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T1 - Konzept und Prozessoptimierung für die Herstellung bainitischer nahtloser Rohre mit speziellen Eigenschaften

AU - Weber, Andreas Martin

N1 - nicht gesperrt

PY - 2016

Y1 - 2016

N2 - Auf Grund der vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten, wird trotz derzeitiger Stagnation durch den Ölpreiseinbruch, die Nachfrage für nahtlose Stahlrohre weltweit weiter ansteigen. Durch die immer kritischer werdenden Umgebungsbedingungen bei der Ölprospektion, aber auch beim Einsatz für weitere Anwendungsbereiche wie dem automotiven Sektor, wird der Ruf nach verbesserten Eigenschaften der Kombination aus Festigkeit-Zähigkeit und höherer Stabilität gegenüber Wasserstoffversprödung lauter. In der vorliegenden Arbeit wird durch Untersuchungen acht eigens konzipierter Schmelzen die Möglichkeit der Umsetzung von Gefügen aus dem Bereich der sogenannten Advanced High Strength Steels mit dem Fokus auf karbidfreien Bainit für nahtlose Stahlrohre dargestellt. Es wird ein Vergleich zwischen as-quenched-, Vergütungs-, karbidfreien bainitischen und Quenching & Partitioning-Güten dargestellt und der Einfluss des Restaustenits und der umwandlungsbedingten Eigenspannungen heraus gearbeitet. Dabei kann gezeigt werden, dass Festigkeiten bis zu 1800 MPa und Dehnungen bis zu 15 % realisiert werden können, die auf Grund der Form und Menge des auftretenden Restaustenits besseren Widerstand gegen Wasserstoffversprödung zeigen als die anderen untersuchten Güten. Entscheidend für den Einfluss des Restaustenits ist die Frage der Stabilität gegenüber einer spannungsinduzierten Umwandlung und daraus folgend die Freisetzung von Wasserstoff. Es kristallisiert sich weiters heraus, dass bei der Betrachtung der Gütezahl oder PSE (Product of Strength and Elongation) FestigkeitsZähigkeitswerte im Bereich von nahezu 18 GPa% erreichbar sind. Es zeigt sich, dass ein Kohlenstoffanteil zwischen 0,15 und 0,2 % angestrebt werden sollte, da hier das Verhältnis von Festigkeit und Zähigkeit die besten Werte aufweist. Durch eine detaillierte Prozessanalyse der Produktion betreffend der Einflüsse auf die Ausbildung des Gefüges in technologischer und ökonomischer Hinsicht kann dargestellt werden, dass durch kontinuierliche Abkühlung an der freien Luft ohne weitere bauliche Maßnahmen ein homogenes hochfestes Gefüge erzielt werden kann. Eine umfangreiche Patentrecherche zeigt, dass keine markenschutzrechtlichen Bedenken und allfällige Überschneidungen mit Mitbewerbern auftreten.

AB - Auf Grund der vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten, wird trotz derzeitiger Stagnation durch den Ölpreiseinbruch, die Nachfrage für nahtlose Stahlrohre weltweit weiter ansteigen. Durch die immer kritischer werdenden Umgebungsbedingungen bei der Ölprospektion, aber auch beim Einsatz für weitere Anwendungsbereiche wie dem automotiven Sektor, wird der Ruf nach verbesserten Eigenschaften der Kombination aus Festigkeit-Zähigkeit und höherer Stabilität gegenüber Wasserstoffversprödung lauter. In der vorliegenden Arbeit wird durch Untersuchungen acht eigens konzipierter Schmelzen die Möglichkeit der Umsetzung von Gefügen aus dem Bereich der sogenannten Advanced High Strength Steels mit dem Fokus auf karbidfreien Bainit für nahtlose Stahlrohre dargestellt. Es wird ein Vergleich zwischen as-quenched-, Vergütungs-, karbidfreien bainitischen und Quenching & Partitioning-Güten dargestellt und der Einfluss des Restaustenits und der umwandlungsbedingten Eigenspannungen heraus gearbeitet. Dabei kann gezeigt werden, dass Festigkeiten bis zu 1800 MPa und Dehnungen bis zu 15 % realisiert werden können, die auf Grund der Form und Menge des auftretenden Restaustenits besseren Widerstand gegen Wasserstoffversprödung zeigen als die anderen untersuchten Güten. Entscheidend für den Einfluss des Restaustenits ist die Frage der Stabilität gegenüber einer spannungsinduzierten Umwandlung und daraus folgend die Freisetzung von Wasserstoff. Es kristallisiert sich weiters heraus, dass bei der Betrachtung der Gütezahl oder PSE (Product of Strength and Elongation) FestigkeitsZähigkeitswerte im Bereich von nahezu 18 GPa% erreichbar sind. Es zeigt sich, dass ein Kohlenstoffanteil zwischen 0,15 und 0,2 % angestrebt werden sollte, da hier das Verhältnis von Festigkeit und Zähigkeit die besten Werte aufweist. Durch eine detaillierte Prozessanalyse der Produktion betreffend der Einflüsse auf die Ausbildung des Gefüges in technologischer und ökonomischer Hinsicht kann dargestellt werden, dass durch kontinuierliche Abkühlung an der freien Luft ohne weitere bauliche Maßnahmen ein homogenes hochfestes Gefüge erzielt werden kann. Eine umfangreiche Patentrecherche zeigt, dass keine markenschutzrechtlichen Bedenken und allfällige Überschneidungen mit Mitbewerbern auftreten.

KW - Karbidfreier Bainit

KW - nahltoses Stahlrohr

KW - Vergütungsgefüge

KW - Quenching & Partitioning

KW - carbide free bainite

KW - seamless steel tube

KW - hydrogen embrittlement

KW - retained austenite

M3 - Dissertation

ER -