DE3545883A1 - Verfahren zur herstellung von gewindeverbindungen und gewindeverbindung von bauteilen aus hochlegierten chrom-nickel-staehlen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von kaltverschweißungsfreien Gewindeverbindungen von Bauteilen aus hochlegierten Chrom-Nickel-Stählen, bei welchen an einem der zu verbindenden Bauteile ein Außen­ gewinde und am anderen ein komplementäres Innengewinde vorgesehen wird, und die beiden Gewinde dann miteinander verschraubt werden, sowie mit dem Verfahren hergestellte Gewindeverbindungen.

Bei Gewindeverbindungen von Bauteilen aus bestimmten hochlegierten Chrom-Nickel-Stählen besteht die Gefahr, daß die Bauteile selbst dann im Verschraubungsbereich zur Kaltverschweißung neigen, wenn sie mit Anzugsmomenten verschraubt werden, welche noch deutlich von der Streck­ grenze entfernt sind. Solche Verschraubungen sind dann praktisch nicht mehr zerstörungsfrei lösbar. Nun existieren aber Anwendungsfälle, in denen Schraubver­ bindungen an oder mit Bauteilen aus solchen Chrom-Nickel- Stählen hergestellt werden müssen, weil deren Korrosions­ beständigkeit für den speziellen Anwendungsfall gefordert wird. Als Beispiel sei hierzu auf Gewindeverbindungen von Steigrohren für Trinkwasser-Förderpumpen oder auch auf Verschraubungen in Apparaten und Anlagen der lebens­ mittelherstellenden oder der chemischen Industrie hinge­ wiesen. Die erwähnten Rohrverschraubungen sind beispiels­ weise so ausgestaltet, daß an den Enden der eigentlichen zu verbindenden Rohre Gewindezapfen bzw. Gewindemuffen angeschweißt sind, von denen der am einen Ende ange­ ordnete Gewindezapfen ein Außengewinde und die am anderen Ende angeordnete Gewindemuffe ein komplementäres Innen­ gewinde hat, wobei durch spezielle Ausgestaltung des Übergangs dieser Gewinde Sorge für die Möglichkeit des Einlegens zweier Dichtringe getragen ist, welche beim Zusammenschrauben von Rohren zu längeren Steigrohr­ strängen eine sichere Abdichtung des Gewindes bewirken. Dadurch soll an sich auch das Eindringen von Wasser in das Gewinde ausgeschlossen sein, so daß also ein Fest­ gehen dieser Gewinde durch Korrosion infolge eingedrungenen Wassers nicht zu befürchten ist.

Nun hat sich aber gezeigt, daß in vielen Fällen bei erforderlich werdenden Reparaturen die Muffenverbindungen solcher Steigrohre nicht mehr zerstörungsfrei zu lösen sind, weil Kaltverschweißung eingetreten ist, und zwar wird dieses Phänomen eben speziell bei den hier in Frage stehenden hochlegierten Chrom-Nickel-Stählen beobachtet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Gewindeverbindungen von oder an Bauteilen aus hochlegierten Chrom-Nickel-Stählen zu schaffen, welches das Auftreten von Kaltverschweißungen im Verschraubungsbereich unterbindet, so daß die nach dem Verfahren hergestellten Gewindeverbindungen notfalls auch mehrfach demontierbar und erneut montierbar bleiben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die beiden Gewinde gegenüber einer normalen Gewinde­ verbindung mit vergrößertem Spiel gepaßt werden, und daß vor dem Verschrauben auf eines der Gewinde, vorzugsweise das Außengewinde, eine dünne Schicht aus einem thermo­ plastischen Kunststoff aus der Gruppe der Superpolyamide festhaftend aufgebracht wird.

Als Kunststoff wird dabei vorzugsweise Polyamid 11 ver­ wendet, welches u.a. von der Firma ATO CHEMIE unter dem Markennamen RILSAN vertrieben wird.

Zur Herstellung der Schicht wird dabei vorzugsweise so verfahren, daß der mit dem zu beschichtenden Gewinde versehene Bauteil zumindest im Bereich des Gewindes auf eine Temperatur von 260° bis 280°C erwärmt und der Gewindebereich dann in einen Vorrat des in Form eines Pulvers vorliegenden Kunststoff-Beschichtungsmaterials eingetaucht wird, wobei das direkt mit dem Bauteil in Berührung kommende Beschichtungsmaterial in einer dünnen Schicht aufschmilzt, und daß der Bauteil anschließend aus dem pulverförmigen Beschichtungsmaterial heraus­ genommen und zusammen mit der aufgeschmolzenen Schicht abgekühlt wird. Es hat sich gezeigt, daß bei einer Wahl der Erwärmungstemperatur des zu beschichtenden Gewindes im angegebenen Bereich gerade eine aufgeschmolzene Schicht erhalten wird, welche nach der Abkühlung die angestrebte Schichtdicke von 250-300 µm hat.

Um eine möglichst gleichmäßige Schichtdicke zu erhalten, wird dabei zweckmäßig so verfahren, daß der Bauteil mit der aufgeschmolzenen Schicht des Beschichtungsmaterials nach dem Herausnehmen aus dem pulverförmigen Beschichtungs­ material zumindest zu Beginn des Abkühlungsvorganges so lang um die in die horizontale Lage geführte Gewinde- Mittelachse gedreht wird, bis eine Abkühlung der Schicht unter die Erstarrungstemperatur des Beschichtungsmaterials erreicht ist. Ein Zusammenlaufen des noch schmelzflüssigen Beschichtungsmaterials infolge der Einwirkung der Schwer­ kraft wird so mit Sicherheit vermieden.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte Gewinde­ verbindung bei den hier in Frage stehenden Bauteilen aus hochlegierten Chrom-Nickel-Stählen ist also dadurch gekennzeichnet, daß von den gegenüber normalen Gewinden mit vergrößertem Spiel gepaßten Gewinden das eine, und zwar vorzugsweise das Außengewinde, mit einer dünnen festhaftenden Schicht eines thermoplastischen Kunststoffs aus der Gruppe der Superpolyamide, und zwar vorzugsweise Polyamid 11, belegt ist. Beschichtungen mit diesem Kunststoffmaterial sind bisher nur zum Zwecke des Schutzes der Oberfläche gegen Korrosion und Erosion hergestellt worden, während nicht bekannt war, daß dieses Kunststoff­ material in der angegebenen Schichtdicke geeignet ist, Kaltverschweißungen zu verhindern.

Versuche der Anmelderin an Verschraubungen von Gewinde- Steigrohren mit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichteten Gewindezapfen haben gezeigt, daß solche Gewindeverbindungen auch beim Anziehen mit gegenüber den normalerweise vorgeschriebenen Anzugsmomenten erheblich erhöhten Anzugsmoment auch bei vielfachem Lösen und erneutem Verschrauben keinerlei Kaltver­ schweißung zeigen.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der im Längsmittelschnitt dargestellten Zeichnung der Verschraubung zweier Gewinde-Steigrohre aus Stahl näher erläutert.

Die in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete erfindungs­ gemäße Gewindeverbindung dient im dargestellten Fall zur dichten Verbindung von Rohren 12, 14, von denen jeweils nur die Endabschnitte dargestellt sind.

An den einander zugewandten Stirnkanten der Rohre 12, 14 sind jeweils muffenartige Verbindungsstücke 16, 18 angeschweißt, deren Innendurchmesser dem Innendurch­ messer der Rohre entspricht, während ihre Wandstärke sich gegenüber der Wandstärke der Rohre deutlich ver­ größert.

In das Verbindungsstück 16 ist ein als Spitzgewinde aus­ geführtes Innengewinde 20 eingeschnitten, so daß das Verbindungsstück 16 also eine Gewindemuffe bildet. Auf das Verbindungsstück 18 ist andererseits ein komplementäres Außengewinde 22 aufgeschnitten, wobei die Passung dieses Außengewindes 22 relativ zum Innen­ gewinde 20 so gewählt ist, daß im eingeschraubten Zustand ein gewisses geringes Spiel zwischen den Gewindeflanken verbleibt. Das bedeutet, daß bei der Abänderung von Gewindeverbindungen von Rohren mit normal gepaßten Gewinden eines dieser Gewinde überschnitten werden muß, um das erwähnte Spiel zur Verfügung zu stellen.

Auf dem Außengewinde 22 ist festhaftend eine dünne, etwa 250-300 µm starke Kunststoffschicht aus einem thermoplastischen Polyamid 11 aus der Gruppe der Super­ polyamide aufgebracht. Dieses Material wird von der Firma ATO CHEMIE unter der Bezeichnung RILSAN u.a. auch in Pulverform angeboten und kann durch Aufsintern oder Aufschmelzen zu der gewünschten festhaftenden porenfreien und dichten Schicht verarbeitet werden. Die Kunststoff-Schicht 24 gleicht das erwähnte Spiel zwischen den Gewindeflanken aus und verhindert metallischen Kontakt zwischen den Gewinden 20 und 22, wodurch Kalt­ verschweißung des Materials der Gewinde mit Sicherheit ausgeschlossen wird.

Zwei Dichtringe 26, 28, von denen jeweils einer zwischen den an den Enden der Gewinde gebildeten radialen Flächen der Verbindungsstücke 16 bzw. 18 angeordnet ist, ver­ hindern das Eindringen von Feuchtigkeit oder Verschmutzung aus dem Rohrinnern bzw. von außen in den Gewindebereich.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung von kaltverschweißungs­ freien Gewindeverbindungen von Bauteilen aus hoch­ legierten Chrom-Nickel-Stählen, bei welchen an einem der zu verbindenden Bauteile ein Außengewinde und am anderen ein komplementäres Innengewinde vor­ gesehen wird und die beiden Gewinde dann miteinander verschraubt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gewinde gegenüber einer normalen Gewindever­ bindung mit vergrößertem Spiel gepaßt werden, und daß vor dem Verschrauben auf eines der Gewinde, vorzugsweise das Außengewinde, eine dünne Schicht aus einem thermoplastischen Kunststoff aus der Gruppe der Superpolyamide festhaftend aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoff Polyamid 11 verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem zu beschichtenden Gewinde versehene Bauteil zumindest im Bereich des Gewindes auf eine Temperatur von 260° bis 280° erwärmt und der Gewinde- Bereich dann in einen Vorrat des in Form eines Pulvers vorliegenden Kunststoff-Beschichtungsmaterials einge­ taucht wird, wobei das direkt mit dem Bauteil in Berührung kommende Beschichtungsmaterial in einer dünnen Schicht aufschmilzt, und daß der Bauteil an­ schließend aus dem pulverförmigen Beschichtungsmaterial herausgenommen und zusammen mit der aufgeschmolzenen Schicht abgekühlt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bauteil mit der aufgeschmolzenen Schicht des Beschichtungsmaterials nach dem Herausnehmen aus dem pulverförmigen Beschichtungsmaterial zumindest zu Beginn des Abkühlungsvorgangs so lange um die in die horizontale Lage geführte Gewinde-Mittelachse gedreht wird, bis eine Abkühlung der Schicht unter die Erstarrungstemperatur des Beschichtungsmaterials erreicht ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff-Schicht in einer Dicke von 250 bis 300 µm aufgebracht wird.

6. Gewindeverbindung von Bauteilen aus hochlegierten Chrom-Nickel-Stählen, bei welcher der eine Bauteil (18) ein Außengewinde (22) aufweist, welches in ein komplementäres Innengewinde (20) des zweiten Bauteils (16) eingeschraubt ist, dadurch gekennzeichnet, daß von den gegenüber normalen Gewinden mit vergrößertem Spiel gepaßten Gewinden (20; 22) das eine, vorzugsweise das Außengewinde (22), mit einer dünnen festhaftenden Schicht (24) eines thermoplastischen Kunststoffs aus der Gruppe der Superpolyamide belegt ist.

7. Gewindeverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kunststoff-Schicht (24) aus Polyamid 11 besteht.

8. Gewindeverbindung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff-Schicht (24) eine Schichtdicke von 250-300 µm hat.