Ein nahtloses Rohr entsteht, indem ein massiver, nahezu geschmolzener Stahlstab, der als Rohling bezeichnet wird, mit einem Dorn durchbohrt wird, um ein Rohr ohne Nähte oder Verbindungsstellen herzustellen.
Nahtlose Rohre werden hergestellt, indem ein massiver Stahlblock durchstochen und anschließend ohne Schweißen zu einem Hohlrohr geformt wird. Dieser Prozess umfasst typischerweise das Erhitzen des Blocks auf eine hohe Temperatur, das Durchstechen mit einem Dorn, um eine Hohlform zu erzeugen, und die weitere Formgebung durch Walzen und Strecken.
Nahtlose Rohre werden aus einem zylindrischen Rohling aus heißem Stahl geformt. Der Rohling wird auf eine hohe Temperatur erhitzt, anschließend wird ein Stift eingeführt, um ein Loch in den Zylinder zu bohren. Der Zylinder wird dann auf Walzen geführt, die ihn auf den gewünschten Durchmesser und die gewünschte Wandstärke bringen. Einige wenige Stahlwerke können nahtlose Rohre mit einem Durchmesser von bis zu 24 Zoll herstellen. Nahtlose Fertigungsverfahren werden für Rohre mit kleinem Durchmesser eingesetzt, sind jedoch teurer und weniger verfügbar. Mit zunehmendem Durchmesser sind geschweißte Rohre wirtschaftlicher.
Materialeigenschaften und Herstellungsprozess – wichtige Aspekte nahtloser Rohre
Nahtlose Rohre bestehen üblicherweise aus Metall, ihre Leistungsfähigkeit lässt sich jedoch durch eine Kunststoffbeschichtung der Innenwand verbessern. Diese Verbundstruktur vereint die hohe Festigkeit von Metallrohren mit der Korrosionsbeständigkeit von Kunststoffrohren. Wird die Kunststoffbeschichtung jedoch beschädigt, kann das freiliegende Metall nach Kontakt mit dem Medium weiterhin Korrosionsprobleme verursachen.
Wichtige Kontrollpunkte im Herstellungsprozess
Schmierung und Rissvermeidung: Nahtlose Rohre müssen während des Formgebungsprozesses extrem hohem Druck standhalten. Daher muss die Oberfläche mit Hochdruckschmierstoffen beschichtet werden, um Risse zu verhindern. Der Schmierstoff muss jedoch vor der nachfolgenden Wärmebehandlung vollständig entfernt werden, da sonst korrosive Lösungsmittelreste lange im Rohr verbleiben und Korrosionsrisiken bergen können – dies ist insbesondere bei dünnwandigen nahtlosen Rohren relevant.
Wandstärke und strukturelle Integrität
Mechanische Eigenschaften: Die Zugfestigkeit und Streckgrenze des Rohrs hängen direkt von der Wandstärke ab. Jede durch Korrosion bedingte Reduzierung der Wandstärke kann zu einem Strukturversagen führen.
Wärmemanagement: Die Wandstärke beeinflusst auch die Stabilität der Wärmeleitfähigkeit des Rohrs. Fehlerhafte Fertigungsprozesse erhöhen das Risiko von Temperaturschwankungen oder Überhitzung und können sogar zu schweren Unfällen führen.
Nahtlose Rohre
Nahtlose Rohre werden aus massivem Stahl, also Platten oder Stangen, hergestellt. Diese werden zu runden Rohlingen (sogenannten Knüppeln) geformt, erhitzt und anschließend über eine Form, beispielsweise einen perforierten Stab, gegossen, um ein Hohlrohr oder eine Hülle zu erhalten. Diese Rohrart zeichnet sich durch ihre höhere Druckbeständigkeit sowie ihre schnelle und kostengünstige Herstellung im Vergleich zu anderen Rohrherstellungsverfahren aus. Nahtlose Rohre werden häufig in Erdgasleitungen und Flüssigkeitstransportleitungen eingesetzt.
Da nahtlose Rohre hohen Drücken standhalten können, werden sie auch häufig in Hochdruckanwendungen eingesetzt, unter anderem in Raffinerien, Hydraulikzylindern, der Kohlenwasserstoffindustrie sowie in der Öl- und Gasinfrastruktur.
Im Vergleich zu anderen Rohrtypen benötigen nahtlose Rohre keine Schweißnähte oder Verbindungen und werden einfach aus massiven Rundblöcken geformt. Dies verbessert ihre Festigkeit und andere Eigenschaften, einschließlich der Korrosionsbeständigkeit. Laut der American Society of Mechanical Engineers (ASME) halten diese Rohre mechanischen Belastungen besser stand als geschweißte Rohre (d. h. nicht nahtlose Rohre) und ermöglichen höhere Betriebsdrücke.
Generell hängt die Anwendung nahtloser Rohre von der Wandstärke ab. Rohre mit dickerer Wandstärke erfordern höhere Herstellungstemperaturen, was die Verformungsbeständigkeit verringert und zu einer stärkeren Durchbiegung führt.
Der Hauptkonkurrent von nahtlosen Rohren ist das ERW-Rohr (HFI) aufgrund seiner geringeren Herstellungskosten. Die Hauptvorteile nahtloser Rohre gegenüber ERW-Rohren sind: (a) keine Schweißnaht, (b) nahezu gleichmäßige Verteilung der Materialeigenschaften und (c) sehr geringe Eigenspannungen. Andererseits sind nahtlose Rohre teurer als ERW-Rohre, ihre Wandstärke kann ungleichmäßig sein und ihre Innen- und Außenflächen sind in der Regel sehr rau.
Bei geschweißten Rohren wird die Schweißnaht nach dem Formen des Stahlblechs oder -coils zu einem Zylinder verschweißt. Das Werk setzt Ultraschall- und/oder Röntgenprüfverfahren ein, um die Qualität der Schweißnaht sicherzustellen. Jede Rohrverbindung wird einer Druckprüfung unterzogen, die über dem spezifizierten Betriebsdruck liegt. Geschweißte Rohre werden nach ihrer Herstellungsweise und dem verwendeten Schweißverfahren klassifiziert.
Beim Unterpulverschweißen (UP-Schweißen) wird ein Zusatzwerkstoff verwendet, während beim Widerstandsschweißen/Fusionsschweißen (ERW/EFW) kein Zusatzwerkstoff benötigt wird. UP-Schweißen wird weiter in Längsschweißen (auch gerades UP-Schweißen genannt) und Spiralschweißen (auch Spiral-UP-Schweißen genannt) unterteilt. Typischerweise ist L-UP-geschweißtes Rohr mit mittlerem Durchmesser einlagig, während L-UP-Rohre mit großem Durchmesser zweilagig geschweißt werden.
ERW-Rohre werden hergestellt, indem der Stahl mittels elektrischem Strom so weit erhitzt wird, bis die Kanten miteinander verschmelzen. Dieses Produktionsverfahren wurde in den 1920er Jahren eingeführt und nutzte zunächst niederfrequenten Wechselstrom zum Erhitzen der Kanten. Später stellte sich jedoch heraus, dass es anfällig für Schweißnahtkorrosion und unzureichende Schweißnähte war. Heute wird hochfrequenter Wechselstrom verwendet, auch bekannt als Kontaktschweißen. EFW-Rohre werden durch ein Verfahren hergestellt, bei dem Elektronenstrahlen kinetische Energie nutzen, um die Werkstücke aufzuschmelzen und die Schweißnaht zu erzeugen.
Veröffentlichungsdatum: 19. Juni 2025
