DE3545883A1

DE3545883A1 - Method of producing threaded connections and threaded connection of components made of high-alloyed chromium-nickel steels

Info

Publication number: DE3545883A1
Application number: DE19853545883
Authority: DE
Inventors: Hermann Zeissler; Heinz Jourdan
Original assignee: Nold J F & Co KG GmbH
Current assignee: Nold J F & Co KG GmbH
Priority date: 1985-12-23
Filing date: 1985-12-23
Publication date: 1987-07-02

Abstract

Method of producing threaded connections, without cold welding, of components made of high-alloyed chromium-nickel steels, an external thread being provided on one of the components to be connected and a complementary internal thread being provided on the other of the components, which are screwed to one another. The two threads are made to match with play greater than in the case of a normal threaded connection and, before screwing, a thin layer of a thermoplastic material from the group of superpolyamides is applied in a firmly adhering manner to one of the threads, to be precise preferably to the external thread. Preferably used as plastic is polyamide 11, which is applied in powder form to the thread region, which has been heated to 260-280 DEG C, melts and, after cooling, forms a firmly adhering layer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von kaltverschweißungsfreien Gewindeverbindungen von Bauteilen aus hochlegierten Chrom-Nickel-Stählen, bei welchen an einem der zu verbindenden Bauteile ein Außen gewinde und am anderen ein komplementäres Innengewinde vorgesehen wird, und die beiden Gewinde dann miteinander verschraubt werden, sowie mit dem Verfahren hergestellte Gewindeverbindungen.The invention relates to a method for manufacturing of cold welded thread connections from Components made of high-alloy chrome-nickel steel, at which one outside of one of the components to be connected thread and on the other a complementary internal thread is provided, and the two threads then together are screwed, as well as manufactured with the method Threaded connections.

Bei Gewindeverbindungen von Bauteilen aus bestimmten hochlegierten Chrom-Nickel-Stählen besteht die Gefahr, daß die Bauteile selbst dann im Verschraubungsbereich zur Kaltverschweißung neigen, wenn sie mit Anzugsmomenten verschraubt werden, welche noch deutlich von der Streck grenze entfernt sind. Solche Verschraubungen sind dann praktisch nicht mehr zerstörungsfrei lösbar. Nun existieren aber Anwendungsfälle, in denen Schraubver bindungen an oder mit Bauteilen aus solchen Chrom-Nickel- Stählen hergestellt werden müssen, weil deren Korrosions beständigkeit für den speziellen Anwendungsfall gefordert wird. Als Beispiel sei hierzu auf Gewindeverbindungen von Steigrohren für Trinkwasser-Förderpumpen oder auch auf Verschraubungen in Apparaten und Anlagen der lebens mittelherstellenden oder der chemischen Industrie hinge wiesen. Die erwähnten Rohrverschraubungen sind beispiels weise so ausgestaltet, daß an den Enden der eigentlichen zu verbindenden Rohre Gewindezapfen bzw. Gewindemuffen angeschweißt sind, von denen der am einen Ende ange ordnete Gewindezapfen ein Außengewinde und die am anderen Ende angeordnete Gewindemuffe ein komplementäres Innen gewinde hat, wobei durch spezielle Ausgestaltung des Übergangs dieser Gewinde Sorge für die Möglichkeit des Einlegens zweier Dichtringe getragen ist, welche beim Zusammenschrauben von Rohren zu längeren Steigrohr strängen eine sichere Abdichtung des Gewindes bewirken. Dadurch soll an sich auch das Eindringen von Wasser in das Gewinde ausgeschlossen sein, so daß also ein Fest gehen dieser Gewinde durch Korrosion infolge eingedrungenen Wassers nicht zu befürchten ist.For threaded connections of components from certain high-alloy chrome-nickel steels there is a risk that the components even in the screw area tend to cold weld when tightened with torques screwed, which is still clearly from the stretch limit are removed. Such screw connections are then practically no longer nondestructive. Now but there are applications in which screwdriver bonds to or with components made of such chrome-nickel Steels have to be manufactured because of their corrosion resistance required for the special application becomes. One example is threaded connections of risers for drinking water feed pumps or on screw connections in devices and systems of life medium-sized or chemical industry grasslands. The pipe fittings mentioned are examples wise designed so that at the ends of the actual pipes to be connected threaded studs or threaded sockets are welded, one of which is attached to one end arranged threaded pins one external thread and the other End threaded socket a complementary interior has thread, with a special design of the Transition this thread care for the possibility of Inserting two sealing rings is worn, which when Screw tubes together to form longer riser tubes strands secure sealing of the thread. This is also supposed to ingress of water in itself the thread must be excluded, so that a feast these threads go through corrosion due to penetration Water is not to be feared.

Nun hat sich aber gezeigt, daß in vielen Fällen bei erforderlich werdenden Reparaturen die Muffenverbindungen solcher Steigrohre nicht mehr zerstörungsfrei zu lösen sind, weil Kaltverschweißung eingetreten ist, und zwar wird dieses Phänomen eben speziell bei den hier in Frage stehenden hochlegierten Chrom-Nickel-Stählen beobachtet.Now it has been shown that in many cases repairs become necessary the socket connections such risers can no longer be solved non-destructively are because cold welding has occurred this phenomenon is specifically in question with those here standing high-alloy chrome-nickel steels observed.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Gewindeverbindungen von oder an Bauteilen aus hochlegierten Chrom-Nickel-Stählen zu schaffen, welches das Auftreten von Kaltverschweißungen im Verschraubungsbereich unterbindet, so daß die nach dem Verfahren hergestellten Gewindeverbindungen notfalls auch mehrfach demontierbar und erneut montierbar bleiben.The invention is therefore based on the object Process for the production of threaded connections from or on components made of high-alloy chrome-nickel steel to create the occurrence of cold welding prevented in the screw connection area, so that after the process produces threaded connections if necessary can also be disassembled and reassembled several times.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die beiden Gewinde gegenüber einer normalen Gewinde verbindung mit vergrößertem Spiel gepaßt werden, und daß vor dem Verschrauben auf eines der Gewinde, vorzugsweise das Außengewinde, eine dünne Schicht aus einem thermo plastischen Kunststoff aus der Gruppe der Superpolyamide festhaftend aufgebracht wird.According to the invention, this object is achieved by that the two threads versus a normal thread connection with increased play, and that before screwing onto one of the threads, preferably the external thread, a thin layer of a thermo plastic plastic from the group of super polyamides is applied firmly.

Als Kunststoff wird dabei vorzugsweise Polyamid 11 ver wendet, welches u.a. von der Firma ATO CHEMIE unter dem Markennamen RILSAN vertrieben wird.Polyamide 11 is preferably used as the plastic which, among other things, from the company ATO CHEMIE under the Brand name RILSAN is distributed.

Zur Herstellung der Schicht wird dabei vorzugsweise so verfahren, daß der mit dem zu beschichtenden Gewinde versehene Bauteil zumindest im Bereich des Gewindes auf eine Temperatur von 260° bis 280°C erwärmt und der Gewindebereich dann in einen Vorrat des in Form eines Pulvers vorliegenden Kunststoff-Beschichtungsmaterials eingetaucht wird, wobei das direkt mit dem Bauteil in Berührung kommende Beschichtungsmaterial in einer dünnen Schicht aufschmilzt, und daß der Bauteil anschließend aus dem pulverförmigen Beschichtungsmaterial heraus genommen und zusammen mit der aufgeschmolzenen Schicht abgekühlt wird. Es hat sich gezeigt, daß bei einer Wahl der Erwärmungstemperatur des zu beschichtenden Gewindes im angegebenen Bereich gerade eine aufgeschmolzene Schicht erhalten wird, welche nach der Abkühlung die angestrebte Schichtdicke von 250-300 µm hat. It is preferred to produce the layer proceed so that the thread to be coated provided component at least in the area of the thread heated to a temperature of 260 ° to 280 ° C and the Thread area then into a supply of in the form of a Powder present plastic coating material is immersed, this directly with the component in Touching coating material in a thin Layer melts, and then the component out of the powder coating material taken and together with the melted layer is cooled. It has been shown that in an election the heating temperature of the thread to be coated just a melted layer in the specified area is obtained, which is the desired after cooling Has layer thickness of 250-300 microns.

Um eine möglichst gleichmäßige Schichtdicke zu erhalten, wird dabei zweckmäßig so verfahren, daß der Bauteil mit der aufgeschmolzenen Schicht des Beschichtungsmaterials nach dem Herausnehmen aus dem pulverförmigen Beschichtungs material zumindest zu Beginn des Abkühlungsvorganges so lang um die in die horizontale Lage geführte Gewinde- Mittelachse gedreht wird, bis eine Abkühlung der Schicht unter die Erstarrungstemperatur des Beschichtungsmaterials erreicht ist. Ein Zusammenlaufen des noch schmelzflüssigen Beschichtungsmaterials infolge der Einwirkung der Schwer kraft wird so mit Sicherheit vermieden.In order to obtain a layer thickness that is as uniform as possible, is expediently so that the component with the melted layer of the coating material after removal from the powder coating material at least at the beginning of the cooling process long around the thread in the horizontal position Central axis is rotated until the layer cools below the solidification temperature of the coating material is reached. A confluence of the still molten Coating material due to the action of heavy power is definitely avoided.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte Gewinde verbindung bei den hier in Frage stehenden Bauteilen aus hochlegierten Chrom-Nickel-Stählen ist also dadurch gekennzeichnet, daß von den gegenüber normalen Gewinden mit vergrößertem Spiel gepaßten Gewinden das eine, und zwar vorzugsweise das Außengewinde, mit einer dünnen festhaftenden Schicht eines thermoplastischen Kunststoffs aus der Gruppe der Superpolyamide, und zwar vorzugsweise Polyamid 11, belegt ist. Beschichtungen mit diesem Kunststoffmaterial sind bisher nur zum Zwecke des Schutzes der Oberfläche gegen Korrosion und Erosion hergestellt worden, während nicht bekannt war, daß dieses Kunststoff material in der angegebenen Schichtdicke geeignet ist, Kaltverschweißungen zu verhindern.The thread produced by the method according to the invention connection with the components in question here high alloy chromium-nickel steels is therefore characterized that of normal threads threads matched with increased clearance, and preferably the external thread, with a thin one adherent layer of a thermoplastic from the group of superpolyamides, preferably Polyamide 11, is occupied. Coatings with this So far, plastic materials are only for the purpose of protection the surface against corrosion and erosion been while it was not known that this plastic material in the specified layer thickness is suitable, To prevent cold welding.

Versuche der Anmelderin an Verschraubungen von Gewinde- Steigrohren mit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichteten Gewindezapfen haben gezeigt, daß solche Gewindeverbindungen auch beim Anziehen mit gegenüber den normalerweise vorgeschriebenen Anzugsmomenten erheblich erhöhten Anzugsmoment auch bei vielfachem Lösen und erneutem Verschrauben keinerlei Kaltver schweißung zeigen.Attempts by the applicant on screwing threaded Risers with the method according to the invention Coated threaded studs have shown that such Threaded connections also when tightening compared to normally prescribed tightening torques considerably increased torque even with multiple No loosening and screwing again show weld.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der im Längsmittelschnitt dargestellten Zeichnung der Verschraubung zweier Gewinde-Steigrohre aus Stahl näher erläutert.The invention is in the following description in Connection with that shown in the longitudinal central section Drawing of the screw connection of two threaded risers made of steel explained in more detail.

Die in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete erfindungs gemäße Gewindeverbindung dient im dargestellten Fall zur dichten Verbindung von Rohren 12, 14, von denen jeweils nur die Endabschnitte dargestellt sind.The thread connection according to the invention, designated in its entirety by 10 , serves in the illustrated case for the tight connection of tubes 12 , 14 , of which only the end sections are shown.

An den einander zugewandten Stirnkanten der Rohre 12, 14 sind jeweils muffenartige Verbindungsstücke 16, 18 angeschweißt, deren Innendurchmesser dem Innendurch messer der Rohre entspricht, während ihre Wandstärke sich gegenüber der Wandstärke der Rohre deutlich ver größert.At the mutually facing end edges of the tubes 12 , 14 , sleeve-like connecting pieces 16 , 18 are welded in each case, the inside diameter of which corresponds to the inside diameter of the tubes, while their wall thickness increases significantly in relation to the wall thickness of the tubes.

In das Verbindungsstück 16 ist ein als Spitzgewinde aus geführtes Innengewinde 20 eingeschnitten, so daß das Verbindungsstück 16 also eine Gewindemuffe bildet. Auf das Verbindungsstück 18 ist andererseits ein komplementäres Außengewinde 22 aufgeschnitten, wobei die Passung dieses Außengewindes 22 relativ zum Innen gewinde 20 so gewählt ist, daß im eingeschraubten Zustand ein gewisses geringes Spiel zwischen den Gewindeflanken verbleibt. Das bedeutet, daß bei der Abänderung von Gewindeverbindungen von Rohren mit normal gepaßten Gewinden eines dieser Gewinde überschnitten werden muß, um das erwähnte Spiel zur Verfügung zu stellen.In the connecting piece 16 is cut out as a pointed thread from internal thread 20 , so that the connecting piece 16 thus forms a threaded sleeve. On the connecting piece 18 , on the other hand, a complementary external thread 22 is cut open, the fit of this external thread 22 relative to the internal thread 20 being selected such that a certain slight play remains between the thread flanks in the screwed-in state. This means that when changing the threaded connections of pipes with normally fitted threads, one of these threads must be overlapped in order to provide the above-mentioned play.

Auf dem Außengewinde 22 ist festhaftend eine dünne, etwa 250-300 µm starke Kunststoffschicht aus einem thermoplastischen Polyamid 11 aus der Gruppe der Super polyamide aufgebracht. Dieses Material wird von der Firma ATO CHEMIE unter der Bezeichnung RILSAN u.a. auch in Pulverform angeboten und kann durch Aufsintern oder Aufschmelzen zu der gewünschten festhaftenden porenfreien und dichten Schicht verarbeitet werden. Die Kunststoff-Schicht 24 gleicht das erwähnte Spiel zwischen den Gewindeflanken aus und verhindert metallischen Kontakt zwischen den Gewinden 20 und 22, wodurch Kalt verschweißung des Materials der Gewinde mit Sicherheit ausgeschlossen wird.On the external thread 22 is a thin, about 250-300 microns thick plastic layer made of a thermoplastic polyamide 11 from the group of super polyamides adhered. This material is also offered in powder form by the company ATO CHEMIE under the name RILSAN and can be processed by sintering or melting to the desired firmly adhering pore-free and dense layer. The plastic layer 24 compensates for the aforementioned play between the thread flanks and prevents metallic contact between the threads 20 and 22 , as a result of which cold welding of the material of the thread is excluded with certainty.

Zwei Dichtringe 26, 28, von denen jeweils einer zwischen den an den Enden der Gewinde gebildeten radialen Flächen der Verbindungsstücke 16 bzw. 18 angeordnet ist, ver hindern das Eindringen von Feuchtigkeit oder Verschmutzung aus dem Rohrinnern bzw. von außen in den Gewindebereich.Two sealing rings 26 , 28 , one of which is arranged between the radial surfaces of the connecting pieces 16 and 18 formed at the ends of the threads, prevent the ingress of moisture or dirt from inside the pipe or from outside into the thread area.

Claims

1. A method for producing cold-welded threaded connections of components made of high-alloy chrome-nickel steels, in which an external thread is seen on one of the components to be connected and a complementary internal thread is seen on the other and the two threads are then screwed together, characterized be that the two threads with respect to a normal Gewindever bond fitted with an enlarged game, and that, before the screwing on of a threaded, preferably externally threaded, a thin layer of a thermoplastic material from the group of super polyamides is firmly adhered.

2. The method according to claim 1, characterized in that that polyamide 11 is used as the plastic.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the one provided with the thread to be coated Component at least in the area of the thread Heated from 260 ° to 280 ° and the thread Then area in a supply of powdered present plastic coating material is immersed, this directly with the component in Touching coating material in one thin layer melts, and that the component closing from the powder coating material removed and together with the melted Layer is cooled.

4. The method according to claim 3, characterized in that the component with the melted layer of the coating material after removal the powdery coating material at least at the beginning of the cooling process for so long thread central axis guided in the horizontal position is rotated until the layer cools down the solidification temperature of the coating material is reached.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the plastic layer in one Thickness of 250 to 300 microns is applied.

6. Threaded connection of components made of high-alloy chrome-nickel steels, in which one component ( 18 ) has an external thread ( 22 ) which is screwed into a complementary internal thread ( 20 ) of the second component ( 16 ), characterized in that the threads ( 20 ; 22 ) which are matched to normal threads with increased play, one, preferably the external thread ( 22 ), is covered with a thin, firmly adhering layer ( 24 ) of a thermoplastic from the group of superpolyamides.

7. Threaded connection according to claim 5, characterized in that the plastic layer ( 24 ) consists of polyamide 11.

8. Threaded connection according to claim 6 or 7, characterized in that the plastic layer ( 24 ) has a layer thickness of 250-300 microns.