Der eine Werkstoff ist z. B. ein austenitischer Stahl und der andere ein ferritischer oder martensitischer Stahl. Auf jeden Fall handelt es sich um Werkstoffe mit deutlich unterschiedlichen Eigenschaften, bei denen eine Schmelzschweillverbindung unter den Einsatzbedingungen problematisch ist. Zumindest in Teilbereichen des Übergangsbereichs zwischen den beiden verschiedenen Werkstoffen des Rohrverbinders sind diese Werkstoffe großflächig miteinander verschweißt.

Die Herstellung derartiger Rohrverbinder ist aus der DE-PS 854 005 bekannt. Dabei werden zwei Rohre aus unterschiedlichen Werkstoffen, von denen das eine einen Außendurchmesser hat, der dem Innendurchmesser des anderen Rohres entspricht, ineinander gesteckt. Das so gebildete Doppelmantelrohr wird dann an einem Ende in der Weise angestaucht, daß sich in den beiden Werkstoffschichten eine Wanddickenzunahme durch Vergrößerung des Außendurchmessers ergibt. Am anderen Ende wird das Doppelmantelrohr in umgekehrter Weise gestaucht, so daß sich eine Wanddickenzunahme durch Verringerung des Innendurchmessers einstellt.

Hierzu ist ein spezielles Umformwerkzeug erforderlich. Im Bereich der angestauchten Enden tritt durch Preßschweißen eine großflächige Verbindung zwischen den beiden unterschiedlichen Werkstoffen ein. Durch spanende Bearbeitung der beiden Rohrenden wird die endgültige Form des Rohrverbinders hergestellt. Dies erfolgt in der Weise, daß das Ende mit dem vergrößerten Außendurchmesser soweit abgedreht

wird, bis das Material der inneren Schicht freiliegt. Das andere Ende mit dem verringerten Innendurchmesser wird durch Ausbohren der inneren Schicht in umgekehrter Weise bis zum Freilegen der äußeren Werkstoffschicht abgetragen. Auf diese Weise erhält man einen Rohrverbinder, dessen beide Enden jeweils nur noch aus einem der beiden Werkstoffe bestehen.

Derartige Rohrverbinder, die an einer Seite einen austenitischen und auf der anderen Seite einen ferritischen oder martensitischen Werkstoff aufweisen, können zur Verbindung einer austenitischen Rohrleitung mit einer ferritischen oder martensitischen Rohrleitung benutzt werden, wobei eine unter Baustellenbedingungen unproblematische artgleiche Verschweißung durch einfache Rundnähte erfolgen kann.

Die Notwendigkeit zu solchen Rohrverbindungen ergibt sich insbesondere in den Rohrleitungen von Kraftwerken. Beispielsweise müssen austenitische Überhitzerrohre an einen ferritischen Sammler angeschlossen werden.

Die aus der DE-PS 854 005 bekannten Rohrverbinder haben sich im Kraftwerksbau der damaligen Zeit überwiegend bewährt. Die Schweißverbindung zwischen den unterschiedlichen Werkstoffen des Rohrverbinders war jedoch in Einsatzfällen mit verschärften Bedingungen nicht immer hinreichend zuverlässig. Zur Erhöhung der axialen Zugfestigkeit der Schweißverbindung im Rohrverbinder wurde daher durch die DE-PS 906 167 vorgeschlagen, die großflächige Schweißverbindung im Übergangsbereich der beiden Werkstoffe durch zusätzliche Mittel wie z. B. eine Verzahnung, eine Wellung, eine Stiftsicherung oder durch eine zusätzliche Schmetzschweißung gegen mechanische Beanspruchungen zu entlasten.

Der moderne Kraftwerksbau hat die Erreichung deutlich höherer Wirkungsgrade zum Ziel. Dies wird durch eine weitere Steigerung der Dampftemperaturen erreicht. Damit sind jedoch Anforderungen an die Rohrleitungen verbunden, die ganz wesentlich über den in früheren Jahren üblichen Anforderungen liegen. Aus diesem Grunde werden Rohrverbinder der gattungsgemäßen Art benötigt, die eine vollständige Verschweißung der beiden Werkstoffe im Übergangsbereich mit größter Zuverlässigkeit gewährleisten. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung derartiger Rohrverbinder vorzuschlagen, das für die Durchführung der einzelnen Arbeitsschritte mit üblichen Fertigungseinrichtungen auskommt und eine hohe Zuveriässigkeit bei ausreichender Wirtschaftlichkeit gewährleistet.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß zunächst aus einem der beiden Werkstoffe ein erster zylindrischer Block mit einer koaxialen, sich nach außen öffnenden kegelstumpfförmigen Ausnehmung hergestellt wird. Diese Ausnehmung, die z. B. durch spanende Formgebung auf einer Drehmaschine erzeugt werden kann, erstreckt sich lediglich über einen Teil der axialen Länge des Blocks. Aus dem jeweils anderen Werkstoff wird ein zweiter zylindrischer Block mit gleichem Außendurchmesser wie der erste Block hergestellt. An einem seiner beiden stirnseitigen Enden wird dieser zweite Block außen mit einer kegelstumpfförmigen Kontur versehen. Diese Kontur des Außenkegelstumpfs entspricht der Kontur der kegelstumpfförmigen Ausnehmung des ersten Blocks, ist also zu dieser im wesentlichen kongruent. Die axiale Länge des Außenkegelstumpfs bzw. des Hohikegelstumpfs sollte zweckmäßigerweise jeweils im Bereich von 50 bis %, vorzugsweise bei etwa 60 %, der axialen Länge des ersten bzw. zweiten Blocks liegen.

Der Spitzenwinkel der beiden Kegelstümpfe wird zweckmäßigerweise auf einen Wert im Bereich von 45 bis 65 °, vorzugsweise im Bereich von 50 bis 55 °, eingestellt. Der erste und der zweite Block werden im Bereich ihrer Kegelstumpfformen bis zum Anschlag ineinandergesteckt und dann im Bereich des größten Durchmessers der Kegelstümpfe durch eine Rundschweißnaht dicht miteinander verbunden. Eventuell kann es zweckmäßig sein, den zwischen den beiden Kegelstümpfen noch vorhandenen freien Sauerstoff zu entfernen, um auch geringste Verzunderungen der Bindefläche an den beiden Kegelstümpfen zu vermeiden. Dies kann auf unterschiedliche Weise geschehen. Beispielsweise kann am Boden der kegelstumpfförmigen Ausnehmung eine Bohrung zur ansonsten geschlossenen Stirnseite des ersten Blocks angebracht werden. Durch diese Bohrung faßt sich der Hohiraum zwischen den beiden Blöcken evakuieren. Nach Anlegen des Vakuums muß dann diese Bohrung z. B. durch Zuschweißen wieder dicht verschlossen werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, in einen Hohiraum, der mit dem Bereich der zusammengefügten Kegelstumpfmantelflächen in Verbindung steht, also beispielsweise in der vorgenannten Bohrung, ein Sauerstoff abbindendes Mittel, z. B.

Aluminium oder Zirkonium, einzubringen. Dieser Hohlraum ist dann nach außen ggf. dicht zu verschließen. Letzteres erübrigt sich selbstverständlich, wenn das Sauerstoff abbindende Mittel z. B. in eine am Boden (d. h. an der kleineren Deckfläche) des Innenkegelstumpfs möglichst im Bereich der Kegelstumpfachse liegende Vertiefung eingebracht wird. Nach dieser Vorbereitung werden die beiden ineinandergefügten

Blöcke auf Warmumformtemperatur erhitzt und in eine Strangpresse eingesetzt. Im Falle austentischer und ferritischer oder martensitischer Werkstoffe liegt die Umformtemperatur typischerweise im Bereich 1200 bis 1250 °C. In der Strangpresse wird der zusammengefügte Block zu einem Bolzen mit deutlich kleinerem Durchmesser und entsprechend größerer axialer Länge ausgestreckt. Dabei verschweißen die beiden Werkstoffe im Bereich der Kegelmantelflächen vollständig miteinander. Die Streckung wird zweckmäßigerweise so eingestellt, daß der erzeugte Bolzen etwa die 1,2,5-fache Länge, vorzugsweise die doppelte Länge, der ursprünglichen axialen Länge der ineinandergesteckten Blöcke aufweist. Die Rohrform des Rohrverbinders wird im Anschluß daran durch eine zerspanende Weiterbearbeitung aus dem Bolzen erzeugt. Hierzu wird der Bolzen im Bereich seiner Längsachse mit einer durchgehenden Bohrung versehen, deren Durchmesser dem Innendurchmesser der später mit diesem Rohrverbinder zusammenzufügenden Rohrleitungen entspricht. Durch Überdrehen wird der Außendurchmesser des Rohrverbinders auf das Maß des Außendurchmessers der zu verbindenden Rohrleitungen gebracht. Mit dem Ausbohren des Bolzens wird gleichzeitig auch das ggf. verwendete Sauerstoff abbindende Mittel aus dem Rohrverbinder wieder vollständig entfernt. Es gerät bei der Warmumformung auf keinen Fall in die Bindefläche (Mantelfläche der beiden Kegelstümpfe).

Im Hinblick auf die Konturen des Außenkegelstumpfs und des Innenkegelstumpfs ist es anzustreben, daß diese sich beim Zusammenstecken möglichst vollständig überdecken. Aus diesem Grunde sollte es wegen der unvermeidbaren Fertigungstoleranzen eher angestrebt werden, den Spitzenwinkel der kegelstumpfförmigen Ausnehmung des ersten Blocks geringfügig kleiner einzustellen als den Spitzenwinkel des Kegelstumpfs des zweiten Blocks, als eine umgekehrte Maßabweichung zuzulassen. Ein Unterschied im Bereich von z. B. bis zu 0,5 bis 1 ° ist durchaus noch akzeptabel. Weiterhin kann es zweckmäßig sein, zur Gewährleistung einer möglichst engen Anlage der beiden kegelstumpfförmigen Außenkonturen aneinander die axiale Länge der kegelstumpfförmigen Ausnehmung des ersten Blocks geringfügig größer zu wählen als die axiale Länge des Kegelstumpfs des zweiten Blocks. Dieser geringfügige Unterschied liegt zweckmäßig im Bereich von 0,1 bis zu 1 mm, vorzugsweise bis zu etwa 0, 5 mm. Dies ist ebenfalls eine Maßnahme zur Beherrschung unvermeidbarer Fertigungstoleranzen. Es soll damit vermieden werden,

daß die Länge des Außenkegelstumpfs größer ausfällt ais die des Innenkegelstumpfs. im Idealfall sind beide ebenso wie die Spitzenwinkel g ! eich groß.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, den ersten Block aus einem ferritischen oder martensitischen und den zweiten Block aus einem austenitischen Werkstoff zu erzeugen. Das hat zur Folge, daß im Übergangsbereich der beiden Werkstoffe der ferritische bzw. martensitische Werkstoff außen und der austenitische innen liegt. Dies hat Vorteile im Hinblick auf das unterschiedliche thermische Ausdehnungsverhalten dieser beiden Werkstoffe. Bei Rohrverbindern, die Einsatztemperaturen von über 550 °C ausgesetzt sind, empfiehlt es sich, im Falle von Werkstoffpaarungen mit deutlich unterschiedlicher Kohlenstoffaktivität im Übergangsbereich des austenitischen Werkstoffs zum ferritischen oder martensitischen eine dünne Nickelschicht vorzusehen, um die unerwünschte Diffusion von Kohlenstoff in diesem Übergangsbereich zu hemmen. Hierzu wird zweckmäßigerweise auf einem der beiden Blöcke, vorzugsweise auf der Außenoberfläche des zweiten Blocks, im Bereich der Kegelstumpfform eine dünne Nickelschicht beispielsweise durch Plasmaspritzen oder unter Umständen auch durch Galvanisieren aufgetragen.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können Maschinen und Anlagen eingesetzt werden, die vergleichsweise zahlreich zur Verfügung stehen, wie dies etwa für Dreh-und Bohrmaschinen der Fall ist, die für die Erzeugung der kegelstumpfförmigen Konturen und das Überdrehen des stranggepreßten Bolzens bzw. für die Anbringung einer Bohrung zur Evakuierung oder das Ausbohren des Bolzen eingesetzt werden können. Auch an die Strangpresse werden keine besonderen Anforderungen gestellt, da es lediglich erforderlich ist, einen kurzen Rundblock mit größerem Durchmesser in einen längeren Bolzen mit kleinerem Durchmesser umzuformen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 zwei Blöcke mit korrespondierender Kegelstumpfform, Fig. 2 einen Rohrverbinder nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und Fig. 3 ein Schliffbild durch einen stranggepreßten Bolzen.

In Fig. 1 sind zwei Blöcke 1 und 2 dargestellt, von denen der erste Block 1 z. B. aus einem austenitischen Werkstoff hergestellt wurde. Er weist eine kegelstumpfförmige Ausnehmung 3 auf, die auf einer Drehmaschine erzeugt wurde. Der Spitzenwinkel des Innenkegelstumpfes liegt bei etwa 55 °. Am Boden des Innenkegelstumpfes ist im Bereich der Längsachse eine durchgehende Bohrung 5 angebracht. Der Innenkegelstumpf weist eine Höhe d auf, während die restliche axiale Länge des Blocks 1 den Wert c hat. Im oberen Teil der Fig. 1 ist ein mit dem Block 1 korrespondierender zweiter Block 2 dargestellt, der an einem Ende einen Außenkegelstumpf 4 aufweist, dessen Höhe mit b bezeichnet ist. Die axiale Länge des restlichen zylindrischen Teils des Blocks 2 ist mit a bezeichnet. Üblicherweise sind die Längen a und c sowie b und d etwa gleich groß, so daß auch die Höhen der beiden Kegelstümpfe 3 und 4 etwa gleich groß sind. Die Spitzenwinkel der beiden Kegelstümpfe sind ebenfalls etwa gleich groß, d. h. daß der Spitzenwinkel des Kegelstumpfs 4 bei Bedarf geringfügig (z. B. um bis zu 0,5 °) größer sein kann als der Spitzenwinkel des Hohlkegelstumpfs 3. Aufgrund der im wesentlichen kongruenten Konturen der Kegelstümpfe 3 und 4 kommen beim Ineinanderstecken der beiden Blöcke 1 und 2 die Kegelstümpfe über ihre gesamte Länge zur Deckung, auch wenn geringfügige Fertigungstoleranzen vorliegen. Zumindest im Bereich der Kegelstümpfe sind die Oberflächen der beiden Blöcke 1 und 2 metallisch rein. Nach Zusammenstecken der beiden Blöcke 1 und 2 werden diese durch eine Rundschweißnaht miteinander dicht verbunden. Danach wird durch die Bohrung 5 der Hohiraum am Boden des Kegelstumpfs 3 sowie der geringe Zwischenraum zwischen den sich weitgehend berührenden Kegetmantetftächen der Kegelstümpfe 3 und 4 evakuiert, so daß kein freier Sauerstoff mehr vorhanden ist. Anschließend wird die Bohrung 5 dicht verschweißt, so daß von außen kein Sauerstoff mehr in den vorhandenen Hohiraum eindringen kann. Nach Erwärmung auf Warmumformtemperatur von etwa 1250 °C wird der auf diese Weise zusammengefügte Block in eine hohlzylindrische Matrize einer Strangpresse eingesetzt und zu einem Bolzen mit etwa doppelter Linge und entsprechend reduziertem Durchmesser ausgestreckt. Dieser Bolzen wird nach Abkühlung im Bereich seiner Längsachse auf das gewünschte Rohrinnenmaß ausgedreht und anschließend durch Überdrehen außen auf den gewünschten Außendurchmesser gebracht. Auf diese Weise entsteht ein Rohrverbinder 6, wie er in Fig. 2 dargestellt ist.

Dieser Rohrverbinder 6 weist auf der einen Seite einen ferritischen oder

martensitischen Teil 7 und auf der anderen Seite einen austenitischen Teil 8 auf. Der Übergangsbereich 9 zwischen den beiden Werkstoffhälften ist voliständig verschweißt durch das während des Strangpressens stattfindende Preßschweißen, ohne daß Fehlstellen feststellbar sind. Die hervorragende vollflächige Verbindung zwischen den beiden unterschiedlichen Werkstoffen wird durch das in Fig. 3 dargestellte Schliffbild eines in Längsrichtung durchgeschnittenen stranggepreßten Bolzens deutlich.

Da die erfindungsgemäße Herstellung von Rohrverbindern auf üblichen Aggregaten erfolgen kann und keine besonderen Spezialwerkzeuge erfordert, lassen sich die tnvestitions-und Herstellkosten sehr niedrig halten. Ein besonderer Vorteil, der sich aus der abschließenden spangebenden Formgebung der Endform des Rohrverbinders ergibt, ist die außerordentlich hohe Formgenauigkeit bezüglich Rundheit und gleichmäßiger Wanddicke. Aufgrund der hohen Qualität der Preßschweißverbindung zwischen den beiden unterschiedlichen Werkstoffen des erfindungsgemäß hergestellten Rohrverbinders äßt sich dieser problemlos im Kraftwerksbau unter Bedingungen einsetzen, bei denen erheblich höhere Drücke und Temperaturen auftreten, als dies in der Vergangenheit der Fall war.