Die Erfindung betrifft ein Rohr zur Verwendung im Zusammenhang mit einer Tiefbohrung, umfassend ein Leichtmetallrohr aus einer AI-Legierung mit in Längsrichtung des Rohres angeordneten Abschnitten unterschiedlicher Wandstärke und jeweils einer Kupplung an jedem Ende zum Anschließen des Rohres an ein weiteres Rohr. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Leichtmetallrohres für ein solches Rohr.

Derartige Rohre werden bei Tiefbohrungen beispielsweise als Bohrrohre zur Ausbildung eines Bohrgestänges eingesetzt, beispielsweise bei der Erdöl- und Erdgasexploration und -förderung. Eingesetzt werden können derartige Rohre auch zur Ausbildung einer Steigleitung und/oder einer Verrohrung. Eingesetzt werden derartige Rohre auch für Tiefbohrungen, die anderen Zwecken dienen, beispielsweise der Wasser- oder Wärmegewinnung. Für die Durchführung einer Bohrung werden eine Vielzahl derartiger als Bohrrohre ausgebildete Rohre benötigt, die an ihren Enden jeweils eine Kupplung aufweisen. Bei diesen Rohrverbindungskupplungen handelt es sich entweder um eigenständige Bauteile, die mit dem Rohr verbunden sind oder in die Enden der Rohre eingebracht sind. Im Zuge des Bohrvorschrittes werden diese miteinander verbunden und bilden ein Bohrgestänge. Das Bohrgestänge und damit jedes einzelne darin verbaute Bohrrohr muss den auf das Bohrgestänge einwirkenden Kräften stand- halten. Dieses betrifft vornehmlich eine Übertragung des zum Erzielen eines Bohrvorschrittes notwendigen Drehmomentes, welches in das Bohrgestänge eingekoppelt und über dieses bis zum Bohrkopf übertragen werden muss. Derartige Bohrgestänge können mehrere Kilometer lang sein. Ein solches Bohrrohr muss auch den axialen Zugbelastungen Stand hal- ten, die auf dieses vor allem beim Herausziehen des Bohrgestänges wirken. Neben der mechanischen Belastung sind derartige Bohrrohre im Bohrloch auch chemischen Belastungen ausgesetzt, und zwar auch durch das Einwirken der Spülflüssigkeit und der darin gelösten Stoffe. Ähnliches gilt auch für den Fall, dass die Rohre im Rahmen einer Steigleitung und/oder als Verrohrung vorgesehen sind. Bohrrohre aus hochfesten Stahllegierungen genügen diesen Anforderungen. Diese haben jedoch zum Nachteil, dass vor allem bei längeren Bohrgestängen das Gewicht des Bohrgestänges beträchtlich ist. Um diesbezüglich Abhilfe zu schaffen, sind Bohrrohre entwickelt worden, die aus ei- nem Leichtmetallrohr und daran endseitig angeschlossenen Kupplungsstücken, typischerweise aus Stahl bestehen. Aufgrund des gegenüber Stahl erheblich geringeren spezifischen Gewichtes einer Aluminiumlegierung sind derartige Bohrrohre gegenüber solchen aus Stahl entsprechend leichter. Dieses wirkt sich positiv auf den Bohrrohrtransport, die Handha- bung der Bohrrohre am bzw. auf dem Bohrturm und auf das zum Antreiben des Bohrgestänges benötigte Antriebsaggregat aus. Werden Kupplungsstücke als Kupplungen eingesetzt, sind diese typischerweise durch Aufschrumpfen an dem jeweilige Ende des Leichtmetallrohres befestigt. Bekannt ist ein solches Bohrrohr mit einem Leichtmetallrohr und mit an dessen Enden angeschlossene Stahlkupplungen aus DE 1 1 48 508.

Eingesetzt wird für die Herstellung des Leichtmetallrohres dieses vorbekannten Bohrrohres eine Aluminiumlegierung des Typs AA 2014 oder AA 7075. Bei beiden Legierungstypen handelt es sich um hochfeste Alumi- niumlegierungen, die ihre Festigkeit aufgrund der besonderen Legierungszusammensetzung und dem Warmaushärteprozess erhalten. Hergestellt werden derartige Leichtmetallrohre typischerweise durch Strangpressen. Anschließend werden die stranggepressten Rohre durch Recken um 1 - 1 ,5% gerichtet, um eine darin unter Umständen eingebrachte Krümmung zu beseitigen. Abschließend werden die gereckten Leichtmetallrohre warm ausgehärtet. Bei der Legierung des Typs AA 2014 handelt es sich um eine Aluminiumlegierung des Typs AICu4SiMg. Bei der Legierung des Typs AA 7075 handelt es sich um eine Legierung des Typs AIZn5.5MgCu. Bei Leichtmetallbohrrohren ist man dazu übergegangen, das Leichtmetallrohr derselben mit Abschnitten unterschiedlicher Wanddicke in Längserstreckung, sogenannte "tailored tubes" herzustellen. Das Leichtmetallrohr eines solchen Bohrrohres verfügt typischerweise über drei Abschnitte mit einer größeren Wanddicke, die jeweils durch einen Abschnitt mit geringe- rer Wanddicke voneinander getrennt sind. Zwei der Abschnitte mit größerer Wanddicke bilden die Endabschnitte des Rohres. Diese Abschnitte sind gegenüber dem benachbarten Abschnitt mit einer größeren Wanddi- cke ausgestattet, damit diese in nachfolgenden Bearbeitungsschritten zum Anschließen der Kupplungen bearbeitet werden können. Ein dritter Abschnitt größerer Wanddicke befindet sich mittig zwischen den beiden Endabschnitten und dient als Verschleißpolster. Die Übergänge zwischen den Abschnitten unterschiedlicher Wanddicke sind kontinuierlich. Um solche Leichtmetallrohre für ein Bohrrohr der genannten Art mit der notwendigen Festigkeit herzustellen, wird es als erforderlich angesehen, eine Aluminiumlegierung einzusetzen, die infolge der Zusammensetzung der Legierung und der Warmaushärtbarkeit die notwendige Festigkeit erhält, um sicherzustellen, dass alle Bestandteile des Rohres dieselben Festigkeitswerte aufweisen.

Neben Aluminiumlegierungen dieses Typs (AA 2014 bzw. AA 7075) sind auch andere hochfeste AI-Legierungen bekannt, die ihre Festigkeit erst durch einen Reckprozess erhalten. Bei derartigen Legierungen handelt es sich um reckempfindliche AI-Legierungen, wie diese für Flugzeugbauteile, beispielsweise als Längsspanten eingesetzt werden. Derartige Bauteile weisen über ihre Längserstreckung eine gleich bleibende Wanddicke auf, so dass durch den Reckvorgang die gewünschten Festigkeitswerte über die gesamte Länge des Bauteils eingestellt werden können. Dieses ist jedoch bei Bauteilen mit Abschnitten unterschiedlicher Wanddicke in Längserstreckung und damit in Reckrichtung nicht möglich, da bei dem Vorgang des Reckens in Abhängigkeit von dem Unterschied in der Wanddicke vornehmlich oder sogar ausschließlich nur die Abschnitte mit der geringeren Wanddicke gereckt werden mit dem Ergebnis, dass sich die gewünschte Festigkeit zwar in diesen Abschnitten einstellen lässt, nicht jedoch in den Abschnitten größerer Wanddicke.

Auch wenn mit der Aluminiumlegierung AA 2014 oder AA 7075 Leichtme- tallrohre mit Abschnitten unterschiedlicher Wanddicke zur Herstellung eines Bohrrohres mit derzeitig als hinreichend angesehenen Festigkeiten hergestellt werden können, entsprechen diese Festigkeitswerte nicht denjenigen von Stahlbohrrohren. Aus diesem Grunde können für tiefere Bohrungen, die ein längeres Bohrgestänge benötigen, für welche Anwendun- gen man gerne Leichtmetallbohrrohre zur Verfügung hätte, diese gerade nicht eingesetzt werden. Ist die Festigkeit der Bohrrohre nicht hinreichend, kann die Bohrtätigkeit nur mit begrenztem Drehmoment durchgeführt wer- den. Dieses beeinträchtigt die Bohrleistung. Überdies zeigt sich, dass die Korrosionsbeständigkeit von aus diesen Aluminiumlegierungen hergestellten Leichtmetallbohrrohren, gerade im korrosiven Milieu eines Bohrloches und der darin enthaltenen Spülflüssigkeit unbeständig ist. Dieses ist für die Praxis unerwünscht, da dann die Korrosion nicht kontrollierbar ist und daher die eingesetzten Bohrrohre einer oftmaligen Korrosionskontrolle unterworfen werden müssen.

Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Rohr zur Verwendung im Zusammenhang mit Tiefbohrungen und somit beispielsweise als Bohrrohr ausgebildet, mit einem Leichtmetallrohr aus einer AI-Legierung sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Rohres vorzuschlagen, welches gegenüber herkömmlichen Leichtmetallrohren, hergestellt aus einer Aluminium- legierung gemäß AA 2014 oder AA 7075, nicht nur verbesserte Eigenschaften aufweist, sondern sich ebenfalls zur Herstellung von Rohren mit Abschnitten unterschiedlicher Wanddicke eignet.

Gelöst wird diese Erfindung durch ein eingangs genanntes, gattungsge- mäßes Rohr, bei dem das Leichtmetallrohr aus einer AI-Legierung hergestellt ist, die folgende Zusammensetzung aufweist:

2,5 - 5,0 Gew.-% Cu,

0,2 - 1 ,0 Gew.-% Mg,

0,8 - 2,0 Gew.-% Li,

max. 0,15 Gew.-% Si,

max. 0,15 Gew.-% Fe,

max. 0,5 Gew.-% Mn,

max. 1 ,0 Gew.-% Zn,

max. 0,1 Gew.-% Ti,

max. 0,5 Gew.-% Ag,

Rest AI nebst unvermeidbaren Verunreinigungen.

Bei den Legierungszusammensetzungen, die im Rahmen dieser Ausführungen beschrieben sind, können unvermeidbare Verunreinigungen je Element von 0,05 Gew.-% enthalten sein, wobei die Gesamtmenge an Verunreinigungen 0,15 Gew.-% nicht überschreiten sollte. Es ist jedoch bevorzugt, die Verunreinigungen möglichst gering zu halten, sodass diese je Element einen Anteil von 0,02 Gew.-% und eine Gesamtmenge von 0,8 Gew.-% nicht überschreiten.

Die verfahrensbezogene Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei dem das Leichtmetallrohr im Wege eines Strangpressverfahrens geformt und anschließend lösungsgeglüht wird, bei dem das stranggepresste Rohr anschließend über seine gesamte Länge gereckt wird, und zwar soweit, dass der oder die Abschnitte mit der geringsten Wanddicke um zumindest 2 bis 2,5 % gereckt werden und bei dem das gereckte Leichtmetallrohr in einem nachfolgenden Prozessschritt bei einer Temperatur zwischen 1 64°C und 180°C warm ausgelagert wird.

Bei dem Konzept des beanspruchten Rohres sowie bei dem vorgenannten Herstellungsverfahren zum Herstellen des Leichtmetallrohres haben sich die Erfinder über das eingangs umrissene Vorurteil hinweggesetzt, dass man für Rohre mit Abschnitten unterschiedlicher Wandstärke keine reckempfindliche AI-Legierung einsetzen könne. Tatsächlich handelt es sich bei der AI-Legierung, aus der das Leichtmetallrohr für das Rohr typischerweise mit einem Strangpressverfahren hergestellt wird, um eine reckemp- findliche Legierung, mithin eine Legierung, bei deren Verwendung die daraus hergestellten Bauteile zu recken sind, sollen diese Bauteile besonderen Festigkeitsanforderungen genügen. Dieses ist bei Rohren der beanspruchten Art der Fall. Schließlich sind diese zum Einsatz im Zusammenhang mit Tiefbohrungen und somit beispielsweise als Bohrrohre vorgese- hen.

Unabhängig davon, ob ein aus dieser Legierung hergestelltes Leichtmetallrohr in Längserstreckung Abschnitte mit unterschiedlichen Wanddicken aufweist, weisen diese nicht nur verbesserte Festigkeitseigenschaften auf, sondern die daraus hergestellten Leichtmetallrohre erweisen sich vor allem auch gegenüber dem aggressiven Milieu in einem Bohrloch korrosionsbeständig. Dieses ist gerade für die Praxis ein erheblicher Vorteil. Die Festigkeitswerte können um mehr als 20%, typischerweise sogar um 30 - 50% gesteigert werden. Eine kritische Größe gerade bei Rohren für den Einsatzzweck im Zusammenhang mit Tiefbohrungen ist auch deren Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit. Gegenüber herkömmlichen Rohren aus einer AI-Legierung gemäß AA 7075 wird die Spannungsrisskorrosionsbe- ständigkeit signifikant verbessert. Die Rohre gemäß der Erfindung erweisen sich auch gegenüber solchen aus einer AI-Legierung gemäß AA 2014 in Bezug auf ihre Spannungsrisskorossionsbeständigkeit deutlich verbessert. Untersuchungen haben gezeigt, dass diese sogar mehr als 3-fach besser ist als bei einem Rohr, hergestellt aus einer Legierung AA 2014. Ebenso wie die typischen Festigkeitswerte ist bei einem Rohr mit einem Leichtmetallrohr aus einer Legierung, wie beansprucht, die Schwingfestigkeit in entsprechendem Maße verbessert. In geschickter Weise kann zudem bei einem Leichtmetallrohr aus einer solchen Legierung mit Wandabschnitten unterschiedlicher Wanddicke das unterschiedliche Reckverhalten genutzt werden, und zwar vor einer zur abschließenden Einstellung der Festigkeit durchgeführten Warmauslagerung. Durch das Recken in den Abschnitten mit der dünneren Wanddicke, wobei das Recken um zumindest 2 - 2,5%, vorzugsweise jedoch sogar um 4 - 4,5% und mehr durchgeführt wird, welche Reckangaben sich auf die Abschnitte der geringsten Wanddicke beziehen, werden die Abschnitte mit größerer Wanddicke nicht oder nur sehr untergeordnet gereckt. Dieses ist abhängig von dem Wanddickenunterschied zwischen den Abschnitten mit geringerer Wanddicke und denjenigen mit größerer Wanddicke. Dies hat zur Folge, dass die Abschnitte mit größerer Wanddicke durch den Reck- prozess weniger oder gar nicht beeinflusst sind. Im Zuge der anschließenden Warmauslagerung mit der damit verbundenen Aushärtung wird die Endfestigkeit auch in den Abschnitten größerer Wanddicke eingestellt. Die hierdurch erzielten Festigkeitswerte sind typischerweise etwas geringer als diejenigen Festigkeitswerte, die infolge des Reckens in den Abschnitten geringerer Wanddicke zu beobachten sind. Dieses ist jedoch unproblematisch, da die in diesen Abschnitten geringere Festigkeit durch die vorhandene größere Wanddicke kompensiert wird. Insofern haben die Erfinder bei der Konzeption dieser Erfindung auch das Vorurteil überwunden, dass ein Bohrrohr mit Abschnitten unterschiedlicher Wanddicke über die gesamte Länge eine einheitliche Materialfestigkeit aufweisen muss.

Für die Herstellung eines solchen Leichtmetallrohres eignet sich bei- spielsweise eine AI-Legierung gemäß AA 2195.

Im Rahmen einer für eine Legierung AA 2195 vorgesehenen Warmausla- gerung bei 153°C können hinreichende Festigkeiten f ür das Leichtmetallrohr zur Verwendung beispielsweise als Teil eines Bohrrohrs eingestellt werden, wenn der Unterschied in der Wanddicke zwischen dem Abschnitt mit der geringsten Wanddicke und demjenigen der größten Wanddicke kleiner als 1 ,2 ist. Um hinreichende Festigkeiten für das aus einer solchen AI-Legierung hergestellte Rohr auch dann zu gewährleisten, wenn die Wanddicke der Abschnitte größerer Wanddicke mehr als das 1 ,2-Fache der Abschnitte der geringeren Wanddicke betragen, wurde ein neues Warmauslagerungsverfahren entwickelt. Einfluss nimmt in diese Konzepti- on auch, dass die Zeit der Warmauslagerung nicht überlang bemessen sein soll, um den Herstellungsprozess nicht unnötig zu verteuern. Hinreichende Festigkeiten bei einem Leichtmetallrohr aus der erfindungsgemäßen Legierung mit unterschiedlicher Wandstärke in einzelnen Abschnitten lassen sich auch bei größeren Wanddickenunterschieden erreichen, wenn die Warmauslagerung bei einer erhöhten Temperatur, und zwar zwischen 1 64°C und 180Ό durchgeführt wird, typischerweise f ür 24 - 38 Stunden. Besonders bevorzugt ist eine Warmauslagerung für 36 Stunden bei 170°C oder etwa 170Ό. Ausgehend von dem für AA 2195 bekannten Warmaushärteverfahren, welches, den Vorgaben entsprechend, bei einer Temperatur von 153°C durchgeführt wird, war allerdings bekannt, dass bei höheren Warmausla- gerungstemperaturen die zu erzielende Endfestigkeit wieder abnimmt. Unerwartet ist jedoch, dass bei einer Warmauslagerung in dem genannten Temperaturfenster die Angleichung in der Festigkeit der nicht oder weniger stark gereckten Abschnitte des Rohres zu denjenigen, die maximal gereckt worden sind, verbessert ist, mithin der Unterschied in den Festigkeiten dieser Abschnitte des Leichtmetallrohres relativ gering ausfällt. In jedem Fall können mit diesem Verfahren selbst in ungereckten Abschnit- ten des Rohres Festigkeiten erzielt werden, die gegenüber den Festigkeiten eines herkömmlichen Leichtmetallrohres verbessert sind.

Besonders gute Eigenschaften für das Leichtmetallrohr lassen sich erzielen, wenn die AI-Legierung ausschließlich die vorgenannten Legierungs- elemente mit den beanspruchten Anteilen aufweist.

Für die Zwecke des Herstellens eines Leichtmetallrohres für ein Rohr der in Rede stehenden Art und deren vorgesehene Verwendung im Zusammenhang mit einer Tiefbohrung kann eine weitere Verbesserung in den Eigenschaften erzielt werden, wenn das Leichtmetallrohr aus einer Legierung mit folgenden Legierungselementen hergestellt ist:

3,5 - 4,5 Gew.-% Cu,

0,2 - 0,8 Gew.-% Mg,

0,8 - 1 ,3 Gew.-% Li,

0,1 - 0,4 Gew.-% Mn,

0,02 - 0,07 Gew.-% Ti,

max. 0,15 Gew.-% Si,

max. 0,15 Gew.-% Fe,

Rest AI nebst unvermeidbaren Verunreinigungen.

In einer bevorzugten Weiterbildung dieser Legierungszusammensetzung beträgt der Mg-Anteil zwischen 0,28 und 0,4 Gew.-% und der Mn-Anteil zwischen 0,01 und 0,25 Gew.-%.

Mit dieser Legierung kann die Festigkeit des Leichtmetallrohres nochmals gesteigert werden, wobei insbesondere der Mn-Gehalt sich festigkeitsstei- gernd auswirkt.

In einer alternativen Ausgestaltung wird folgende Legierungszusammensetzung eingesetzt:

3,5 - 4,5 Gew.-% Cu,

0,2 - 0,8 Gew.-% Mg,

0,8 - 1 ,3 Gew.-% Li,

0,1 - 0,4 Gew.-% Mn,

0,02 - 0,07 Gew.-% Ti,

0,2 - 0,5 Gew.-% Ag,

max. 0,15 Gew.-% Si,

max. 0,15 Gew.-% Fe,

max. 0,5 Gew.-% Ag,

Rest AI nebst unvermeidbaren Verunreinigungen. Bei dieser Legierung wirkt sich der Ag-Gehalt festigkeitssteigernd aus. Aus Kostengründen wird man vermutlich für einen industriellen Maßstab die Ag-haltige Variante nicht wählen. Den gleichen Effekt hat eine Beimen- gung des Elementes Ag auch in den zuvor genannten Legierungen.

Die Anwesenheit von Li in der Legierung wirkt sich nicht nur festigkeits- steigernd aus, sondern hierdurch wird auch das spezifische Gewicht ge- ring gehalten. Die vorgenannten Legierungen weisen ein spezifisches Gewicht auf, welches um einige Prozentpunkte unterhalb dem spezifischen Gewicht der Legierung AA 2014 liegt.

Der Li-Gehalt ist an die Cu- und Mg-Gehalte der Legierung angepasst, und zwar dergestalt, dass zwar ein gewisser Li-Anteil in die Legierung eingebaut wird, jedoch nur so viel, dass dieses in Lösung gebracht wird und keine unerwünschten Li-haltigen Phasen entstehen. Aus diesem Grunde ist der Li-Gehalt der Legierung auf den engen Bereich zwischen 0,8 und 2,0 Gew.-% begrenzt.

Magnesium trägt zu den gewünschten Eigenschaften des aus dieser Legierung hergestellten Rohres bei, ist jedoch nur mit dem genannten Anteil zugelassen, damit sich keine unerwünschten Phasen (wie z.B. die S- Phase AI ₂ CuMg) ausbilden. Unter Berücksichtigung der weiteren Legie- rungselemente soll der Mg-Anteil 1 ,0 Gew.-% nicht überschreiten.

Die zugelassenen Fe- und Si-Anteile werden zumeist als Verunreinigung durch Recycling von Vorprodukten in die Legierung eingebracht. Diese beeinträchtigen die gewünschten Eigenschaften des daraus hergestellten Leichtmetallrohres nicht.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen: Fig. 1 : einen schematisierten Längsschnitt durch ein Leichtmetallrohr, ein Diagramm entsprechend demjenigen der Figur 2, jedoch mit einer durchgeführten Warmauslagerung gemäß der Erfindung und

Fig. 3: ein Diagramm, darstellend den Dehngrenzenverlauf über die Warmaushärtungszeit bei einer Warmauslagerung mit Bedingungen gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 4: ein Diagramm zum Darstellen der Fließgrenze bzw. der

Reisfestigkeit eines erfindungsgemäßen Rohres in Zusammenschau mit dem Reckgrad desselben.

Figur 1 zeigt einen schematisierten Längsschnitt durch ein Leichtmetallrohr 1 zur Ausbildung eines Bohrrohres, wie diese für Tiefbohrungen ver- wendet werden. Das in Figur 1 gezeigte Leichtmetallrohr 1 ist in seiner Längserstreckung nicht maßstäblich gezeigt. Das Längen/Durchmesser- Verhältnis ist tatsächlich sehr viel kleiner als in dieser Schemazeichnung wiedergegeben.

Das Leichtmetallrohr 1 weist in Längserstreckung Abschnitte unterschiedlicher Wanddicke auf. Das Rohr 1 des dargestellten Ausführungsbeispiels ist in Bezug auf seine Mitte symmetrisch in Richtung zu seinen Enden hin ausgelegt. Der mittlere Abschnitt Ai des Leichtmetallrohres 1 weist eine gegenüber benachbarten Abschnitten größere Wanddicke auf. Benachbart zu dem Abschnitt Ai befinden sich zu seinen beiden Seiten Abschnitte A ₂ geringerer Wandstärke. Zwischen den Abschnitten Ai und A ₂ ist jeweils ein kontinuierlicher Übergang vorgesehen, wobei sich die Wanddicke allmählich von dem Abschnitt A ₂ zu dem Abschnitt Ai hin vergrößert. Benachbart zu den Abschnitten A ₂ ist jeweils ein Endabschnitt A ₃ , der wiederum gegenüber dem Abschnitt A ₂ eine größere Wanddicke aufweist. Auch zwischen den Abschnitten A ₂ und A ₃ befindet sich jeweils ein Übergangsabschnitt, in dem die Wanddicke von der Wanddicke des Abschnittes A ₂ kontinuierlich und allmählich in die Wanddicke des Abschnittes A ₃ übergeht. Der Wanddickenunterschied zwischen den Abschnitten Ai, A ₃ und A ₂ beträgt etwa das 2-fache.

Es versteht sich, dass das Leichtmetallrohr in Bezug auf seine Mitte in Längserstreckung nicht notwendigerweise symmetrisch ausgelegt sein muss.

Hergestellt worden ist das in Figur 1 gezeigte Leichtmetallrohr aus einer AI-Legierung mit folgender Zusammensetzung: AI Si Fe Cu Mn Mg Li Zn V Ti Zr Ag

94,27 0,02 0,04 3,86 0,01 0,38 0,8 0,02 0,005 0,03 0, 1 0,36

Das nach dem Stranggießen homogenisierte und dann stranggepresste Leichtmetallrohr wurde nach dem Formen im Wege eines Strangpressprozesses lösungsgeglüht und anschließend gereckt, und zwar soweit, dass der Reckgrad in den Abschnitten A ₂ mit der geringsten Wandstärke 4,6 % beträgt. Aufgrund des Wanddickenunterschiedes zwischen den Abschnitten A ₂ und den Abschnitten Ai bzw. A ₃ verbleiben diese Abschnitte durch den Reckprozess unbeeinflusst. Die Endabschnitte A ₃ sind gegenüber den benachbarten Abschnitten A ₂ verdickt, da in deren äußere Mantelfläche Konturen eingearbeitet werden sollen, um bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel daran ein Kupplungsstück anschließen zu können. Erst mit den in der Figur nicht gezeigten Kupplungsstücken bildet das Leichtmetallrohr 1 das eigentliche Bohr- rohr aus. Es versteht sich, dass die verdickten Abschnitte A ₃ auch genutzt werden können, um die Kupplungsgeometrien darin einbringen zu können.

Die Bearbeitung der Abschnitte A ₃ zum Einbringen der gewünschten Rückhaltegeometrie, wie beispielsweise Gewinde oder dergleichen wird nach dem Recken und dem Warmauslagern vorgenommen. Ausgenutzt wird hierbei der Umstand, dass diese Abschnitte A ₃ des Leichtmetallrohres 1 durch den Reckprozess unbeeinflusst sind und somit durch diesen nicht verfestigt sind.

Bei der eingesetzten Legierung handelt es sich um eine reckempfindliche Legierung, wodurch die Wandabschnitte, die tatsächlich gereckt worden sind, in Abhängigkeit von dem Grad des Reckens entsprechend verfestigt sind. Dieses sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vor allem die Abschnitte A ₂ und sukzessive abnehmend die Übergangsbereiche zu dem jeweils dickeren Wandabschnitt hin. Das Recken des Leichtmetallrohres 1 vor der Endenbearbeitung hat zur Folge, dass hierdurch das Rohr eine hinreichende Festigkeit und Formstabilität erfährt.

In einem nachfolgenden Schritt ist das Leichtmetallrohr 1 durch Warmauslagerungen einem Warmhärtprozess unterworfen worden. Die Warmaus- lagerung wurde bei 1 70°C für 36 Stunden durchgeführ t. Im Zuge dieser Warmauslagerung hat sich die durch das Recken eingestellte Festigkeit in den Abschnitten A ₂ etwas, jedoch nicht nennenswert, reduziert, jedoch sind die durch das Recken nicht verfestigten Abschnitte - die Abschnitte Ai, A ₃ sowie die nicht gereckten Teile der Übergangsabschnitte - durch diesen Warmauslagerungsprozess warmgehärtet worden.

Aus dem Leichtmetallrohr 1 wurden aus den Abschnitten Ai, A ₂ und A ₃ Proben genommen um daran die Festigkeitswerte zu ermitteln. Die in diesem Zusammenhang ermittelten Festigkeitswerte sind der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen:

Bei den in der Tabelle aufgetragenen Festigkeitswerten handelt es sich um die 0,2%-Dehngrenze (R _p o2), die Zugfestigkeit (R _m ), die Gleichmaß- dehnung (A _g ) und die Bruchdehnung (A ₅ ).

Die in der Tabelle aufgeführten Festigkeitswerte, die bei dem Leichtmetallrohr erzielt worden sind, übersteigen diejenigen Festigkeitswerte, die bei einem Vergleichsrohr aus einer Legierung AA 2014 ermittelt worden sind um 20 % bis 30 %. Des Weiteren machen die Festigkeitswerte deutlich, dass sogar der ungereckte Abschnitt Ai nach dem Warmaushärten hinreichende Festigkeiten aufweisen und dass der Festigkeitskontrast zwischen den Abschnitten geringerer Wanddicke A ₂ und denjenigen größerer Wanddicke A _{1 ;} A ₃ zwar vorhanden ist, jedoch nicht ins Gewicht fällt. Die in den Abschnitten größerer Wanddicke festgestellten geringeren Festigkeitswerte werden ohne Weiteres durch die vorhandene größere Wandstärke ausgeglichen. Figur 2 zeigt den Dehngrenzenverlauf über die Warmaushärtungszeit eines Rohres gemäß demjenigen der Figur 1 mit unterschiedlichem Reckgrad. Die Warmauslagerung wurde, wie vorstehend dargelegt, bei 170° C durchgeführt. Die Kurven zeigen, dass zum Einen eine Erhöhung der Warmauslagerungsdauer über 40 Stunden keine positiven Effekte mehr mit sich bringt. Mithin kann dieses kurz gehalten werden. Vor allem zeigt diejenige Kurve, die einen Bohrrohrabschnitt betrifft, der ungereckt verblieben ist, dass im Zuge der Warmauslagerung die Festigkeit auf ein hinreichend hohes Niveau angehoben werden konnte. Es versteht sich, dass die Festigkeit des Rohres in den ungereckten Abschnitten durch die ent- sprechende Wandaufdickung mehr als kompensiert wird.

Figur 3 zeigt in einer Gegenüberstellung analoge Proben nach einem Warmauslagerungsversuch, wobei die Warmauslagerung mit Parametern aus dem Stand der Technik durchgeführt worden ist, und zwar bei 153°C. Zum Einen zeigt sich, dass die ungereckte Probe bzw. der ungereckte Rohrabschnitt erst nach einer Warmauslagerungszeit, die unvertretbar lang ist (>200h), Festigkeiten erreicht, die vertretbar sind. In derjenigen Auslagerungszeit, die für eine Warmauslagerung bei 170°C benötigt wird, um hinreichende Festigkeitseigenschaften zu erzielen, weisen bei einer Warmauslagerung bei 153°C die ungereckten Rohrabsch nitte keine hinreichenden Festigkeitseigenschaften auf.

Figur 4 zeigt im Übergang von einem Abschnitt des Rohres 1 mit dünnerer Wandstärke - dem Abschnitt A ₂ - zu einem Abschnitt mit dickerer Wand- stärke - Abschnitt Ai - das Reckverhalten sowie die Fließgrenze und die Reißfestigkeit. Bei dem vorbeschriebenen Recken des Rohres 1 wird dieses in den Abschnitten dünnerer Wandstärke um das gewünschte Maß (hier: 4%) gereckt. Dieser Reckgrad nimmt im Übergangsbereich von dem Abschnitt A ₂ zu dem Abschnitt Ai sukzessive ab. Bereits nach 2/5 der Übergangsstrecke in Richtung zu dem Wandabschnitt A ₂ hin wird das Rohr nicht mehr gereckt. ln der Gegenüberstellung zu der Kurve des Reckgrades ist die Fließgrenze und die Reisfestigkeit aufgetragen. Der Anstieg der Fließgrenze und der Reißfestigkeit aus dem Rohrabschnitt A ₂ mit dünnerer Wandstärke zu dem Rohrabschnitt Ai mit größerer Wandstärke macht deutlich, dass die Erhöhung der Wandstärke die Nachteile des Nicht-Reckens in diesen Abschnitten mehr als kompensiert. Dass das Rohr 1 in den Bereichen größerer Wanddicke eine signifikant höhere Reißfestigkeit und Fließgrenze aufweist, liegt auch in dem vorbeschriebenen Warmauslagerungsverfahren begründet.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben worden. Ohne den Umfang der geltenden Ansprüche zu verlassen, ergeben sich zahlreiche weitere Ausgestaltungen, die Erfindung umsetzen zu können.