Wie werden Edelstahlrohre hergestellt: nahtlos oder geschweißt?

Aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und langen Lebensdauer werden Edelstahlrohre im Baugewerbe, in der Öl- und Gasindustrie, in der Lebensmittelverarbeitung und in unzähligen anderen Branchen eingesetzt. Wenn Käufer wissen, wie diese Rohre tatsächlich hergestellt werden, können sie fundiertere Entscheidungen darüber treffen, welcher Typ für eine bestimmte Anwendung geeignet ist, da sich die Produktionsmethode direkt auf die Festigkeit, die Kosten und die Eignung eines Rohrs für Hochdruck- oder Hochreinheitsanwendungen auswirkt. Dieser Leitfaden führt Sie durch die wichtigsten Herstellungsprozesse bei der Herstellung von Edelstahlrohren, vom Rohmaterial bis zum fertigen Produkt.

Beginnend mit dem Rohmaterial: Edelstahlzusammensetzung

Die Produktion von Edelstahlrohren beginnt mit der Auswahl der geeigneten Stahlsorte, die von der Legierungszusammensetzung und der beabsichtigten Anwendung abhängt. Edelstahl erhält seine korrosionsbeständigen Eigenschaften hauptsächlich durch den Chromgehalt, typischerweise mindestens 10,5 Prozent, der eine dünne, selbstreparierende Oxidschicht auf der Metalloberfläche bildet, die es vor Rost und chemischen Angriffen schützt.

Abhängig vom Verwendungszweck des Rohrs verwenden Hersteller im Allgemeinen mehrere Standardqualitäten, darunter Edelstahl 304 für allgemeine Anwendungen, Edelstahl 316 für Umgebungen mit höherer Korrosionsbelastung, wie z. B. in der Schifffahrt oder in der chemischen Verarbeitung, und verschiedene Duplex-Qualitäten für Anwendungen, die außergewöhnliche Festigkeit in Kombination mit Korrosionsbeständigkeit erfordern. In dieser Phase ist die Auswahl der richtigen Qualität von entscheidender Bedeutung, da sie direkt bestimmt, wie sich das fertige Rohr unter bestimmten Umgebungs- und mechanischen Bedingungen verhält.

Zwei primäre Herstellungsmethoden: Nahtlos vs. geschweißt

Edelstahlrohre werden durch einen von zwei grundlegend unterschiedlichen Herstellungsansätzen hergestellt, die jeweils zu Rohren mit unterschiedlichen Strukturmerkmalen und Kostenprofilen führen.

Da die Herstellung geschweißter Rohre deutlich kostengünstiger ist, stellen sie den Großteil der Rohre dar, die im allgemeinen Bauwesen und bei Anwendungen mit niedrigem bis mittlerem Druck verwendet werden, während nahtlose Rohre nach wie vor die Standardwahl für kritische Versorgungsleitungen in der Öl- und Gasindustrie, der Energieerzeugung und anderen Hochdruckumgebungen sind, in denen Schweißnähte eine potenzielle Fehlerquelle darstellen.

Wie nahtlose Edelstahlrohre hergestellt werden

Bei der Herstellung nahtloser Rohre wird ein massiver zylindrischer Barren mithilfe einer Kombination aus Wärme und mechanischer Kraft in ein Hohlrohr ohne Schweißverbindungen umgewandelt.

Den Billet durchbohren

Der Prozess beginnt damit, dass ein massiver Stahlbarren auf eine hohe Temperatur erhitzt und dann durch eine Lochmühle geführt wird, wo sich eine rotierende Locherspitze durch die Mitte des Barrens zwängt und so eine hohle Rohrform erzeugt. Diese oft als Mannesmann-Verfahren bezeichnete Methode beruht auf der natürlichen Tendenz rotierenden Metalls unter axialem Druck, in seinem Kern einen Hohlraum zu bilden.

Dehnung und Dimensionierung

Nach dem Lochen durchläuft das Hohlrohr weitere Walzwerke, die es verlängern und seine Wandstärke auf die Sollvorgabe reduzieren. Mehrere Durchgänge durch Kalibrierwalzwerke bringen das Rohr unter präziser Maßkontrolle nach und nach auf seinen endgültigen Durchmesser und seine endgültige Wandstärke.

Wärmebehandlung

Nach dem Formgebungsprozess werden nahtlose Rohre in der Regel einer Wärmebehandlung, wie z. B. Glühen, unterzogen, um die während des Formgebungsprozesses entstehenden inneren Spannungen abzubauen und die optimalen mechanischen Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit des Stahls wiederherzustellen.

Wie geschweißte Edelstahlrohre hergestellt werden

Die Produktion geschweißter Rohre beginnt mit einem flachen Edelstahlband oder -blech, das nach und nach in eine zylindrische Form gebracht und dann mithilfe einer von mehreren Schweißtechniken entlang der Naht verbunden wird.

Formen der Rohrform

Ein flacher Stahlstreifen wird durch eine Reihe von Rollen geführt, die das Material nach und nach in eine zylindrische Form einrollen und dabei die beiden Kanten des Streifens zusammenbringen, um eine durchgehende Naht entlang der Länge des Rohrs zu bilden.

Schweißen der Naht

Sobald die Naht geformt ist, wird sie je nach Verwendungszweck des Rohrs und erforderlichem Qualitätsstandard mit Methoden wie WIG-Schweißen (Wolfram-Inertgas-Schweißen), Laserschweißen oder Hochfrequenz-Induktionsschweißen verschweißt. WIG-Schweißen wird wegen seiner sauberen, kontrollierten Schweißqualität häufig für Anwendungen mit höherer Präzision bevorzugt.

Entfernen und Nachbearbeiten von Schweißnähten

Nach dem Schweißen wird überschüssiges Schweißnahtmaterial typischerweise innen und außen bündig mit der Rohroberfläche abgeschliffen, um gleichmäßige Fließeigenschaften und eine gleichmäßige Wandstärke um die Schweißnaht herum zu gewährleisten.

Abschließende Verarbeitungsschritte, die beiden Rohrtypen gemeinsam sind

Unabhängig davon, ob ein Rohr im nahtlosen oder geschweißten Verfahren hergestellt wird, sind in der Regel mehrere Endbearbeitungsschritte erforderlich, bevor das Produkt versandbereit ist.

• Beizen und Passivieren zur Entfernung von Oberflächenablagerungen und zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit
• Richten, um eventuelle Biegungen oder Krümmungen zu korrigieren, die während der Umformung entstanden sind
• Zuschnitt auf vorgegebene Längen entsprechend Kunden- oder Projektanforderungen
• Oberflächenveredelung, je nach Anwendung von walzblank bis hin zu polierten oder gebürsteten Oberflächen
• Qualitätsprüfung, einschließlich Maßkontrollen und zerstörungsfreier Prüfung auf interne Mängel

Bei korrosionsanfälligen Anwendungen ist die Passivierung ein besonders wichtiger Schritt, da diese chemische Behandlung freie Eisenpartikel von der Rohroberfläche entfernt und die schützende Chromoxidschicht verstärkt, die Edelstahl seine entscheidende Korrosionsbeständigkeit verleiht.

Qualitätsprüfung, bevor Rohre das Werk verlassen

Bevor Edelstahlrohre für den Versand zugelassen werden, führen die Hersteller eine Reihe von Tests durch, um zu bestätigen, dass das Produkt die erforderlichen Industriestandards für Festigkeit, Maßgenauigkeit und strukturelle Integrität erfüllt.

Zu den gängigen Prüfmethoden gehören die hydrostatische Druckprüfung, bei der geprüft wird, ob das Rohr dem Innendruck standhält, ohne dass es zu Undichtigkeiten oder Ausfällen kommt, sowie Ultraschallprüfungen und Röntgenprüfungen, um innere Fehler wie Hohlräume oder Schweißfehler zu erkennen, die von der Oberfläche aus nicht sichtbar sind. Rohre, die für kritische Anwendungen bestimmt sind, wie sie beispielsweise in der Kernenergie, der Luft- und Raumfahrt oder bei Hochdruck-Öl- und Gasanwendungen eingesetzt werden, werden in der Regel strengeren und umfangreicheren Prüfprotokollen unterzogen als Rohre, die für allgemeine Bauzwecke bestimmt sind.

Auswahl des richtigen Rohrs basierend auf der Herstellungsmethode

Wenn Käufer wissen, wie ein Edelstahlrohr hergestellt wurde, können sie das richtige Produkt für ihre spezifische Anwendung auswählen. Projekte mit hohem Druck, extremen Temperaturen oder kritischen Sicherheitsanforderungen rechtfertigen im Allgemeinen die zusätzlichen Kosten für nahtlose Rohre, da das Fehlen einer Schweißnaht eine potenzielle strukturelle Schwachstelle beseitigt.

Für allgemeine Sanitärinstallationen, Tragwerkskonstruktionen und industrielle Anwendungen mit geringerem Druck bieten geschweißte Rohre in der Regel eine kostengünstigere Lösung, ohne dass die Leistung für den beabsichtigten Anwendungsfall beeinträchtigt wird. Durch das Verständnis des Herstellungsprozesses, der sowohl nahtlosen als auch geschweißten Edelstahlrohren zugrunde liegt, können Käufer und Planer sicherere Entscheidungen treffen, die Leistungsanforderungen und Projektbudgetbeschränkungen in Einklang bringen.