandagierungsmetall 36 1/o, einsparen.