Alles über Stahlrohre: Überblick über technische Eigenschaften und Montagebesonderheiten

In der Industrie und im Haushalt werden Stahlrohre sehr häufig eingesetzt. Sie werden bei der Verlegung von geschlossenen und offenen Leitungen verwendet, die Gase und Flüssigkeiten zu Verteilungsstationen liefern. Mit Stahlprodukten werden Strom- und Signalkabel in der Luft- und Automobilindustrie geschützt.

Stahlrohre erfüllen in vielen Bereichen die Funktion von Konstruktions- und Dekorationselementen. Im Haushalt werden daraus Wasser- und Heizungssysteme zusammengebaut. Die Produkte verfügen über hohe physikalische Eigenschaften, halten erheblichen Betriebsbelastungen stand und dienen über viele Jahre zuverlässig.

Stahlsorten für die Produktion

Bei der Herstellung von Stahlrohren in der industriellen Produktion werden folgende Rohstoffe verwendet:

• Kohlenstoffstahl St3, St10-20, St17G1S-U – für elektrisch geschweißte Universalrohre für allgemeine Zwecke;
• Stahl 20-10 – zur Herstellung von warmgewalzten nahtlosen Rohren;
• Stahl 20 – für Rohrmaterial mit Kaltverformung;
• korrosionsbeständiger Stahl 12Ch18N12T, 12Ch18N10T, 08Ch18N10T – für Rohre, die in der Energie- und Chemieindustrie benötigt werden.

Niedriglegierte Stahlsorten haben gute mechanische Eigenschaften und einen erschwinglichen Preis. Legierungszusätze wirken sich positiv auf die physikalischen Eigenschaften von Stahl aus, verbessern die Zähigkeit und Duktilität, machen das Material fester und beständiger gegen hohe Temperaturen und atmosphärische Korrosion.

Allerdings sind die Kosten für legierten Stahl etwas höher und Rohre daraus werden immer etwas teurer bewertet. Nach dem Legierungsgrad wird Stahl in drei Klassen eingeteilt.

Nahtlose Rohre aus legiertem Stahl gewährleisten eine makellose Integrität der Gasleitung, erfordern keine aufwendigen Wartungsarbeiten und minimieren potenzielle Lecks.

Niedriglegiertes Material enthält höchstens 2,5 % verschiedene Zusätze. Bei mittellegierten Sorten liegt dieser Wert zwischen 2,5 und 10 %. Bei hochlegierten Sorten beträgt der Anteil der die Basis-Eigenschaften des Metalls verbessernden Komponenten 10 bis 50 %.

Insgesamt gibt es 14 Arten von hochlegierten Stahllegierungen mit unterschiedlichen Eigenschaften. Zu den gefragtesten gehören Materialien, die eine gute Beständigkeit gegen verschiedene Korrosionserscheinungen aufweisen und bei extrem hohen Temperaturen ohne Strukturzerstörung effektiv arbeiten können.

Herstellung von Stahlrohren: grundlegende Verfahren

Stahlrohre werden auf verschiedene Arten hergestellt.

Die gängigsten Herstellungsvarianten sind:

• elektrisch geschweißt mit Längsnaht;
• elektrisch geschweißt mit Spiralnaht;
• nahtlos warmverformt;
• nahtlos kaltgewalzt.

Die Wahl der geeigneten Metallbearbeitungsmethode hängt von der Qualität des Rohmaterials und der beim Hersteller vorhandenen Ausrüstung ab.

Wasser- und Gasrohre werden durch eine separate Norm geregelt. Dies geschieht jedoch nicht, weil für dieses Material eine besondere Herstellungsweise existiert, sondern nur aufgrund des Anwendungsbereichs.

Im Grunde genommen sind Rohre dieser Art universelle elektrisch geschweißte Produkte mit einer Längsnaht. Üblicherweise werden sie in Kommunikationssystemen mit mittlerem Druck eingesetzt.

Wie werden elektrisch geschweißte Längsnahtprodukte hergestellt?

Ein zu einer festen Rolle aufgewickeltes Stahlblech (Warmband) wird abgewickelt und in Längsstreifen der erforderlichen Länge und Breite geschnitten. Die entstandenen Abschnitte werden zu einem Endlosband verschweißt, um so die Kontinuität in der Produktion zu gewährleisten.

Anschließend wird das Band in Walzen verformt und der Rohling in ein Produkt mit rundem Querschnitt und offenen Kanten umgewandelt. Die Verbindungsnaht wird durch Lichtbogenschweißen, Induktionsströme, Plasma, Laser oder Elektronenstrahlen verschweißt.

Die Naht an einem Stahlrohr, die in einer Inertgasatmosphäre mit einer Wolframelektrode (wirksames Element des Lichtbogenschweißens) ausgeführt wird, ist recht fest und langlebig. Die Bearbeitung dauert jedoch lange. Das Schweißen von Rohren mit hochfrequenten Induktionsströmen erfolgt nahezu 20-mal schneller, daher sind die Preise für solche Produkte stets deutlich niedriger.

Nach allen Bearbeitungsschritten wird das runde Stahlrohr in Walzen kalibriert und eine sorgfältige zerstörungsfreie Prüfung der Festigkeit und Integrität der Naht mittels Ultraschall oder Wirbelstrom durchgeführt. Werden bei der Prüfung keine Fehler festgestellt, wird der Rohling in Abschnitte der geplanten Länge zugeschnitten und ins Lager geschickt.

Herstellung von elektrisch geschweißten Spiralnahttypen

Die Herstellung von spiralnahtgeschweißten Stahlrohren erfolgt nach dem gleichen Prinzip wie bei Längsnahtrohren, nur werden für die Fertigung einfachere Mechanismen verwendet. Der Hauptunterschied besteht darin, dass das zugeschnittene Stahlband mit Hilfe von Walzen nicht zu einem Rohr, sondern zu einer Spirale geformt wird. Dies gewährleistet eine hohe Verbindungsgenauigkeit in allen Phasen.

Bei spiralnahtgeschweißten Rohren entsteht im Falle einer Störung kein durchgehender Längsriss, der von Fachleuten als die gefährlichste Verformung eines jeden Kommunikationssystems angesehen wird.

Die Spiralnaht gilt als zuverlässiger und verleiht dem Rohr eine höhere Reißfestigkeit. Zu den Nachteilen gehört die größere Nahtlänge, die zusätzliche Kosten für Schweißmaterial und mehr Zeit für die Verbindung erfordert.

Herstellung von warmumgeformten nahtlosen Produkten

Als Ausgangsmaterial für die Herstellung eines nahtlosen (massivgezogenen) Stahlrohrs durch Warmverformung wird ein monolithischer zylindrischer Rohling verwendet.

Dieser wird bei hoher Temperatur in einem Industrieofen erhitzt und durch eine Lochpresse getrieben. Die Anlage wandelt das Produkt in eine Hülse (einen Hohlzylinder) um, und die anschließende Bearbeitung durch mehrere Walzen verleiht dem Element die erforderliche Wandstärke und den passenden Durchmesser.

Die Wanddicke von Stahlrohrmaterial, das durch Warmverformung hergestellt wird, beträgt bis zu 75 mm. Rohre dieser Qualität werden unter schwierigen Betriebsbedingungen und in Kommunikationssystemen eingesetzt, bei denen Festigkeit und Zuverlässigkeit oberste Priorität haben.

Im letzten Schritt wird das heiße Stahlrohr abgekühlt, nach vorgegebenen Parametern zugeschnitten und an das Fertigwarenlager übergeben.

Besonderheiten bei der Herstellung von kaltumgeformten Rohren

Der erste Schritt des Herstellungsprozesses für nahtlose Stahlrohre durch Kaltverformung ist identisch mit der „heißen“ Variante. Nach dem Durchlaufen der Lochpresse wird die Hülse jedoch sofort abgekühlt und alle weiteren Vorgänge werden in einer kalten Umgebung durchgeführt.

Wenn das Rohr vollständig geformt ist, wird es unbedingt geglüht, indem es zunächst auf die Rekristallisationstemperatur des Stahls erhitzt und dann wieder abgekühlt wird. Nach diesen Maßnahmen erhöht sich die Zähigkeit der Struktur, und das Metall wird von den inneren Spannungen befreit, die während der Kaltverformung unvermeidlich entstehen.

Aus kaltverformten Stahlrohren kann ein hochzuverlässiges Kommunikationssystem verlegt werden, bei dem das Risiko von Leckagen auf ein Minimum reduziert wird.

Derzeit sind auf dem Markt nahtlose kaltgewalzte Rohre mit einer Wanddicke von 0,3 bis 24 mm und einem Durchmesser von 5 bis 250 mm erhältlich. Zu ihren Vorteilen gehören eine hohe Dichtigkeit und die Fähigkeit, hohem Druck standzuhalten.

Arten von Querschnitten und Beschichtungen

Nach der Art des Querschnitts werden Stahlrohrelemente in runde und profilierte unterteilt. Runde sind universell und weisen eine breite Abstufung von Lochdurchmessern und Wanddicken auf. Sie werden ausschließlich unter industriellen Bedingungen aus Stahllegierungen und verschiedenen Zusätzen hergestellt, die die physikalischen Eigenschaften des Materials verbessern.

Aus einem polierten runden Stahlrohr kann ein praktisches und schönes Vordach gefertigt werden, das lange sein attraktives Aussehen behält und den Eingang vor Niederschlag schützt.

Das Anwendungsspektrum umfasst nahezu alle industriellen und häuslichen Bereiche. Runde Stahlrohre mit verschiedenen Durchmessern werden für den Transport von Öl und Gas, für die zuverlässige Isolierung von Kommunikationssystemen jeder Komplexität und Größe, für den Bau leichter Konstruktionen und verschiedener Elemente der Außen- und Inneneinrichtung verwendet.

Profilrohre sind eine fortschrittliche Art von Baustahl mit ovalem, quadratischem oder rechteckigem Querschnitt. Sie werden aus niedriglegiertem und Kohlenstoffstahl, seltener aus Edelstahl, durch Kalt- oder Warmverformung eines längsnahtgeschweißten Rundrohrrohlings hergestellt.

Die Formgebung erfolgt durch das Durchlaufen des Teils durch Walzen, die den erforderlichen Querschnitt gewährleisten.

Aus Rohren mit Profilquerschnitt werden Metallkonstruktionen verschiedener Art und Verwendung gebaut, Rahmen von Gebäuden, Stützen, komplizierte Zwischengeschoss- und Spannweiten-Decken montiert. Die Konstruktionen halten erheblichen physikalischen, Vibrations- und mechanischen Belastungen stand, dienen zuverlässig viele Jahre und sind für den intensiven Einsatz unter allen atmosphärischen Bedingungen geeignet.

Die fertigen Stahlrohre werden auf die Unversehrtheit der Schweißnaht geprüft und einer zusätzlichen Wärmebehandlung unterzogen, um die inneren mechanischen Spannungen zu beseitigen. Anschließend werden sie entsprechend den erforderlichen Abmessungen zugeschnitten. Zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften erhalten die Stahlrohre eine Schutzbeschichtung.

Zu den am meisten nachgefragten Arten gehören:

• Zinkbeschichtung (kalt oder heiß);
• Polyethylenbeschichtung (mehrschichtig oder extrudiert);
• Epoxid-Bitumen-Beschichtung;
• Zement-Sand-Beschichtung.

Die Zinkbeschichtung schützt die Rohre vor Korrosion, die Polyethylenbeschichtung bildet eine dichte, undurchlässige Schicht auf der Oberfläche und verhindert die Zerstörung der Metallstruktur, die Epoxid-Bitumen-Beschichtung reduziert den Einfluss von Streuströmen und die Zement-Sand-Beschichtung schützt die Innenfläche vor biologischem Bewuchs.

Normen und Abmessungen von Stahlrohren

Für Rohre aus Stahlwalzprodukten gibt es spezielle Normen und GOST-Standards. Diese Parameter beschreiben die Herstellungsweise, die Grundabmessungen, den Querschnitt und die Wandstärke. Anhand dieser Informationen wird der Anwendungsbereich eines bestimmten Bauteils bestimmt.

Parameter für geschweißte Längsnahtprodukte

Die Herstellung elektrisch geschweißter Rohre mit gerader Naht wird durch GOST 10704-91 geregelt. Demnach beträgt der Außendurchmesser 10 bis 1420 Millimeter und die Wandstärke variiert von 1 bis 32 Millimeter.

Armaturen mit einem Durchmesser von maximal 426 Millimetern haben eine festgelegte oder unbestimmte Länge. In besonderen Fällen werden Rohre mit einer stärkeren, verstärkten Naht hergestellt, für die jedoch eine separate Sondernorm gilt – GOST 10706.

Elektrisch geschweißte Stahlrohre mit gerader Naht sind ein vielseitiges Material mit einem breiten Anwendungsspektrum. Die gute Qualität und der günstige Preis machen ihren Einsatz sowohl auf großen Baustellen als auch im Haushalt sinnvoll.

Rohre dieser Art werden am häufigsten für die Verlegung von technischen Kommunikationssystemen mit mäßigem Druck und die Herstellung praktischer, bequemer und leichter Metallkonstruktionen für verschiedene Zwecke verwendet.

Vorschriften für elektrisch geschweißte Spiralnahtrohre

Die Herstellung von elektrisch geschweißten Rohren mit Spiralnaht erfolgt gemäß GOST 8696-74. Der Außendurchmesser dieser Produkte beträgt 159-2520 Millimeter, die Wandstärke liegt zwischen 3,5 und 25 Millimetern und die Länge beträgt 10-12 Meter.

Elektrisch geschweißte Spiralnahtrohre sind teurer als ihre geradnahtigen Pendants. Die Kosten sind jedoch durchaus gerechtfertigt, insbesondere wenn im System eine absolut präzise, ideale Verbindung erforderlich ist.

Auf diese Weise hergestellte Rohre zeichnen sich durch eine höhere Belastbarkeit aus und sind in der Lage, hohem Druck standzuhalten. Die Norm erlaubt ihre Verwendung sowohl für Haushalts- als auch für industrielle Zwecke, um zuverlässige, dichte und betriebsstabile Kommunikationssysteme zu schaffen.

Anforderungen an nahtlose warmumgeformte Produkte

Die Normen für nahtlose warmgeformte Rohre sind in GOST 8732-78 beschrieben. Ihre Wandstärke beträgt 2,5-75 Millimeter, der Durchmesser variiert von 20 bis 550 Millimeter. Die Länge, sowohl festgelegt als auch nicht festgelegt, liegt zwischen 4 und 12,5 Metern.

Nahtlose Rohre, die durch Warmumformung hergestellt werden, werden im Haushalt praktisch nicht verwendet. Sie werden meistens für industrielle Systeme mit erhöhten Anforderungen an Zuverlässigkeit und Dichtheit eingesetzt.

Rohre dieser Art werden für den Transport von hochgiftigen Substanzen in der chemischen Industrie verwendet. Das Fehlen einer Naht garantiert, dass keine Leckage entstehen und keine Schadstoffe in den Boden oder die Atmosphäre gelangen können.

Die Fähigkeit, konstant hohem Druck mühelos standzuhalten, macht nahtlose Rohre für die Erdöl- und Gasindustrie relevant.

Normen für kaltumgeformte nahtlose Rohre

Stahlkaltgewalzte Rohre werden nach GOST 8734-75 hergestellt. Der Außendurchmesser der Armaturen variiert von 5 bis 250 Millimeter, die Wandstärke beträgt 0,3-24 Millimeter. Die Produkte werden in nicht festgelegter Länge von 1,5 bis 11,5 Metern und in festgelegter Länge von 4,5 bis 9 Metern hergestellt.

Dickwandige nahtlose kaltgewalzte Stahlrohre werden genauso verwendet wie warmgeformte. Dünnwandige hingegen werden am häufigsten dort eingesetzt, wo eine Kombination aus einwandfreier Festigkeit und geringem Gewicht erforderlich ist (Luftfahrtindustrie, Schiffbau usw.).

Nahtlose Stahlrohre, die durch Kaltumformung hergestellt werden, zeigen während der gesamten Nutzungsdauer eine hohe Festigkeit, Betriebsstabilität und Zuverlässigkeit.

Besonderheiten und Eigenschaften von Wasser- und Gasleitungsprodukten

Gas- und Wasserleitungsrohre werden nach der Norm GOST 3262-75 hergestellt. Diese Art von Metallhalbzeugen wird nur aufgrund des engeren Anwendungsbereichs in einen separaten Standard aufgenommen.

Der Außendurchmesser des Produkts beträgt 10,2–165 Millimeter, die Wandstärke liegt zwischen 1,8 und 5,5 Millimeter. Der Größenbereich für ungemessene und gemessene Längen ist identisch – von 4 bis 12 Metern.

Wasser- und Gasleitungsrohre werden hauptsächlich bestimmungsgemäß verwendet: für die Einrichtung von Wasser- und Gasversorgungssystemen. Manchmal werden sie für den Bau leichter Konstruktionen oder in der Möbelindustrie zur Herstellung stilvoller Einrichtungsgegenstände eingesetzt.

Die Norm sieht die Herstellung nicht nur gewöhnlicher, sondern auch verzinkter Wasser- und Gasleitungsrohre vor.

Montage von Stahlrohrleitungen: grundlegende Methoden

Der Montageprozess eines zuverlässigen, langlebigen und einwandfrei funktionierenden Kommunikationssystems aus Stahlrohren erfordert erheblichen Arbeitsaufwand, viel Zeit und spezielle professionelle Werkzeuge.

Das Teilen des Materials in Abschnitte der erforderlichen Länge erfolgt mit Rohrschneidern. Die Verbindung erfolgt üblicherweise auf drei Arten: durch Schweißen, Gewindeverbindung und Flanschverbindung.

Verbindung durch Schweißen

Die Verlegung von Rohren mit anschließender Verbindung aller Teile durch Gas- oder andere Schweißverfahren gilt als die einfachste, praktischste und kostengünstigste Montagemethode.

Ein derart ausgestattetes System zeichnet sich durch ein hohes Maß an Dichtheit aus, hält erheblichen Betriebs- und Vibrationsbelastungen stand, erfordert keine umfangreichen Wartungsarbeiten und lässt sich im Problemfall leicht reparieren.

Ein Kommunikationssystem aus durch Schweißen verbundenen Stahlrohren wird mindestens 40 Jahre zuverlässig funktionieren und eine perfekte strukturelle Integrität gewährleisten, die das Durchsickern von Flüssigkeiten und unangenehmen Gerüchen durch die Nähte verhindert.

Wenn die Verlegung von Kommunikationsleitungen unter schwierigen Bedingungen oder an schwer zugänglichen Stellen erfolgt und Schweißarbeiten physisch nicht möglich sind, werden Gewinde- (Fittings) oder Flanschverbindungen für die erforderlichen Teile verwendet.

Gewindeverbindung

Bei dieser Variante werden die Rohre mit Hilfe von Fittings verschiedener Art und Verwendungszwecks eingeschraubt. Dies ermöglicht es, in Zukunft lokale Reparaturarbeiten durchzuführen und einen Defekt an einer bestimmten Stelle zu beheben, ohne die gesamte Kommunikationsanlage demontieren zu müssen.

Verbindungsfittings werden in den unterschiedlichsten Formen und Konfigurationen hergestellt. Dies ermöglicht es, mit ihrer Hilfe Systeme jeder Komplexität mit vielen Bögen und Abzweigungen zu montieren.

Der Hauptvorteil der Gewindeverbindungsmethode für die Montage einer Heizungs- oder Wasserversorgungsanlage ist ihre Einfachheit und Zugänglichkeit. Für die Erstellung der gewünschten Konstruktion aus Stahlrohren und Fittings ist keine spezielle Ausrüstung, kein Fachwissen oder umfangreiche Erfahrung in der Durchführung von Reparaturarbeiten erforderlich.

Die gesamte Arbeit ist intuitiv verständlich und kann auch von Personen ohne entsprechende Qualifikation leicht durchgeführt werden. Das Gewinde auf einem Stahlrohr kann von Hand geschnitten werden. Mit der Technologie macht Sie der von uns empfohlene Artikel vertraut.

Aufbau des Systems mit Flanschen

Eine weitere Methode zum Verbinden von Stahlrohren zu einem gemeinsamen Kommunikationskomplex besteht in der Verwendung von Flanschen verschiedener Formen und Konfigurationen (Kreuzstücke, Winkel, Muffen usw.). Diese Teile werden an die Rohrenden geschweißt, in die Löcher werden Bolzen geeigneter Größe eingesetzt und darauf werden Muttern geschraubt, um eine feste Befestigung zu gewährleisten.

Zwischen Mutter und Schraube wird unbedingt eine Dichtung eingelegt. Für das System, das für die Warm- und Kaltwasserversorgung zuständig ist (maximale Temperatur bis 100 Grad), werden Dichtungen aus dickem (ca. 3 mm) Karton verwendet.

Bei der Flanschverbindung von Stahlrohren ist es sehr wichtig, die Muttern fest anzuziehen, ohne dabei einen Verzug der gesamten Konstruktion zu verursachen. Um dieses Problem zu vermeiden, sollte das endgültige Anziehen nicht in der Reihenfolge der Bolzen entlang des Umfangs erfolgen, sondern nacheinander die einander gegenüberliegenden Muttern befestigt werden.

Zuerst wird das Teil mit Wasser benetzt und trocken gerieben. Dann wird es 25-30 Minuten lang in erhitzter Leinölfirnis getränkt. Nach diesem Vorgang erhält die Dichtung die erforderliche Struktur und hält auch bei intensiver Nutzung lange.

Für Rohrleitungen, die ein Wärmeträgermedium mit erhöhter Temperatur (bis 450 Grad) und einem Basisdruck von bis zu 5 MPa fördern, wird Dichtungsmaterial aus Paranit verwendet. Für Systeme, die Dampf mit einem Druck von bis zu 0,15 MPa transportieren, wird zur Abdichtung dicker (ca. 3-6 mm) Asbestkarton mit dichter Struktur und guter Flexibilität verwendet.

Damit die Asbestdichtung länger hält, wird sie vorab mit einer Graphitverbindung beschichtet, die auf der Basis von natürlichem Leinöl hergestellt wurde.

Damit die Asbestdichtung nicht die nutzbare Fläche im Rohrinnenraum beansprucht und nicht mit der Kante gegen die äußeren Bolzen stößt, sollten ihr Außen- und Innendurchmesser 2-3 Millimeter kleiner sein als der Außen- und Innendurchmesser des verwendeten Flansches.

Für eine korrekte Flanschverbindung werden die Köpfe aller Arbeitsbolzen auf einer Seite angeordnet, wobei sorgfältig darauf geachtet wird, dass die Bolzenenden nicht mehr als den halben Bolzendurchmesser aus den Muttern herausragen.

Das Anziehen von Bolzen und Muttern erfolgt mit einem gewöhnlichen Schraubenschlüssel oder einem verstellbaren Schraubenschlüssel. Die Demontage der Konstruktion erfolgt mit denselben Werkzeugen, indem die Muttern und Bolzen nacheinander herausgeschraubt werden. Wenn ein Teil verrostet ist und sich nicht entfernen lässt, wird es mit einem Hammer ausgeschlagen.

Beim Ausschlagen verrosteter Verbindungselemente mit dem Hammer muss eine stabile Holzunterlage unter den Bolzen gelegt werden, um die Unversehrtheit des Gewindes nicht zu beeinträchtigen.

Die im Betrieb beschädigte Dichtung wird mit einem Meißel abgeschlagen und durch ein neues Teil ersetzt. Bei der Demontage ist sehr vorsichtig und aufmerksam vorzugehen, damit das ohne Befestigungen zurückbleibende Teil nicht auf den Arbeiter fällt und ihm Schaden zufügt.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Grundlegende Anleitung für die Arbeit mit Stahlrohren für Anfänger. Nützliche Tipps und Tricks für die Montage.

Im Video wird ausführlich gezeigt, wie man Stahlrohre in verschiedenen Positionen richtig schweißt. Professionelle Schweißer teilen ihre Geheimnisse und Arbeitsprinzipien.

Verschiedene Methoden zur Verbindung von Stahlrohren: interessante Nuancen und Empfehlungen für Heimwerker.

Wenn man das genaue Sortiment der auf dem Markt angebotenen Stahlrohre kennt, kann man leicht Produktvarianten auswählen, die sich ideal für die Bildung des erforderlichen Kommunikationssystems eignen.

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