Verfahren zur Verhinderung von Abschreckrissen in Rohren aus niedriglegiertem Stahl mit mittlerem und hohem Kohlenstoffgehalt.

(A) Wird das gesamte Stahlrohr durch starkes Abschrecken in Wasser auf die Martensit-Umwandlungsstopptemperatur (Mf-Punkt) oder darunter abgekühlt, treten mit hoher Wahrscheinlichkeit Abschreckrisse auf.

(B) Da sich die Risse zum Zeitpunkt der Abschreckrissbildung im Wesentlichen in axialer Richtung des Stahlrohrs ausbreiten, kann davon ausgegangen werden, dass die Hauptkraft für die Ausbreitung der Risse die Zugspannung in Umfangsrichtung ist.

(C) Die Ursache der zuvor genannten Zugspannung in Umfangsrichtung ist vermutlich auf die während des Abkühlprozesses entstandene Temperaturdifferenz in Wanddickenrichtung (ungleichmäßige Temperaturverteilung) zurückzuführen, die zu einer zeitlichen Abweichung der Umwandlung an der Außen- und Innenfläche des Stahlrohrs führt.

(D) Vor allem in der Nähe der Kühlfläche, wo die Temperaturungleichmäßigkeit groß ist (d. h. der Temperaturunterschied zur Innenfläche groß ist), können Mikrorisse aufgrund von Sprödbruch auftreten, die den Ausgangspunkt für eine Rissausbreitung bilden können.

(E) In den meisten Fällen gehen die Risse vom Ende des Stahlrohrs aus. Dies wird darauf zurückgeführt, dass der Spannungszunahmekoeffizient im Bereich des Rohrendes mit der freien Oberfläche größer ist als im übrigen Bereich.

(F) Bei reduzierter Abkühlgeschwindigkeit ohne Wasserkühlung treten in niedriglegierten Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt und Chrom-basierten Edelstählen keine Abschreckrisse auf. Es ist anzumerken, dass bei niedriglegierten Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt keine Abschreckrisse entstehen, wenn die Martensensibilisierung unterdrückt und ein Bainit-basiertes Gefüge gebildet wird. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Abschreckrisse in den meisten Fällen von Rissen ausgehen, die an den Enden von Stahlrohren mit freier Oberfläche entstehen. Diese Risse entstehen durch die Entwicklung von Mikrorissen, die durch die Abkühlung verursacht werden. Die thermische Spannung, die durch die ungleichmäßige Temperaturverteilung in Wanddickenrichtung entsteht, und die Zugspannung in Umfangsrichtung (nachfolgend auch als „Spannung“ bezeichnet), die durch die Phasenumwandlungsspannung verursacht wird, wirken auf die nahe der Oberfläche entstehenden Abkühlungsrisse.

(G) Selbst bei Stahlrohren aus niedrig- oder mittellegiertem Stahl, die beim Abschrecken in Wasser zu Abschreckrissen neigen, lässt sich durch Nichtkühlung des Rohrendes eine ausreichende Martensibilität in den übrigen Bereichen gewährleisten. Bei einer Abkühlrate entsprechend dem Volumenverhältnis kann das Abschrecken in Wasser stabil und ohne Rissbildung durchgeführt werden.

(H) Bei Anwendung des oben genannten Wasserabschreckverfahrens auf ein Stahlrohr aus martensitischem Edelstahl lässt sich eine hohe Leistungsfähigkeit ohne Abschreckrisse gewährleisten. Das Verfahren zum Abschrecken eines Stahlrohrs zeichnet sich dadurch aus, dass das Stahlrohr von außen durch Wasserkühlung abgeschreckt wird, wobei das Rohrende selbst nicht wassergekühlt wird, wohl aber ein Teil des übrigen Rohrs. Der Begriff „Rohrende“ bezieht sich hierbei auf beide Enden des Stahlrohrs.