Einführung
Stahlrohre sind in fast allen Branchen unverzichtbar. Sie tragen wesentlich dazu bei, die industrielle Arbeit zu beschleunigen und die Prozesse effizienter zu gestalten.
Unter den vielen Stahlrohren sind nahtlose Rohre mit am begehrtesten. Aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften bieten sie eine bessere Haltbarkeit als geschweißte Rohre. Da sie aus einem massiven Metallblock hergestellt werden, sind sie widerstandsfähiger gegen Belastungen und Brüche. Sie werden häufig in Hochpräzisions- und Hochdruckanwendungen benötigt.
Lesen Sie diesen Blog weiter, um mehr über nahtlose Rohre und deren Herstellung zu erfahren.
Was ist ein nahtloses Rohr?
Nahtlose Rohre sind eine Stahlrohrvariante, die ohne Schweißnähte hergestellt wird, daher der Name. Das Fehlen von Schweißnähten verringert die Gefahr von Brüchen bei starkem Druck und starker Beanspruchung. Im Gegensatz zu geschweißten Rohren bieten sie glattere Oberflächen und einheitliche Durchmesser.
Diese Eigenschaften verleihen ihnen eine hervorragende Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit. All diese bemerkenswerten Eigenschaften machen sie ideal für die Öl- und Gasindustrie und das Bauwesen.
Entwicklungsgeschichte der nahtlosen Rohre
Die Geschichte der nahtlosen Rohre lässt sich bis zum Ende des 19. Jahrhunderts zurückverfolgen. Mit dem Fortschreiten der Industrialisierung wurden nach und nach verschiedene Herstellungsverfahren entwickelt. Im Jahr 1885 erfanden die Gebrüder Mannesmann eine Maschine. Sie bohrte Löcher durch Walzen. So konnte Stahl ohne Schweißarbeiten zu Rohren verarbeitet werden. Diese Erfindung führte im Jahr 1891 zu besseren Walzverfahren. Damit wurde eine neue Etappe in der Herstellung nahtloser Rohre eingeleitet.
Im Jahr 1903 erfand das Schweizer Unternehmen Ritteriefel die automatische Rohrwalzmaschine, die die Produktionseffizienz weiter verbesserte. Mit der Einführung von Erweiterungsanlagen nahm die moderne nahtlose Stahlrohrindustrie Gestalt an. Dies war den kontinuierlichen Rohrwalzwerken und Rohrvortriebsmaschinen zu verdanken.
Die Einführung von Dreiwalzwerken, Strangpressen und Kaltwalzwerken im Jahr 1930 förderte die Weiterentwicklung der Technologie zur Herstellung nahtloser Rohre. Mitte des 20. Jahrhunderts verbesserten Maschinen zum Spannungsabbau und Stranggussrohlinge die Effizienz. Dadurch wurden nahtlose Rohre wettbewerbsfähiger als geschweißte Rohre.
In den 1970er Jahren war der Absatz von nahtlosen und geschweißten Rohren im Wesentlichen derselbe. Nahtlose Rohre haben keine Schweißnähte und halten hohem Druck stand. Sie werden häufig in hochfesten Bereichen eingesetzt. Ihre Nachfrage steigt jährlich um mehr als 5%. Sie entwickeln sich zu einem der wichtigsten Produkte auf dem globalen Stahlrohrmarkt.
Wie wird ein nahtloses Stahlrohr hergestellt?
Die Herstellung nahtloser Rohre beginnt mit einem massiven Stahlknüppel. Dieser Metallklotz wird erhitzt, um eine ideale Verformbarkeit und Temperatur zu erreichen. Dann wird es von den Arbeitern durchbohrt und gestreckt, um es in ein hohles Rohr zu verwandeln.
Dieses Rohr durchläuft dann einen Streck- und Walzprozess, um seinen Durchmesser zu verringern. Während dieses Prozesses setzen die Arbeiter einen Dorn ein, um den Innendurchmesser des Rohrs zu verändern. Eine Reihe von Wärmebehandlungen dient dazu, die mechanischen Eigenschaften des Rohrs zu erreichen.
Nachdem das Rohr den gewünschten Durchmesser und die gewünschte Länge erreicht hat, wird es abgekühlt. Zu den letzten Handgriffen gehören Nachbehandlungen wie das Polieren und Beschichten der Oberfläche. Schließlich schneidet die Maschine das nahtlose Rohr auf die gewünschte Länge zu.
Auswahl der Rohmaterialien
Nahtlose Rohre sind eine dauerhafte Option für verschiedene Anwendungen. Um ihre Vielseitigkeit zu maximieren, müssen jedoch verschiedene Materialien für die Verarbeitung zur Verfügung stehen. Die Auswahl der Rohstoffe ist der Schlüssel zum Erreichen der idealen Eigenschaften des Rohrs, einschließlich Zugfestigkeit, Streckgrenze und Härte.
Hier sind die gängigsten Materialien für die Herstellung nahtloser Rohre:
Kohlenstoffstahl: Üblich für Rohre für allgemeine Zwecke, die eine gute Festigkeit und Schweißbarkeit bieten. Geeignet für Anwendungen mit niedrigerem Druck wie Wasser, Gas und Niedertemperatursysteme.
Legierter Stahl: Besteht aus Legierungselementen wie Chrom, Nickel und Molybdän. Diese Zusammensetzung sorgt für höhere Festigkeit, Zähigkeit und Beständigkeit gegen Hitze und Korrosion.
Rostfreier Stahl: Garantiert außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit und Zähigkeit. Es ist oft für den Einsatz in korrosiven Umgebungen, wie Marine und chemische Verarbeitung.
Herstellungsschritte im Detail
Hier finden Sie einen detaillierten Leitfaden zur Herstellung nahtloser Rohre.
Heizung
Der gesamte Herstellungsprozess beginnt mit dem ersten Erhitzungsprozess. Bevor Sie den massiven Stahlknüppel ausbeulen können, müssen Sie ihn bei etwa 1.200 °Celsius durch einen Ofen laufen lassen. Diese extreme Temperatur erweicht den Stahl, ohne ihn zu schmelzen. Was aus dem Ofen kommt, ist ein glühend heißer Stahl, der formbar genug für die nächsten Schritte ist.
Extrusion
Industrielle Rotationswerkzeuge durchbohren den glühenden Knüppel, um eine hohle Schale zu erzeugen. Beim Dehnungsprozess wird die Schale durch eine Reihe von Hochleistungswalzen geführt. Dadurch erhält das Rohr seine ursprüngliche Form und Größe für die Bearbeitung.
Erweiterung des Lochs
Während das Hohlrohr aufgeweitet wird, treiben die Arbeiter weiterhin einen Dorn in das Rohr. Dieser Schritt ist entscheidend, um einen glatten Innendurchmesser und eine gleichmäßige Wandstärke zu gewährleisten. Beim Dornfräsen wird das Rohr kontinuierlich auf die gewünschten Abmessungen gewalzt und gestreckt.
Kühlung
Nach Erreichen der idealen Größe und Abmessungen wird das Rohr schrittweise abgekühlt. Dieser Abkühlungsprozess erfolgt in einer kontrollierten Umgebung, um thermische Spannungen zu vermeiden. Er trägt auch dazu bei, dass die mechanischen Eigenschaften des Rohrs erhalten bleiben. Die vollständige Abkühlung des Rohrs markiert die Verfestigung des Rohrs in seinem endgültigen Durchmesser.
Begradigung
Die vorangegangenen Schritte sind keine Garantie für die Herstellung eines perfekten Rohrs. Auch nach dem Abkühlen gibt es Verformungen und Biegungen. Daher müssen die Rohre noch durch eine Richtmaschine laufen. Walzen oder eine Richtmaschine üben kontrollierten Druck aus, um das Rohr auszurichten. Dadurch wird sichergestellt, dass das Endprodukt geometrisch genau und brauchbar ist.
Nachbearbeitung
Die Nachbearbeitung kann das Polieren der Oberfläche, Gewindeschneiden oder eine Wärmebehandlung zur Verbesserung der Eigenschaften umfassen. Die Arbeiter können auch eine Oberflächenbeschichtung zum Schutz vor Abrieb und Korrosion aufbringen. Dieser Schritt stellt sicher, dass das Rohr den spezifischen Anwendungsnormen entspricht.
Qualitätskontrolle
Die Qualitätskontrolle prüft die Rohre auf Maßhaltigkeit, Festigkeit und Oberflächenfehler. Sichere Prüfverfahren, einschließlich Röntgen- und Ultraschallprüfungen, gewährleisten fehlerfreie Rohre. Vor dem Versand wird das Rohr einer Endkontrolle unterzogen.
Vergleich der Prozesse
| Eigentum | Warmgewalzte nahtlose Rohre | Kaltgewalzte nahtlose Rohre |
| Herstellungstemperatur | Hergestellt bei hohen Temperaturen (>1.000°C) | Hergestellt bei Raumtemperatur oder leicht erhöhter Temperatur |
| Oberfläche | Grob, kann Zunder haben | Glatte, saubere Oberfläche, minimale Oxidation |
| Stärke | Geringere Zugfestigkeit und Härte | Höhere Zugfestigkeit, genauere Abmessungen |
| Kosten | Weniger teuer | Teurer durch zusätzliche Verarbeitung |
| Anwendungen | Hohe Beanspruchung, geringe Präzision | Feinmechanik, Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, Druckbehälter |
Neben warmgewalzten nahtlosen Rohren gibt es auch kaltgezogene nahtlose Rohre. Beide bieten unterschiedliche Eigenschaften, die für verschiedene Anwendungen erforderlich sind. Hier ein genauerer Blick darauf, wie sich diese beiden Typen im Verfahren unterscheiden.
Warmgewalztes nahtloses Rohr
Der springende Punkt bei warmgewalzten Rohren ist, dass der Knüppel auf etwa oder etwas über tausend Grad Celsius erhitzt wird. Der gesamte Prozess konzentriert sich auf die Formgebung des Rohrs, während es glühend heiß ist.
Durch dieses Verfahren entsteht ein Rohr, das in den meisten Aspekten besser ist als ein geschweißtes Rohr. Das warmgewalzte nahtlose Rohr bleibt jedoch dem kaltgezogenen nahtlosen Rohr unterlegen. Die Oberfläche ist aufgrund der Oxidation rauer und bietet eine geringere Zugfestigkeit.
Es ist zwar preiswerter und hält der allgemeinen Anwendung für nahtlose Rohre stand.
Kaltgezogenes nahtloses Rohr
Kaltgezogene nahtlose Rohre sind die erste Wahl, wenn Sie eine bessere Lösung als warmgewalzte Rohre suchen. Bei diesem Verfahren wird ein warmgewalztes Rohr bei Raumtemperatur bearbeitet. Danach durchläuft das Rohr eine Reihe von Pilger- oder Kaltziehvorgängen. Die Bearbeitung des Rohrs bei allmählicher Abkühlung gewährleistet eine höhere Zugfestigkeit. Außerdem erhält es eine feinere und glattere Oberfläche.
Kaltgezogene nahtlose Rohre sind jedoch teurer als warmgewalzte. Außerdem sind sie eher für hochpräzise Anwendungen geeignet. Dazu gehören Hydrauliksysteme, Automobilbau und Druckbehälter.