Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrlagenrohr sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung. Mehrlagen-Rohre werden vorzugsweise bei hohen Anforderungen gegen Korrosion oder Abrasion verwendet.

Korrosionsbeständige Druckbehälter oder Druckleitungen können durch Anwendung von Mehrlagen-Rohren kostengünstiger hergestellt werden als Massivausführungen aus entsprechenden Werkstoffen. Dies wird erreicht durch die Lastenteilung auf eine dünne, korrosionsbeständige Innenlage (z.B. rost- und säurebeständiger Stahl) und eine hochfeste, druckbeständige Außenlage (z. B. Feinkornbaustahl). Dadurch kann der Stahlverbrauch insgesamt erheblich gesenkt und ein Großteil des verbleibenden Stahlverbrauchs auf kostengünstige Werkstoffe verlagert werden.

Abrasionsbeständige Rohrleitungen werden durch die Ausführung als Mehrlagen-Rohr (etwa mit mechanischer Bindung, s.u.) in bestimmten Güteklassen überhaupt erst ermöglicht, da Werkstoffe (z.B. hochfeste Stähle mit hohen Härten) als Innenlage eingesetzt werden können, die für sich alleine nicht oder nur sehr schwierig zu Rohren verarbeitet werden können.

Andere Werkstoffkombinationen sind in großer Vielfalt möglich, prinzipiell begrenzt sich die Kombinierbarkeit von Werkstoffen dabei nur durch die jeweilig infrage kommenden Verarbeitungstechniken.

Beim Aufbau des Rohrmantels wird unterschieden zwischen

vollflächiger metallurgischer Bindung (diese erfordert plattiertes Blech als Ausgangshalbzeug), und

rein mechanischer Bindung (etwa einer Reibbindung) zwischen Innen- und Außenrohr - vorzugsweise Innen- und Außenblech und ihrer Verschweißung an den Blechkanten -.

Die Herstellung solcher Mehrlagenrohre erfolgt dabei nach dem Stand der Technik wie folgt:

Bei Mehrlagenrohren mit metallurgischer Bindung zwischen den Lagen - etwa Mehrlagenrohren aus Metallblechen, vorzugsweise Stahlblechen - findet als Ausgangshalbzeug ein plattiertes Verbundblech aus zwei verschiedenen (Stahl-) Werkstoffen Verwendung. Das Mehrlagenrohr wird dann wie folgt hergestellt:

Zunächst erfolgt die Herstellung eines Verbund-Bleches durch Walz- oder Sprengplattieren,

dann die Rohrformung nach üblichen Verfahren, etwa vermittels einer Biegewalze oder Biegeprese und

hernach die Schweißung, wobei die Außenwand des Mehrlagenrohres nach den üblichen Verfahren zur Rohrschweißung entsprechend dem verwendeten Werkstoff und die Schweißung der Innenwand als Auftragsschweißung, ebenfalls passend zum Werkstoff erfolgt.

Der Nachteil dieses Verfahrens nach dem Stand der Technik liegt zum einen in den hohen Kosten des Ausgangshalbzeuges und damit auch des Endproduktes, zum anderen aber auch in einer mangelnden ausreichenden Verfügbarkeit des Ausgangshalbzeuges, aufgrund äußerst beschränkter Produktionskapazitäten hierfür in der Welt. So gibt es nach Kenntnis der Anmelderin und des Erfinders nur einige wenige Anlagen zur Herstelllung walzplattierter mehrlagiger Bleche, etwa in Österreich und in Japan, jedoch beispielsweise keine einzige Anlage in der Bundesrepublik Deutschland hierfür. Auch Anlagen für das Sprengplattieren sind nach Kenntnis des Erfinders und der Anmelderin kaum vorhanden. So existiert etwa bei Dynamit Nobel in Burbach, Bundesrepublik Deutschland eine der wenigen solchen Anlagen. Auch ist die hierbei verwendete Fertigungstechnik sehr problematisch und entsprechend aufwendig und teuer, wobei zusätzlich zu bemerken ist, daß sie auch nur für sehr kleine Fertigungslose überhaupt zur Verfügung steht.

Weiterhin ist die Anzahl der Werkstoffe, die sich auf diese Weise verarbeiten lassen, begrenzt. So lassen sich etwa bestimmte abrasionsbeständige Stähle als Innenlage dann nicht verwenden, wenn sie sich aufgrund ihres hohen Kohlenstoffanteils nicht oder nur schlecht schweißen lassen.

Bei Mehrlagenrohren mit mechanischer Bindung finden als Ausgangshalbzeug mehrere - vorzugsweise zwei - fertige Rohre Verwendung. Das Verfahren soll dabei im folgenden anhand des Beispiels zweier Rohre erläutert werden (im Falle weiterer Lagen sind die Auführungen entsprechend zu verstehen):

Zwei fertige Rohre werden aus den zu kombinierenden Werkstoffen passgenau gefertigt und ohne Reibung ineinander geschoben, wobei das äußere Rohr eine höhere Streckgrenze aufweisen muß als das innere.

Durch Expandieren (mechanisch - etwa vermittels eines Expansionsstempels - oder durch Flüssigkeitsdruck, wobei die ineinander liegenden Rohre in ein das Außenrohr umfassendes Gesenk gepreßt werden) wird das Innenrohr unter elastischer Aufweitung des Außenrohrs in das Außenrohr gedrückt. Nach Wegfallen der Expansionskräfte legt sich das Außenrohr wegen der höheren elastischen Rückfederung kraftschlüssig um das Innenrohr.

Abschließend werden die beiden Werkstoffe an den Stirnseiten verschweißt.

Der Nachteil dieses Verfahrens nach dem Stand der Technik liegt darin begründet, daß das äußere Rohr eine höhere Streckgrenze aufweisen muß als das innere, da ansonsten die den Kraftschluß mit dem Innenrohr hervorrufende und daher erforderliche elastische Rückfederung des Außenrohres fehlt. Dies ist insbesondere deshalb nachteilig, weil hochfeste Werkstoffe - etwa besonders hochfeste Stähle -, wie sie vorzugsweise für abrasionsbeständige Rohrleitungen im Inneren des Rohres besonders vorteilhaft sind, hohe oder sogar sehr hohe Streckgrenzen aufweisen und sich damit für dieses Herstellungsverfahren nicht eignen.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ausgehend vom Stand der Technik, ein Mehrlagenrohr sowie Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben, das einerseits die vorgenannten Nachteile zu vermeiden sucht, mithin ohne walz- und/oder sprengplattiertes Halbzeug auskommt, andererseits aber auch nicht den Beschränkungen unterliegt, die die Herstellung

mehrlagiger Rohre nach dem Stand der Technik mit reibschlüssiger mechanischer Bindung von Lagen untereinander mit sich bringt.

Diese Aufgabe -wird erfindungsgemäß zunächst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres mit Hilfe einer Biegewalze gelöst, bei dem

einzelne zum Mehrlagenrohr zu kombinierende Werkstofflagen aufeinandergelegt werden, und

der so gebildete Mehrlagen-Werkstoff mit Hilfe der Biegewalze zu einem Mehrlagenrohr geformt wird und in der Endphase der Rohrformung in der Biegewalze und/oder einer nachfolgend zum Einsatz kommenden Anbiegemaschine eine jeweilig als Innenrohr, (welches nicht unbedingt vollständig ausgebildet sein muß, sondern im Querschnitt auch einen Teilkreis, etwa eine Rinne am Fuß des Mehrlagenrohres bilden kann), fungierende Werkstofflage kraftschlüssig in eine jeweilig als Außenrohr fungierende Werkstofflage gepresst wird.

aber auch

durch ein Mehrlagenrohr, welches durch das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren herstellbar ist.

Hier kann die Verwendung walz- und/oder sprengplattierten Halbzeugs dadurch vermieden werden, daß die jeweilige als Innenrohr fungierende Werkstofflage schon während der Rohrformung in der Biegewalze und/oder der zur Endformung in der Regel notwendigen Anbiegemaschine kraftschlüssig in die jeweilig als Außenrohr fungierende Werkstofflage gepresst und so im jeweiligen Außenrohr reibschlüssig gehalten wird und zwar ohne das Mehrlagenrohr aufweiten zu müssen und damit die bereits angeführten Nachteile einzugehen. Es sei darauf hingewiesen, daß in einigen Fällen aber auch eine Endformung in der Biegewalze allein möglich ist, etwa bei kürzeren Biegewalzen, die die Funktion der Endformung des Rohres mit zu leisten vermögen. In diesen Fällen nimmt eine Anbiegemaschine nicht am erfindungsgemäßen Verfahren teil.

In einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Mehrlagenrohres

werden einzelne zum Mehrlagenrohr zu kombinierende Werkstofflagen aufeinandergelegt,

wird hiernach dann eine erste Verbindung zwischen den Werkstofflagen dadurch geschaffen, daß diese, vorzugsweise in etwa entlang einer Längs- oder Querkante der aufliegenden Werkstofflage oder vorzugsweise in etwa entlang einer - vorzugsweise nur gedachten - Linie parallel hierzu miteinander verbunden werden,

wird der so gebildete Mehrlagen-Werkstoff mit Hilfe der Biegewalze zum Rohr geformt, wobei durch den Druck der Walzen von oben und unten ständig ein Reib- schluss zwischen den Werkstofflagen erzeugt wird und bei der Verformung die noch frei gegeneinander verschiebbaren Teile der Werkstofflagen aufgrund der unterschiedlichen Biegeradien von Innenrohr und Außenrohr sich entsprechend dem Verformungsfortschritt frei zueinander verschieben,

wird nach einem bestimmten Verformungsfortschritt mindestens eine weitere Verbindung zwischen den Werkstofflagen dadurch geschaffen, daß die aufliegende Werkstofflage an zumindest einer weiteren Position, vorzugsweise in etwa entlang einer zweiten Längs- oder Querkante der aufliegenden Werkstofflage oder vorzugsweise in etwa entlang einer - vorzugsweise nur gedachten -Linie parallel hierzu miteinander verbunden werden, und

wird sodann das Mehrlagenrohr mit Hilfe der Biegewalze und/oder der Anbiegemaschine zu Ende geformt, wobei sich nun während dieser Endformung die Werkstofflagen nicht weiter gegeneinander verschieben, wodurch die jeweilige als Innenrohr fungierende Werkstofflage kraftschlüssig in die jeweilig als Außenrohr fungierende Werkstofflage gepresst wird.

Wenn in diesem Text hier von einer Verbindung entlang einer Kante oder entlang einer (vorzugsweise nur gedachten) Linie die Rede ist, so ist damit jede Art von Verbindung entlang der Kante oder Linie gemeint, gleich, ob diese Verbindung entlang der gesamten Kante oder Linie

oder nur abschnittsweise entlang der Kante oder Linie oder auch nur in einzelnen Punkten (wie etwa Punktschweißungen), etwa in zwei Punkten - vorzugsweise an den Endpunkten der Kante oder Linie - oder gar nur in einem einzelnen Punkt an der Kante oder auf der Linie besteht.

In einer weiteren bevorzugten Ausfülirungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Mehrlagenrohres mit Hilfe einer Biegewalze nach der vorliegenden Erfindung,

wird die erste Verbindung zwischen den Werkstofflagen dadurch geschaffen, daß diese entlang einer der Längs- oder Querkanten der aufliegenden Werkstofflage miteinander verbunden werden, und

es erfolgt die mindestens eine weitere Verbindung zwischen den Werkstofflagen nach einem bestimmtem Verformungsfortschritt entlang der zweiten Längsoder Querkante der aufliegenden Werkstofflage.

Die mindestens eine weitere Verbindung zwischen den Werkstofflagen kann etwa nach einem Verformungsfortschritt zwischen 50 % und weniger als 100 % geschaffen werden.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Doppellagenrohres als Mehrlagenrohr mit einem Außenrohr und einem Innenrohr mit Hilfe einer Biegewalze nach der vorliegenden Erfindung ergibt sich der Verformungsfortschritt nach dem die mindestens eine weitere Verbindung zwischen den Werkstofflagen erfolgt, - hier F _ßr genannt und in Teilen von Hundert angegeben, - vorzugsweise in etwa - wie folgt:

(DA-l-SA-SI)-π • (Z _s + l)

E

^F for = 1 - ^■ 100

(DÄ - SA)-π - (DA-2 -SA-Siy π

mit DA als Außendurchmesser des Außenrohres in mm,

SA als Wanddicke des Außenrohres in mm, SI als Wanddicke des Innenrohres in mm, σi als Streckgrenze des Innenrohres in N/mm2, Zs als Stauchungszuschlag angegeben in Teilen von Hundert und E als Elastizitätsmodul (E-Modul) in N/mm2.

Der vorstehende Ausdruck ergibt sich dabei aus folgenden Beziehungen:

Die Länge der neutralen Faser des Außenrohres - hier L^ genannt - beträgt:

L _nfa = (DA - SÄ)-π

Die Länge der neutralen Faser des Innenrohres - hier JL,^ genannt - beträgt:

L _nß = (DA- 2 - SA- SI) -π

Die Verschiebung der freien Blechkante bei 100 % Verformungsgrad des Rohres - hier JL ₅ , genannt - beträgt dann:

^J fi> — Lψ L ^■ nfl

Der Stauchungsgrad des Innenrohres zum Erreichen der Stauchgrenze - hier εst genannt - ergibt sich zu:

^ε St —

und die Stauchungslänge zum erreichen der Stauchgrenze zu:

L* = ε _St - L _nß - (Z _s + l)

Der Verformungsfortschritt, bei dem die weitere Verbindung zwischen den Werkstoffkgen erfolgt, - hier F _fir genannt - beträgt dann (als Wert zwischen 0 und 1 angegeben) etwa:

und in Teilen von Hundert angegeben:

Löst man diesen Ausdruck mit

DA als Außendurchmesser des Außenrohres in mm,

SA als Wanddicke des Außenrohres in mm,

SI als Wanddicke des Innenrohres in mm, σi als Streckgrenze des Innenrohres in N/mm ² ,

Zs als Stauchungszuschlag angegeben in Teilen von Hundert und

E als Elastizitätsmodul (E-Modul) in N/mm ²

auf, so erhält man den eingangs für den Verformungsfortschritt, bei dem die weitere Verbindung zwischen den Werkstofflagen erfolgt, - hier F _jor genannt und in Teilen von Hundert angegeben - den eingangs bereits angeführten Ausdruck. Der Stauchungszuschlag berücksichtigt dabei die Fertigungsungenauigkeit in der Fixierung der zumindest einen weiteren Werkstofflagenverbindung, und kompensiert dies so, daß die angestrebte Preßkraft des Innenrohres gegen das Außenrohr mindestens erreicht wird.

Einige Beispiele mögen dies veranschaulichen, wobei sich das Minimum und Maximum, wie auch das typische Beispiel sich auf den prozentualen Verformungsgrad beziehen, zu dem die zumindest eine weitere Verbindung zwischen den Werkstofflagen erfolgt:

Tabelle 1: Beispiele zur Ermittlung des Verformungsfortschrittes für eine weitere Verbindung der Werkstofflagen

Die gesuchten Größen ergeben sich dann wie folgt:

Tabelle 2: Gesuchte Größen zu den Beispielen zur Ermittlung des Verformungsfortschrittes für eine weitere Verbindung der Werkstofflagen aus Tabelle 1

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Mehrlagenrohres mit Hilfe einer Biegewalze nach der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Werkstofflagen aus mehr als einem aufgelegten Element, vorzugsweise mehr als einem Blech besteht. Die aufgelegten Elemente können dabei mit ihrer Längskante parallel zur Längskante der unterliegenden Werkstofflage liegen, müssen dies aber nicht. So ist es auch möglich, daß sie mit ihrer Längskante quer hierzu zu liegen kommen.

Liegen die Elemente dabei mit ihrer Längskante parallel - vorzugsweise in etwa parallel - zur Längskante der unterliegenden Werkstofflage so wird die erste Verbindung zwischen den Werkstofflagen vorzugsweise dadurch geschaffen, daß die Elemente, vorzugsweise Bleche, nach dem Auflegen entlang ihrer Stoßstelle, die zugleich jeweils eine Längskante der Elemente, vorzugsweise Bleche, der aufliegenden Werkstofflage bildet, mit der darunterliegenden Werkstofflage, vorzugsweise dem darunterliegenden Blech, verbunden werden.

Dieses Verfahren eignet sich besonders zur Herstellung von erfindungsgemäßen Mehrlagenrohren mit großen Durchmessern, vorzugsweise mit solchen größer als 610 mm (24"), wo oftmals die Breite verfügbarer Innenlagenmaterialbänder, vorzugsweise von Stahlbändern (Stahlblechen), nicht ausreicht, um eine vollständige Innenlage für solch große Rohre abzugeben. Reichen auch zwei Bänder nicht aus, so kann das Verfahren beliebig fortgesetzt werden: Es werden dann drei oder auch mehr Elemente, vorzugsweise Bleche aufgelegt.

Vorzugsweise wird bei dem Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres mit Hilfe einer Biegewalze nach der vorliegenden Erfindung das Mehrlagenrohr durch eine Schweißung des Außenrohres entlang der Rorhrnaht und eine Auftragsschweißung des Innenrohres geschlossen, um so den Mehrlagenrohrkörper zu fertigen.

Auch können die Werkstofflagen an den Stirnseiten des Rohres verbunden werden, etwa um dort das Eindringen von Feuchtigkeit zwischen die metallurgisch ja nicht vollflächig verbundenen Werkstofflagen zu verhindern.

Einen bevorzugten Anwendungsfall des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung stellt die Herstellung von erfindungsgemäßen Doppellagenrohren dar, gleichwohl beschränkt sich die Erfindung nicht hierauf, auch drei-, vier- und noch mehrlagigere erfindungsgemäße Rohre sind hiermit grundsätzlich herstellbar, was nach dem Stand der Technik zumindest weitaus schwieriger, wenn nicht sogar überhaupt unmöglich ist.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung finden Bleche, vorzugsweise Metallbleche und besonders bevorzugterweise Stahlbleche, als Werkstofflage oder Elemente der Werkstofflage Verwendung.

Auch erfolgt in dem Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres mit Hilfe einer Biegewalze nach der vorliegenden Erfindung vorzugsweise zumindest eine der Verbindungen der

Werkstofflagen als Schweißung, was sich vor allem für die zuvor erwähnten Metallbleche, vorzugsweise Stahlbleche eignet.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Mehrlagenrohres mit Hilfe einer Biegewalze nach der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß

einzelne zum Mehrlagenrohr zu kombinierende Werkstofflagen aufeinandergelegt werden, wobei eine als jeweiliges Außenrohr fungierende Werkstofflage ein Grundblech bildet, das in etwa entlang seiner beiden Längskanten oder in etwa parallel hierzu jeweils eine, vorzugsweise aufgeschweißte, Anschlagkante aufweist und die aufliegende Werkstofflage lose zwischen diese Anschlagkanten zu liegen kommt, und

der so gebildete Mehrlagen-Werkstoff mit Hilfe der Biegewalze zu einem Mehrlagenrohr geformt wird, wobei die jeweilige als Innenrohr fungierende Werkstofflage zwischen die Anschlagkanten geklemmt und in der Endphase der Rohrformung in der Biegewalze und/oder einer nachfolgend zum Einsatz kommenden Anbiegemaschine die jeweilige als Innenrohr fungierende Werkstofflage hierdurch kraftschlüssig in die jeweilig als Außenrohr fungierende Werkstofflage gepresst wird.

Nach dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können als jeweilige Innenlage somit auch solche Werkstoffe - wie etwa besonders hochfeste Stähle - Verwendung finden, die sich nicht oder nur sehr schwer schweißen lassen. Das Erfindungsprinzip bleibt jedoch auch nach dieser Ausführungsform das gleiche: Die als Innenrohr fungierende Werkstofflage wird bereits während der Rohrformung in der Biegewalze kraftschlüssig in die jeweilig als Außenrohr fungierende Werkstofflage gepresst und so im jeweiligen Außenrohr reibschlüssig gehalten.

Vorzugsweise wird dabei zwischen den Kanten der aufliegenden Werkstofflage und den Anschlagkanten ein Zwischenraum belassen, der sich erst im Verlaufe des Rohrformungsprozesses schließt.

Dabei kann nach Ausformung des Rohrkörpers die jeweilig als Innenrohr fungierende Werkstofflage vermittels Krafteinwixkung in der als Außenrohr fungierenden Werkstofflage verschoben werden, so daß sich eine Steckmuffe bildet, die ein Ineinanderstecken von Rohren erlaubt, was eine stark vereinfachte Montage der Rohre vor Ort erlaubt.

Vorzugsweise erfolgt auch bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Schweißung des Außenrohres entlang der Rohrnaht zur Vollendung des Rohrkörpers.

Das erfindungsgemäße, insbesondere das nach dem vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Mehrlagenrohr kann insbesondere so ausgestaltet sein, daß eine jeweilig innen liegende Werkstofflage gegenüber der jeweils außen liegenden Werkstofflage eine höhere Streckgrenze oder Dehngrenze (siehe hierzu unten) als diese aufweist, wobei zumindest eine Werkstofflage vorzugsweise aus Metallblech, besonders bevorzugterweise aus Stahlblech besteht.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrlagenrohres ist dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrlagenrohr als Doppellagenrohr ausgebildet ist, welches zwei Werkstofflagen Stahlblech aufweist, wobei die als Innenrohr fungierende Lage Stahlblech einen hohen bis sehr hohen Kohlenstoffanteil aufweist und somit zuminest nicht mehr unbedingt schweißbar ist.

Die so erfindungsgemäß erhaltenen Mehrlagenrohre sind zu solchen nach dem Stand der Technik in vielfältiger Weise unterschiedlich, jedoch ohne, daß sich diese Unterschiede alle zugleich in einem erfindungsgemäßen Mehrlagenrohr zeigen müssen und es demnach kennzeichnen könnten. Vielmehr können diese Unterschiede auch in verschiedener Kombination untereinander auftreten, müssen dies aber gleichwohl nicht.

So ist es nach der vorliegenden Erfindung einerseits nicht erforderlich, plattierte Bleche (mit den bereits eingangs erörterten Nachteilen langer Lieferzeit und begrenzter Verfügbarkeit, sowie hohem Preis) zu verwenden, andererseits können trotzdem Mehrlagenrohre - insbesondere Doppellagenrohre aus Stahlblechwerkstofflagen - mit hoher Streckgrenze des Werkstoffes des jeweiligen Innenrohres bei gleichzeitig niedrigerer Streckgrenze des Werkstoffes des demgegenüber jeweiligen äußeren Rohres hergestellt werden, was etwa für solche Verwendungen von Mehrlagenrohren erforderlich ist, für die es auf eine möglichst hohe Abrasionsbeständigkeit des

Innenrohres ankommt, da eine hohe Abrasionsbeständigkeit i.d.R. auch mit einer hohen Härte und diese wiederum mit einer hohen Streckgrenze einhergeht. Derartige Mehrlagenrohre, die ein innen liegendes Rohr aus einem Material mit höherer als oder gleicher Streckgrenze ein hierzu außen angeordnetes Rohr aufweisen, aber trotzdem keine vollflächige metallurgische Verbindung benachbarter Lagen zeigen, können bislang nach dem Stand der Technik nicht hergestellt werden; es gibt sie bisher nicht. Hingegen werden sie durch die vorliegende Erfindung möglich. Hinzuweisen ist darauf, daß im Falle einer nicht ausgeprägten Streckgrenze - etwa in Fällen nur verstärkt plastischer Verformung - anstelle der Streckgrenze dann die Dehngrenze als Betrag der Spannung einer plastischen bleibenden Dehnung unter einer bestimmten Krafteinwirkung tritt.

Unabhängig vom Vorgesagten ermöglicht das erfkidungsgemäße Verfahren zudem auch eine wesentlich größere Kombinationsvielfalt der Werkstoffe in den erfindungsgemäßen Mehrlagenrohren. So lassen sich nach dem Stand der Technik etwa bestimmte abrasionsbeständige Stähle als Innenlage nicht verwenden, da diese sich sowohl aufgrund der mit ihrer hohen Abrasionsbeständigkeit i.d.R. einhergehenden hohen Streckgrenze nicht in alleiniger Verwendung (z.B. als Einlagenrohr) zum Rohrformungsprozeß eignen und auch zur Innenrohrbildung geschweißt werden müßten, sich aufgrund ihres hohen Kohlenstoffanteils hierzu aber nicht oder nur schecht eignen, d. h. sich insbesondere nicht unbedingt schweißen lassen (s.o.). Entsprechende Rohre existieren daher bis heute ebenfalls nicht. Hingegen ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren, das sich in einer bevorzugten Ausführungsforrn die kraftschlüssige Pressung des jeweiligen Innenrohres in das jeweilige Außenrohr während des Herstellprozesses zunutze macht, auch die Herstellung solcher Mehrlagenrohre, die als Innenlage einen nicht schweißbaren oder nicht unbedingt schweißbaren Werkstoff - etwa einen Stahl mit hohem, vorzugsweise sehr hohem Kohlenstoffanteil - verwenden. Auch wird so die Verwendung überhaupt nicht schweißbarer Werkstoffe, wie etwa moderner Kunststoffe, die die gewünschten Eigenschaften einer Rohrinnenlage aufweisen, überhaupt erst möglich. Rohre mit solchen Innenlagen existieren ebenfalls bislang nicht.

Wiederum unabhängig hiervon können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Mehrlagenrohre ohne Verwendung teurer und schlecht lieferbarer plattierter (vollflächig metallurgisch verbundener) Bleche in nahezu beliebig großen Durchmessern hergestellt werden, was nach dem Stand der Technik bislang nicht möglich ist, da hier die notwendige Expansion durch die

Abmessungen der verwendeten Expansions Stempel oder durch ein, im Falle hydraulischer Ex- pansions-Krafteiαwirkung für die gleichmäßige Ausformung notwendiges Gesenk, welches das zu fertigende Mehrlagenrohr umschließt, begrenzt ist. Demgegenüber ermöglicht das erfindungsgemäße Biegewalzenverfahren Mehrlagenrohre, die solchen vorgegebenen Grenzen nicht unterliegen, da die Biegewalze, die ja immer nur an einer Stelle des Krümmungsradius des Rohres formend angreift, solchermaßen den Durchmesser des erfindungsgemäßen Mehrlagenrohres nicht begrenzt. Damit sind insbesondere auch Mehrlagenrohre ohne plattierte Bleche herstellbar, die die nach dem derzeitigen Stand der Technik gegebene Grenze, von ca. 610 mm (24") Durchmesser - vorzugsweise weit - überschreiten.

Auch ermöglicht die vorliegende Erfindung erst die Herstellung von Mehrlagenrohren mit partieller Innenlage, d.h. ein im Querschnitt nur einen Teilkreis bildendes Innenrohr, etwa in Form einer Rinneneinlage am Rohrfuß, was nach dem Stand der Technik bislang ebenfalls nicht möglich ist.

In diesem Zusammenhang ist erwähnenswert, daß nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung selbstverständlich auch Rohre in nur ganz geringen Stückzahlen, insbesondere auch Einzelstücke wirtschaftlich herstellbar sind, was nach dem Stand der Technik in einem Falle durch das aufwendige Plattieren und die hierfür notwendigen Mindestfertigungslose und im anderen Falle durch die für das Expandieren notwendigen hierfür speziell eingerichteten Werkzeuge und Vorrichtungen gehindert ist.

Im folgenden werden nicht einschränkend zu verstehende Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung besprochen. In dieser zeigt:

Fig. 1 eine perspektivisch skizzierte Aufsicht auf zwei aufeinandergelegte, zum Mehrlagenrohr zu kombinierende Werkstofflagen,

Fig. 2 eine perspektivisch skizzierte Aufsicht auf zwei aufeinandergelegte, zum Mehrlagenrohr zu kombinierende Werkstoffiagen mit einer ersten Verbindung, vorzugsweise Schweißung zwischen den Werkstofflagen in etwa entlang einer (gedachten) Linie parallel zu einer Längskante der aufliegenden Werkstofflage,

Fig. 3 eine perspektivisch skizzierte Aufsicht auf zwei aufeinandergelegte zum Mehrlagenrohr zu kombinierende Werkstofflagen, wobei hier eine der Werkstofflagen aus zwei in Rohrlängsrichtung aufgelegten Elementen - vorzugsweise Blechen - besteht,

Fig. 3a zeigt eine weitere perspektivisch skizzierte Aufsicht auf zwei aufeinandergelegte zum Mehrlagenrohr zu kombinierende Werkstofflagen , wobei hier eine der Werkstofflagen, nämlich die aufgelegte Werkstofflage aus mehreren, nämlich einer Vielzahl in Rohrumfangsrichtung aufgelegten Elementen- vorzugsweise Blechen - besteht,

Fig. 4 eine perspektivisch skizzierte Aufsicht auf zwei aufeinandergelegte, zum Mehrlagenrohr zu kombinierende Werkstofflagen, wobei eine der Werkstoffiagen aus mehr als einem, nämlich hier zwei aufgelegten Elementen - vorzugsweise Blechen - besteht und hier eine erste Verbindung zwischen den Werkstofflagen dadurch geschaffen wurde, daß die Elemente nach dem Auflegen entlang ihrer Stoßstelle, die zugleich jeweils eine Längskante der Elemente der aufliegenden Werkstofflage bildet, mit der darunterliegenden Werkstofflage verbunden, vorzugsweise verschweißt wurden,

Fig. 5 eine perspektivisch skizzierte Sicht in ein erfindungsgemäßes Mehrlagenrohr von einer Stirnseite her während des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens, nämlich in dem Verfahrensschritt, wo der hierbei gebildete Mehrlagen-Werkstoff mit Hilfe der Biegewalze (Die Biegewalze selbst ist hier ausgeblendet und daher nicht zu sehen!) zum Rohr geformt wird, wobei durch den Druck der Walzen von oben und unten ständig ein Reibschluss zwischen den Werkstofflagen erzeugt wird und bei der Verformung die noch frei gegeneinander verschiebbaren Teile der Werkstofflagen aufgrund der unterschiedlichen Biegeradien von Innenrohr und Außenrohr sich entsprechend dem Verformungsfortschritt frei zueinander verschieben,

Fig. 6 eine perspektivisch skizzierte Sicht in ein erfindungsgemäßes Mehrlagenrohr von einer Stirnseite her während des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens, nämlich in dem Verfahrensschritt, wo nach einem bestimmten Verformungsfortschritt mindestens eine weitere Verbindung zwischen den Werkstofflagen dadurch geschaffen wurde, daß die aufliegende Werkstofflage an zumindest einer weiteren Position miteinander verbunden wurden,

Fig. 7 einen perspektivischen Querschnitt durch ein fertiggestelltes erfindungsgemäßes Mehrlagenrohr mit Innen- und Außenlage,

Fig. 8 einen perspektivischen Querschnitt durch ein Mehrlagenrohr mit Innen- und Außenlage in Detailansicht im Bereich der Schweißnaht,

Fig. 9 eine perspektivische Sicht auf das, später das Außenroht bildende, Grundblech mit Anschlagskanten und das, das spätere Innenrohr bildende, Innenblech, und zwar im noch flachen unverarbeiteten Zustand, und

Fig. 10 einen perspektivischen Querschnitt durch ein Mehrlagenrohr nach der vorliegenden Erfindung, wo das Grundblech des Außenrohres Anschlagskanten aufweist und das das Innenrohr bildende Innenblech nach entsprechendem Verformungsfortschritt zwischen diesen Anschlagskanten eingeklemmt ist

Fig. 1 zeigt eine perspektivisch skizzierte Aufsicht auf zwei aufeinandergelegte, zum Mehrlagen- rohr zu kombinierende Werkstofflagen 1, 2.

Fig. 2 zeigt eine perspektivisch skizzierte Aufsicht auf zwei aufeinandergelegte, zum Mehrlagenrohr zu kombinierende Werkstofflagen mit einer ersten Verbindung 3a und 3b - vorzugsweise Schweißung (nämlich an den Punkten 3a, 3b) - zwischen den Werkstofflagen 1, 2 in etwa entlang einer (gedachten) Linie parallel zu einer Längskante 4 der aufliegenden Werkstofflage 1.

Fig. 3 zeigt eine perspektivisch skizzierte Aufsicht auf zwei aufeinandergelegte zum Mehrlagenrohr zu kombinierende Werkstofflagen Ia, Ib, 2, wobei hier eine der Werkstofflagen, nämlich die aufgelegte Werkstofflage aus zwei in Rohrlängsrichtung aufgelegten Elementen Ia, Ib

- vorzugsweise Blechen - besteht.

Fig. 3a zeigt eine weitere perspektivisch skizzierte Aufsicht auf zwei aufeinandergelegte zum Mehrlagenrohr zu kombinierende Werkstofflagen Ia, Ib, ..., In, 2, wobei hier eine der Werkstofflagen, nämlich die aufgelegte Werkstofflage aus einer Vielzahl, nämlich einer endlichen Anzahl - hier n genannt - von in Rohrumfangsrichtung aufgelegten Elementen Ia, Ib In

- vorzugsweise Blechen - besteht. Daß es sich um eine beliebige Anzahl von n aufgelegten Elementen Ia, Ib, ..., In handeln kann, wird dabei in der Zeichnung durch eine gepunktete Linie U angedeutet.

Die aufgelegten Elemente Ia, Ib In liegen dabei hier mit ihrer Längskante 4 quer zur Längskante der unterliegenden (^unten Hegenden) Werkstofflage 2, wohingegen sie hier mit ihrer jeweiligen Querkante 4a parallel zur Längskante der unterliegenden (=unten Hegenden) Werkstofflage 2 Hegen. Auch sind die bei dieser Anordnung vorgesehenen jeweiligen ersten Verbindungen 3ai, 3a2, 3bi, 3b2, 3m, 3n ₂ der auf die Werkstofflage 2 aufgelegten Elemente Ia, Ib

In hier zu sehen.

Fig. 4 zeigt eine perspektivisch skizzierte Aufsicht auf zwei aufeinandergelegte, zum Mehrlagenrohr zu kombinierende Werkstofflagen Ia, Ib, 2, wobei eine der Werkstofflagen aus mehr als einem, nämHch hier zwei aufgelegten Elementen Ia, Ib - vorzugsweise Blechen - besteht und hier eine erste Verbindung 3 zwischen den Werkstofflagen dadurch geschaffen wurde, daß die Elemente Ia, Ib nach dem Auflegen endang ihrer Stoßstelle, die zugleich jeweils eine Längskante der Elemente Ia, Ib der aufliegenden Werkstofflage bildet, mit der darunterHegenden Werkstofflage 2 verbunden, vorzugsweise verschweißt wurden. Hier erfolgte diese Verbindung 3 endang der Stoßstelle und zugleich Längskante durch eine sich über die gesamte Länge der StoßsteUe und zugleich Längskante erstreckende geschlossene Verbindung 3, vorzugsweise Schweißung. Insbesondere ist dabei eine abschnittsweise Verbindung, vorzugsweise Verschweißung mögHch.

Fig. 5 zeigt eine perspektivisch skizzierte Sicht in ein erfindungsgemäßes Mehrlagenrohr 5 von einer Stirnseite her während des erfindungsgemäßen HersteUverfahrens, nämHch in dem Verfahrensschritt, wo der hierbei gebildete Mehrlagen-Werkstoff mit Hilfe der Biegewalze (Die Biegewalze selbst ist hier ausgeblendet und daher nicht zu sehen!) zum Rohr 5 geformt wird, wobei durch den Druck der Waken von oben und unten ständig ein Reibschluss zwischen den Werkstofflagen 1, 2 erzeugt wird und bei der Verformung die noch frei gegeneinander verschiebbaren Teile Ic gegen 2a, sowie Id gegen 2b der Werkstofflagen aufgrund der unter- schiedHchen Biegeradien von Innenrohr 1 und Außenrohr 2 sich entsprechend dem Verformungsfortschritt frei zueinander verschieben. Die erste Verbindung 3a und 3b zwischen den beiden Werkstofflagen 1, 2 erfolgte hier bereits an zwei Punkten 3a, 3b, die entlang einer (gedachten) Linie paraHel zu einer Längskante des sich bildenden Innenrohres 2 - nämHch an den dortigen Endpunkten - Hegen. Im Bereich dieser ersten Verbindung 3a und 3b der Werkstofflagen 1, 2 aber, können sich diese aufgrund ihrer Verbindung 3a und 3b zueinander nun nicht mehr gegeneinander verschieben, sondern bleiben hier gegeneinander fixiert.

Fig. 6 zeigt eine perspektivisch skizzierte Sicht in ein erfindungsgemäßes Mehrlagenrohr 5 von einer Stirnseite her während des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens, nämlich in dem Verfahrensschritt, wo nach einem bestimmten Verformungsfortschritt mindestens eine weitere Verbindung - hier zwei weitere Verbindungen - 6a und 6b, hier jeweils als durchgehende oder partiell ausgeführte Schweißnaht ausgeführt, zwischen den Werkstofflagen 1, 2 dadurch geschaffen wurde, daß die aufliegende Werkstofflage 1 an zumindest einer weiteren Position - hier an zwei weiteren Positionen - miteinander verbunden wurden. Hierauf folgend kann sodann das Mehrlagenrohr 5 mit Hilfe der Biegewalze und/oder Anbiegemaschine zu Ende geformt werden (nicht mehr zu sehen), wobei sich nun während dieser Endformung die Werkstofflagen aufgrund der weiteren Verbindungen 6a und 6b nun nicht mehr weiter gegeneinander verschieben, wodurch die jeweilige als Innenrohr fungierende Werkstofflage 1, Ic, Id kraftschlüssig in die jeweilig als Außenrohr fungierende Werkstofflage 2, 2a, 2b gepresst wird

Fig. 7 zeigt sodann einen perspektivischen Querschnitt durch ein fertiggestelltes erfindungsge- mäßes Mehrlagenrohr 5 mit Innenlage (auch Innenrohr, Innenrohrleitung, Innenblech etc. genannt) 1 und Außenlage (auch Außenrohr, Außenrohrleituhg, Grundblech etc. genannt) 2, wobei das Mehrlagenrohr 5 durch eine Schweißung 7 des Außenrohres 2 entlang einer Rorhrnaht 8 und eine Auftrags schweißung 9 des Innenrohres 1 geschlossen wurde.

Fig. 8 zeigt einen perspektivischen Querschnitt durch ein Mehrlagenrohr nach Fig. 7 mit Innenlage 1 und Außenlage 2 in Detailansicht im Bereich der beiden Schweißnähte 7, 9.

Fig. 9 zeigt eine perspektivische Sicht auf das, später das Außenrohr bildende, Grundblech 2 mit Anschlagskanten 10a, 10b und das, das spätere Innenrohr bildende, Innenblech 1, und zwar im noch flachen unverarbeiteten Zustand. Der so gebildete Mehrlagen-Werkstoff wird mit Hilfe einer Biegewalze zu einem erfindungsgemäßen Mehrlagenrohr geformt, wobei die jeweilige als Innenrohr fungierende Werkstofflage 1 zwischen die Anschlagkanten 10a, 10b geklemmt und so kraftschlüssig in die jeweilig als Außenrohr fungierende Werkstofflage 2 gepresst wird. Hier ist auch zu sehen, daß dabei zwischen den Kanten der aufliegenden Werkstoffkge und den Anschlagkanten 10a, 10b ein Zwischenraum belassen ist, der sich erst rm Verlaufe des Rohrformungsprozesses schließt.

Fig. 10 zeigt einen Querschnitt durch ein Mehrlagenrohr 5 nach der vorliegenden Erfindung, wo das Grundblech des Außenrohres 2 Anschlagskanten 10a, 10b aufweist und das das Innen-

röhr bildende Innenblech 1 nach entsprechendem Verformungsfortschritt zwischen diesen Anschlagkanten 10a, 10b eingeklemmt ist, und es so infolge des Biegeprozesses kraftschlüssig in das Außenrohr 1 gepresst wird. Der Zwischenraum zwischen den Kanten der aufliegenden Werkstofflage und den Anschlagkanten 10a, 10b hat sich zuvor bereits geschlossen.