專利名稱：：用于制造熱加工的、在焊接狀態(tài)有優(yōu)化的疲勞特性的無縫管的方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種按權利要求1的前序部分所述的、用于制造熱加工的、在焊接狀態(tài)具有優(yōu)化的疲勞特性的無縫管的方法。此外，本發(fā)明涉及一種按該方法制造的管。
背景技術：
：例如在鋼管手冊(Vulkan-出版社，Essen,12.1995版，97-101頁)記載了用于制造無縫管的不同的方法。根據(jù)這些方法制出的管例如應用在石油或天然氣輸送
技術領域：
，其中各個管段通過連接縫焊接成連續(xù)管道。在建立管連接時，具有小的公差的、要焊接的管端部的相互精確匹配的幾何尺寸是絕對的前提條件，以便在管路的運行狀態(tài)下實現(xiàn)焊接連接的高的疲勞強度。為避免幾何缺口尤其要注意的是，不產(chǎn)生要焊接的管端部的棱邊錯位。要焊接的管端部的精確的幾何尺寸和小的公差不僅對于滿足對疲勞強度的高要求是重要的，而且對于焊接連接的制造成本也是重要的。僅當要焊接的管端部以小的公差實現(xiàn)精確的對齊時，焊接連接才能經(jīng)濟且有效地、例如通過自動焊接制造，并且確保焊接連接的高的疲勞強度。同樣也僅這樣得以保證盡可能沒有干擾的、通過管路的介質流動。但是，熱軋的無縫管的公差由于制造不一定能保持在對于有效率地制造連接焊接所需的小的范圍內(nèi)。此外，在管直徑中會出現(xiàn)小的壁厚波動以及橢圓度。這使得需要根據(jù)其幾何尺寸選擇并歸類要焊接的管端部。因此，為了該有針對性的歸類，迄今為止不能省略對管端部的相應測量。由W02005/031249公開了一種裝置，該裝置測量管端部的內(nèi)部和外部幾何尺寸并因此使得能夠有針對性地選擇相互精確匹配的管端部。在該方法中的缺點是，耗費的物流對于管的倉儲和運輸是必需的，以便在幾何尺寸方面相互匹配的管總是供盡可能無干擾的制造過程使用。另一缺點是，在出現(xiàn)干擾時、例如當未以匹配的幾何尺寸提供要焊接在管路端部上的管時在制造過程中的不靈活性。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明所要解決的技術問題是，給出一種用于制造熱軋的無縫管的方法，通過該方法制出具有均勻且精確的幾何尺寸的管端部，該幾何尺寸使得能夠在無需預先測量和有針對性地歸類管端部的情況下實現(xiàn)有效率的焊接，并且通過該方法同時實現(xiàn)焊接連接的高的疲勞強度。該技術問題按照權利要求1的前序部分結合特征部分的特征解決。各種有利的擴展設計是各個從屬權利要求的主題。按照本發(fā)明的教導，為解決該技術問題使用一種方法，該方法的特征在于，在第一步驟中在提及的管端部上在一區(qū)域內(nèi)制出比其余管體大的壁厚，其中增大外徑和/或減小內(nèi)徑，在第二步驟中在所述區(qū)域內(nèi)通過機械加工制造所要求的管橫截面，以小的表面粗糙度且?guī)缀鯖]有缺口地連續(xù)地制出從管的加工的區(qū)域到未加工的區(qū)域的過渡部，并且在加工區(qū)域內(nèi)留下的剩余壁厚處于所要求的公差內(nèi)。按本發(fā)明的方法的優(yōu)點是，現(xiàn)在以能重現(xiàn)的、符合用戶要求的幾何尺寸制出管端部，該幾何尺寸使得能夠在無需預先測量和歸類的情況下實現(xiàn)相互焊接。用于管的倉儲和運輸?shù)奈锪髻M用被減到最小，這導致明顯的成本節(jié)約。同時，通過機械加工使管端部幾何尺寸的公差保持在非常窄的限度內(nèi)，這導致最佳的焊接條件并能實現(xiàn)有效率地制造管連接，例如通過自動焊接工藝。此外，由于基本上沒有缺口，通過小的表面粗糙度保證管連接的高的疲勞強度。沿管縱向從增厚的管端部至未增厚的管區(qū)域的、沒有臺階的過渡部對于在管的以后的連接區(qū)域中的干擾小的介質流動是有利的。為此，按照本發(fā)明，在從加工的到未加工的管端部的過渡部上設有盡可能大的半徑。壁增厚部有利地選擇成如此之大，S卩，使得由于管公差而存在的尺寸偏差、尤其是關于圓度或橢圓度的尺寸偏差可以通過后續(xù)的機械加工在不低于額定壁厚的情況下幾乎完全補償。因此，為了確保足夠的加工間隙證明有利的是，在從管的端面開始至少IOOmm的長度上朝向管外側和/或朝向管內(nèi)側設置至少3mm的壁增厚部。然而，在需要時，壁增厚部也可以更大或更小，并且在更短或更長的區(qū)段上延伸。另一方面，壁增厚部及其縱向延伸由于制造技術的原因以及成本原因應限于對于加工所需的尺度。壁增厚部的機械加工例如可以通過車削進行，其中可以在同樣非常小的直徑公差和非常小的表面粗糙度的情況下實現(xiàn)非常小的橢圓度。對于確保管端部的在質量上無缺陷的焊接，從管的端面開始至少IOOmm的加工長度被證明是有利的。在需要的情況下，可在兩個管端部焊接之前插入一伸到兩個管端部的加工的區(qū)域中的定心環(huán)，以便為自動焊接保證管端部的最佳的對齊。按照本發(fā)明，壁增厚部在第一種有利的方法變型方案中通過管端部的鐓鍛、尤其通過熱鐓鍛制出。在此，鐓鍛過程有利地這樣執(zhí)行，即在鐓鍛時在外周和內(nèi)周上制出的、至管體的過渡部關于管縱軸線錯開地布置。大量的試驗表明，過渡部沿管縱軸線的該錯開的布置以及在機械加工時半徑在不同的管橫截平面內(nèi)的定位對所述連接在運行狀態(tài)中的疲勞強度有積極的作用。為此，這些過渡部在壁增厚部的機械加工時有利地配設盡可能大的半徑或半徑組合。這通過其在不同橫截平面內(nèi)的位置保證遵守預定的最小壁厚，并導致到管的未增厚的區(qū)域的盡可能連續(xù)且沒有缺口的過渡部。由此有利地在過渡區(qū)域內(nèi)保證低的應力集中系數(shù)。按照本發(fā)明的另一種有利的設計方案，管端部的壁增厚部也可以通過堆焊或通過燒結實現(xiàn)并接著機械加工。在前述的方法變型方案中，壁增厚部的制出完全與軋制過程脫離，這具有這樣的優(yōu)點，即，原本不是設置用于所述使用目的的管、例如支承管可以事后配設壁增厚部和相應的機械加工。此外，管端部增厚部也可以在制造熱軋的無縫管時就已制出，如果這從制造技術方面來看是有利的。例如通過在管端部上相互移開各軋輥制出增大的外徑，并且例如通過相應設計的內(nèi)模具制出增大的內(nèi)經(jīng)。本發(fā)明的其它的特征、優(yōu)點和細節(jié)由對所示實施例的以下說明得出。圖中示出圖1示出通過鐓鍛制出的在管端部上的壁增厚部，圖2示出已加工的狀態(tài)中的按本發(fā)明的管端部構造。具體實施例方式在圖1中示出按本發(fā)明制出的管的局部縱剖視圖，該管帶有在鐓鍛之后在管端部上的朝向管外側和管內(nèi)側的壁增厚部。管1在端部區(qū)域內(nèi)具有在熱成型步驟中制出的壁增厚部3，該壁增厚部以過渡區(qū)域4、4'過渡到管1的初始橫截面2中。壁增厚部3在該實例中這樣構造，即管1的外徑增大而內(nèi)徑減小。按照本發(fā)明，鐓鍛過程在此這樣執(zhí)行，S卩，使得在鐓鍛時在外周上制出的到管體的過渡區(qū)域4和在內(nèi)周上制出的到管體的過渡區(qū)域4'關于管縱軸線錯開地布置。通過鐓鍛過程制出的過渡區(qū)域4在管1的外周上具有臺階5和6，而過渡區(qū)域4'在內(nèi)周上具有臺階7和8。圖2示出了管1的端部區(qū)域通過機械加工制造的完成狀態(tài)。機械加工的管1的完成輪廓在管1的原來增厚的端部區(qū)域內(nèi)具有等于管1的原始直徑的外徑。過渡區(qū)域4設有大的半徑9，該半徑通過連續(xù)的、沒有臺階的過渡部連同在加工的區(qū)域中的非常小的表面粗糙度一起保證基本上沒有缺口。為了在過渡區(qū)域4的范圍內(nèi)不低于管1的所要求的最小壁厚，增厚的管端部的內(nèi)周不加工至原始內(nèi)經(jīng)，而是留出小的壁增厚部11，過渡區(qū)域4'從該壁增厚部出發(fā)同樣設有大的半徑10，該半徑連續(xù)地并且沒有臺階地過渡到管1的初始橫截面2中。按照本發(fā)明，半徑9和10定位在不同的管橫截平面中，這對所述連接在運行狀態(tài)下的疲勞強度有積極作用。通過該布置一方面保證不低于所要求的最小壁厚，另一方面可以僅以這種方式實現(xiàn)到管1的初始橫截面2的盡可能沒有缺口的過渡部4'。附圖標記列表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權利要求用于制造熱加工的尤其是熱軋的、在焊接狀態(tài)下具有優(yōu)化的疲勞特性的無縫管的方法，該管由金屬、尤其是鋼制成并具有至多711mm的外徑和至多100mm的額定壁厚，其中，在熱軋或精軋之后至少在一個管端部上在確定的長度上制出具有內(nèi)徑和外徑的窄公差的、限定的管橫截面，其特征在于，在第一步驟中在提及的管端部上在一區(qū)域內(nèi)制出比其余管體大的壁厚，其中增大外徑和/或減小內(nèi)徑，并且在第二步驟中在所述區(qū)域內(nèi)通過機械加工制造所要求的管橫截面，以小的表面粗糙度且?guī)缀鯖]有缺口地連續(xù)地制出從管的加工的區(qū)域到未加工的區(qū)域的過渡部，并且在加工區(qū)域內(nèi)留下的剩余壁厚處于所要求的公差內(nèi)。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，提及的管端部區(qū)域的壁增厚部通過管端部的鐓鍛制出，其中，在鐓鍛時在外周和內(nèi)周上制出的、至管體的過渡部關于管縱軸線錯開地布置。3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述鐓鍛是熱鐓鍛。4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，提及的管端部區(qū)域的壁增厚部通過燒結制出ο5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，提及的管端部區(qū)域的壁增厚部通過堆焊制出ο6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述壁增厚部通過熱軋在精軋之前制出。7.如權利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，所述壁增厚部至少為3mm。8.如權利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，所述壁增厚部從端面開始沿管縱向在至少IOOmm的長度上延伸。9.如權利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，沿管縱向在外周和/或內(nèi)周上制出從增厚的管端部至未增厚的管區(qū)域的沒有臺階的過渡部。10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述過渡部在外徑和內(nèi)徑上配設至少各一個半徑，該半徑位于不同的橫截平面內(nèi)。11.無縫管，該無縫管以按權利要求1至10之一所述的方法步驟制造。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于制造熱加工尤其是熱軋的、在焊接狀態(tài)具有優(yōu)化的疲勞特性的無縫管的方法，該管由金屬、尤其是鋼制成并具有至多711mm的外徑和至多100mm的額定壁厚，其中在熱軋或精軋之后，至少在一個管端部上在確定的長度上制出設有內(nèi)徑和外徑的窄公差的、限定的管橫截面，該橫截面能實現(xiàn)與另一管的管端部焊接。為此提出，在第一步驟中在提及的管端部上在一區(qū)域內(nèi)制出比其余管體大的壁厚，其中增大外徑和/或減小內(nèi)徑，并且在第二步驟中在所述區(qū)域內(nèi)通過機械加工制造所要求的管橫截面，以小的表面粗糙度且?guī)缀鯖]有缺口地連續(xù)地制出從管的加工的區(qū)域到未加工的區(qū)域的過渡部，并且在加工區(qū)域內(nèi)留下的剩余壁厚處于所要求的公差內(nèi)。文檔編號B21J5/08GK101827666SQ200880100113公開日2010年9月8日申請日期2008年6月26日優(yōu)先權日2007年7月24日發(fā)明者C·羅特,G·克洛斯特,M·埃德倫-佩普勒,M·林,O·佐默坎普申請人:V&M德國有限公司