DE2303629A1 - Verfahren zur herstellung von metallrohrkoerpern - Google Patents

Description

Verfahren zur Herstellung von Metallrohrkörpern

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrkörpers, wie z.B. eines Metallrohrs, aus einem Metallrohr, dessen Festigkeit im Betrieb über einen längeren Zeitraum hinweg abgenommen hat.

Derzeit werden beispielsweise in Äthylen-, Wasserstoff- und Ammoniakanlagen zahlreiche Pyrolyse- und Reformerrohre verwendet. Die meisten dieser Metallrohre werden aus einem Stahl hergestellt, der aus 0,4$ C, 25$ Gr und 20% Fi mit Rest Eisen (ASTMA 351-70, HK4-0) besteht, und besitzen einen Innendurchmesser von 38 - 150 mm und eine Wanddicke von etwa 12 mm. Wegen der schlechten maschinellen Bearbeitbarkeit wurden diese Rohre bisher im Schleuderguß hergestellt. Rohre aus HK40-Stahl werden in auf einer Temperatur von bis zu 800 - 1000⁰O gehaltenen Atmosphäre betrie-

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ben, da dieser Stahl das vorteilhafte Merkmal besitzt, daß bei seiner Verwendung bei diesen hohen Temperaturen der gefügemäßig im Grundgefüge in fester Lösung vorliegende Kohlenstoff im Austenitgefüge in feiner Form ausfällt, wodurch eine Ausseheidungshärung erreicht und mithin die Hochtemperaturfestigkeit bzw. Kriechfestigkeit des Werkstoffs erhöht wird. Wenn der Stahl jedoch über einen längeren Zeitraum hinweg - normalerweise mehr als drei Jahre - benutzt wird, beginnt das ausgeschiedene Karbid, obgleich die chemische Zusammensetzung des Stahls keine "Veränderung erfährt, zu agglomerieren, wodurch die Hochtemperaturfestigkeit des Austenitgefüges verschlechtert wird. Aus diesem G-rund ist es üblich, diese Metallrohre aus HK40-Stahl, wie sie in verschiedenen petrochemischen Anlagen verwendet werden, etwa.alle drei Jahre gegen neue auszuwechseln. Bisher wurden die gebrauchten Metallrohre als Schrott beseitigt, was jedoch unwirtsohaftlich ist, speziell wenn die Rohre aus teueren Stahllegierungen, wie HK40-Stahl, bestehen.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von Metallrohren durch Umschmelzen der gebrauchten Metallrohre.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung eines Metallro&rs aus einem gebrauchten Metallrohr, dessen Eigenschaften sich durch Gebrauch verschlechtert haben, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Anzahl von Metallstüoken von bogenförmigem Querschnitt verwendet wird, die durch Auftrennen des gebrauchten Metallrohrs gewonnen wurden, daß die Metallstücke in einem Elektrosohlaoke-Umsohmelzverfahren kontinuierlich in einer Grießform aufgeschmolzen werden, die einen Formkern und eine Außenform aufweist, welche zwischen sich einen ringförmigen Formraum .festlegen, und daß von der in der Gießform befindlichen

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Metallschmelze kontinuierlich das angestrebte Metallrohr abgezogen wird, das beim Abziehen von der Metallschmelze abkühlt und erstarrt.

Mit der Erfindung wird somit ein Verfahren zum Umschmelzen von Metallrohren geschaffen, die neuen Rohren völlig gleichwertig sind.

Erfindungsgemäß wird also ein Metallrohr aus einem gebrauchten Rohr hergestellt, das bisher als Schrott beseitigt worden wäre. Das erfindungsgemäße Verfahren ist folglich insofern vorteilhaft, als es das Problem der wirtschaftlichen Verluste zu lösen vermag. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß, da die vorhandenen Prozentsätze der Bestandteile des verwendeten metallischen Werkstoffs sehr hoch liegen, die chemische Zusammensetzung der umgeschmolzenen Metallrohre im wesentlichen die gleiche ist wie bei den ursprünglich verwendeten Metallrohren. !Darüber hinaus besitzt das uageschmolzene Rohr eine glatte Innenfläche, die frei ist von den charakteristischen Vertiefungen bei im Schleuderguß hergestellten Rohren. Außerdem ist ein erfindungsgemäß wiedergewonnenes Rohr bezüglich Festigkeit und Güte den nach dem herkömmlichen Schleudergußverfahren hergestellten neuen Metallrohren überlegen. Ein zusätzlicher Vorteil besteht noch darin, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren die länge des umgeschmolzenen Rohrs beliebig gewählt werden kann.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

]?ig. 1 und 2 perspektivische Barstellungen zur Veranschaulichung des beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten metallischen Werkstoffs,

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Mg. 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 4 und 5 Aufsichten zur Veranschaulichung verschiedener Anordnungen des metallischen Werkstoffs.

Fig. 1 zeigt bei P allgemein ein Metallrohr, z.B. ein Pyrolyserohr zur Verwendung in einer Ithylenanlage, das während eines langen Zeitraums in Gebrauch war und daher bezüglich seiner Hochtemperaturfestigkeit gewisse Einbußen erlitten hat. Das Pyrolyserohr P wird lotrecht in mehrere Segmente - im dargestellten Fall in acht Segmente - aufgetrennt, um Stücke seines metallischen Werkstoffs 1 zu erhalten, die gemäß Fig. 2 jeweils bogenförmigen Querschnitt besitzen. An Innen- und Außenseite des gebrauchten Metallrohrs P haften Fremdkörper an, welche vor oder nach dem Zerschneiden des Rohrs in Segmente mittels einer Schleifscheibe oder eines mechanischen Schneidwerkzeugs entfernt werden. Querschnittsfläche und Länge jedes Werkstücks 1 werden der Querschnittsfläche und Länge des herzustellenden Metallrohrs entsprechend gewählt. Die Werkstücke 1 können, wie bei W angedeutet, auf erforderliche Weise durch Lichtbogenschweißen, Widerstandsschweißen oder nach einem beliebigen anderen Verfahren miteinander verbunden werden, um metallische Werkstücke 2 der gewünschten Länge zu erhalten.

Fig. 3 veranschaulicht eine Kupfer-Gießform M, die aus einem wassergekühlten Formkern 3 und einer wassergekühlten Außenform 4 besteht, welche konzentrisch zueinander angeordnet sind und zwischen sich einen ringförmigen Formraum festlegen. Der zwischen Formkern S und Außenform 4 gebildete Formraum ist an seiner Oberseite offen und besitzt

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die Form eines Trichters, während sein Mittelteil parallele Wände "besitzt und er am unteren Ende in Form eines umgekehrten !Trichters offen ist. Die Querschnittsform des parallelwandigen Mittelteils entspricht in ihren Abmessungen dem herzustellenden Metallrohr. Mehrere metallische Werkstücke 2 werden jeweils in lotrechter Stellung so angeordnet, daß sich ihre unteren Enden in die obere Öffnung der Metall-Gießform M erstrecken, wie dies in Fig. 4 oder 5 dargestellt ist. Diese metallischen Werkstücke 2 werden durch Vorsohubrollen 9, die durch einen nicht dargestellten Antrieb synchron angetrieben werden, kontinuierlich in Abwärtsrichtung in die Grießform M vorgeschoben. Bei 6 ist ein Boden- bzw. Anfangsstück angedeutet, das aus einem kurzen Rohrstück praktisch derselben Querschnittsform wie das zu reproduzierende Rohr und wie der parallelwandige Mitteilteil der Gtißform M besteht. Gemäß Fig. 3 ruht das Anfangsstück 6 auf dem Trag-Sockel 11 einer Abzieheinrichtung 8, die durch einen entsprechenden Antrieb aufwärts und abwärts verfahrbar ist. Das Anfangsstück 6 ist um die Achse des Sockels/herum drehbar und wird durch einen im Sockel 11 angeordneten Motor .12 über ein Getriebe 13 schwingend in Drehung versetzt oder hin- und hergedreht. Die Höhe des Anfangsstücks 6 ist so gewählt, daß sein oberes Ende in den parallelwandigen Mittelteil der Metall-Grießform M eingeführt wird, wenn sich die Abzieheinrichtung 8 am Ende ihres Aufwärtshubs befindet. Die Vorrichtung weist ferner eine Gleichstromquelle 7 auf, die elektrisch mit den betreffenden metallischen Werkstücken 2 und mit dem Anfangsstück 6 verbunden ist. In der Gießform M bildet sich eine Schlaekenschmelzlaohe 5.

Im Betrieb der Vorrichtung werden mehrere metallische Werkstücke 2, die auf die in Fig. 1 und 2 gezeigte Weise von dem gebrauchten Metallrohr P gewonnen wurden, gemäß Fig.

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3 und 4 oder 5 so angeordnet, daß sich ihre unteren Enden mit Abstand über der oberen Öffnung der Metall-Grießform M befinden. Die Abzieheinrichtung 8 wird bis zum oberen Ende ihres Aufwärtshubs hochgefahren, so daß das von ihr getragene Anfangsstück in den parallelwandigen Mittelteil der Gießform M und mit seiner Oberseite bis dicht an die Unterseite ihrer oberen Öffnung herangebracht wird. Daraufhin wird die obere Öffnung der Metall-Gießform mit der geschmolzenen Schlacke 5 gefüllt und werden die unteren Enden der Werkstücke in die Schlackenschmelze eingeführt. Wenn in diesem Zustand nach Verbindung der Werkstücke und des Anfangsstücks mit der Wechselstromquelle 7 ein Strom durch die betreffenden Werkstücke 2 und das Anfangsstück 6 geleitet wird, findet ein Elektroschlacke-Umschmelzvorgang statt, wobei die betreffenden metallischen Werkstücke 2 geschmolzen werden und die abschmelzenden Schmelzmetalltropfen in die Schlackenschmelze 5 fallen und sich auf der Oberseite des Anfangsstücks 6 absetzen. Damit der Elektroschlacke-Umschmelzvorgang kontinuierlich abläuft, wird jedes metallische Werkstück 2 durch die Vorschubrollen 9 so zugeführt, daß sein unteres Ende ständig in die Schlakkenschmelze 5 eintaucht. Auf diese Weise sammeln sich die Schmelzmetalltropfen kontinuierlich in der oberen Öffnung der Gießform M. Das Anfangsstück 6 wird bei der Abwärtsbewegung der Abzieheinrichtung 8 allmählich nach unten geführt, so daß sich die ansammelnde Metallschmelze allmählich im parallelwandigen Mittelteil der Gießform M nach unten verlagert und dabei bei der Bewegung durch den parallelwandigen Mittelteil durch den wassergekühlten Formkern 3 und die wassergekühlte Außenform 4 abgekühlt und verfestigt wird. Auf diese Weise wird dann ein reproduziertes bzw. umgeschmolzenes Metallrohr gewonnen. Da hierbei die Innen- und Außenflächen des Metallrohrs 10 mit einem Schlackefilm 14 bedeckt sind, kann das Metallrohr 10 mit glatten Innen- und Außenflächen ruokfrei, d.h.

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frei von ϊβstSetzungen in der Gießform, aus der Metall-Gießfö2?m M herausgezogen werden. In diesem Zusammenhang ist auch zu beachten, daß Spurenmengen von Fremdkörpern, die an der Oberfläche der Werkstücke 2 und/oder in Rissen in der Oberfläche zurückgeblieben sind, während des Durchgangs des metallischen Werkstoffs durch die Schlackenschmelze in Form feiner Tropfen geschmolzenen Metalls beim Elektrosehlacke-Umschmelzvorgang durch die Schlackenschmelze aus dem Werkstoff entfernt werden. Außerdem ist zu beachten, daß durch Drehen oder Hin- und Herbewegen des Anfangsstücks mit passender Geschwindigkeit um seine eigene Achse mittels des Antriebs-Motors 12 und des Getriebes 13, wie durch die ausgezogenen und die gestrichelten Pfeile in Fig. 5 angedeutet, die von den betreffenden Werkstücken 2 auf die Oberseite des Anfangsstücks 6 fallenden Metallschmelzentropfen bei der' Bildung des Metallrohrs 10 gleichmäßig verteilt werden. Aus diesem Grund läßt sich das Metallrohr 10 praktisch ohne Schwierigkeiten bilden, auch dann, wenn die metallischen Werkstücke, wie in Fig. 5 dargestellt, mit beträchtlichem Abstand voneinander angeordnet sind.

Zusammenfassend wird mit der Erfindung mithin ein Verfahren zur Herstellung von Metallrohren geschaffen, insbesondere von Rohren zur Verwendung als Pyrolyserohre oder Reformerrohre in Äthylenanlagen, Wasserstoffanlagen oder Ammoniakanlagen. Diese Metallrohre werden aus dem Metall von Rohren hergestellt, die vorher als Pyrolyse- oder Reformerrohre benutzt wurden, die sich jedoch nicht mehr für diesen Zweck eignen, weil sich ihre Festigkeit im Gebrauch über einen längeren Zeitraum hinweg verschlechtert hat.

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Claims (4)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Metallrohrs aus einem gebrauchten Metallrohr, dessen Eigenschaften sich durch Gebrauch verschlechtert haben, dadurch gekennzeichnet , daß eine Anzahl von Metallstücken von bogenförmigem Querschnitt verwendet wird, die durch Auftrennen des gebrauchten Metallrohrs gewonnen wurden, daß die Metallstütze in einem Elektroschlacke-Umschmelzverfahren kontinuierlich in einer Gießform aufgeschmolzen werden, die einen Formkern und eine Außenform aufweist, welche zwischen sich einen ringförmigen Formraum festlegen, und daß von der in der Gießform befindlichen Metallschmelze kontinuierlich das angestrebte Metallrohr abgezogen wird, das beim Abziehen von der Metallschmelze abkühlt und erstarrt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Elektroschlacke-Umschmelzverfahrens ein Anfangsstück in den ringförmigen Formraum eingeführt und abwärts bewegt wird, welches bei der Bildung des Metallrohrs um seine Achse herum gedreht oder hin- und herbewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall ein Stahl verwendet wird, der aus Ό,4$ C, 25$ Or und 20$ Ni, Rest Eisen, besteht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr auf ein Format mit einem Innendurchmesser von etwa 38 bis 150 mm und eine Wanddicke von 12 mm umgeschmolzen wird.

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