Herstellungsprozesse von Rohren aus legiertem Stahl

Einführung

Rohre aus legiertem Stahl sind integrale Bestandteile in verschiedenen Branchen, einschließlich Öl und Gas, Energieerzeugung, und Bau. Ihre verbesserten mechanischen Eigenschaften, wie erhöhte Kraft, Zähigkeit, und Beständigkeit gegen Verschleiß und Korrosion, machen sie für anspruchsvolle Anwendungen geeignet. In diesem Artikel werden die Herstellungsprozesse von Rohren aus legiertem Stahl untersucht, Hervorhebung der Techniken, mit denen die gewünschten Eigenschaften und Abmessungen erreicht werden.

1. Rohstoffauswahl

Der Herstellungsprozess beginnt mit der Auswahl hochwertiger Rohstoffe. Legierter Stahl besteht aus Eisen, Kohlenstoff, und andere Legierungselemente wie Chrom, Molybdän, Nickel, und Vanadium. Diese Elemente werden in bestimmten Anteilen hinzugefügt, um die mechanischen und chemischen Eigenschaften des Stahls zu verbessern.

• Chrom: Erhöht die Korrosionsbeständigkeit und Härte.
• Molybdän: Verbessert die Festigkeit und Hochtemperaturstabilität.
• Nickel: Verbessert die Zähigkeit und Schlagfestigkeit.
• Vanadium: Erhöht die Festigkeit und Verschleißfestigkeit.

2. Schmelzen und Gießen

2.1 Schmelzen

Die ausgewählten Rohstoffe werden in einem Elektrolichtbogenofen geschmolzen (EAF) oder ein einfacher Sauerstoffofen (BOF). Beim Schmelzprozess werden die Materialien auf eine Temperatur erhitzt hohe Temperatur, Dadurch können sie sich verbinden und eine homogene flüssige Legierung bilden.

• Elektrolichtbogenofen (EAF): Verwendet elektrische Energie, um Stahlschrott und Legierungselemente zu schmelzen. Es bietet eine präzise Kontrolle über die Zusammensetzung und Temperatur der Stahlschmelze.
• Einfacher Sauerstoffofen (BOF): Verwendet reinen Sauerstoff, um geschmolzenes Eisen und Stahlschrott in legierten Stahl umzuwandeln. Es ist für seine Effizienz und hohe Produktionsraten bekannt.

2.2 Casting

Sobald die Legierung geschmolzen ist, es wird in feste Formen gegossen, typischerweise im Strangguss- oder Blockgussverfahren.

• Strangguss: Der geschmolzene Stahl wird in eine wassergekühlte Form gegossen, wo es zu einer durchgehenden Platte oder einem Block erstarrt. Diese Methode ist effizient und erzeugt hochwertigen Stahl mit minimalen Fehlern.
• Barrenguss: Der geschmolzene Stahl wird in Formen gegossen, um Barren zu formen. Dieses traditionelle Verfahren wird zur Herstellung großer Stahlabschnitte verwendet, die später zu Rohren gerollt oder geschmiedet werden.

3. Umformprozesse

Nach dem Gießen, Der massive Stahl wird mit verschiedenen Techniken zu Rohren geformt, wie die Herstellung nahtloser und geschweißter Rohre.

3.1 Herstellung nahtloser Rohre

Nahtlose Rohre werden ohne Schweißnaht hergestellt, Bietet überragende Festigkeit und Zuverlässigkeit. Der Prozess umfasst mehrere Schritte:

• Piercing: Ein massiver Barren wird erhitzt und mit einer rotierenden Lochmühle durchbohrt, um eine hohle Schale zu erzeugen.
• Verlängerung: Die Hohlschale wird mit einer Dorn- oder Stopfenmühle gestreckt, Verringerung der Wandstärke und Vergrößerung der Länge.
• Größenbestimmung: Das längliche Rohr wird durch ein Kalibrierwalzwerk geführt, um die gewünschten Abmessungen und die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit zu erreichen.

3.2 Herstellung von geschweißten Rohren

Geschweißte Rohre werden hergestellt, indem ein flacher Streifen oder eine flache Platte in eine zylindrische Form gebracht und die Kanten zusammengeschweißt werden. Der Prozess umfasst:

• Bildung: Das Stahlband oder die Stahlplatte wird mithilfe einer Rollform- oder Pressformmaschine in eine zylindrische Form gebogen.
• Schweißen: Die Kanten des geformten Zylinders werden mithilfe von Techniken wie dem elektrischen Widerstandsschweißen zusammengeschweißt (ACRE) oder Unterpulverschweißen (GESEHEN).
• Abschluss: Das geschweißte Rohr wird wärmebehandelt und verschiedenen Veredelungsprozessen unterzogen, um seine mechanischen Eigenschaften und Oberflächenqualität zu verbessern.

4. Wärmebehandlung

Die Wärmebehandlung ist ein entscheidender Schritt im Herstellungsprozess, Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Rohren aus legiertem Stahl. Dabei werden die Rohre auf eine bestimmte Temperatur erhitzt und dann mit kontrollierter Geschwindigkeit abgekühlt.

• Glühen: Die Rohre werden auf eine hohe Temperatur erhitzt und dann langsam abgekühlt, um innere Spannungen abzubauen und die Duktilität zu verbessern.
• Abschrecken und Anlassen: Die Rohre werden auf eine hohe Temperatur erhitzt und dann schnell abgekühlt (abgeschreckt) um die Härte zu erhöhen. Anschließend werden sie erneut erhitzt (temperiert) um das gewünschte Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Zähigkeit zu erreichen.

5. Endbearbeitung und Inspektion

Nach der Wärmebehandlung, Um die Endabmessungen und Oberflächengüte zu erreichen, durchlaufen die Rohre verschiedene Veredelungsprozesse. Zu diesen Prozessen gehören:

• Richten: Um Gleichmäßigkeit und Ausrichtung zu gewährleisten, werden die Rohre mit einer Richtmaschine gerichtet.
• Schneiden: Mit Sägen oder Schneidemaschinen werden die Rohre auf die gewünschte Länge zugeschnitten.
• Oberflächenbehandlung: Die Rohre werden Oberflächenbehandlungen wie Beizen unterzogen, Beschichtung, oder Lackieren, um die Korrosionsbeständigkeit und das Aussehen zu verbessern.

6. Qualitätskontrolle und Prüfung

Es werden strenge Qualitätskontrollmaßnahmen umgesetzt, um die Integrität und Leistung von Rohren aus legiertem Stahl sicherzustellen. Dazu gehört auch die zerstörungsfreie Prüfung, Maßkontrolle, und mechanische Prüfung.

• Zerstörungsfreie Prüfung (NDT): Techniken wie Ultraschallprüfung und Radiographie werden verwendet, um interne Defekte oder Diskontinuitäten zu erkennen.
• Maßkontrolle: Stellt sicher, dass die Rohre die in den Industriestandards festgelegten genauen Abmessungen und Toleranzen einhalten.
• Mechanische Prüfung: Bewertet die Zugfestigkeit, Ertrag, und Schlagfestigkeit der Rohre, um sicherzustellen, dass sie den erforderlichen Spezifikationen entsprechen.

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