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WO2015189187A1 - VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES MEHRLAGIGEN GROßROHRES - Google Patents

VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES MEHRLAGIGEN GROßROHRES Download PDF

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WO2015189187A1
WO2015189187A1 PCT/EP2015/062811 EP2015062811W WO2015189187A1 WO 2015189187 A1 WO2015189187 A1 WO 2015189187A1 EP 2015062811 W EP2015062811 W EP 2015062811W WO 2015189187 A1 WO2015189187 A1 WO 2015189187A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tube
inner tube
expansion
outer tube
pipe
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2015/062811
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Vitaliy Pavlyk
Thilo Reichel
Ivan Aretov
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eisenbau Kramer GmbH
Original Assignee
Eisenbau Kramer GmbH
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 Kramer GmbH filed Critical Eisenbau Kramer GmbH
Priority to EP15730437.9A priority Critical patent/EP3154721A1/de
Priority to US15/317,350 priority patent/US20170113257A1/en
Priority to JP2016572541A priority patent/JP6377776B2/ja
Priority to CN201580037700.0A priority patent/CN106714993A/zh
Priority to KR1020167036872A priority patent/KR20170015373A/ko
Priority to BR112016028893A priority patent/BR112016028893A2/pt
Publication of WO2015189187A1 publication Critical patent/WO2015189187A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles 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
    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/154—Making multi-wall tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/04—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of tubes with tubes; of tubes with rods

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a multi-layered large pipe from a carrier layer forming an outer tube and at least one a Aufiage Mrs forming inner tube.
  • a support sheet which has already been pre-bent with an initial curvature is used, on which a support plate which is already pre-bent is placed, which is connected along its two longitudinal edges to the carrier sheet, after which the composite is formed into the multilayer large pipe and provided with a longitudinal weld seam.
  • the multilayer pipes are coated with a corrosion protection.
  • the tubes are brought to an elevated temperature (in a range of about 250 to 270 ° C). This is problematic for such multi-layer pipes, since stainless due to the different coefficients of thermal expansion of the existing usually made of carbon steel outer pipe (10.5 x 10 -6 K "1) and the high alloyed austenitic material of the inner tube, such. B.
  • the maximum outer diameter of the corrugated inner tube nenrohres is smaller than the inner diameter of the (also present with a closed wall) outer tube
  • near round shape is also a certain residual ripple of the peripheral contour to be included, but in any case is substantially lower than the output ripple (lower amplitude, which is smaller than the wall thickness of the inner tube) and a concern to the outer tube Elimination of the stretching force results.
  • the outer tube or carrier tube withstands high mechanical loads from inside (internal pressure) and outside (external pressure, eg in deep-sea applications, landslides, earthquakes).
  • the inner tube must withstand aggressive transported media.
  • both the inner tube and the outer tube must form circumferentially fully closed tight sheaths, which is ensured by the closed inner tube and the closed outer tube.
  • Possible approaches include forming the wavy contour into a finished longitudinally or spirally welded or seamless tubular body.
  • An advantageous procedure also consists in that the wave-shaped contour is already formed in the flat starting state in the support plate.
  • a firm frictional connection between the outer tube and the inner tube is achieved in that in the unstretched state before expanding a circumferentially measured outer peripheral length of the corrugated inner tube is selected, which exceeds the length of a smallest possible circle, which surrounds the inner tube from the outside, and the outer circumference length is selected to be at most so large that after expansion and elimination of the expansion force just no wrinkling of the inner tube occurs.
  • the concept of the circle should not be understood strictly mathematically, but also encompass non-circularities occurring in practical production, in particular ovalities, which form an envelope around the peaks (maxima).
  • an adhesive layer may be applied or introduced between the outer tube and the inner tube (eg, at a suitable time prior to or during the application of the stretching force) and cured during or after expansion.
  • FIG. 5 and 6 representations for producing a double-layered pipe according to the prior art with different stages of a
  • the formation of the corrugated inner tube may, for. B. before the round indentation to the corrugated inner tube 20 already in the designated flat or with a larger bending radius pre-bent sheet metal (support plate) are performed by appropriate concavities or bulges, after which the provided with the wavy contour support plate bent to the corrugated inner tube and is completely closed by longitudinal seam welding in the circumferential direction.
  • the outer tube 1 is z. B. from a flat sheet metal plate (support plate) bent into a round tube and also completely closed by means of a longitudinal weld in the circumferential direction.
  • the outer tube 1 and / or a tubular body for the inner tube may be welded (longitudinally or helically) or produced as a seamless tubular body in any combination prior to making the tube assembly.
  • a coating layer 3 alloy layer, cladding layer
  • the corrugated inner tube 20 is radially expanded with a tensile force (corresponding to the radially outward arrows) until it assumes a round shape shown in FIG. 4B and pinches in the outer tube 1.
  • This step of widening the corrugated inner tube 20 until it reaches the round shape and thus forming the inner tube 2 and possibly even further together with the outer tube 1 can be carried out before or after the coating of the large tube on its outside with a corrosion protection.
  • the frictional connection is produced by the fact that the inner tube 2 is formed during expansion and at least partially (at some sections) is compressed, that is placed in compression stress, the outer tube 1 can still remain in the elastic region under a tensile stress.
  • This offers particular advantages in the event that the expansion takes place in the case of a pipe which is already provided with a coating which forms an anti-corrosive coating, because no external die is required for catching the outer pipe 1, as a result of which the outer coating could be damaged.
  • the outer tube 1 may also, but not necessarily, be extended to the plastic range.
  • the springback of the outer tube 1 after removal of the stretching force is directed inward, wherein the cumulative springback of the inner tube 2 can be directed much smaller inward or even outward. The springback can then be directed outward, when the outer peripheral length Li of the corrugated inner tube 20 is greater than the inner peripheral length Lo of the outer tube 1 is selected.
  • the cavity between the two tube partners can be vented before expansion by means of a vacuum pump to minimize the resistance of the air to be compressed during expansion of the corrugated inner tube 20 and thus a better binding of the two tube partners after the expansion or Relax to reach.
  • outer side of the corrugated inner tube 20 and / or the inner side of the outer tube 1 may be partially or completely provided with an adhesive layer, which is cured after expansion or after expansion of the tube partners.
  • the adhesive layer increases the bonding force between the two tube partners in addition to the frictional connection.
  • the outer peripheral length Li of the corrugated inner tube 20 can be larger than the inner peripheral length Lo of the outer tube 1.
  • the outer peripheral length Li is limited by the fact that forming of the corrugated inner tube 20 to the round inner tube 2 in the outer tube 1 actually takes place without wrinkling occurs.
  • This condition for the minimum and maximum outer circumference length Li depends on material properties and geometric properties and, depending on the choice of these parameters in combination with relevant parameters of the outer tube 1 in each case z. This can be determined and optimized by calculation, for example, so that there are many options for adjusting to different operating conditions.
  • the cumulative degree of compression ⁇ (ie a deformation averaged over the circumference and wall thickness) of the liner can be estimated by the following formula where Z and L ⁇ are the outer perimeter lengths of the liner before and after expansion, respectively.
  • the outer peripheral length of the liner L ⁇ after expansion correlates with the outer diameter of the outer tube ODf. after expansion according to the following relationship:

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines mehrlagigen Großrohres aus einem eine Trägerschicht bildenden Außenrohr (1) und mindestens einem eine Auflageschicht bildenden Innenrohr (2), das aus einem Auflageblech gebogen wird oder nahtlos vorliegt, mit der Folge der Verfahrensschritte - Bereitstellen eines aus dem Auflageblech gebogenen gewellten Innenrohres (20) mit einer quer zur Längsachse des Großrohres verlaufenden stetig gerundeten wellenförmigen Kontur (22) mit sich über die Länge des gewellten Innenrohres (20) stetig erstreckenden Wellentälern (21) und Wellenbergen (23), wobei der maximale Außendurchmesser (ODL) des gewellten Innenrohres (20) kleiner ist als der Innendurchmesser (IDT) des Außenrohres (1), - Einsetzen des gewellten Innenrohres (20) in das Außenrohr (1), - Aufweiten des gewellten Innenrohres (20) mittels einer radial nach außen wirkenden Dehnkraft, bis es eine runde Form annimmt und sich nach Beseitigen der Dehnkraft im Außenrohr (1) kraftschlüssig einklemmt, und anschließendes Entspannen.

Description

Verfahren zum Herstellen eines mehrlagigen Großrohres
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines mehrlagigen Großrohres aus einem eine Trägerschicht bildenden Außenrohr und mindestens einem eine Aufiageschicht bildenden Innenrohr.
Ein Verfahren dieser Art ist in der WO 2004/103603 A1 angegeben. Bei diesem bekannten Verfahren wird das Innenrohr, auch als Linerrohr oder einfach Liner bezeichnet, in das wesentlich dickwandigere Außenrohr, wegen seiner Funktion auch als Trägerrohr bezeichnet, eingeschoben. Danach wird ein Teil des Innenrohres mit einem Expandierwerkzeug radial bis zur Bindung mit dem Außenrohr expandiert, wobei das Innenrohr plastisch und das Außenrohr nur elastisch ausgedehnt wird. Dieser Vorgang wird schrittweise wiederholt, bis die gesamte Länge des Großrohres expandiert ist. Das beschriebene Expandierwerkzeug arbeitet hydraulisch aber trocken, d. h. die Berührung der Flüssigkeit mit dem Innenrohr ist ausgeschlossen. Die kraftschlüssige mechanische Bindung zwischen den beiden Rohren entsteht dadurch, dass die elastische Rückfederung des Außenrohres größer ist als die Rückfederung des Innenrohres. Voraussetzung für die Kombination der beiden Werkstoffe der Lagen ist, dass die Streckgrenze des Innenrohres niedriger liegt als die Streckgrenze des Außenrohres.
Ein anderes bekanntes und etabliertes Verfahren zur Herstellung mechanisch plattierter bimetallischer Großrohre ist das sogenannte Hydroforming, wie es z. B. von der Firma Butting genutzt wird. Das Prinzip dieses Verfahrens ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Ein als Liner dienendes, in der Regel hochlegiertes Innenrohr wird in das Außenrohr eingeschoben und an den Enden dicht verschweißt. Danach erfolgt ein dreidimensionaler hydraulischer Expansionsprozess in einer Hydroforming-Presse. Mittels Wasserdrucks werden das Innenrohr und das Außenrohr bei Raumtemperatur gemeinsam geringfügig expandiert. Dabei werden Drücke eingesetzt, die das Außenrohr zum Fließen bringt, so dass ein Außengesenk notwendig ist, um das Großrohr vor unkontrollierter Ausdehnung und Bruch zu schützen. Aufgrund einer größeren elastischen Rückfederungsrate des Außenrohres wird das Innenrohr nach der Druckentlastung in einen Druckeigenspannungszustand versetzt, wie aus dem in Fig. 6 gezeigten Spannungs-Dehnungs-Diagramm ersichtlich (Quelle: http://www.buttinq. com). Dadurch entsteht eine kraftschlüssige mechanische Verbindung zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr. Um diese Verbindung durch die Ausdehnung des Rohres von innen bewirken zu können, muss das Material des Außenrohres eine höhere Streckgrenze aufweisen als das Material des Innenrohres, wie aus Fig. 6 hervorgeht. Je größer der Unterschied zwischen den Umfangsspannungen zum Zeitpunkt der maximalen Ausdehnung im Außenrohr und im Innenrohr (d. h. σΑ_ .expansion - -Oi_e pansion)> desto größer ist die Restdruckeigenspannung im Innenrohr bzw. Liner σφί nach der Druckentlastung und somit auch die entstehende Verbindungskraft zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr. Ein weiteres Verfahren zum Herstellen eines mehrlagigen Großrohres aus einem Außenrohr und einem Innenrohr in Form einer größtenteils kraftschlüssig verbundenen Auflageschicht ist in der DE 10 2013 103 811 B3 gezeigt. Bei der Herstellung wird ein bereits mit einer Anfangsbiegung vorgebogenes Trägerblech verwendet, auf das ein ebenfalls bereits vorgebogenes Auflageblech aufgelegt wird, welches entlang seiner beiden Längskanten mit dem Trägerblech verbunden wird, wonach der Verbund zu dem mehrlagigen Großrohr eingeformt und mit einer Längsschweißnaht versehen wird. In den meisten Fällen werden die mehrlagigen Großrohre mit einem Korrosionsschutz beschichtet. Bei der Beschichtung werden die Rohre auf eine erhöhte Temperatur (in einem Bereich von ca. 250 bis 270° C) gebracht. Dies ist für derartige Mehrlagenrohre insofern problematisch, da aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des in der Regel aus Kohlenstoffstahl bestehenden Außen- rohrs (10,5 x 10~6 K"1) und des hoch legierten austenitischen Materials des Innenrohrs, wie z. B. rostfreiem 316L-Stahl (16,0 x 10~6 K"1), sich der Druck im Liner durch Aufheizen und Abkühlen abbaut. Dadurch sinkt die Bindungskraft, wodurch sogar eine komplette Ablösung des Innenrohrs von dem Außenrohr erfolgen kann. In der DE 593 559 A ist ein Verfahren zur Herstellung von doppelwandigen Metallrohren gezeigt, bei dem in ein außen liegendes Mantelrohr ein in seiner Längsnaht unverschweißtes Futterrohr eingesetzt wird, wobei sich die Futterrohrlängsnähte etwas überlappen. Durch anschließendes Aufweiten der Rohre mittels Innendruckes federt das Futterrohr in seine ursprüngliche Form mit stumpfem Nahtstoß zurück, und beim Nachlassen des Druckes schrumpft das Mantelrohr auf das Futterrohr kalt auf. Bei dieser Vorgehensweise verbleibt ein undichter Nahtstoß, der Angriffsstellen für aggressive Medien zulässt. Ein anderer Rohraufbau eines mehrlagigen Rohres, der allerdings für ein Großrohr zum Transport auch aggressiver Medien nicht geeignet ist, zeigt die US 2 288 340 A. Hierbei ist lediglich eine dünnere innen oder auch außen alternativ aufzubringende Auflageschicht mantelseitig geschlossen, und zwar durch einen durch mehrfache Biegung geschlossenen Saum. Hingegen ist eine dickere Außen- beziehungsweise alternativ Innenlage offen und bildet einen Spalt, um mit seinen spaltseitigen Rändern den nach innen oder außen über die Mantelfläche der betreffenden Schicht vorstehenden Saum seitlich abzustützen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist gezeigt, dass die eine Schicht, und zwar die dickere, wenn sie auf der Innenseite des Rohres angeordnet ist, zum Einschieben in das dünnwandigere Außenrohr wellenförmig ausgeführt sein kann, um anschließend gedehnt zu werden, und dann mit ihren Rändern die Abstützfunktion des wulstigen, gebogenen Saums zu bewirken. Zwar ist auch die Möglichkeit erwähnt, im Saumbereich eine Löt- oder Schweißverbindung herzustellen, jedoch dient dies zum Erreichen einer glatten, nahtlosen Erscheinungsform. Hingegen wird eine für mehrlagige Großrohre erforderliche Dichtigkeit der verschiedenen Lagen durch eine solche Ausbildung nicht erreicht.
Des Weiteren sind mehrlagige Großrohre bekannt, die als sogenannte Clad-Rohre metallurgisch mit einer Auflageschicht plattiert sind und so bereits beim Produktions- prozess der Platte in besonderen Fertigungsschritten ausgebildet werden. Bei dieser Vorgehensweise sind der Materialwahl für viele Einsatzfälle jedoch enge Grenzen gesetzt. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines mehrlagigen Großrohres der eingangs genannten Art bereitzustellen, das verbesserte Abstimmungsmöglichkeiten auf unterschiedliche Anforderungen ergibt. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und alternativ mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst.
Das Verfahren nach Anspruch 1 umfasst die Folge der Verfahrensschritte
- Bereitstellen des aus dem Auflageblech gebogenen oder nahtlosen gewellten Innenrohres (mit geschlossener Wandung) mit einer quer zur Längsachse des Großrohres verlaufenden stetig gerundeten wellenförmigen Kontur mit sich über die Länge des gewellten Innenrohres stetig erstreckenden Wellentälern und Wellenbergen, wobei der maximale Außendurchmesser des gewellten In- nenrohres kleiner ist als der Innendurchmesser des (ebenfalls mit geschlossener Wandung vorliegenden) Außenrohres,
Einsetzen des gewellten Innenrohres in das Außenrohr,
Aufweiten des gewellten Innenrohres mittels einer radial nach außen wirkenden Dehnkraft, bis es eine zumindest nahezu runde Form annimmt und nach Beseitigen der Dehnkraft an dem Außenrohr anliegt, und anschließendes Entspannen, wodurch sich das Innenrohr im Außenrohr kraftschlüssig einklemmt.
Das Verfahren nach Anspruch 2 umfasst die Folge der Verfahrensschritte
Bereitstellen eines auf einen vorbestimmten Anfangsbiegeradius vorgeboge- nen Trägerblechs für die Trägerschicht und mindestens eines auf einen vorbestimmten Anfangsbiegeradius vorgebogenen Auflageblechs, in welches eine quer zur Längsachse des herzustellenden Großrohres verlaufende stetig gerundete wellenförmige Kontur mit sich über die Länge des herzustellenden Innenrohres stetig erstreckenden Wellentälern und Wellenbergen eingeformt wurde oder wird,
Auflegen des mindestens einen vorgebogenen und mit der wellenförmigen Kontur versehenen Auflageblechs auf die Innenseite des Trägerblechs unter Positionierung und paralleler Ausrichtung ihrer in Richtung der Längsachse des Großrohres verlaufenden Längskanten zum Bilden der Trägerschicht und mindestens einer gewellten Auflageschicht,
stoffschlüssiges Verbinden zumindest der beiden Längskanten des mindestens einen mit der wellenförmigen Kontur versehenen Auflageblechs mit dem Trägerblech,
Einformen des Verbunds aus der stoffschlüssig verbundenen Trägerschicht und mindestens einen gewellten Auflageschicht zu einem geschlitzten mehrlagigen Großrohr mit dem (geschlitzten) Außenrohr und einem (geschlitzten) gewellten Innenrohr,
- Schließen des Spalts des geschlitzten Großrohres durch Längsnahtschwei- ßung,
Aufweiten des gewellten Innenrohres mittels einer radial nach außen wirkenden Dehnkraft bis es eine zumindest nahezu runde Form annimmt und nach Beseitigen der Dehnkraft an dem Außenrohr anliegt, und anschließendes Ent- spannen, wodurch sich das Innenrohr im Außenrohr kraftschlüssig einklemmt.
Durch den Ausdruck„nahezu runde Form" soll auch eine gewisse Restwelligkeit der Umfangskontur umfasst werden, die aber jedenfalls wesentlich geringer ist, als die Ausgangswelligkeit (geringere Amplitude, die kleiner als die Wandstärke des Innen- rohres ist) und ein Anliegen an dem Außenrohr nach Beseitigen der Dehnkraft ergibt.
In der Regel ist das Außen- bzw. Trägerrohr wesentlich (um ein Mehrfaches) dickwandiger als das Innenrohr. Das Außenrohr besteht vorzugsweise aus Kohlenstoffstahl.
Das Außenrohr bzw. Trägerrohr widersteht hohen mechanischen Belastungen von innen (Innendruck) und außen (Außendruck, z. B. bei Tiefseeanwendungen, Erdrutsch, Erdbeben). Das Innenrohr muss aggressiven transportierten Medien standhalten. Um ihre Funktion zu erfüllen, müssen sowohl das Innenrohr als auch das Außenrohr umfangsseitig voll geschlossene dichte Ummantelungen bilden, was durch das geschlossene In- nenrohr und das geschlossene Außenrohr sichergestellt wird.
Durch die Auswölbungen und Einwölbungen der in Umfangsrichtung verlaufenden wellenförmigen Kontur mit stetig verlaufenden Rundungen bzw. Krümmungen, wobei sich die Einwölbungen und Auswölbungen über die gesamte Länge des gewähl- ten Innenrohres bzw. des Auflagebleches z. B. parallel zur Längsachse des herzustellenden Großrohres oder spiralförmig in dessen Längsrichtung stetig erstrecken, können sehr vielfältige Materialkombinationen zwischen Außenrohr und Innenrohr gewählt werden, da durch die Formgebung bzw. Ausprägung der Wellenstruktur sehr unterschiedliche Dehn- und Staucheigenschaften der unterschiedlichen Materialien von Außenrohr und Innenrohr berücksichtigt werden können. Dies wiederum lässt viele verschiedene Abstimmungsmöglichkeiten auf unterschiedliche Anforderungen zu, wie z. B. unterschiedliche Einsatzbedingungen des Großrohres oder unterschiedliche Stoffe, die durch das Rohr geleitet werden sollen. Denkbar ist dabei auch, dass das Aufweiten und nachfolgende Entspannen erst durchgeführt werden, wenn meh- rere Rohre zu einer längeren Leitung vor Ort miteinander verbunden sind. Beispielsweise erfolgt bei einem Leitungstest ohnehin eine Beaufschlagung mit einem höheren Druck als der Betriebsdruck, so dass derartige Dehnkräfte vor Ort zur Verfügung gestellt werden können. Nach der Entspannung entsteht eine stabile kraftschlüssige Verbindung dadurch, dass das Innenrohr beim Ausdehnen umgeformt und gestaucht wird, d. h. unter Druckspannung versetzt wird, wobei das Außenrohr noch in dem elastischen Bereich unter einer Zugspannung bleiben kann. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Aus- dehnung bzw. Aufweitung an einem bereits von außen beschichteten Rohr durchgeführt wird, weil dabei kein Außengesenk für das Auffangen des Außenrohres notwendig ist, welches die Außenbeschichtung beschädigen könnte. Das Außenrohr kann auch, muss aber nicht, bis in den plastischen Bereich ausgedehnt werden.
Mögliche Vorgehensweisen bestehen darin, dass die wellenförmige Kontur in einen fertigen längs- oder spiralförmig geschweißten oder nahtlosen Rohrkörper eingeformt wird. Eine vorteilhafte Vorgehensweise besteht außerdem darin, dass die wellenförmige Kontur bereits im ebenen Ausgangszustand in das Auflageblech eingeformt wird.
Ein fester kraftschlüssiger Verbund zwischen Außenrohr und Innenrohr wird dadurch erreicht, dass im ungedehnten Zustand vor dem Aufweiten eine in Umfangsrichtung gemessene Außenumfangslänge des gewellten Innenrohres gewählt wird, die die Länge eines kleinst möglichen Kreises, welcher das Innenrohr von außen gerade umhüllt, überschreitet, und dass die Außenumfangslänge höchstens so groß gewählt wird, dass nach Aufweiten und Beseitigen der Dehnkraft gerade keine Faltenbildung des Innenrohres auftritt. Hierbei (s. Anspruch 4) soll der Begriff des Kreises nicht streng mathematisch verstanden werden, sondern auch in der praktischen Fertigung auftretende Unrundheiten umfassen, insbesondere Ovalitäten, die eine Einhüllende um die Wellenberge (Maxima) bilden. Die Abstimmung von Außenumfangslänge (Perimeter) des gewellten Innenrohres und Innenumfangslänge (Perimeter) des Außenrohres kann im Einzelfall in Abhängigkeit von den gewünschten Materialpartnern und geometrischen Abmessungen, wie Dicke, Durchmesser, geeignet gewählt werden. Es hat sich in Untersuchungen gezeigt, dass eine stabile kraftschlüssige Verbindung auch dann erreicht werden kann, wenn die Außenumfangslänge des gewellten Innenrohres geringfügig kleiner ist als die Innenumfangslänge des Außenrohres. Eine für die Herstellung des Großrohres vorteilhafte Maßnahme besteht darin, dass vor dem Aufweiten, beispielsweise bereits vor einem Ineinandersetzen, das Außenrohr und das Innenrohr mittels einer Längsnahtschweißung geschlossen werden.
Eine vorteilhafte Vorgehensweise beim Herstellungsprozess besteht darin, dass die Länge des Auflageblechs oder des gewellten Innenrohres höchstens so groß wie die Länge des Außenrohres gewählt wird und dass vor dem Aufweiten zunächst nur die Endabschnitte des gewellten Innenrohres bis an die Innenumfangsfläche des Außen- rohres ausgedehnt und stirnseitig mit dem Außenrohr stoffschlüssig verbunden werden.
Eine weitere vorteilhafte Maßnahme zum Erzielen hochwertiger Rohreigenschaften besteht darin, dass bei geringerer Länge des gewellten Innenrohres als das Außen- rohr der oder die verbleibenden freien Abschnitte der Innenumfangsfläche des Außenrohres mit einer Auftragsschicht versehen werden.
Verschiedene weitere vorteilhafte Herstellungsvarianten ergeben sich dadurch, dass das Großrohr vor dem oder nach dem Aufweiten auf seiner Außenseite mit einem Korrosionsschutz unter Wärmebehandlung versehen wird. In beiden Fällen wird eine stabile kraftschlüssige Verbindung zwischen Innenrohr und Außenrohr erreicht, wobei das Ausdehnen des Innenrohres nach dem Aufbringen des Korrosionsschutzes den zusätzlichen wesentlichen Vorteil ergibt, dass eine negative Auswirkung der erhöhten Temperatur bei der Beschichtung mit der Korrosionsschicht auf die Bin- dungskraft ausgeschlossen ist. Verschiedene vorteilhafte weitere Maßnahmen für die Herstellung des Großrohres bestehen darin, dass die Dehnkraft zum Aufweiten mittels einer mechanischen oder hydraulischen Expandiervorrichtung aufgebracht wird. Zum Sicherstellen einer zuverlässigen kraftschlüssigen Verbindung sind des Weiteren die Maßnahmen von Vorteil, dass vor dem Aufweiten der Hohlraum zwischen dem gewellten Innenrohr und dem Außenrohr mittels einer Vakuumpumpe entlüftet wird. Zur weiteren Erhöhung der Verbindungskraft kann eine Klebstoffschicht zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr (z. B. zu einem geeigneten Zeitpunkt vor oder während des Ausübens der Dehnkraft) auf- oder eingebracht und während oder nach dem Aufweiten ausgehärtet werden. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine stirnseitige Ansicht eines geschlossenen Außenrohres mit einem in dieses eingesetzten geschlossenen gewellten Innenrohr vor einem Aufweiten,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung des
Einsetzens des geschlossenen gewellten Innenrohres in das Außenrohr,
Fig. 3 einen teilweise aufgeschnittenen Endabschnitt des Außenrohres mit eingesetztem gewelltem Innenrohr in seitlicher Ansicht mit Darstellung der endseitigen Verbindung der beiden Rohrpartner und Auskleidung eines verbleibenden endseitigen Abschnitts des Außenrohres mittels einer Auftragsschicht (Plattierschicht, Legierungsschicht), Fig. 4A eine stirnseitige Ansicht des geschlossenen Außenrohres mit dem eingesetzten geschlossenen gewellten Innenrohr und Veranschaulichung der Dehnkräfte (radial nach außen gerichtete Pfeile) bei der Aufweitung, Fig. 4B eine stirnseitige Ansicht des Außenrohres mit eingesetztem Innenrohr nach dem Aufweiten des gewellten Innenrohres zur runden Form,
Fig. 5 und 6 Darstellungen zur Herstellung eines zweilagigen Großrohres nach dem Stand der Technik mit verschiedenen Stufen eines
Aufweitprozesses in einem Außengesenk (Fig. 5) und einem erläuternden Spannungs-Dehnungsdiagramm (Fig. 6), wie eingangs beschrieben.
Die Fig. 1 bis 4 veranschaulichen wesentliche Verfahrensschritte bei der Herstellung eines mehrlagigen, vorliegend zweilagigen, Großrohres anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels. Unter den Begriff des Großrohres sollen Rohre mit Durchmessern von mindestens 150 mm und einer Gesamtwandstärke von mindestens 5 mm verstanden werden. Die mindestens zwei Schichten bzw. Lagen, die die mehrlagige Wandung des Großrohres bilden, bestehen aus einem ersten und einem zweiten (und gegebenenfalls weiteren) metallischen Blech, die bei der Herstellung überwiegend kraftschlüssig zu einem stabilen Verbund aus einem geschlossenen Außenrohr (Trägerrohr) und Innenrohr (Auflagenrohr, Liner) verbunden werden. Eine stoffschlüssige Verbindung beider Rohrpartner wird z. B. an beiden Endabschnitten des Großrohres hergestellt. Die Wandungsdicke des Außenrohres ist deutlich, in den meisten Anwendungsfällen um ein Mehrfaches, größer als die des Innenrohres. Be- vorzugt besteht das Außenrohr aus Kohlenstoffstahl. Das Innenrohr besteht beispielsweise vorteilhaft aus einem austenitischen Material, wie z. B. rostfreiem 316L- Stahl. Jedoch kommen insbesondere für das Innenrohr verschiedene metallische Materialien in Betracht, um unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden. Das Verfahren zur Herstellung des mehrlagigen Großrohres umfasst eine Folge mehrerer Verfahrensschritte.
Die genannten Rohrpartner (Außenrohr und Innenrohr) liegen gemäß dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispielen in Form geschlossener Rohre vor, wobei das Außenrohr 1 in diesem Stadium als rundes Außenrohr 1 und das Innenrohr als ge- welltes Innenrohr 20 mit einer quer bezüglich der Längsachse des Rohres verlaufenden wellenförmigen Kontur 22 mit stetig gerundeten und stetig ineinander übergehenden Wellentälern 21 und Wellenbergen 23 geformt ist, die bezüglich der Längsausdehnung des herzustellenden Großrohres über die gesamte Länge des gewellten Innenrohres z. B. parallel zu dessen Längsachse oder spiralförmig sich stetig fortset- zend verlaufen. Die wellenförmige Kontur kann unterschiedlich ausgebildet sein, z. B. mit gleich oder unterschiedlich breiten Wellentälern und Wellenbergen, unterschiedlicher Ortsfrequenz (Anzahl pro Längeneinheit) und/oder unterschiedlicher Wellenhöhe (Amplitude), wodurch sich auch die Dehnkräfte und Bindekräfte der Rohrpartner beeinflussen lassen. Um das gewellte Innenrohr 20 problemlos in das Außenrohr 1 einsetzen zu können, ist der maximale Außendurchmesser des Innenrohres ODL kleiner als der Innendurchmesser IDT des Außenrohres 1 , wie Fig. 1 zeigt. Das gewellte Innenrohr 20 ist so geometrisch geformt, dass seine Außenumfangs- länge Li (Perimeter) größer ist als die Umfangslänge (Perimeter) eines umhüllenden Kreises mit dem Durchmesser ODL (Fig. 1 ). Unter dem Durchmesser ODL wird dabei der Durchmesser eines kleinst möglichen Kreises verstanden, welcher das gewellte Innenrohr gerade umhüllt. Vorzugsweise ist dabei die Außenumfangslänge Li mindestens so groß wie die Innenumfangslänge Lo des Außenrohres 1.
Die Formung des gewellten Innenrohres kann z. B. vor der runden Einformung zu dem gewellten Innenrohr 20 bereits in dem dafür vorgesehenen ebenen oder auch mit einem größeren Biegeradius vorgebogenen Blech (Auflageblech) durch entsprechende Einwölbungen bzw. Auswölbungen durchgeführt werden, wonach das mit der wellenförmigen Kontur versehene Auflageblech zu dem gewellten Innenrohr gebogen und mittels Längsnahtschweißung in Umfangsrichtung vollständig geschlossen wird. Das Außenrohr 1 wird z. B. aus einer ebenen Blechplatte (Trägerblech) zu einem runden Rohr gebogen und ebenfalls mittels einer Längsschweißnaht in Umfangsrichtung vollständig geschlossen.
Für die Ausführung der Erfindung können aber generell das Außenrohr 1 und/oder ein Rohrkörper für das Innenrohr vor Herstellen des Rohrverbunds als (längsnaht- oder spiralförmig) geschweißte oder als nahtlose Rohrkörper in beliebiger Kombination vorliegen.
Wie Fig. 2 zeigt, wird das gewellte Innenrohr 20 in das runde Außenrohr 1 einge- setzt. Die Länge des gewellten Innenrohres 20 kann kleiner sein als die Länge des Außenrohres 1 , so dass das Außenrohr 1 an einem oder beiden Endabschnitten das gewellte Innenrohr 20 überragt, wie Fig. 3 zeigt. Die Enden des Innenrohres 20 werden (wie dies auch bei gleichlangem Außenrohr 1 und gewellten Innenrohr 20 der Fall ist) mit Hilfe einer Expandervorrichtung ausgedehnt, an das Außenrohr 1 ange- presst und an den Stirnseiten des so aufgeweiteten Innenrohres 20 mit dem Außenrohr 1 stoffschlüssig mittels einer Verbindungsnaht 3 verbunden, wofür z. B. eine Schmelzschweißung eingesetzt wird.
In einem weiteren Schritt wird die restliche Länge des Außenrohres 1 an dem einen bzw. den beiden Endabschnitten, die nicht durch das gewellte bzw. aufgeweitete Innenrohr abgedeckt sind, mit einer Auftragsschicht 3 (Legierungsschicht, Plattierschicht) versehen, so dass die Innenseite des Außenrohres 1 lückenlos mit einer an betreffende Anforderungen angepassten Auflageschicht (Funktionsschicht) geschützt ist.
Wie in Fig. 4A veranschaulicht, wird im nächsten Schritt das gewellte Innenrohr 20 mit einer Dehnkraft (entsprechend den radial nach außen gerichteten Pfeilen) radial ausgedehnt, bis es eine in Fig. 4B gezeigte runde Form annimmt und sich in dem Außenrohr 1 einklemmt. Dieser Schritt des Aufweitens des gewellten Innenrohres 20 bis zum Erreichen der runden Form und damit Ausbildung des Innenrohres 2 und gegebenenfalls noch weiter zusammen mit dem Außenrohr 1 kann vor oder nach der Beschichtung des Großrohres auf seiner Außenseite mit einem Korrosionsschutz durchgeführt werden. Wird die Aufweitung des Innenrohres 20 vorgenommen, nachdem die Beschichtung mit dem Korrosionsschutz abgeschlossen ist und das Rohr mit seinen Rohrpartnern auf die Umgebungstemperatur abgekühlt ist, so wird eine negative Auswirkung einer Temperaturerhöhung bei der Beschichtung (die einen Spitzenwert bis zu 270° C erreichen kann) auf die Bindungskraft zwischen den beiden Rohrpartnern ausgeschlossen, wodurch ein wesentlicher Vorteil vorliegender Erfindung gegenüber herkömmlichen Verfahren zur Herstellung mechanisch plattierter Mehrlagenrohre (Liner-Rohren) erreicht wird. Nach dem Aufweiten des gewellten Innenrohres 20 gegebenenfalls mit anschließendem Aufweiten des Außenrohres 1 wird die Dehnkraft abgebaut, wodurch ein Entspannen der Rohrpartner eintritt und die kraftschlüssige Verbindung zwischen den als Innenrohr 2 und Außenrohr 1 fungierenden Werkstofflagen entsteht. Die kraft- schlüssige Verbindung wird dadurch erzeugt, dass das Innenrohr 2 beim Aufweiten umgeformt und mindestens teilweise (an einigen Abschnitten) gestaucht wird, d. h. in Druckspannung versetzt wird, wobei das Außenrohr 1 noch in dem elastischen Bereich unter einer Zugspannung verbleiben kann. Dies bietet besondere Vorteile in dem Falle, dass die Aufweitung bei einem bereits von außen mit einer einen Korrosi- onsschutz bildenden Beschichtung versehenen Rohr erfolgt, weil dabei kein Außengesenk für das Auffangen des Außenrohres 1 notwendig ist, wodurch die Außenbe- schichtung beschädigt werden könnte. Das Außenrohr 1 kann ebenfalls, muss aber nicht, bis in den plastischen Bereich ausgedehnt werden. Die Rückfederung des Außenrohres 1 nach Wegfallen der Dehnkraft ist nach innen gerichtet, wobei die kumulative Rückfederung des Innenrohres 2 deutlich kleiner nach innen oder sogar nach außen gerichtet werden kann. Die Rückfederung kann dann nach außen gerichtet werden, wenn die Außenumfangslänge Li des gewellten Innenrohres 20 größer als die Innenumfangslänge Lo des Außenrohres 1 gewählt ist.
Die Aufweitung des gewellten Innenrohres 20 und gegebenenfalls Außenrohres 1 kann z. B. mittels einer mechanischen Vorrichtung, etwa einem mechanischen oder hydraulischen Expander, vorgenommen werden. Andere Arten des Aufweitens (Expandierens) sind ebenfalls denkbar, wie z. B. mittels elektromagnetischer, pneumati- scher oder explosionsartig wirkender Vorrichtungen. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Aufweitung des gewellten Innenrohres 20 gegebenenfalls mit dem Außenrohr 1 durch einen von innen wirkenden Druck vorgenommen, wozu eine Kaltwasserprüfmaschine (KWP) vorteilhaft genutzt werden kann. In einem zusätzlichen Verfahrensschritt kann der Hohlraum zwischen den beiden Rohrpartnern vor dem Aufweiten mittels einer Vakuumpumpe entlüftet werden, um den Widerstand der zu komprimierenden Luft beim Ausdehnen des gewellten Innen- rohres 20 zu minimieren und somit eine bessere Bindung der beiden Rohrpartner nach dem Aufweiten bzw. Entspannen zu erreichen.
Zusätzlich kann die Außenseite des gewellten Innenrohres 20 und/oder die Innenseite des Außenrohres 1 teil- oder vollflächig mit einer Klebstoffschicht versehen wer- den, welche nach der Aufweitung oder nach der Entspannung der Rohrpartner ausgehärtet wird. Die Klebstoffschicht erhöht die Verbindungskraft zwischen den beiden Rohrpartnern zusätzlich zu der kraftschlüssigen Verbindung.
Ein wesentliches Merkmal vorliegender Erfindung ist auch, dass die Außenumfangs- länge Li des gewellten Innenrohres 20 größer sein kann als die Innenumfangslänge Lo des Außenrohres 1. Je größer der Unterschied zwischen der Innenumfangslänge Lo und der Außenumfangslänge Li ist, desto höher ist die Anpresskraft, die bei der kraftschlüssigen Verbindung der Rohrpartner entsteht. Andererseits ist die Außenumfangslänge Li dadurch beschränkt, dass eine Ausformung des gewellten Innenrohres 20 zu dem runden Innenrohr 2 in dem Außenrohr 1 auch tatsächlich stattfindet, ohne dass es zu einer Faltenbildung kommt. Diese Bedingung für die minimale und maximale Außenumfangslänge Li hängt von Materialeigenschaften und geometrischen Eigenschaften ab und kann je nach Wahl dieser Parameter auch in Kombination mit betreffenden Parametern des Außenrohres 1 im jeweiligen Falle z. B. durch Berech- nung bestimmt und optimiert werden, so dass sich vielfältige Abstimmungsmöglichkeiten auf unterschiedliche Einsatzbedingungen ergeben. Der kumulative Stauchungsgrad ε (d. h. eine über Umfang und Wanddicke gemittelte Umformung) des Liners kann nach folgender Formel abgeschätzt werden
Figure imgf000019_0001
wobei Z, und L{ die Außenumfangslängen des Liners vor bzw. nach der Aufweitung sind. Die Außenumfangslänge des Liners L{ nach der Aufweitung korreliert mit dem Außendurchmesser des Außenrohres ODf. nach der Aufweitung nach folgender Beziehung:
L{ = π(θϋ( - 2 - WTT ), wobei WTr die Wandstärke des Außenrohres 1 bezeichnet.
Unter der Bedingung, dass L, > Lfj ist, wird unabhängig von seiner Streckgrenze das gewellte Innenrohr 20 bzw. der Liner bei der Aufweitung unter kumulative Druckspannung in Umfangsrichtung gesetzt, bevor das Außenrohr 1 seine Streck- grenze erreicht. Dies ermöglicht es, verschiedene Werkstoffkombinationen von Außenrohr 1 und Innenrohr 2 unabhängig von ihren Streckgrenzen einzusetzen. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber herkömmlichen Herstellungsverfahren, wie sie eingangs genannt sind. Ein anderes wichtiges Merkmal vorliegender Erfindung ist, dass für die Aufweitung bzw. Ausdehnung des gewellten Innenrohres 20 ein kleinerer Druck z. B. durch eine Kaltwasserprüfmaschine ausreicht als der Fließdruck für das Außenrohr 1 , worin ein grundsätzlicher Unterschied vorliegender Technologie gegenüber bekannten Hydro- forming-Techniken liegt. Üblicherweise werden bei der herkömmlichen Vorgehensweise nach den Fig. 5 und 6 Drücke eingesetzt, die das Außenrohr zum Fließen bringen, so dass ein Außengesenk notwendig ist, um das Rohr vor unkontrollierter Ausdehnung und Bruch zu schützen.
Die Aufweitung des Innenrohres, vorzugsweise mittels einer Kaltwasserprüfmaschine nach der Beschichtung mit einem Korrosionsschutz auf der Außenseite ergibt keinen Verlust der kraftschlüssigen Bindung, worin ein weiterer wesentlicher Vorteil gegen- über bekannten Vorgehensweisen zu sehen ist, wie vorstehend ausgeführt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Herstellung eines mehrlagigen, insbesondere zweilagigen Rohres unter Nutzung des erfindungsgemäßen Prinzips besteht in einer Fortbildung der in der DE 10 2013 103 811 B3 gelehrten Vorgehensweise zum Herstellen eines mehrlagigen Großrohres, wobei ein auf einen vorbestimmten An- fangsbiegeradius vorgebogenes Trägerblech und ein auf einen vorbestimmen An- fangsbiegeradius vorgebogenes Auflageblech entlang der Längskanten des Auflageblechs miteinander verschweißt werden. Unter Verwendung eines Auflageblechs mit stetig gerundeter wellenförmiger Kontur, wie es im Zusammenhang mit dem voran- gehenden Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, kann zunächst der Verbund aus dem vorgebogenen Trägerblech und dem vorgebogenen Auflageblech hergestellt werden, wobei das vorgebogene Auflageblech zuvor mit der wellenförmigen Kontur versehen wurde. Sodann wird das vorgebogene gewellte Auflageblech entlang seiner Längskanten mit dem vorgebogenen Trägerblech verschweißt und an- schließend zu einem geschlossenen Rohrverbund mit rundem Querschnitt gebogen und mittels einer Längsnahtschweißung vollständig geschlossen. Sodann können die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte der Aufweitung entsprechend durchgeführt werden, um die kraftschlüssige Verbindung in nicht stoffschlüssig verbundenen Bereichen herzustellen. Auf diese Weise wird ebenfalls ein mehrlagiges, insbesondere zweilagiges Großrohr mit stabiler Verbindung zwischen Innenrohr 2 und Außen- rohr 1 erhalten. Bei dieser Vorgehensweise kann anstelle nur eines vorgebogenen Auflageblechs auch vorgesehen sein, dass mehrere vorgebogene, mit der wellenförmigen Kontur versehene Auflagefläche in Umfangsrichtung aneinander grenzend mit dem vorgebogenen Trägerblech stoffschlüssig verbunden werden, wonach die Formung zum gerundeten Rohrverbund und die anschließenden weiteren Schritte mit Längsnahtschweißung, Aufweitung des gewellten Innenrohres und gegebenenfalls Außenrohres 1 sowie Entspannung zum Herstellen der kraftschlüssigen Verbindung erfolgen.
Mit den vorstehend beschriebenen Maßnahmen zum Herstellen der kraftschlüssigen Verbindung unter Verwendung eines Innenrohres mit wellenförmiger Kontur kann die kraftschlüssige Verbindung zwischen den Rohrpartnern bereits bei niedrigeren Drücken verglichen mit bekannten Verfahren hergestellt werden. Die Möglichkeit des Herstellens der kraftschlüssigen Verbindung zwischen den Rohrpartnern mittels Aufweitung des gewellten Innenrohres 20 in dem Außenrohr 1 unabhängig vom Verhält- nis der Streckgrenzen von Innenrohr und Außenrohr ergibt den Vorteil, dass die Streckgrenze des Liners sowohl kleiner als auch größer als die Streckgrenze des Außenrohres 1 gewählt werden kann. Dies wiederum ermöglicht die Verwendung eines erweiterten Spektrums von Werkstoffen für das Innenrohr 2 und ergibt damit verbesserte Abstimmungsmöglichkeiten auf unterschiedliche Anforderungen. Ge- genüber metallurgisch plattierten Clad-Rohren ergibt sich eine deutlich kostengünstigere Herstellung, wobei andererseits eine breitere Palette von Werkstoffen zur Verfügung steht, wie z. B. hochkohlenstoffhaltige verschleißfeste Stähle und hochkorrosionsbeständige und gleichzeitig hochfeste Duplex-Stähle. Da die beiden Werkstoff- lagen des Großrohres (im Gegensatz zu metallurgisch plattierten Blechen, die gemeinsam gewalzt werden müssen) unabhängig voneinander hergestellt werden, kann die Herstellung jeweiliger Werkstoffpartner im Hinblick auf die angestrebten mechanischen Eigenschaften und/oder Korrosionseigenschaften optimiert werden. Weitere Vorteile sind eine breitere Verfügbarkeit und kürzere Lieferzeiten der jeweiligen Bleche für die Werkstofflagen im Vergleich zu z. B. metallurgisch plattierten oder sprengplattierten Blechen.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Herstellen eines mehrlagigen Großrohres aus einem eine Trägerschicht bildenden geschweißten oder nahtlosen und damit mantelseitig geschlossenen Außenrohr (1) und mindestens einem eine Auflageschicht bildenden Innenrohr (2), das aus einem Auflageblech gebogen und längsnaht geschweißt wird oder nahtlos vorliegt, mit der Folge der Verfahrensschritte
Bereitstellen des aus dem Auflageblech gebogenen oder nahtlosen gewellten ebenfalls mantelseitig geschlossenen Innenrohres (20) mit einer quer zur Längsachse des Großrohres verlaufenden stetig gerundeten wellenförmigen Kontur (22) mit sich über die Länge des gewellten Innenrohres (20) stetig erstreckenden Wellentälern (21) und Wellenbergen (23), wobei der maximale Außendurchmesser (ODL) des gewellten Innenrohres (20) kleiner ist als der Innendurchmesser (IDT) des Außenrohres (1),
Einsetzen des gewellten Innenrohres (20) in das Außenrohr (1),
Aufweiten des gewellten Innenrohres (20) mittels einer radial nach außen wirkenden Dehnkraft, bis es eine zumindest nahezu runde Form annimmt und sich nach Beseitigen der Dehnkraft im Außenrohr (1) kraftschlüssig einklemmt, und anschließendes Entspannen.
2. Verfahren zum Herstellen eines mehrlagigen Großrohres aus einem eine Trägerschicht bildenden Außenrohr (1) und mindestens einem eine Auflage- schicht bildenden Innenrohr (2), das aus einem Auflageblech oder mehreren in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Teil-Auflageblechen gebildet wird, mit der Folge der Verfahrensschritte Bereitstellen eines auf einen vorbestimmten Anfangsbiegeradius vorgebogenen Trägerblechs für die Trägerschicht und mindestens eines auf einen vorbestimmten Anfangsbiegeradius vorgebogenen Auflageblechs, in welches eine quer zur Längsachse des herzustellenden Großrohres verlaufende stetig gerundete wellenförmige Kontur (22) mit sich über die Länge des herzustellenden Innenrohres (2) stetig erstreckenden Wellentälern (21) und Wellenbergen (23) eingeformt wurde oder wird,
Auflegen des mindestens einen vorgebogenen und mit der wellenförmigen Kontur (22) versehenen Auflageblechs auf die Innenseite des Trägerblechs unter Positionierung und paralleler Ausrichtung ihrer in Richtung der Längsachse des Großrohres verlaufenden Längskanten zum Bilden der Trägerschicht und mindestens einer gewellten Auflageschicht,
stoffschlüssiges Verbinden zumindest der beiden Längskanten des mindestens einen mit der wellenförmigen Kontur (22) versehenen Auflageblechs mit dem Trägerblech,
Einformen des Verbunds aus der stoffschlüssig verbundenen Trägerschicht und mindestens einen gewellten Auflageschicht zu einem geschlitzten mehrlagigen Großrohr mit dem Außenrohr (1) und einem gewellten Innenrohr (20),
Schließen des Spalts des geschlitzten Großrohres durch Längs- nahtschweißung,
Aufweiten des gewellten Innenrohres (20) mittels einer radial nach außen wirkenden Dehnkraft, bis es eine zumindest nahezu runde Form annimmt und sich nach Beseitigen der Dehnkraft im Außenrohr (1) kraftschlüssig einklemmt, und anschließendes Entspannen. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die wellenförmige Kontur (20) bereits im ebenen Ausgangszustand in das Auflageblech eingeformt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass im ungedehnten Zustand vor dem Aufweiten eine in Umfangsrichtung gemessene Außenumfangslänge (Li) des gewellten Innenrohres (20) gewählt wird, die mindestens die Länge eines Kreises mit dem Durchmesser hat, welcher den Durchmesser des gewellten Innenrohres (20) an seinen Wellenbergen gerade überschreitet, wobei also Li > π * ODL ist, und
dass die Außenumfangslänge (Li) höchstens so groß gewählt wird, dass nach Aufweiten und Beseitigen der Dehnkraft gerade keine Faltenbildung des Innenrohres (2) auftritt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass vor dem Aufweiten das Außenrohr (1) und das Innenrohr (2) mittels einer Längsnahtschweißung geschlossen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Länge des Auflageblechs oder des gewellten Innenrohres (20) höchstens so groß wie die Länge des Außenrohres (1) gewählt wird und dass vor dem Aufweiten zunächst nur die Endabschnitte des gewellten Innenrohres (20) bis an die Innenumfangsfläche des Außenrohres (1) ausgedehnt und stirnseitig mit dem Außenrohr (1) stoffschlüssig verbunden werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei geringerer Länge des gewellten Innenrohres (20) als das Außenrohr (1) der oder die verbleibenden freien Abschnitte der Innenumfangsfläche des Außenrohres (1) mit einer Auftragsschicht versehen werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Großrohr vor dem oder nach dem Aufweiten auf seiner Außenseite mit einem Korrosionsschutz unter Wärmebehandlung versehen wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dehnkraft zum Aufweiten mittels einer mechanischen oder hydraulischen Expandiervorrichtung aufgebracht wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass vor dem Aufweiten der Hohlraum zwischen dem gewellten Innenrohr (20) und dem Außenrohr (1) mittels einer Vakuumpumpe entlüftet wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass vor dem Aufweiten eine Klebstoffschicht teil- oder vollflächig auf das gewellte Innenrohr (20) und/oder auf das Außenrohr (1) auf ihren einander zugekehrten Seiten aufgetragen wird, und dass die Klebstoffschicht während oder nach dem Aufweiten ausgehärtet wird.
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