DE2255621A1 - PROCESS FOR MANUFACTURING LARGE PIPES FROM HIGH STRENGTH STRUCTURAL STEEL - Google Patents
PROCESS FOR MANUFACTURING LARGE PIPES FROM HIGH STRENGTH STRUCTURAL STEELInfo
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Description
MANNESMANN-MEER AG, Mönchengladbach, Ohler Kirchweg 66.MANNESMANN-MEER AG, Mönchengladbach, Ohler Kirchweg 66.
"Verfahren zum Herstellen von Großrohren aus hochfesten Baustählen""Process for the production of large pipes from high-strength structural steels"
DieErfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Großrohren aus hochfesten. Baustählen durch Biegen von im Kantenbereich vorgerundeten und kantenbearbeiteten Blechtafeln zu etwa U-förmigen Schalen, deren Krümmungsradius im Grund kleiner ist als der endgültige Radius, Umwandeln der U-förmigen Schalen zu runden Schlitzrohren und Verschweißen der Bandkanten.The invention relates to a method for manufacturing large-diameter pipes from high strength. Structural steels by bending pre-rounded and processed edges in the edge area Sheet metal to form roughly U-shaped shells with a radius of curvature in the base is smaller than the final radius, converting the U-shaped shells to round Slotted tubes and welding of the strip edges.
Die Erfindung geht dabei von dem heute meistenteils geübten Verfahren zur Herstellung von Großrohren aus, bei dem Grobbleche zunächst durch einen Hobel- oder Fräsprozeß die erforderlichen Schweißkanten in V- oder X-Form erhalten*. Um eine exakte Lage der Schweißkanten zueinander im späteren Schlitzrohr leichter erreichen zu können, werden auf geeigneten Vorrichtungen durch Walzen oder Pressen die Kantenbereiche entsprechend dem Krümmungsradius des herzustellenden Rohres angebogen bzw. vorgerundet. Anschließend erfolgt die Herstellung einer U-förmigen Halbschale durch einen Stempel auf einer hydraulischen Presse. Die U-förmig vorgebogene Schale wird dann unter Anwendung sehr hoher Preßdrücke zum"runden Schlitzrohr verformt, worauf die Schlitzkanten innen und außen nach bekannten Verfahren verschweißt werden. Ein wesentlicher Teil dieser Verfahrensschritte ist in der US-PS 2 591 085 dargestellt, wobei insbesondere das Überbiegen des Grundes der U-förmigen Schale zu erkennen ist, daß in Verbindung mit den vorgeb'ogenen Bandkantenbereichen zu einer etwa hochovalen U-förmigen Schale führt. Dieses Überbiegen, d.h. Herstellen einer U-förmigen Schale, die im Schalengrund einenThe invention is based on the manufacturing process that is mostly practiced today from large-diameter pipes, where heavy plates are first given the required V or X-shaped welding edges by means of a planing or milling process *. To a It is easier to achieve the exact position of the welding edges in relation to one another in the later open-ended tube to be able to, the edge areas are on suitable devices by rolling or pressing bent according to the radius of curvature of the pipe to be produced or pre-rounded. Then a U-shaped one is made Half-shell by a punch on a hydraulic press. The U-shaped The pre-bent shell is then "rounded" using very high pressing pressures Slotted tube deformed, whereupon the slit edges inside and outside according to known methods be welded. A substantial part of these process steps is shown in US Pat. No. 2,591,085, in particular the bending over of the base the U-shaped shell can be seen that in connection with the pre-bent Band edge areas leads to an approximately highly oval U-shaped shell. This overbending, i.e. producing a U-shaped shell, which has a
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kleinen Radius aufweist als der endgültige Rohrradius hat bei dem anschließenden Umwandlungsprozeß zum Schlitzrohr in einer O-Presse den Vorteil, daß das Schlitzrohr nach demLösen der -0-Pressen-Formen seine Schlitzrohrform beibehält und nicht wieder auffederd.has a smaller radius than the final pipe radius in the subsequent one The conversion process to a slotted tube in an O-press has the advantage that the Slot tube retains its slot tube shape after loosening the -0-press molds and not rebound.
Die Entwicklung auf dem Gebiete des Ferntransportes von Rohöl und Erdgas durch Rohrleitungen führte schon in der Vergangenheit zu Rohrdurchmessern von 500 bis 1500 mm. In der Planung sind bereits Leitungen bis 2000 mm 0. Bei Förderdrücken von 40 bis 80 atü, für Erdgas sind bereits Förderdrücke von 100 atü geplant, werden erhebliche Anforderungen an die Festigkeit und die Qualität der Großrohre gestellt. Die Anwendung von großen Durchmessern und hohen Drücken setzen den Einsatz von Stählen mit hohen Streckgrenzen voraus, um die erforderlichen Wanddicken der Rohre in wirtschaftlichen Grenzen halten zu können. Erst die Entwicklung von schweißbaren Baustählen mit hohen Streckgrenzen bei guten Kerbzähigkeitswerten hat den Bau von modernen Femleitungen mit großen Rohrdurchmessern ermöglicht. Bei Beachtung der erforderlichen Sicherheiten müssen trotz der Verwendung modemer Stahlsorten Rohrwanddicken angewandt werden, die je nach Durchmesser zwischen 10 bis 20 mm betragen. Daneben müssen die Rohreinzel längen so groß wie möglich sein, um die Baukosten derartiger Leitungen wirtschaftlich zu gestalten. Gewünscht werden bereits Rohreinzel längen bis zu 24 m.The development in the field of long-distance transport of crude oil and natural gas through pipelines has already led to pipe diameters of 500 to 1500 mm in the past. Lines up to 2000 mm 0 are already in the planning stage. At delivery pressures of 40 to 80 atmospheres, for natural gas delivery pressures of 100 atmospheres are already planned, considerable demands are made on the strength and quality of the large pipes. The use of large diameters and high pressures require the use of steels with high yield strengths in order to be able to keep the required wall thicknesses of the pipes within economic limits. Only the development of weldable structural steels with high yield strengths and good notch toughness values made the construction of modern long-distance lines with large pipe diameters possible. If the necessary safeguards are observed, pipe wall thicknesses between 10 and 20 mm, depending on the diameter, must be used despite the use of modern types of steel. In addition, the individual pipe lengths must be as large as possible in order to make the construction costs of such lines economical. Individual pipe lengths of up to 24 m are desired.
Große Durchmesser, starke Wanddicken und große Rohreinzel längen bei hohen Festigkeiten der anzuwendenden Stähle stellen an die Herstellungstechnik derartiger Rohre besondere Anforderungen. Hier hat das eingangs geschilderte, an sich sehr bewährte Verfahren den Nachteil, daß bei Herstellung von Großrohren dieser Art die Runden-Pressen (O-Pressen) sehr hohe Preßdrücke aufbringen müssen, dadurch den Runden-Prozeß eine bleibende Verformung erreicht werden muß, um vor dem Schweißen eine genaue Lage der Schweißkanten zueinander zu erreichen und die lästige Rückfederung zu vermeiden. Diese Forderung ist bei der Herstellung von Großrohren der bisher gebräuchlichen Art nur durch den Einsatz von Pressen zu erreichen, die für Preßdrücke bis zu 50.000 t ausgelegt sind. Die Erhöhung der Rohrdimensionen und der Werkstoffqualität würde zu O- Pressen führen, die noch höhere Preßdrücke aufzubringen hätten. Hohe Preßdrücke bedeuten aber gleichzeitig hohe Investitionskosten.Large diameters, strong wall thicknesses and large individual pipe lengths with high strengths The steels to be used place special demands on the manufacturing technology of such pipes. Here what was described at the beginning has proven itself very well Method has the disadvantage that the round presses when producing large pipes of this type (O-presses) have to apply very high pressing pressures, thereby the rounding process a permanent deformation must be achieved in order to achieve an exact position of the welding edges to each other before welding and the annoying springback to avoid. This requirement has been common up to now in the manufacture of large pipes Art can only be achieved by using presses designed for press pressures of up to 50,000 t. The increase in pipe dimensions and material quality would lead to O-presses that apply even higher pressing pressures would have. High press pressures mean high investment costs at the same time.
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Um die sich bei diesem Verfahren ergebenden hohen Investitionskosten zu verringern, ist versucht worden, ein beispielsweise durch die OE-PS 115 141 und CH-PS 491 691 an sich bekanntes E inroll verfahren anzuwenden. Bei diesem Verfahren werden nach der Kantenbearbeitung und der Kantenanbiegung Druckbblechstreifen in mehreren hintereinander liegenden Gerüsten allmählich zu einem Schlitzrohr geformt. Bei starken Wanddicken und hohen Festigkeiten hat sich dieses E inroll verfahren nicht bewährt, weil es nicht gelungen ist, die genaue Lage der Schweißkanten zueinander mit Sicherheit zu erreichen.In order to reduce the high investment costs resulting from this process, Attempts have been made to use an E inroll procedure known per se, for example from OE-PS 115 141 and CH-PS 491 691. In this procedure will be after the edge processing and the edge bending, pressure plate strips in several scaffolds lying one behind the other gradually formed into a slotted tube. at thick wall thicknesses and high strengths, this rolling process has not proven itself proven because it was not possible to find the exact position of the welding edges to one another to achieve with certainty.
Aufgabe der Erfindung ist es, die bei starken,Wanddicken, hohen Festigkeiten und großen Durchmessern auftretenden Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und ein Verfahren zur Herstellung von Großrohren zu schaffen, dessen Schlitzrohr-Formprozeß eine genaue Lage der Schweißkanten zueinander bringt, ohne daß damit die mit den hierfür bekannten und geeigneten O-Pressen verbundenen hohen Investitionskosten aufzuwenden sind. . · The object of the invention is that of strong, wall thicknesses, high strengths and large diameters occurring disadvantages of the known methods to avoid and to create a method for the production of large pipes, the slotted tube forming process brings an exact position of the welding edges to each other without the high investment costs associated with the known and suitable O-presses. . ·
Erfindungsgemäß wird daher eine Kombination der VerfahrensschritteA combination of the method steps is therefore according to the invention
a) Umformen der im Kantenbereich vorgerundeten Blechtafeln zu der U-förmigen Schale durch über die Tafellänge gleichzeitiges Biegen unda) Forming the metal sheets, which are rounded in the edge area, into the U-shaped ones Shell by simultaneous bending and bending over the length of the board
b) Fortschreiten des Umwandeln der U-förmigen Schale zum runden Rohr durch Formwalzen. .b) progress of converting the U-shaped shell to the round tube Forming rollers. .
Wesentliches Merkmal einer für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Anlage ist, daß einer U-Presse, deren Preßstempel radius kleiner ist als der Rohrradius, ein aus mehreren Gerüsten bestehendes Formwalzwerk nachgeschaltet ist, deren Einlaufgerüst der Form der die U-Presse verlassenden U-förmigen Schaie und deren letztes Gerüst dem gerundeten Schlitzrohr angepaßt ist.Essential feature of a for the implementation of the method according to the invention suitable system is that a U-press, the ram radius is smaller than the tube radius, a forming rolling mill consisting of several stands is connected downstream whose inlet frame is adapted to the shape of the U-shaped shell leaving the U-press and whose last frame is adapted to the rounded slotted tube.
Die Erfindung erschließt einen neuen Weg zur Herstellung von Großrohren und vermeidet die bei der Überschreitung gewisser Dimensionen und Qualitäten dem bekannten Stand der Technik anhaftenden Nachteile, insbesondere auch bezüglich der für die Durchführung dieser Rohrherstellungsverfahren erforderlichen Investitionen.The invention opens up a new way of producing large pipes and avoids those known to the known when certain dimensions and qualities are exceeded Prior art inherent disadvantages, in particular also with regard to the investments required to carry out these pipe manufacturing processes.
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In den beigefügten Abbildungen ist die Erfindung anhand von Beispielen erläutert.The invention is explained by means of examples in the accompanying figures.
Es zeigenShow it
Figur 1 bis Figur 5 schematisch die erfindungsgemäßen VerfahrensschritteFigure 1 to Figure 5 schematically the process steps according to the invention
Figur 6 das Vorrunden der KantenbereicheFIG. 6 the preliminary rounding of the edge areas
Figur 7 das Herstellen einer hochovalen U-förmigen SchaleFIG. 7 the production of a highly oval U-shaped shell
Figur 8 ein aus 6 Gerüsten bestehendes Formwalzwerk in der SeitenansichtFIG. 8 a profile rolling mill consisting of 6 stands in a side view
Figur 9 eine Draufsicht auf Figur 8FIG. 9 is a plan view of FIG. 8
Figur 10 die U-förmige Schale im Querschnitt beim Einlauf in das FormFIG. 10 shows the U-shaped shell in cross section as it enters the mold
walzwerk ·rolling mill
Figur 11 den Querschnitt durch das Schlitzrohr am Auslauf des FormwalzFIG. 11 shows the cross section through the slotted tube at the outlet of the forming roller
werkesworks
Figur 12 eine Seitenansicht der GesamtanlageFIG. 12 shows a side view of the entire system
In den Figuren 1 bis 5 ist schematisch der wesentliche Verfahrensablauf dargestellt· Ein Grobblech, dargestellt in Figur 1, wird kantenbearbeitet und im Kantenbereich angebogen. Die im Kantenbereich angebogene Grobblechtafel der Figur 2 wird in einer U-Presse zu der in Figur 3 dargestellten U-förmigen, hochovalen Schale gebogen. Anschließend wird, wie aus den Figuren 4 und 5 ersichtlich, die U-fÖrmlge Schale fortschreitend in ein rundes Rohr durch Formwalzen umgewandelt.In the figures 1 to 5 the essential process sequence is shown schematically A heavy plate, shown in Figure 1, is edged and processed in the edge area angled. The heavy plate of FIG. 2 bent in the edge area is shown in FIG a U-press bent to the U-shaped, highly oval shell shown in Figure 3. Then, as can be seen from FIGS. 4 and 5, the U-shape Shell is progressively converted into a round tube by forming rollers.
In Figur 6 ist angedeutet, wie durch Pressen 3 die Kantenbereiche der Blechtafel 1 angebogen werden können.Pfeile 2 geben jeweils die Bewegungs- und die Kraftrichtung der Werkzeuge an.In FIG. 6 it is indicated how the edge areas of the sheet metal 1 are pressed by pressing 3 Arrows 2 indicate the direction of movement and the direction of force of tools.
In Figur 7 ist schematisch das an sich bekannte Umformen der Blechtafel 1 zu einer hochovalen U-förmigen Schale dargestellt. Dies geschiet in einer Biegepresse mit einem an einem hydraulischen Arbeitszylinder 5 befestigten Preßstempel 6, dessen Krümmungsradius kleiner ist als die Radien der herzustellenden Rohre. Die U-Presse bat darüber hinaus auch seitliche Werkzeuge 7, mit deren Hilfe es gelingt, eine U-förmige Schale herzustellen, deren Schenkel nach innen gerichtet sind.In Figure 7, the known per se reshaping the sheet metal 1 is schematically highly oval U-shaped shell shown. This is done in a bending press one attached to a hydraulic working cylinder 5 ram 6, whose The radius of curvature is smaller than the radii of the pipes to be produced. The underground press asked also side tools 7, with the help of which it is possible to create a U-shaped Make a shell with the legs facing inwards.
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In den Figuren 8 und 9 ist ein 6-gerüstiges Formwalzwerk dargestellt, dessen Einlaufgerüst 12 bezüglich der Ausbildung seiner Formwalzen 18 der in Figur 10 dargestellten U-förmigen Schale und dessen letztes Gerüst 17 dem in Figur 11 dargestellten kreisrunden Schi ietzrohr angepaßt ist. Neben den Formwalzen 18 mit waagrechten Achsen sind weitere Formwalzen 19 mit senkrechten Achsen vorgesehen. In jedem Gerüst in 12 bis 17 sind mindestens jeweils zwei gegenüberliegende Formwalzen 18 und 19 angetrieben. Die Antriebe sind durch Gelenkwellen 23 angedeutet, die mit nicht dargestellten Antriebseinheiten in Verbindung stehen. In beiden Figuren 8 und 9 ist das im Umformungsprozeß befindliche Werkstück .1 eingezeichnet.In Figures 8 and 9, a 6-stand form rolling mill is shown, the inlet stand 12 with regard to the design of its forming rollers 18 of the U-shaped shell shown in FIG. 10 and the last frame 17 of the U-shaped shell shown in FIG. 11 Schi ietzrohr is adapted. In addition to the forming rollers 18 with horizontal axes further forming rollers 19 with vertical axes are provided. In every scaffolding in 12 to 17 are at least two opposing forming rollers 18 and 19 driven. The drives are indicated by cardan shafts 23, which are not shown with Drive units are connected. In both Figures 8 and 9 this is workpiece in the forming process .1 is shown.
In Figur 12 ist eine Gesamtanlage dargestellt, bestehend aus einer Presse 3 zum Vorrunden der Kantenbereiche, einer U-Presse 4 zum Herstellen der U-förmigen Schale, einem Formwalzwerk 11 zum Umwandeln der U-förmigen Schale zum runden Schlitzrohr und einer Schweißeinrichtung 21, dessen Schweißkopf 22 entlang der Schweißnaht verfahrbar sein kann. Die U-Presse 4 ist in Figur 12 als zweiteilige Presse ausgeführt. Der erste Teil ist durch den Grundrahmen 10 beziehungsweise das Pressenoberteil 8 gekennzeichnet, der zweite Teil durch den Grundrahmen 10' und das Oberteil 8'. Grundrahmen und Oberteil sind jeweils über Zugstreben 9 verbunden. Die Teilung der U-Presse betrifft allerdings nur die feststehenden Teile. Der Preßstempel 6 besteht durchgehend aus einem Stück.In Figure 12, an overall system is shown, consisting of a press 3 for preliminary rounding the edge areas, a U-press 4 for producing the U-shaped shell, a forming rolling mill 11 for converting the U-shaped shell into a round slotted tube and a welding device 21, the welding head 22 of which can be moved along the weld seam. The U-press 4 is designed in Figure 12 as a two-part press. The first part is through the base frame 10 or the press upper part 8 characterized, the second part by the base frame 10 'and the upper part 8'. The base frame and upper part are each connected via tension struts 9. The division of However, the U-press only affects the fixed parts. The ram 6 consists continuously from one piece.
Mit 20 sind Transporteinrichtungen angedeutet. Nicht dargestellt ist die der Presse 3 meist vorgeschaltete Kantenbearbeitungseinrichtung.With 20 transport facilities are indicated. The press 3 is not shown mostly upstream edge processing device.
- Patentansprüche -- patent claims -
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Claims (4)
angepaßt ist.2. Plant for carrying out the method according to claim 1, characterized in that a U-press (4), the ram radius of which is smaller than the tube radius, a forming mill (11) consisting of several stands is connected downstream, the inlet stand (12) of the mold the U-shaped shell leaving the U-press (4) and de:
is adapted.
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