DE3240729C2

DE3240729C2 -

Info

Publication number: DE3240729C2
Application number: DE3240729A
Authority: DE
Inventors: Kenichi Tanaka; Katsuyuki Amagasaki Jp Tokimasa
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1981-11-04
Filing date: 1982-11-04
Publication date: 1989-09-28
Anticipated expiration: 2002-11-05
Also published as: FR2515777B1; US4825674A; DE3240729C3; FR2515777A1; DE3240729A1; CA1196584A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Metallrohr mit einer verbesserten Eindrückfestigkeit, insbesondere für die Erdöl- und Erdgasgewinnung, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Unter dem Ausdruck "Eindrückfestigkeit" wird im folgenden der Widerstand eines Rohres verstanden gegen nach innen gerichtete Formveränderungen aufgrund von außen anliegendem Druck auf das Rohr. Das erfindungsgemäße Rohr umfaßt zahlreiche rohrförmige Ausführungen, wie z. B. Leitungen, Rohre und Gestänge für Ölquellen.

Das knapper werdende Öl- und Erdgasvorkommen führt dazu, daß immer tiefere Ölquellen und Gasquellen angebohrt werden, wobei die so gewonnenen Öle und Gase dazu neigen, Wasserstoffsulfid aufzuweisen. Das für solche Bohrungen verwendete Rohr muß demzufolge eine höhere Eindrückfestigkeit sowie einen höheren Korrosionswiderstand aufweisen.

Im allgemeinen kann man jedoch davon ausgehen, daß der Korrosionswiderstand und die Eindrückfestigkeit miteinander im Widerspruch stehen. Insbesondere kann die Eindrückfestigkeit durch eine Erhöhung der Bruchfestigkeit vergrößert werden durch Materialverbesserung, d. h. durch geeignete Auswahl der Bestandteile sowie durch Wärmebehandlung, wobei jedoch die Erhöhung der Bruchfestigkeit nichts weiter als eine Erhöhung der Zugfestigkeit ist, die unvermeidbar von einer Abnahme des Korrosionswiderstandes begleitet wird. Es besteht demzufolge eine praktische Grenze der Erhöhung der Eindrückfestigkeit durch Auswahl des Materials, woraus folgt, daß die Materialverbesserung allein keine wirksame Maßnahme zur Verbesserung der Eindrückfestigkeit von in Öl- oder Gasbohrungen verwendeten Rohren bedeutet.

Um nun ein Rohr zu erhalten, das bei Ölbohrungen unter rauhen Bedingungen einsatzfähig ist, muß die Eindrückfestigkeit unabhängig von dem Korrosionswiderstand erhöht werden. Zu diesem Zweck sind bereits verschiedene Methoden vorgeschlagen worden:

(1) Durchführung eines Schrumpfungsprozesses der Rohrleitung;
(2) Auslassen des Richtens;
(3) Durchführung des Richtens im warmen Zustand;
(4) Ausführen einer Wasserkühlung nach der Vergütung.

Die oben aufgezählten Verfahren weisen jedoch noch einige Nachteile und Unzulänglichkeiten auf.

So weist das Verfahren (1) noch folgenden Nachteil auf: Der Schrumpfungsprozeß wird derart durchgeführt, daß nur die in Umfangsrichtung wirkende Streckfestigkeit erhöht wird, die direkt zur Erhöhung der Eindrückfestigkeit führt, während die Zugfestigkeit unverändert bleibt. Der Nachteil rührt von der Verwendung der besonderen Schrumpfungsanordnung her, welche eine Vielzahl von Umfangssegmenten aufweist. Es ist relativ schwierig, eine gleichmäßige Berührung der Umfangssegmente über den gesamten Umfang des Stahlrohrs zu ermöglichen, so daß die Zunahme der Streckfestigkeit über den Umfang des Stahlrohres veränderlich ist. Es ist mit diesem Verfahren nicht möglich, eine stabile und wirksame Verbesserung der Eindrückfestigkeit zu erzielen.

Das unter (2) genannte Verfahren basiert darauf, daß oftmals eine Verringerung der Eindrückfestigkeit durch eine verbleibende Kompressionsspannung entlang der inneren Umfangswand des Stahlrohres bewirkt wird, und zwar aufgrund des Richtens, das als letzter Schritt bei der Rohrherstellung durchgeführt wird. Soll dieses Richten weggelassen werden, so müssen die vorhergehenden Schritte mit einer in der Praxis kaum erreichbaren hohen Präzision durchgeführt werden. Es ist in der Tat relativ schwierig, Stahlrohre gemäß den Anforderungen der Kunden herzustellen, ohne daß diese gerichtet werden, insbesondere, wenn der Rohrdurchmesser klein ist.

Das unter (3) genannte Verfahren dient dazu, das Auftreten der obengenannten restlichen Spannung mittels Durchführung des Richtens bei höheren Temperaturen zu vermeiden. Das Verfahren weist zwar keine grundsätzlichen Probleme auf, wie bei dem unter (2) genannten Verfahren, jedoch ist die Beseitigung der Eigenspannung keine positive Maßnahme und aus sich heraus unzulänglich.

Das unter (4) beschriebene Verfahren ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 38 424/1981 beschrieben. Es beruht auf der technischen Annahme, daß die Eindrückfestigkeit dadurch erhöht werden kann, daß der inneren Umfangsfläche eine verbleibende Zugspannung erteilt wird, deren Größe größer als 20 kg/mm² ist, jedoch geringer als die Streckspannung ist, wobei diese verbleibende Zugspannung durch Abkühlung mittels Wasser nach dem Härten erfolgt. Mit diesem bekannten Verfahren geht jedoch das Verhältnis zwischen den Bedingungen der Wasserkühlung und der Größe der Spannung nicht hervor. Dieses Verfahren kann also nicht als anerkannte Methode betrachtet werden zur kontinuierlichen Verbesserung der Eindrückfestigkeit eines Stahlrohres. Es sei auch betont, daß der Gedanke bezüglich des Verhältnisses zwischen der Eindrückfestigkeit und der eigenen Zugspannung unzutreffend ist, wie aus der folgenden Zusammenfassung hervorgeht. Diese technische Idee geht nämlich von der Annahme aus, daß das Eindrücken eines Rohres bei Anwendung einer äußeren Kraft an der Innenseite des Rohres beginnt. Eine derartige Annahme trifft jedoch nicht immer den tatsächlichen Fall, denn sofern eine Eigenspannung in Umfangsrichtung des Stahlrohres vorher erzeugt worden ist, so beginnt das Eindrücken nicht immer an der Innenfläche des Rohres, sondern manchmal an der Außenfläche des Rohres, wenn die in Umfangsrichtung wirkende Spannung der inneren Wandfläche des Rohres eine bestimmte Größe übersteigt. Die obengenannte Annahme trifft jedoch auf so einen Fall keineswegs zu, so daß die ihr zugrundeliegende technische Idee als leere Theorie anzusehen ist und zu keinen reproduzierbaren Effekten führt.

Alle bisher vorgeschlagenen Verfahren zur Verbesserung der Eindrückfestigkeit ohne Berücksichtigung des Korrosionswiderstandes sind also unvollständig und unbefriedigend.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Metallrohr zu schaffen mit verbesserter Eindrückfestigkeit, das die obengenannten Nachteile vermeidet, wobei die Eindrückfestigkeit ohne Verschlechterung des Korrosionswiderstandes erzielt wird, das sich zum Einsatz unter rauhen Bedingungen einschließlich der Gegenwart von Wasserstoffsulfid eignet, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Rohres.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die Innenwandfläche des Rohres eine in Umfangsrichtung wirkende, bleibende Zugspannung aufweist, deren Größe zwischen 0 und 15% deer Streckspannung des Rohres beträgt.

Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Rohres ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3.

Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Rohres ist Gegenstand des Anspruchs 4.

Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 5 bis 17 angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der vorteilhafte Ausführungsformen dargestellt sind. Es zeigt

Fig. 1 in grafischer Darstellung das Verhältnis zwischen der Spannung in der Innenwandfläche eines Metallrohres und der Eindrückfestigkeit;

Fig. 2A und 2B schematisch das herkömmliche Richten und die durch dieses Richten im Rohr entstehende Spannungsverteilung;

Fig. 3 eine schematische Darstellungeines Kühlsystems für ein Ausführungsbeispiel gemäß der -Erfindung;

Fig. 4 ein Beispiel, bei dem die Flußrate des Kühlwassers gemäß einem Ausführungsbeispiel innerhalb eines gegebenen Bereiches bestimmt ist;

Fig. 5 eine grafische Darstellung des Verhältnisses zwischen der Temperatur, bei der die Kühlung einsetzt und der Veränderung der Streckgrenze des erhaltenen Stahlrohres;

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zum Richten des Rohres und gleichzeitigen Erzeugens der verbleibenden Zugspannung in der inneren Wandfläche des Rohres;

Fig. 7 die Spannungsverteilung im Querschnitt des Rohres bei Behandlung mit der in Fig. 6 gezeigten Vorrichtung;

Fig. 8 und 9 bevorzugte Beispiele von Ringen, die in der Vorrichtung nach Fig. 6 verwendet werden;

Fig. 10 eine schematische Darstellung der in Fig. 6 gezeigten Vorrichtung;

Fig. 11 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Komprimierung eines Rohres durch Anlegen von symmetrischen Drücken an zwei Stellen an der Oberseite und an zwei Stellen an der Unterseite des Rohres;

Fig. 12 ein Diagramm der Momente am Rohr unter der Bedingung R=f/6;

Fig. 13 das Verhältnis zwischen dem Winkel R von Fig. 11 und dem Winkel β des der Kompressionsspannung ausgesetzten Bereiches;

Fig. 14 einen Schnitt durch einen U-förmigen Block zum Anlegen symmetrischer Drücke an zwei Stellen an der Oberseite und an zwei Stellen an der Unterseite des Rohres gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 15 die Verteilung der Zugspannung in Richtung der Wandstärke eines im Ausführungsbeispiel 1 verwendeten Stahlrohres;

Fig. 16 das Verhältnis zwischen der Kühlwassermenge und der Größe der Zugspannung in der Innenwandfläche des Stahlrohres;

Fig. 17 den Zusammenhang zwischen der Zugspannung und der Eindrückfestigkeit;

Fig. 18, 19 und 20 das Ergebnis des Ausführungsbeispiels 2, wobei bei Fig. 18 das Verhältnis der Temperatur, an der die Kühlung einsetzt, und der Zugspannung σ _R in der Innenwandfläche des Stahlrohres zeigt, Fig. 19 das Verhältnis zwischen der Flußrate an Kühlwasser und der Größe der Zugspannung σ _R und Fig. 20 die Eindrückfestigkeit eines Stahlrohres zeigt, das erfindungsgemäß behandelt worden ist im Vergleich mit einem Stahlrohr, das keiner Kühlung nach dem Abschrecken und Härten unterworfen worden ist;

Fig. 21, 22 und 23 das Ergebnis des Ausführungsbeispiels 3 gemäß der Erfindung, wobei Fig. 21 eine grafische Darstellung ist, die die Größe der Zugspanung σ _R in der inneren Wandfläche des erfindungsgemäß behandelten Stahlrohres zeigt mit verschiedenen Werten von Innendurchmessern D _R der Ringe und Verformungen, Fig. 22 eine grafische Darstellung ist, die das Verhältnis zwischen der Verformungsgröße und der auf das Rohr wirkenden Kraft P₁ ist, und Fig. 23 eine grafische Darstellung ist, die das Verhältnis zwischen der Verformungsgröße und der Größe der Zugspannung σ _R mittels einer herkömmlichen Methode darstellt, und

Fig. 24 eine grafische Darstellung, die das Verhältnis zwischen dem Druck der Einheitslänge p/l und der Zugspannung in der inneren Wandfläche des gemäß dem Ausführungsbeispiel 4 der Erfindung erhaltenen Stahlrohres darstellt.

Unter klarer Erkenntnis des engen Zusammenhangs zwischen der Eindrückfestigkeit in einem Metallrohr und der in Umfangsrichtung wirkenden Zugspannung in ihr haben die Erfinder eine genaue Beziehung zwischen der Eindrückfestigkeit und dieser Zugspannung gefunden, wie es in Fig. 1 dargestellt ist.

In Fig. 1 ist auf der Abszisse das Verhältnis σ _R/σ _Y zwischen der in Umfangsrichtung wirkenden Spannung σ _R in der Innenwandfläche des Rohres und der Streckspannung σ _Y des Rohrmaterials angetragen, während an der Ordinate das Verhältnis Pcr/Pcro zwischen dem Eindrückdruck Pcr des Rohres und dem Druck Pcro zum Eindrücken eines Rohres ohne Spannung an der Innenwand angetragen ist. Wie man sieht, wird eine erhöhte Eindrückfestigkeit erhalten, wenn die Spannung σ _R in der Innenwand eine Zugspannung ist, d. h., wenn die Bedingung σ _R<0 erfüllt ist, während der Prozentsatz bezüglich der Streckspannung σ _Y zwischen 0 und 15% beträgt und vorzugsweise zwischen 4 und 10%. Den größten Widerstand gegen Eindrücken erhält man, wenn die Umfangsspannung σ _R ungefähr gleich 0,07 σ _Y ist. In Fig. 1 sind sowohl an der Ordinate als auch an der Abszisse numerische dimensionslose Werte angetragen. Die Beziehungen sind also weder von der Streckspannung des Rohres noch durch das Material gegeben, sondern sind rein dynamisch erhalten, so daß die Beziehung ganz allgemein für gewöhnliche metallische Materialien gültig ist. Der Bereich der Spannung, wie er in dem durch die obengenannte japanische Offenlegungsschrift 33 424/1981 beschriebenen Stand der Technik bekannt ist, ist in Fig. 1 als Beispiel dargestellt. Wie man sieht, ist dabei die Eindrückfestigkeit nicht größer, sondern kleiner.

Bei der Herstellung von herkömmlichen Stahlrohren für Ölquellen, wie es in Fig. 2A dargestellt ist, erfolgt das sogenannte Richten zum Nivellieren und Formen des Stahlrohres 1, indem dieses eine Vielzahl von Walzen durchläuft, die versetzt zueinander an den oberen und unteren Seiten angeordnet sind, wobei jede Walze in ihrem mittleren Bereich konkav ausgestaltet ist. Die Spannungsverteilung im Querschnitt des Stahlrohres ähnelt derjenigen, die auftritt, wenn das Stahlrohr 1 einem an einer Stelle konzentrierten Druck ausgesetzt ist, wie es in Fig. 2B dargestellt ist.

Weist das Stahlrohr eine sehr dünne Wand auf, so treten die folgenden Biegemomente am Punkt A in Fig. 2B und am Punkt B auf, der vom Punkt A 90° entfernt ist

(1) Biegemoment am Punkt A (M _A): wobei D den Außendurchmesser des Rohres bedeutet.
(2) Biegemoment am Punkt B (M _B):

Daraus folgt die folgende Beziehung zwischen den Spannungen σ _A und σ _B an den Stellen A und B:

Der absolute Wert der Zugspannung am Punkt A ist also immer größer als derjenige der Kompressionsspannung am Punkt B. Bei dem herkömmlichen Richten gemäß Fig. 2A wird also eine bleibende Druckspannung unvermeidbar in der Innenfläche des Rohres erzeugt, so daß die Eindrückfestigkeit herabgesetzt wird.

Das Richten ist jedoch unabdingbar zum Nivellieren und Korrigieren der äußeren Gestalt eines durch herkömmliche Herstellungsverfahren erzeugten Metallrohres.

Aufgrund von umfangreichen Versuchen wurde gefunden, daß das Erzeugen der verbleibenden Zugspannung zur Erzielung eines Verhältnisses von σ _R/σ _Y im Bereich zwischen 0 und 15% auf zwei Wegen erhalten werden kann, nämlich durch eine Wärmebehandlung und durch eine mechanische Behandlung.

Erzeugung der Zugspannung durch Wärmebehandlung: Zur Erzielung einer in Umfangsrichtung wirkenden Zugspannung in der Innenwand eines Stahlrohres kann das in Fig. 3 gezeigte Kühlsystem verwendet werden. Dieses weist Düsen 3 auf, welche das Stahlrohr 1 umgeben, wobei letzteres in axialer Richtung fortbewegt wird; mit 4 ist ein Thermometer zur Ermittlung der Temperatur des Stahlrohres 1 bezeichnet und mit 5 ein Geschwindigkeitsmesser zur Messung der Vorschubgeschwindigkeit des Stahlrohres, während mit 6 eine Recheneinheit bezeichnet ist zur Ermittlung der Fließrate an Kühlwasser W als Funktion einer vorgegebenen Formel mit bestimmten Faktoren, wie z. B. die Größe des Stahlrohres sowie die physikalischen Eigenschaften des Stahlrohres wie z. B. (γ, E ). Mit 7 sind Solenoidventile bezeichnet, deren Öffnung durch die Recheneinheit 6 bestimmt wird. Die folgenden Werte wurden experimentell nachgeprüft.

Die Größe der im Stahlrohr durch Wasserkühlung erzeugten, in Umfangsrichtung wirkenden Zugspannung hängt eng mit der Festigkeit des Stahlrohres, d. h. mit der Streckspannung σ _Y (kg/mm²), zusammen sowie mit den Abmessungen des Querschnitts und dem Außendurchmesser D (mm) der Wandstärke t (mm) und der Zufuhrmenge an Kühlwasser W (t/min).

Es sei angenommen, daß das erwärmte Stahlrohr 1 sich in axialer Richtung mit einer Geschwindigkeit V (mm/min) bewegt und daß das Kühlwasser gleichmäßig über den gesamten Umfang des sich vorwärtsbewegenden Stahlrohres 1 von einer Ringdüse 3 zugeführt wird, welche das Stahlrohr 1 umgibt, so daß es gleichmäßig abgekühlt wird. In diesem Fall kann die Größe σ _R der Zugspannung an der inneren Wandfläche des Stahlrohres nach dem Abkühlen durch die folgende Formel (1) im Zusammenhang mit den obengenannten Bedingungen ausgedrückt werden:

mit
T: Temperatur, an der die Kühlung einsetzt (°C),
E: Elastizitätsmodul des Stahlrohres (kg/mm²),
γ: thermischer Expansionskoeffizient des Rohrmaterials (1/°C).

Das durch die Formel (1) ausgedrückte Verhältnis erhält man, wenn die Temperatur T, zu der die Kühlung des Stahlrohres einsetzt, größer ist als (σ _Y/E · γ)+172)°C. Ist die Temperatur T kleiner als die oben angegebene Temperatur, so erhält man keine Spannung in Zugrichtung in der Innenfläche während der Kühlbehandlung.

Andererseits wird die Eindrückfestigkeit des Stahlrohres erhöht, wenn die in Umfangsrichtung wirkende Spannung σ _R in der Innenfläche des Rohres der folgenden Bedingung genügt: 0<σ _R<0,15σ _R, wobei sie ihren Maximalwert erhält, wenn die Spannungsgröße σ _R ungefähr gleich 0,07σ _Y ist. Zur Erzielung einer reproduzierbaren Verbesserung der Eindrückfestigkeit wird die Zufuhrmenge an Kühlwasser vorzugsweise derart gesteuert, daß sie die folgende Bedingung erfüllt: 0,04σ _Y<σ _R<0,1σ _Y.

Durch Ausbilden der Spannung innerhalb dieses Bereiches ist es möglich, eine Vergrößerung der Eindrückfestigkeit um mehr 4% zu erzielen. Die Zufuhrrate an Kühlwasser zur Erzielung einer verbleibenden Zugspannung innerhalb des Bereiches von 0,04σ _Y<σ _R<0,10σ _Y wird gemäß der folgenden Formel (2) berechnet:

Das Verhältnis zwischen der Menge an Kühlwasser und der Temperatur wurde für zwei Fälle berechnet: Für einen Fall A mit einer Rohrgeschwindigkeit V vaon 550 mm/min und einer Streckfestigkeit von 77 kg/mm² und für den Fall B, in dem die Geschwindigkeit V 550 mm/min und σ _Y=56 kg/mm² betrugen unter Verwendung der obengenannten Formel (2). Die berechneten Werte sind in Fig. 4 dargestellt.

Zum Erwärmen des Metallrohres kann der vorhergehende Verarbeitungsschritt ausgenutzt werden. So kann das Kühlen z. B. bei einer Temperatur einsetzen, die der Vergütung bei der Herstellung von Rohren für Ölquellen entspricht oder der Tempertur nach dem Richten bei höheren Temperaturen entspricht.

Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen der Temperatur T, zu der die Kühlung einsetzt, und der Streckfestigkeit des erhaltenen Stahlrohres. Wie man sieht, ist die Streckspannung σ _Y und damit die Eindrückfestigkeit in unerwünschter Art herabgesetzt, wenn die Temperatur T die Vergütungstempertur überschreitet.

Vorzugsweise beträgt demzufolge die Temperatur T, bei der die Kühlung einsetzt, nicht weniger als (σ _Y/E · γ+172)°C und nicht mehr als die Vergütungstemperatur beim Tempern.

Erzeugen von Eigenspannung durch mechanische Behandlung: Wie oben ausgeführt, ähnelt die Spannungsverteilung während des herkömmlichen Richtens derjenigen, die durch Druckzufuhr an zwei Stellen erfolgt, d. h. an einer oberen und einer unteren Stelle, so daß ein verbleibender Kompressionsdruck in der inneren Wandfläche des Rohres entsteht, welches die Eindrückfestigkeit erheblich herabsetzt.

Ausgehend davon wurden Versuche durchgeführt zur Ermittlung einer geeigneten Methode, um der inneren Umfangswand des Rohres eine bleibende Zugspannung zu erteilen durchAnlegen einer gleichmäßig über den Umfang des Rohres verteilten Druckbelastung oder durch Aufbringen eines Druckes an zwei oberen Stellen und an zwei unteren Stellen gleichzeitig.

(1) Anlegen von verteiltem Druck:
Es wurde eine verteilte Druckbelastung von oben und von unten an den Außenumfang des Rohres durch die in Fig. 6 gezeigte Vorrichtung durchgeführt. Die in Fig. 6 gezeigte Vorrichtung weist zwei Sätze von Ringen auf, deren jeder aus drei Ringen 8 besteht mit einem Innendurchmesser D _R, der ein wenig größer als der Außendurchmesser D des Rohres 1 ist, wobei die drei Ringe 8 nebeneinander angeordnet sind. Jeder Ring 8 ist drehbar mittels dreier Haltewalzen 9 gehalten, die gleichförmig derart angetrieben sind, daß sich alle Ringe 8 in der gleichen Richtung drehen. Eine Walze 9 ist in senkrechter Richtung verschiebbar angeordnet und kann nach oben und unten durch eine nicht dargestellte Anordnung bewegt werden. Die benachbarten Walzen derselben Gruppe werden in entgegengesetzter senkrechter Richtung bewegt werden, so daß ein Kompressionsdruck in senkrechter Richtung nach oben und nach unten auf das Rohr 1 ausgeübt werden kann, das innerhalb der Ringe angeordnet ist, während die Vorrichtung gleichzeitig als Richtvorrichtung dient zur Korrektur der Gestalt des Rohres 1.

Fig. 7 zeigt die Spannungsverteilung im Querschnitt des Rohres 1, das mit dem Kompressionsdruck durch die in Fig. 6 gezeigte Vorrichtung beaufschlagt wird. Wie Fig. 7 zeigt, wird das Rohr 1 mit einem verteilten Druck P₁ durch die nach unten verschobenen Ringe 8 und die nach oben verschoebenen Ringe 8′ beaufschlagt.

Die Spannung σ _A am Punkt A in der Innenwand des Rohres wird innerhalb der Elastizitätsgrenze durch die folgende Beziehung ausgedrückt:

mit
E: Elastizitätsmodul,
t: Wanddicke des Rohres,
D _R: Innendurchmesser der Ringe.

Die am Punkt A auftretende Spannung hängt also allein vom Querschnitt der Ringe und des Rohres ab und ist unabhängig von der Größe des verteilten Druckes P₁.

Andererseits kann die Spannung σ _B am Punkt B, der vom Punkt A um 90° entfernt ist ,durch die folgende Formel angenähert werden:

mit
P₁: Druck der Längeneinheit.

Die Spannung σ _B ändert sich also mit der Größe der verteilten Druckes P₁. Es ist also möglich, eine Spannung σ _B zu erhalten, deren absoluter Wert größer ist als derjenige der Spannung σ _A durch geeignete Auswahl des Innendurchmessers P _R der Ringe und des Druckes P₁. Der verteilte Druck P₁, der der Bedingung | σ _B | | σ _A | genügt, ist durch die folgende Formel (3) bestimmt:

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß durch Anwendung der mechansichen Behandlungsart, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, die Größe der Zugspannung in der inneren Umfangsfläche des Rohres nach dem Richten beliebig eingestellt werden kann, d. h., daß die Zugspannung zum Verschwinden gebracht werden kann oder das die bleibende Spannung in Zugrichtung erzeugt werden kann. Es ist demzufolge möglich, nicht nur eine unerwünschte Abnahme der Eindrückfestigkeit zu vermeiden, sondern eine erhebliche Erhöhung der Eindrückfestigkeit zu erzielen.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Einsatz der in Fig. 6 dargestellten Vorrichtung werden die Lagerstellen, an denen die Ringe 8 gelagert sind, durch die Walzen 9 in vertikaler Richtung abwechselnd zueinander versetzt, zur Erzielung einer Verschiebung X zwischen dem Mittelpunkt O′ der Ringe 8 in Fig. 7 und dem Mittelpunkt O des Rohrs 1, das durch die Ringe 8 verläuft. Die Verschiebung X wird im folgenden als Verformung bezeichnet. Das Einstellen der Verformung X bedeutet das Einstellen der Größe des verteilten Druckes P₁ auf das Rohr. Verformung wird optimal gewählt zum Aufbringen des erforderlichen Druckes für die Formgebung unter Berücksichtigung der Tatsache, daß, je größer die Verformung ist, desto größer auch der aufgebrachte Druck. Nach Einstellen der Verformung werden alle Ringe 8 angetrieben, während das zu behandelnde Rohr 1 die Ringe 8 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit von einer Seite zur anderen Seite durchläuft. Der Vorschub des Rohres kann durch einen bekannten Antrieb erfolgen, wie z. B. einen Schieber.

Beim Durchlaufen der Gruppen von Ringen wird das Rohr gedreht, so daß es über seinen gesamten äußeren Umfang durch die Ringe 8, die ihn berühren, mit einem Druck beaufschlagt wird, wobei das Rohr 1 aufgrund der Biege- und Kompressionsbeaufschlagung geeignet gestaltet wird.

Wie aus der vorhergehenden Beschreibung klar geworden ist, ändert sich die Größe der im Rohr erzeugten Spannung nach dem Richten als Funktion des Innendurchmessers D _R der Ringe und der Stärke des verteilten Druckes während der Behandlung, d. h. der Verformung X. Das heißt, daß die Spannung dahin tendiert, ihre Richtung von der Kompressionsspannung zur Zugspannung zu ändern, sofern der Innendurchmesser D _R der Ringe verringert wird und sofern die Verformung X vergrößert wird. Daraus folgt, daß durch geeignete Auswahl der Innendurchmesser D _R und der Verformung X es möglich ist, die Spannung derart zu steuern, daß sie in einen bestimmten Bereich fällt (den Erfindungsbereich in Fig. 1) und so optimal ist, um eine ausreichende Eindrückfestigkeit zu gewährleisten unter Beibehaltung der erforderlichen Richt- oder Korrekturschritte.

Vorzugsweise sind die Ecken 10 eines jeden Ringes 8, welche die Außenfläche des Rohres 1 berühren, bei diesem Behandlungsschritt abgerundet, wie es Fig. 8 zeigt, um keine Beschädigung der Außenfläche des Rohres zuzulassen. Demzufolge soll der Krümmungsradius R der abgerundeten Ränder wenigstens 5 mm betragen. Weist nämlich der Rand eine im wesentlichen rechtwinklige scharfe Kante auf, so würde an der Berührungsstelle ein unendlich großer Druck ausgeübt werden. Ist hingegen der Rand abgerundet, so ist der auf dieselbe Stelle ausgeübte Druck gleich Null, wobei der Krümmungsradius der Abrundung klein sein kann. Eine bestimmte Größe des Krümmungsradius R sollte edoch eingehalten werden, zur Vermeidung einer Beschädigung der äußeren Wandfläche des Rohres. Aus den durchgeführten Versuchen, deren Ergebnisse in Tabelle 1 zusammengefaßt sind, läßt sich entnehmen, daß der Krümmungsradius R wenigstens 5 mm betragen sollte, um einen ausreichenden Schutz der Rohroberfläche gegen Beschädigung zu erhalten.

Tabelle 1

Der in Fig. 6 dargestellte Ring ist von der einfachsten Gestalt und besteht nur aus einem ringförmigen Körper. Dieser Ring muß jedoch nicht so ausgestaltet sein, sondern kann auch aus einer Ringanordnung bestehen, die, wie in Fig. 9 dargestellt ist, aus einer Vielzahl von schmalen Walzen 8 b besteht, die drehbar an der Innenfläche eines ringförmigen Teils 8 a derart angeordnet sind, daß die Walzen 8 b in rollender Berührung mit der äußeren Fläche des Rohres sind.

Es sei betont, daß die Verwendung einer eigenen, bekannten Vorschubeinrichtung für das Rohr nicht wesentlich ist. So können z. B. die Ringe 8 derart angeordnet sein, daß ihre Achsen in beiden Richtungen bezüglich der Vorschubrichtung des Rohres geneigt sind, wie es in Fig. 10 gezeigt ist, so daß die Ringe 8 eine axiale Vorschubkraft auf das Rohr ausüben und letzteres in axialer Richtung vorschieben, wie es auch bei den bekannten konkaven Walzen der Fall ist, die in Fig. 2A dargestellt sind. In diesem Fall ist es jedoch erforderlich, die Innenflächen der Ringe an die Außenfläche des Rohres anzupassen.

Druckbeaufschlagung an zwei oberen und zwei unteren Stellen:
Die Spannungsverteilung wurde untersucht, während einer Kompression des Rohres 1 durch parallele Drücke, die gleichzeitig an vier Punkten entlang des Umfanges seines Querschnittes aufgebracht wurden. Zwei obere Beaufschlagungspunkte und zwei untere Druckbeaufschlagungspunkte sind symmetrisch bezüglich der senkrechten Linie angeordnet, welche durch die Achse des Rohres verläuft, und zwar unter einem gleichen Winkel R von der senkrechten Linie.

Das Moment M₁ im Winkelbereich von α, der zwischen 0 und R von der senkrechten Linie y-y′ entfernt ist, ist durch die folgende Formel (4) gegeben:

In ähnlicher Weise ist das Moment M₂ im Winkelbereich zwischen R und π/2 durch die folgende Formel (5) gegeben:

Die erhaltene Momentverteilung bei einem Winkel R von π/6 ist in Fig. 12 dargestellt. In diesem Fall ist das am Punkt A auftretende Moment negativ, so daß eine Zugspannung in der Innenfläche des Rohres auftritt, während das Moment am Punkt B positiv ist, so daß eine Kompressionsspannung an der Innenfläche des Rohres entsteht.

Sofern die um den Punkt B herum entstehende Kompressionsspannung einen absoluten Wert aufweist, der größer ist als derjenige der um den Punkt A herum entstehenden Zugspannung, d. h., wenn die folgende Beziehung (6) erfüllt ist, kann eine bleibende Zugspannung in der inneren Wandfläche des Rohres erzeugt werden, indem letzteres verdreht wird, so daß ihr die Kompression wiederholt zugeführt wird, so daß das gesamt Rohr mit der Kompression beaufschlagt wird;

M₂ - (-M₁) < 0 (6)

Die Druckverteilung in Fig. 12 genügt dieser Bedingung. Wie man sieht, ist eine Kompressionsspannung mit einem absoluten Wert größer als derjenige der Spannung am Punkt A innerhalb des Winkelbereiches β möglich.

Daraus läßt sich die folgende Bedingung ableiten:

die sich zur folgenden Formel (7) umformen läßt:

Andererseits gilt auch die folgende Beziehung (8):

Aus den Formeln (7) und (8) ergibt sich der Bereich für den Winkel β, wie er in Fig. 13 dargestellt ist. Der Winkelbereich β kann einen Wert von <0 annehmen, wenn der Winkel R einen Wert <20° annimmt. Nimmt andererseits der Winkel R einen Wert von <45° an, so ist es schwierig, das Rohr 1 mit parallelem Druck zu beaufschlagen. Aus diesem Grund wird vorzugsweise ein Wert des Winkels R zwischen 20° und 45° gewählt.

Erfindungsgemäßwird folgendes vorgeschlagen: Herstellung eines oberen U-förmigen Blocks 11 und eines unteren U-förmigen Blockes 11′, die paarweise derart angeordnet sind, daß jeder U-förmige Block das Rohr 1 an Stellen berühren kann, die durch einen Winkel 2R (20°<R<45°) von der Mittenachse voneinander getrennt sind und deren Länge größer ist als diejenige des Rohres 1; Zuammendrücken des Rohres 1 in senkrechter Richtung durch die oberen und unteren Blöcke und Wiederholung der Druckbeaufschlagung unter Wechsel der Druckpunkte durch Verdrehung des Rohres 1. Die Blöcke 11, 11′ können auch kürzer sein als das Rohr. In diesem Fall ist es jedoch erforderlich, das Rohr in axialer Richtung vorzuschieben während der Druckbeaufschlagung.

Es ist auch möglich, das Rohr 1 durch einen geeigneten Antrieb durch eine Vielzahl von Blockpaaren vorzuschieben, deren jedes einen Querschnitt aufweist, wie er in Fig. 14 dargestellt ist und die versetzt zueinander in axialer Richtung derart angeordnet sind, daß die Druckbeaufschlagungsrichtung regelmäßig variiert. In diesem Fall können die Blöcke 11, 11′ mit Walzen 12, 12′ versehen sein zur rollenden Berührung mit dem Rohr 1.

Die Walzen 12, 12′ müssen nicht parallel zur Achse des Rohres 1 sein, das die Blöcke 11, 11′ durchläuft. Es ist möglich, die bleibende Zugspannung in der inneren Umfangsfläche des Rohres dadurch zu erzeugen, daß das Rohr nur durch ein Paar Blöcke 11, 11′ geführt wird, während sich das Rohr um seine Achse dreht. In diesem Fall sollten die Blöcke 11, 11′ Walzen 12, 12′ aufweisen, die unter einem Winkel zur Vorschubrichtung des Rohres 1 angeordnet sind.

Im folgenden werden einige vorteilhafte Ausführungsformen gemäß der Erfindung beschrieben.

Beispiel 1

Ein Stahlrohr mit 0,23% C-0,23% Si-1,48% Mn-0,10% Mo, mit einem Außendurchmesser von 139,70 mm und einer Wanddicke von 8,7 mm wurde als Testrohr verwendet. Dieses Stahlrohr wies eine dickenmäßig verteilte Umfangseigenspannung auf, wie in Fig. 15 dargestellt ist, sowie eine Kompressionseigenspannung von ungefähr 30 kg/mm² in ihrer Innenwand. Die Streckspannung σ _Y betrug 77 kg/mm².

Dieses Stahlrohr wurde erneut auf eine Temperatur von mehr als 500°C erwärmt und dann von außen mittels Kühlwasser bei unterschiedlichen Kühlraten abgekühlt, um so unterschiedliche Größen von Spannungen in der Innenwand des Rohres zu erzeugen. Fig. 16 zeigt den Zusammenhang zwischen der Menge an Kühlwasser und der in der Innenwand des Rohres während des Testes erzeugten Spannung. Durch diesen Test wurde bestätigt, daß die Spannung in der Innenwand des Rohres beliebig einstellbar ist zwischen den Bereichen 30 kg/mm² (Zug) und -30 kg/mm² (Zug) durch Änderungen der Kühlbedingung nach dem Erwärmen. Die Teststücke der derart behandelten Rohre wurden dann einem Eindrücktest unterworfen, wobei die in Fig. 17 dargestellten Werte erhalten wurden. Da die Streckspannung in Umfangsrichtung sich geringfügig ändert, ist an der Ordinate der bereits obenerwähnte Wert Pcr/Pcro angetragen. Fig. 17 zeigt deutlich, daß, wenn die in der Innenwand erzeugte bleibende Spannung eine Zugspannung ist, die nicht größer als 15% von σ _Y ist, wie es von der Erfindung gefordert wird, eine höhere Eindrückfestigkeit erzielt wird, als es mit den herkömmlichen Rohren der Fall ist, in denen die bleibende Spannung Null ist.

Beispiel 2

Stahlrohre mit einer chemischen Zusammensetzung und mechanischen Eigenschaften, wie sie in Tabelle 2 dargestellt sind, wurden in diesem Test verwendet. Das Testrohr A war ein normal gewalztes Rohr, während das Testrohr B ein durch Abschrecken und Härten vergütetes Rohr war. Der Außendurchmesser und die Wanddicke beider Rohre betrugen 114 mm bzw. 6,88 mm.

Tabelle 2

Mit diesen Testrohren wurde eine Kühlbehandlung durchgeführt mittels einer Kühlanlage gemäß Fig. 3, wobei die Kühlbedingungen verändert wurden.

Fig. 18 zeigt den Wert der Umfangsspannung σ _R in der Innenwand des Rohres nach der Kühlbehandlung mit einer Kühlwasserzufuhrrate W von 0,65 t/min und einer Rohrvorschubgeschwindigkeit V von 550 mm/min, wobei die Temperatur T verändert wurde, bei der die Kühlung begann. Fig. 19 zeigt ferner die Spannung σ _R in der Innenwand des Stahlrohres nach dem Kühlvorgang, wobei die Kühlung bei der obengenannten Temperatur T von 600°C einsetzte und die Geschwindigkeit V 550 mm/min betrug, während die Kühlwasserzufuhrrate verändert wurde. Aus diesen Figuren wird deutlich, daß die Eigenspannung s _R eine Funktion verschiedener Faktoren ist, wie z. B. der Temperatur T, der Kühlwasserzufuhrrate W und der Streckspannung σ _Y. Das Verhältnis zwischen der Eigenspannung σ _R und diesen Faktoren, wie es in Fig. 18 und 19 dargestellt ist, genügt der obengenannten Formel (1).

Um den erfindungsgemäß erzielbaren Kühleinflußeffekt zu bestätigen, wurden Versuche mit verschieden großen Stahlrohren durchgeführt, die vergütet waren, wobei die gleiche Kühlanlage verwendet wurde und in der die Wasserzufuhrrate W gemäß der obengenannten Formel (2) gesteuert wurde als Funktion der Änderung der Temperatur T, zu der die Kühlung einsetzte. Fig. 20 zeigt den Grad an Verbesserung der Eindrückfestigkeit, dargestellt als Verhältnis der Eindrückfestigkeit der kühlbehandelten Stahlrohre zur mittleren Eindrückfestigkeit der Bezugsrohre, die vergütet waren und die gleiche Größe und Zusammensetzung wie die Testrohre aufwiesen. Aus dieser Figur ist deutlich, daß die Eindrückfestigkeit der Stahlrohre, die erfindungsgemäß einer Kühlbehandlung unterworfen wurden, erheblich größer ist; bei einem Verhältnis von Durchmesser zu Dicke D/t des Stahlrohres von Fig. 12 erhält man verbesserte Werte von ungefähr 8%.

Beispiel 3

Versuchsrohre mit einer chemischen Zusammensetzung, wie sie in Tabelle 3 dargestellt ist, wurden einmal einem erfindungsgemäßen Richten unterworfen und einmal einem herkömmlichen Richten. Die Außendurchmesser, Wandstärken und die Streckfestigkeit der Testrohre betrugen 244,5 mm bzw. 15,11 mm und 79,2 kg/mm².

Tabelle 3

(Gew.-%)

Das erfindungsgemäße Richten erfolgte mit der in Fig. 6 dargestellten Vorrichtung, wobei drei Arten von Ringen 8 mit unterschiedlichen Innendurchmessern verwendet wurden, nämlich D _R 260 mm, 270 mm und 280 mm, während die Verformung X verändert wurde. Die Meßergebnisse der Umfangsspannungen in der Innenwand der Rohre sind in Fig. 21 dargestellt. Aus dieser Figur wird deutlich, daß die erfindungsgemäße Verwendung der Ringe bewirkt, daß die Spannung nach der Behandlung in den bevorzugten Bereich I fällt, um so für eine ausreichende Eindrückfestigkeit zu sorgen durch geeignete Auswahl der Verformungsgröße X in Abhängigkeit der Innendurchmesser D _R der Ringe.

Fig. 22 zeigt den Zusammenhang zwischen der Verformungsgröße und der Größe der Druckbeaufschlagung auf das Rohr während der erfindungsgemäßen Behandlung. Aus dieser Figur wird deutlich, daß die Druckbeaufschlagung erheblich größer ist proportional zur Zunahme der Verformung.

Danach wurde das Richten durch herkömmliche Richtverfahren durchgeführt mit der in Fig. 2A dargestellten Vorrichtung unter Verwendung von konkaven Walzen, wobei die Verformung geändert wurde. Die Spannung in der Innenwand des Rohres nach der Behandlung wurde für jedes Rohr gemessen und die Meßergebnisse in Fig. 23 dargestellt.

Wie aus dieser Figur deutlich wird, bewirkt das herkömmliche Verfahren das Entstehen einer Kompressionseigenspannung, deren Größe zunimmt mit zunehmender Verformung. Allgemein läßt sich sagen, daß eine Verformung von wenigstens 15 mm erforderlich ist, um ein ausreichendes Richten zu erzielen. Aus Fig. 23 geht hervor, daß eine Verformungsgröße von 15 mm eine Kompressionseigenspannung von ungefähr -18 kg/mm² erzeugt, die rechnerisch zu -0,23σ _Y bezüglich der Zugspannung σ _Y ermittelt wurde. Diese Kompressionseigenspannung bewirkt eine Verringerung von etwa 20% der Eindrückfestigkeit, verglichen mit derjenigen vor der Behandlung, wie der Zusammenhang in der Fig. 1 deutlich werden läßt.

Im Gegensatz dazu kann gemäß der Erfindung eine 1,08fache Erhöhung der Eindrückfestigkeit erzielt werden, verglichen mit derjenigen vor der Behandlung, wenn der Innendurchmesser der Ringe zwischen 270 und 280 mm liegt. Das bedeutet, daß das erfindungsgemäße Verfahren eine um 30% größere Eindrückfestigkeit nach dem Richten liefert im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren. Es sei ferner betont, daß die in Fig. 6 dargestellte Vorrichtung eine Außengestalt liefert, die im wesentlichen gleich derjenigen ist, wie sie durch herkömmliche Methoden erzielt wird.

Beispiel 4

Es wurden Stahlrohre als Testrohre verwendet, deren Material und chemische Zusammensetzung in Tabelle 4 angegeben ist und deren Außendurchmesser, Wanddicken und Längen 177,8 mm bzw. 18,54 mm bzw. 500 mm betrugen. Die Streckfestigkeit betrug 72,6 kg/mm². Die Testrohre wurden dem Druck eines Paar U-förmiger Blöcke unterworfen, deren Querschnitt in Fig. 14 dargestellt ist. Die Länge der Blöcke betrug 600 mm, und der Abstand der Kontaktstellen betrug 180 mm. Der Kompressionsdruck wurde wiederholt angelegt, während das Stahlrohr gedreht wurde, um so eine Eigenzugspannung in der Innenwand des Stahlrohres zu erzeugen.

Tabelle 4

Chemische Zusammensetzung (Gew.-%)

Fig. 24 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Druck P₁ (kg/mm²) mit der Größe der Eigenzugspannung im Rohr, die durch Anlegung dieses Druckes erzielt wurde. Aus dieser Figur geht hervor, daß bei dem vorliegenden Beispiel die Spannung jeweils in Zugrichtung entsteht und die Größe dieser Zugspannung mit der Zunahme der Druckbeaufschlagung zunimmt. Es ist daher ein leichtes, einen derartigen Wert für die Zugspannung zu erzielen, daß dieser im gewünschten Bereich liegt.

Claims

1. Metallrohr mit verbesserter Eindrückfestigkeit, insbesondere für die Erdöl- und Erdgasgewinnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandfläche des Rohres eine in Umfangsrichtung wirkende, bleibende Zugspannung aufweist, deren Größe zwischen 0 und 15% der Streckspannung des Rohres beträgt.

2. Metallrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Zugspannung zwischen 4 und 10% der Streckspannung beträgt.

3. Metallrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr aus einem Material besteht, das aus der Gruppe von unlegiertem Stahl, legiertem Stahl, rostfreiem Stahl und Fe-Ni-Cr-Legierung ausgewählt ist.

4. Verfahren zur Hersellung eines Metallrohres nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritt:
Anlegen von in Umfangsrichtung des Rohres wirkenden Kompressionsdrücken an die Innenwandfläche des Rohres, um in dieser Wandfläche eine in Umfangsrichtung wirkende bleibende Zugspannung zu erzeugen, deren Größe zwischen 0 und 15% der Streckspannung des erhaltenen Rohres beträgt.

5. Verfahren zur Herstellung eines Metallrohres nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der bleibenden Zugspannung zwischen 4 und 10% der Streckspannung beträgt.

6. Verfahren zur Herstellung eines Metallrohres nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Rohrmaterial unlegierter Stahl, legierter Stahl, rostfreier Stahl oder eine Fe-Ni-Cr-Legierung verwendet wird.

7. Verfahren zur Herstellung eines Metallrohres nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung wirkende bleibende Zugspannung in der Innenwandfläche des Rohres dadurch erzeugt wird, daß das erwärmte Rohr von außen gleichförmig abgekühlt wird.

8. Verfahren zur Herstellung eines Metallrohres nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung bei eineer Temperatur einsetzt, die nicht geringer ist als (σ _y/E · γ+172)°C, wobei
s _y: Streckfestigkeit des Rohrmaterials (kg/mm²),
E: Elastizitätsmodul (kg/mm²),
γ: thermischer Expansionskoeffizient des Materials
ist.

9. Verfahren zur Herstellung eines Metallrohres nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung durch gleichmäßige Zufuhr von Kühlwasser zur Außenwandfläche des Rohres erfolgt mit einer Rate W, die die folgende Bedingung erfüllt bei gleichzeitigem axialen Vorschub des Rohres: mit:
W: Kühlwasserzufuhrrate (t/min),
t: Wanddicke des Rohres (mm),
D: Außendurchmesser des Rohres (mm),
V: Vorschubgeschwindigkeit des Rohres (mm/min), γ: thermischer Expansionskoeffizient des Materials,
T: Temperatur, an der die Kühlung einsetzt (°C),
σ _y: Streckfestigkeit des Rohrmaterials (kg/mm²),
E: Elastizitätsmodul (kg/mm²).

10. Verfahren zur Herstellung eines Metallrohres nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bleibende Zugspannung in der Innenwandfläche des Rohres durc heine gleichförmige plastische Deformierung der Innenwandfläche in radialer Richtung erzeugt wird.

11. Verfahren zur Herstellung eines Metallrohres nach Anspruch 10, daduch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung wirkende bleibende Zugspannung gleichförmig dadurch erzeugt wird, daß wenigstens ein Paar sich diametral gegenüberliegender verteilter Drücke an die Außenwandfläche des Rohres angelegt werden und daß das Anlegen dieser verteilten Drücke wiederholt wird, während die Druckbeaufschlagungsstellen an der Außenwandfläche des Rohres geändert werden.

12. Verfahren zur Herstellung eines Metallrohres nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung wirkende bleibende Zugspannung dadurch erzeugt wird, daß das Rohr eine Vielzahl von Gruppen von Ringen durchläuft, wobei jede Gruppe wenigstens drei Ringe aufweist, deren jede einen Innendurchmesser besitzt, der etwas größer als der Außendurchmesser des Rohres ist und wobei die Ringe so angeordnet sind, daß das Rohr durch die Ringe läuft und wobei jede Gruppe eine Antriebsvorrichtung aufweist zum entgegengesetzten Antrieb benachbarter Ringe senkrecht zur Achse des Rohres, so daß ein Druck auf die Außenwand des Rohres ausgeübt wird, während das Rohr durch die Gruppe von Ringen derart geführt wird, daß die Druckbeaufschlagungsstellen durch die angetriebenen Ringe sich über die Außenwand des Rohres verteilen.

13. Verfahren zur Herstellung eines Metallrohres nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der verteilte Druck P₁ auf das Rohr durch jede Ringgruppe so gewählt ist, daß er die folgende Bedingung erfüllt: mit
E: Elastizitätsmodul (kg/mm²),
D: Außendurchmesser des Rohres (mm),
t: Wanddicke des Rohres (mm),
D _R: Innendurchmesser des Ringes (mm).

14. Verfahren zur Herstellung eines Metallrohres nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung wirkende bleibende Zugspannung in der Innenwandfläche des Rohres erzeugt wird durch Beaufschlagen des Rohres mit Kompressionsdrücken an zwei Paar Stellen, wobei jedes Paar zwei Stellen aufweist, die innerhalb eines Winkelbereiches von 40° bis 90° von der Achse des Rohres liegen sowie senkrecht zur Achse des Rohres und wobei beide Paar Druckbeaufschlagungsstellen symmetrisch bezüglich der Achse des Rohres angeordnet sind, während die Beaufschlagung mit dem Kompressionsdruck wiederholt an in Umfangsrichtung und Axialrichtung verschiedenen Stellen des Rohres erfolgt.

15. Verfahren zur Herstellung eines Metallrohres nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressionsdruckbeaufschlagung durch ein Paar U-förmiger Blöcke erfolgt, deren jeder das Rohr an zwei umfangsmäßig voneinander getrennten Stellen berührt, die innerhalb des Winkelbereiches von 40° bis 90° von der Achse des Rohres liegen.

16. Verfahren zur Herstellung eines Metallrohres nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die U-förmigen Blöcke eine Länge aufweisen, die größer ist als die axiale Länge des Rohres und daß die Kompressionsdruckbeaufschlagung wiederholt erfolgt, während das Rohr schrittweise um seine Achse um einen vorgegebenen Winkel verdreht wird.

17. Verfahren zur Herstellung eines Metallrohres nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die U-förmigen Blöcke eine Länge aufweisen, die kleiner ist als die Axiallänge des Rohres und daß eine Vielzahl von Paaren derart angeordnet sind, daß die Richtungen der Kompressionsdruckbeaufschlagung durch diese Paare versetzt zueinander sind um einen vorgegebenen Winkel um die Achse des Rohres, wobei die Kompressionsdruckbeaufschlagung kontinuierlich erfolgt, während das Rohr durch die Blockpaare hindurchgeführt wird.