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WO2009146838A1 - Verfahren zum herstellen eines grossen stahlrohres - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines grossen stahlrohres Download PDF

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Publication number
WO2009146838A1
WO2009146838A1 PCT/EP2009/003816 EP2009003816W WO2009146838A1 WO 2009146838 A1 WO2009146838 A1 WO 2009146838A1 EP 2009003816 W EP2009003816 W EP 2009003816W WO 2009146838 A1 WO2009146838 A1 WO 2009146838A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
straightening
tube
producing
pipe
tubular body
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/003816
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2009146838A8 (de
Inventor
Jochem Beissel
Original Assignee
EISENBAU KRäMER GMBH
Reichel, Thilo
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EISENBAU KRäMER GMBH, Reichel, Thilo filed Critical EISENBAU KRäMER GMBH
Priority to DK09757221.8T priority Critical patent/DK2285507T3/da
Priority to UAA201014581A priority patent/UA103024C2/ru
Priority to BRPI0915529-5A priority patent/BRPI0915529B1/pt
Priority to US12/737,077 priority patent/US9156074B2/en
Priority to PL09757221T priority patent/PL2285507T3/pl
Priority to AU2009254199A priority patent/AU2009254199B2/en
Priority to AT09757221T priority patent/ATE523271T1/de
Priority to CA2726132A priority patent/CA2726132C/en
Priority to EP09757221A priority patent/EP2285507B1/de
Priority to JP2011512007A priority patent/JP5361996B2/ja
Priority to CN2009801210521A priority patent/CN102056687B/zh
Publication of WO2009146838A1 publication Critical patent/WO2009146838A1/de
Publication of WO2009146838A8 publication Critical patent/WO2009146838A8/de

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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • 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
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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
    • B21C37/08—Making tubes with welded or soldered seams
    • 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 tubes, in which a sheet 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 becomes.
  • a method of this type is given in DE 10 2006 010 040 B3.
  • 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. hydraulically, wherein the operation controlled or regulated be made that 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 impanding, which is mentioned there for the first time.
  • EP 0 438 205 A2 discloses a method and apparatus for straightening the ends of elongate workpieces.
  • the workpiece is stationary, at least one selected in the end region cross-section of a swelling and declining bending alternating 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, each connected to a path and time-dependent controllable piston-cylinder unit are and the plunger by a control of the linkage of the piston-cylinder units with each other during the straightening process out of phase perform a sinusoidal lifting movement.
  • no judgment is made in terms of roundness or ovality, but a correction of deviations in the straightness of the bent ends, d. H. it's about a longitudinal straightening.
  • a straightening machine for pipes shown in FR 737 123 A these 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 discloses a method for producing pipes, in particular large pipes, in which the pipes are calibrated and directed after cold welding (expansion) after the internal and external welds.
  • DE 41 24 689 A1 discloses a method and apparatus for eliminating form errors and degrading harmful internal stresses in longitudinal seam welded pipe strands also by widening of the tube, including an internal expanding mandrel is used. The expansion of the tubing takes place to such an extent that in the circumferential direction existing residual stresses are to be reduced as far as possible.
  • a target diameter can be in this way with the straightening, although with a relatively high Set effort, but in particular over the pipe circumference thereby no compression strength of the material is achieved.
  • the tools During expansion, the tools generate a uniform force on the inner side of the tube, which, when straightened, 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
  • CLAD pipes can also cause damage to the material, which often means that such pipes 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 under the most accurate Rundricht and with the shortest possible production time is achieved, as well as appropriately trained pipes ready to provide, including the mechanical technological properties of the material should be improved.
  • 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 by the shaping of the Blechmateri- as generated mechanically in the base material but also reduced by the longitudinal seam welding of the tube-shaped sheet material caused thermally generated stresses.
  • 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 impregation 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 evidently 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.
  • the measures further contribute to the fact that, in straightening for relaxation, compression in the circumferential direction and hydraulic expansion (for example with hydrotester) are combined with one another.
  • 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, in the radial direction to the tube axis oppressive, staggered in the circumferential direction directional stamp with partially adapted to the peripheral contour of the tube sections straightening shells.
  • a tube having advantageous properties is obtained by being produced by one of the above-mentioned methods.
  • Fig. 1 is a arranged in a rotary straightening tube in a schematic cross-sectional view
  • Fig. 2 is a schematic representation of manufacturing steps of a pipe.
  • Fig. 1 shows an axial plan view of a tube 1 of a round cross section with an inner radius n and an outer radius r a , by the difference of a wall thickness t is set.
  • 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 cups 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 applying all straightening shells, the pipe 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.
  • straightening cups adapted to different pipe diameters can be easily inserted or exchanged.
  • 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.
  • straightening can take place to predetermined inner or outer diameter, 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 by means of a molding device 30 by means of dies under advance of the metal plate 4 gradually to a bent part 1.1 and finally the circumferentially bent tubular body 1.2 is formed. 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.
  • the molding processes and the welding result in mechanical and thermal stress ranges 3, 3 ', as mentioned above.
  • a straightening process c under Rundbox of the tube 1 in which at the same time a relaxation treatment.
  • the relaxation treatment may additionally be carried out in a subsequent step d with hydrostatic relaxation, e.g. be combined by means of hydrotester, wherein by means of a pressure medium in the tube 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 expansion 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 significantly shorter time compared to conventional production methods.
  • the residual stress behavior after impanding depending on the degree of Impansi- on, can be reduced to a minimum, with a complete reduction in voltage is possible.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Forging (AREA)
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  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Stahlrohres, bei dem eine Blechplatte (4) in einem Biegevorgang (a) zu einem im Querschnitt runden Rohrkörper (1.2) eingeformt, in einem nachfolgenden Schweißvorgang (b) entlang den einander zugewandten Längskanten zum Herstellen einer durchgehenden Längsnaht geschweißt und anschließend einer Entspannungsbehandlung unterzogen wird. Die Fertigungsqualität bei verkürzter Herstellungszeit wird dadurch begünstigt, dass die Entspannungsbehandlung in einem Vorgang (c) zum Rundrichten entlang dem Umfang in zumindest einem Abschnitt bezüglich seiner Längsachse unter Kaltverformung durch Stauchen vollzogen wird (Fig. 1). Damit werden auch die mechanisch technologischen Eigenschaften des Werkstoffs verbessert.

Description

Verfahren zum Herstellen eines großen Stahlrohres
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 an- schließend 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 wer- den 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 ü- ber die Streckgrenze hinaus ist mittels dieses dort erstmals so genannten Impandie- rens 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 Biege- Wechselbeanspruchung 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 Elastizitätsgren- ze 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 si- nusförmige 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 weitestge- hend 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 Ovali- tätsbeseitigungen 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 Rohrin- nenseite, 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 Roh- re 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 un- ter 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 der Ansprüche 1 bzw. 6 gelöst. Bei dem Ver- fahren 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 Blechmateri- als 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.
Alternative vorteilhafte 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 Umfangs- richtung 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 Um- fangsrichtung 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 Bezug- nähme 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 n 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 Anlie- gen sämtlicher Richtschalen die Rohroberfläche in Umfangsrichtung weitgehend um- fasst 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 ver- schiedene 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 vor- gegebenen 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 Einform- Vorgänge 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 ei- nem anschließenden Schritt d mit einem hydrostatischen Entspannen z.B. mittels Hydrotester kombiniert werden, wobei mittels eines Druckmediums im Rohrinnern 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 Rieht- maschine, 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 Entspan- nungsprozess 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 hoch- wertige, 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 Impansi- onsgrad, auf ein Minimum reduziert werden, wobei auch ein vollständiger Spannungsabbau möglich ist.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Herstellen eines Stahlrohres, bei dem ein Blech oder Coil in einem Biegevorgang zu einem im Querschnitt runden Rohrkörper (1.2) einge- formt, 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 (η) 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 drücken- der, in Umfangsrichtung versetzter Richtstempel mit an die Umfangskontur des Rohres (1) abschnittsweise angepassten Richtschalen (11 , 12, 13, 14) durchgeführt wird.
6. Rohr, das nach dem Verfahren eines der vorhergehenden Ansprüche herge- stellt ist.
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