DE69112621T2

DE69112621T2 - Verfahren zur herstellung von rohren.

Info

Publication number: DE69112621T2
Application number: DE69112621T
Authority: DE
Inventors: Anders Salwen
Original assignee: Asea Brown Boveri AB
Current assignee: Bodycote Powdermet AB
Priority date: 1990-06-05
Filing date: 1991-04-26
Publication date: 1996-05-02
Anticipated expiration: 2011-04-27
Also published as: SE9001989D0; EP0532598B1; WO1991018689A1; EP0532598A1; SE466340B; DE69112621D1; SE9001989L

Description

Die Erfindung bezieh sich auf die Herstellung von Rohren, insbesondere von Rohren mit Vorsprüngen (vorspringenden Abschnitten) oder Ausnehmungen. Genauer gesagt, bezieht sich die Erfindung auf die Herstellung von Rohren, bei denen ein Extrusionsrohling, der aus einem Rohrmaterial und einem Formungsmaterial besteht, unter Verwendung von pulvermetallurgischen Verfahren vorgeformt wird.

STAND DER TECHNIK

Bei der Herstellung von Rohren durch Extrusion werden die Rohre normalerweise in einem der Extrusion folgenden Arbeitsgang durch mechanische Bearbeitung oder Schweißen mit Vorsprüngen und Ausnehmungen in Gestalt von Kanälen, Nuten, Rippen, Flanschen oder Löchern versehen. Gewisse Arten von Vorsprüngen und Ausnehmungen können auch direkt durch die Extrusion hergestellt werden. Dies gilt beispielsweise für Nuten oder Rippen, die im wesentlichen in Richtung der Extrusion verlaufen, das heißt vor allem in axialer Richtung oder leicht schraubenförmig verlaufende Nuten oder Rippen. Dagegen gibt es im Stand der Technik keine Möglichkeit, Rohre mit Vorsprüngen oder Ausnehmungen zu versehen, die wesentlich von der Extrusionsrichtung abweichen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der Erfindung wird ein Extrusionsrohling, der aus mindestens zwei Materialien besteht, einem Rohrmaterial und einem Formungsmaterial, vorgeformt durch Einfüllen des Formungsmaterials in das Rohrmaterial oder durch Anbringung (Applikation) des Formungsmaterials an dem Rohrmaterial und gemeinsames Kompaktieren des Materials zu einem Extrusionsrohling derart, daß während der Extrusion die gewünschten Vorsprünge oder Ausnehmungen in das Rohrmaterial eingeformt werden. Nach der Extrusion wird das Formungsmaterial beseitigt. Das Verfahren ist besonders geeignet für die Herstellung korrosionsfester Rohre, wobei Material geringer Korrosionsfestigkeit als Formungsmaterial in ein korrosionsfestes Rohrmaterial eingebracht werden kann und durch Prickeln nach der Extrusion leicht entfernt werden kann.
Der Extrusionsrohling mit Einbringungen aus Formungsmaterial wird gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgeformt durch Einfüllen des pulverförmigen Formungsmaterials in Nuten eines Ausgangsrohlings aus Rohrmaterial, welcher mit entsprechenden Nuten versehen ist, und Kompaktierung des pulverförmigen Formungsmaterials und Bindung desselben in dem Ausgangsrohling durch isostatisches Pressen, vorzugsweise heißisostatisches Pressen. Umgekehrt ist es natürlich auch möglich, daß das Formungsmaterial vorgeformt wird und das Rohrmaterial im pulverförmigen Zustand um das Formungsmaterial angebracht wird. Der Ausgangsrohling kann in bekannter Weise durch mechanische Bearbeitung oder durch pulvermetalurgisches Pressen, vorzugsweise isostatisches Pressen, oder einer Kombination aus beidem hergestellt werden.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel wird der Extrusionsrohling direkt aus mindestens zwei pulverförmigen Materialien, von denen eines das Formungsmaterial und das andere das Rohrmaterial ist, hergestellt durch Kompaktieren des pulverförmigen Materials zu einem Verbundkörper, bei welchem das Formungsmaterial in eine Matrix aus dem Rohrmaterial eingebracht ist. Die Materialien können nebeneinander angeordnet werden oder durch eine Zwischenwand, beispielsweise in Form eines Bleches, voneinander getrennt werden. Der Rohling wird dann mittels bekannter pulvermetallurgischer Verfahren, vorzugsweise durch heißisostaisches Pressen, kompaktiert.
Nachdem der Extrusionsrohling mit den Einfüllungen hergestellt worden ist, wird er in bekannter Weise extrudiert, wonach das eingesetzte Formungsmaterial beseitigt wird, vorzugsweise durch Prickeln.
Mit Extrusionsrohlingen, die gemäß der Erfindung hergestellt wurden, erhält man die Möglichkeit zur Herstellung von Rohren mit Vorsprüngen oder Ausnehmungen in Form von Kanälen, Nuten, Rippen, Flanschen oder Löchern ohne Rücksicht darauf, in welcher Richtung diese verlaufen, ohne daß eine anschließende mechanische Bearbeitung oder Schweißung der extrudierten Rohre erforderlich ist. Durch Anwendung der Erfindung können Rohre mit Vorsprüngen und Ausnehmungen hergestellt werden, ohne daß eine nennenswerte kostspielige mechanische Nacharbeit erforderlich ist. Gleichzeitig wird die Materialausbeute verbessert, was von großem Wert bei der Herstellung von hochlegierten Rohren oder von Rohren aus anderen teuren Materialien ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird nun detaillierter anhand von Figuren und Beispielen beschrieben. Figur 1 zeigt geeignete Verfahrensschritte zur Herstellung von Rohren gemäß der Erfindung, und Figur 2 zeigt eine Anzahl von herstellbaren Formen für Vorsprünge und Ausnehmungen.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Figur 1 zeigt, wie gemäß der Erfindung Vorsprünge und Ausnehmungen in Gestalt von Kanälen, Nuten, Rippen, Flanschen oder Löchern unabhängig von ihrer Richtung bei der Herstellung von Rohren durch Extrusion hergestellt werden können.
Gemäß der Erfindung wird ein Körper (bei 1) aus mindestens zwei Materialien vorgeformt, wobei ein Formungsmaterial in ein Rohrmaterial eingebracht wird oder an diesem angebracht wird. Dieser Körper aus Rohrmaterial mit Einfüllungen/Applikation eines Formungsmaterials wird (bei 2) zu einem Extrusionsrohling kompaktiert. Der Extrusionsrohling wird (bei 3) in bekannter Weise zu einem Rohr extrudiert, woraufhin das Formungsmaterial (bei 4) beseitigt wird, vorzugsweise durch Prickeln, so daß man ein Rohr mit den gewünschten Ausnehmungen oder Vorsprüngen erhält. Während oder nach dem beschriebenen Prozeß zur Herstellung der Rohlinge und der Rohrextrusion werden natürlich bekannte (nicht angegebene) Maßnahmen getroffen, um beispielsweise die Qualität des erzeugten Rohres sicherzustellen und zu prüfen oder um die gewünschten Materialeigenschaften zu erhalten. Beispielsweise können Maßnahmen, wie zum Beispiel Oberflächenbehandlung, Wärmebehandlung, Anpassung der Abmessungen und der Form, durch mechanische Bearbeitung sowohl zwischen den oben beschriebenen Prozeßschritten als auch nach diesen vorgenommen werden.
Bei der Herstellung des für die Extrusion verwendeten Extrusionsrohlings wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung Formungsmaterial in einen vorgeformten Ausgangsrohling aus Rohrmaterial eingefüllt oder an diesem angebracht, wobei das Formungsmaterial in Ausnehmungen am Ausgangsrohling eingefüllt wird oder am Ausgangsrohling angebracht wird, um Vorsprünge auszugleichen, die sich am Ausgangsrohling befinden, so daß nach der Kompaktierung bei 2 ein Extrusionsrohling entsteht. Umgekehrt kann das Rohrmaterial in einen vorgeformten Ausgangsrohling aus Formungsmaterial eingefüllt oder an diesem angebracht werden. Die Einführung oder Anbringung von Rohrmaterial und Formungsmaterial findet vorzugsweise durch Plazierung des Ausgangsrohlings in einer zylindrischen Kapsel statt, worauf die Kapsel und alle in dem Ausgangsrohling vorhandenen Ausnehmungen. mit dem pulverförmigen Formungsmaterial gefüllt werden. Danach wird die Kapsel evakuiert und im wesentlichen gasdicht verschlossen, bevor die Kapsel mit dem Ausgangsrohling und dem pulverförmigen Formungsmaterial oder Rohrmaterial bei 2 kompaktiert wird. Bevor der Ausgangsrohling in der Kapsel plaziert wird, wurde er in einer beliebigen Weise vorgeformt und dann mit Vorsprüngen oder Ausnehmungen versehen, zum Beispiel durch konventionelle mechanische Bearbeitung, jedoch vorzugsweise durch Vorformung mittels pulvermetalurgischem Pressen, zweckmäßigerweise isostatischem oder halbisostatischem Pressen. Der vorgeformte Körper mit Einfüllungen/Applikationen von Formungsmaterial wird dann bei 2 kompaktiert, vorzugsweise durch heißisostatisches Pressen; jedoch auch durch kaltisostatisches oder halbisostatisches Pressen mit Sintern erhält man brauchbare Extrusionsrohlinge. Der Extrusionsrohling wird dann bei 3 zu einem Rohr extrudiert, wonach das Formungsmaterial bei 4 beseitigt wird.
Alternativ können gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mindestens zwei Pulvermaterialien in eine Form gegeben werden und bei 3 zu einem Rohkörper mit Einfüllungen/Applikationen eines Formungsmaterials in eine Matrix aus Rohrmaterial geformt werden. Dieser Rohkörper wird bei 2 in der oben beschriebenen Weise, vorzugsweise durch heißisostatisches Pressen, zu einem Extrusionsrohling kompaktiert, der dann bei 3 extrudiert wird. Nach der Extrusion wird das Formungsmaterial bei 4 beseitigt.
Figur 2 zeigt eine Anzahl möglicher Extrusionsrohlinge, bei welchen ein Formungsmaterial 21 in eine Matrix des Rohrmaterials 22 eingeführt ist, um während der Extrusion das Rohrmaterial 22 mit Vorsprüngen und/oder Ausnehmungen in Gestalt von Kanälen, Nuten, Rippen, Flanschen oder Löchern zu versehen.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Rohre in wärme- oder energieerzeugenden Anlagen sowie in chemischen Reaktoren müssen in effektiver Weise Wärme zwischen den Medien auf verschiedenen Seiten der Rohrwände übertragen. Um die Wärmeübertragung dieser Rohre zu verbessern, sind sie oft mit Nuten oder Rippen versehen. Diese Rippen oder Nuten verlaufen häufig in einer Richtung, die von der axialen Richtung abweicht, beispielsweise spiralförmig. Die Technik gemäß der Erfindung ist hervorragend geeignet für die Herstellung solcher Rohre, wobei das Rohrmaterial normalerweise aus einem korrosionsfesten Material besteht, welches formbeständig bei hohen Temperaturen ist, wie beispielsweise ein legierter Stahl, der 12 bis 30 % Cr enthält, während das Formungsmaterial aus einem gewöhnlichen niedrig-legierten Stahl besteht.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Rohren mit Vorsprüngen oder Ausnehmungen, bei welchem ein Extrusionsrohling durch isostatisches Pressen vorgeformt wird und der Extrusionsrohling dann zu einem Rohr extrudiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Extrusionsrohling aus mindestens zwei Materialien vorgeformt wird (1), einem Rohrmaterial (22) und einem Formungsmaterial (21), daß das Formungsmaterial und das Rohrmaterial gemeinsam zu einem Extrusionsrohling kompaktert werden (2), daß das Formungsmaterial dann während der Extrusion (3) Vorsprünge oder Ausnehmungen in das Rohrmaterial formt und daß das Formungsmaterial nach der Extrusion entfernt wird (4).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eingeführte Formungsmaterial (21) nach der Extrusion durch Prickeln entfernt wird (4).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein pulverförmiges Material an einem vorgeformten Körper appliziert oder in diesen eingefüllt wird, daß der vorgeformte Körper aus einem Rohrmaterial (22) und das Pulver aus einem Formungsmaterial (21) oder umgekehrt besteht und daß der vorgeformte Körper mit dem applizierten/eingefüllten Material zu einem Extrusionsrohling kompaktiert wird (2), vorzugsweise durch heißisostatisches Pressen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Rohrmaterial (22) und Formungsmaterial (21) in Pulverform in eine Form eingebracht und gemeinsam zu einem Extrusionsrohling kompaktiert werden (2), vorzugsweise durch heißisostatisches Pressen.