Fittings für Trinkwasser führende Gewerke

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schraub- oder Steckfittings, Armaturen oder Pressverbinder für Trinkwasser führende Gewerke, welche aus einer Stahllegierung hergestellt werden, sowie Schraub- oder Steckfittings, Armaturen oder Pressverbindern, aus einem Stahl durch Laserscheißen.

[0002] Üblicherweise werden heutzutage hoch kupferhaltige Buntmetall-Legierungen, wie Bronze oder Rotguss, zur Herstellung Medien führender Bauteile von beispielsweise Gas oder Trinkwasser führender Gewerke eingesetzt. Die eingesetzten Buntmetall-Legierungen unterliegen, insbesondere bei für die Trinkwasserversorgung vorgesehenen Gewerken, hohen Anforderungen. Einerseits müssen die Buntmetall-Legierungen eine besonders hohe Korrosionsbeständigkeit aufweisen, da die beispielsweise mit Trinkwasser in Kontakt stehenden Bauteile auch bei langjährigem Einsatz nicht korrodieren sollten. Neben einer geringen Migrationsneigung von Metallionen in das Medium sollten die Bauteile auch einfach herstellbar sein und mechanisch gut verarbeitet werden können. Aufgrund der steigenden Rohstoffpreise für Kupfer, dem Hauptbestandteil der bisher verwendeten Buntmetall-Legierungen, werden zunehmend Alternativen gesucht, welche neben guten Verarbeitungseigenschaften ähnlich hohe Korrosionsbeständigkeiten kostengünstig gewährleisten. Als Edelstahl-Legierungen wurden bisher austenitische Stähle, beispielsweise 1.4301 bzw. 1.4401 Stähle verwendet, welche sich zwar durch eine gute Umformbarkeit auszeichnen, so dass Fittings, Armaturen oder Pressverbinder wirtschaftlich hergestellt werden konnten. Allerdings ist deren Korrosionsbeständigkeit, insbesondere bei dickwandigen Teilen, die im ständigen Kontakt beispielsweise mit Trinkwasser bestehen, verbesserungsfähig. Ferritische Stähle, welche prinzipiell eine gleichwertige Korrosionsbeständigkeit aufweisen, sind zwar bekannt, wurden aber bisher nicht zur Herstellung von Fittings, Armaturen und Pressverbindern eingesetzt, da diese einerseits zur Grobkornbildung beim Schweißen neigen, was zu einer verringerten Korrosionsbeständigkeit führt. Andererseits ist die Herstellung dickwandiger Teile, wie beispielsweise Armaturen, aufgrund der verringerten Umformbarkeit der ferritischen Stahllegierungen problematisch.

[0003] Die Druckschrift JP01180946A offenbart beispielsweise den Einsatz von ferritischem Stahl für die Fertigung von Rohren zur Führung von hochreinem Wasser. Eine hohe Korrosionsbeständigkeit wird gemäß der Lehre dieser Druckschrift sowohl durch die eingesetzte Legierungszusammensetzung als auch durch eine zusätzliche Beschichtung der Innenwand des Rohres erreicht.

[0004] JP-A 9 143 630, WO 99/25890 und JP-A 8 333 656 offenbaren Stähle zur Herstellung von Röhren mit verbesserten Schweißeigenschaften.

[0005] Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, welches eine wirtschaftliche Herstellung von Fittings, Armaturen und Pressverbindern mit verbesserter Korrosionsbeständigkeit ermöglicht.

[0006] Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von Schraub- oder Steckfittings, Armaturen oder Pressverbindern für Trinkwasser führende Gewerke, welche aus einer Stahllegierung hergestellt werden, gelöst, wobei die Stahllegierung aus den folgenden Legierungsbestandteilen angegeben in Gewichtsprozent besteht:

C ≤ 0,05 %,

11 % ≤ Cr ≤ 25 %,

Ni < 5 %,

Mn ≤ 2 %,

N ≤ 0,25 %,

Rest Eisen,

optional: 0,15 % ≤ Ti ≤ 0,8 %,

optional: 1 % ≤ Mo ≤ 2,5 %,

und bei dem ein Laserschweißschritt durchgeführt wird.

[0007] Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass durch die Verwendung der Stahllegierung mit der angegebenen Zusammensetzung Fittings, Armaturen oder Pressverbindern auf wirtschaftliche Weise durch Laserschweißen hergestellt werden können. Bisher ist man davon ausgegangen, dass entsprechende ferritische oder austenitisch-ferritische Stahllegierungen nicht zur Herstellung von entsprechenden Bauteilen geeignet waren, da diese einerseits hinsichtlich der Umformbarkeit Probleme bereiteten und andererseits bei einem Schweißen stark zu Grobkornbildung neigen, so dass die Korrosionsbeständigkeit in diesen Bereichen nicht mehr gegeben ist. Aufgrund von Fortschritten beim Laserschweißen, konnte der Wärmeintrag beim Schweißen so stark reduziert werden, dass eine Verringerung der Korrosionsbeständigkeit nun nahezu nicht mehr auftritt. Darüber hinaus haben Fortschritte im Bereich der Umformverfahren, welche ein Fließen des Werkstoffes ermöglichen, dazu geführt, dass Fittings, Armaturen oder Pressverbindern trotz ihrer Dickwandigkeit und der zu deren Herstellung benötigten hohen Umformgrade wirtschaftlich hergestellt werden können. Bei der erfindungsgemäßen Verwendung einer Stahllegierung wird aufgrund des geringen Kohlenstoffgehalts von max. 0,05 Gew.-% die interkristalline Korrosion der ferritisch oder ferritisch-austenitischen Stahllegierung deutlich verringert. Der Chromanteil von 11 Gew.-% bis 25 Gew.-% führt ebenfalls zu einer Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit, wobei höhere Chromgehalte grundsätzlich die Korrosionsbeständigkeit erhöhen. Allerdings wird mit zunehmendem Chromgehalt die Verarbeitung der Stahllegierung zu Fittings, Armaturen und Pressverbindern schwieriger. Nickel gilt als Austenitbildner und bestimmt insofern den Anteil des austenitischen Gefüges in der Stahllegierung. Bei einem Anteil von weniger als 5 % beträgt der austenitische Anteil etwa 50 % der Stahllegierung. Je geringer der Nickelgehalt desto höher ist der ferritische Anteil des Gefüges. Über die Zugabe von max. 2 % Mangan kann die Umformbarkeit der Stahllegierung verbessert werden. Ein höherer Mangananteil würde dagegen die Korrosionsbeständigkeit der Stahllegierung verschlechtern. Mit einem Stickstoffgehalt von N ≤ 0,25 Gew.-% wird erreicht, dass einerseits durch das Vorhandensein von Stickstoff die Beständigkeit gegen Lochfraß der Stahllegierung verbessert wird. Andererseits wird durch die Begrenzung des Stickstoffgehaltes auf den genannten Wert die Umformbarkeit der Stahllegierung nicht negativ beeinträchtigt.

[0008] Gemäß einer nächsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verwendung weist die Stahllegierung einen Cr-Gehalt von


in Gewichtsprozent auf. Durch den erhöhten Chromgehalt der Stahllegierung kann insbesondere die Beständigkeit gegen Korrosion deutlich verbessert werden.

[0009] Um auch bei größeren Wanddicken eine hinreichende Stabilisierung gegen interkristalline Korrosion der Stahllegierung zu erreichen, weist die Stahllegierung einen Titangehalt von 0,15 Gew.-% bis 0,8 Gew.-% auf.

[0010] Eine Beschränkung des Molybdän-Gehaltes auf kleiner oder gleich 0,5 Gew.-% erniedrigt die Kosten bei der Verwendung der Stahllegierung zur Herstellung von Fittings, Armaturen oder Pressverbindern.

[0011] Eine deutliche Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit kann jedoch durch die alternative Zugabe von Molybdän erreicht, so dass der Mo-Gehalt in der Stahllegierung auf


in Gewichtsprozent begrenzt ist.

[0012] Vorzugsweise wird der Stickstoffgehalt der Stahllegierung auf


in Gewichtsprozent beschränkt, um das Umformverhalten der Stahllegierung zu verbessern.

[0013] Gemäß einer nächsten weitergebildeten Ausführungsform der Erfindung wird eine Stahllegierung, die einen Nickelgehalt von


in Gewichtsprozent aufweist, verwendet. Über den Ni-Gehalt wird der Anteil zwischen ferritischem und austenitischem Gefüge eingestellt. Vorzugsweise beträgt der Anteil an austenitischem Gefüge maximal 50 %. Bei ähnlich guter Korrosionsbeständigkeit, wie die der ferritischen Stähle mit sehr geringerem Ni-Gehalt, weist die austenitisch-ferritische Stahllegierung verbesserte Zähigkeitskennwerte und Dauerfestigkeitseigenschaften in korrosivem Medium im Vergleich zu austenitischen Stählen und eine verbesserte Umformbarkeit im Vergleich zu den ferritischen Stahllegierungen auf.

[0014] Durch die Verwendung der Stahllegierung und des Laserschweißens zur Herstellung von Schraub- oder Steckfittings, Armaturen oder Pressverbindern für Trinkwasserversorgungsgewerke können auf wirtschaftliche Weise sehr korrosionsbeständige Gewerke zur Verfügung gestellt werden.

[0015] Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch Schraub- oder Steckfittings, Armaturen oder Pressverbinder für Trinkwasser führende Gewerke dadurch gelöst, dass diese durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Stahllegierung hergestellt worden sind. Hinsichtlich der Vorteile der so hergestellten Fittings, Armaturen und Pressverbinder wird daher auf die vorherigen Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Schraub- oder Steckfittings, Armaturen oder Pressverbindern verwiesen.

[0016] Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäßen Bauteile auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird verwiesen auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche sowie auf die Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 a)-d)

perspektivische Ansichten von vier Ausführungsbeispielen von erfindungsgemäßen Fittings, Armaturen und Pressverbindern.

[0017] Ein Ausführungsbeispiel für erfindungsgemäße Armaturen ist beispielsweise das in Fig. 1a) gezeigte Ventilgehäuse 1. Das zu den Armaturen zählende Ventilgehäuse 1 weist zum Teil recht hohe Wanddicken auf und kann aus Vollmaterial, beispielsweise zerspanend aber auch durch Gesenkschmieden der ferritischen oder ferritisch-austenitischen Stahllegierungen mit den oben angegebenen Legierungsbestandteilen hergestellt werden.

[0018] Insbesondere ein Titangehalt von 0,15 Gew.-% bis 0,8 Gew.-% gewährleistet trotz der hohen Wanddicken eine gute Korrosionsbeständigkeit des Ventilgehäuses 1 gegen interkristalline Korrosion. Beim Laserschweißen des erfindungsgemäßen Ventilgehäuses 1 muss darauf geachtet werden, dass der Wärmeeintrag möglichst gering ist, da anderenfalls die Stahllegierung zu starkem Kornwachstum und zur interkristallinen Korrosion neigt. Gemäß die Erfindung wird daher mit Laserschweißverfahren geschweißt, die auf einen möglichst niedrigen Wärmeeintrag optimiert sind. Durch die Zugabe von bis zu 2,5 Gew.-% Molybdän kann das Ventilgehäuse 1 darüber hinaus zusätzlich gegen interkristalline Korrosion stabilisiert werden.

[0019] Zwar ist die erfindungsgemäße ferritische oder ferritischaustenitische Stahllegierung im Vergleich zu Tiefziehstählen in ihrem Umformvermögen beschränkt, dennoch lässt das Umformvermögen die Fertigung von Endkappen 2 (Fig. 1b)) zu, welche durch Tiefziehen aus einem Band aus einer entsprechenden Stahllegierung hergestellt wurde, sofern bei der Umformung ein Fließen des Werkstoffes gewährleistet wird. In einem weiteren Kaltumformschritt kann beispielsweise eine O-Ringnut 3 in die Endkappe 2 eingebracht werden.

[0020] Einen Pressverbinder 4 zeigt die Fig. 1c). Der Pressverbinder 4 besteht aus einem Rohr mit einem Überbogen 5 und beidseitigen Anschlussenden 6. Der Überbogen 5 wird durch Biegen erzeugt, wohingegen die Anschlussstücke 6 beispielsweise durch einen Stauch- und Aufweitungsschritt aber auch durch die Verwendung eines Innenhochdruckumform-Verfahrens in den Pressverbinder 4 eingebracht werden. Die Anschlussstücke 6 können auf ein entsprechendes Anschlussstück, beispielsweise eines Rohres, aufgeschoben werden und mit diesem verpresst werden, so dass eine dichte Verbindung entsteht.

[0021] Das in Fig. 1d) gezeigte T-Stück 7 weist an den beiden gegenüberliegenden Anschlussenden O-Ringnuten 3 auf, welche zur Verbindung, beispielsweise mit Pressverbindern dienen. Beispielsweise kann das T-Stück 7 durch ein Innenhochdruckumformen aus einem längsnahtgeschweißten Rohr hergestellt werden, wobei das Gewinde 8 beispielsweise zerspanend eingebracht wird. Allerdings kann das Gewinde 8 auch durch Rollieren hergestellt werden. Als weitere Umformschritte können das Stauchen, Bördeln, Aushalsen und Aufweiten genannt werden. Die erfindungsgemäße Verwendung der ferritischen oder ferritisch-austenitischen Stahllegierung ermöglicht den Einsatz nicht nur der konventionellen Umformtechniken, sondern ergibt im Ergebnis besonders korrosionsbeständige und wirtschaftlich herstellbare Schraub- oder Steckfitting, Armaturen oder Pressverbinder für Trinkwasser führender Gewerke.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Schraub- oder Steckfittings, Armaturen oder Pressverbindern für Trinkwasser führende Gewerke, welche aus einer Stahllegierung hergestellt werden, die aus den folgenden Legierungsbestandteilen angegeben in Gewichtsprozent besteht:

C ≤ 0,05 %,

11 % ≤ Cr ≤ 25 %,

Ni < 5 %,

Mn ≤ 2 %,

N ≤ 0,25 %,

optional: 0,15 % ≤ Ti ≤ 0,8 %,

optional: 1 % ≤ Mo ≤ 2,5 %

Rest Eisen

und bei dem ein Laserschweißschritt durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stahllegierung einen Cr-Gehalt von


in Gewichtsprozent aufweist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stahllegierung einen Mo-Gehalt von

in Gewichtsprozent aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stahllegierung einen N-Gehalt von


in Gewichtsprozent aufweist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stahllegierung einen Ni-Gehalt von


in Gewichtsprozent aufweist.

6. Schraub- oder Steckfitting, Armatur oder Pressverbinder für Trinkwasser führende Gewerke, welche aus einer Stahllegierung mit den folgenden Legierungsbestandteilen angegeben in Gewichtsprozent bestehen:

C ≤ 0,05 %,

11 % ≤ Cr ≤ 25 %,

Ni < 5 %,

Mn ≤ 2 %,

N ≤ 0,25 %,

optional: 0,15 % ≤ Ti ≤ 0,8 %,

optional: 1% ≤ Mo ≤ 2,5 %

Rest Eisen

dadurch gekennzeichnet, dass
das Fitting eine Laserschweißnaht aufweist.

Claims

1. Method for the production of screw- or push-fit fittings, valves or compression joints for drinking water ducting systems, which are produced from a steel alloy having the following content of alloying constituents in weight percent:

C ≤ 0.05 %,

11 % ≤ Cr ≤ 25 %,

Ni < 5 %,

Mn ≤ 2 %,

N ≤ 0.25 %,

optionally: 0.15 % ≤ Ti ≤ 0.8 %,

optionally: 1 % ≤ Mo ≤ 2.5 %,

the remainder being iron,

and wherein a laser welding step is carried out.

2. Method according to claim 1, characterized in that the steel alloy has a Cr-content of


in weight percent.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the steel alloy has a Mo-content of


in weight percent.

4. Method according to anyone of claims 1 to 3, characterized in that the steel alloy has a N-content of


in weight percent.

5. Method according to anyone of claims 1 to 4, characterized in that the steel alloy has a Ni-content of


in weight percent.

6. Screw- or push-fit fitting, valve or compression joint for drinking water ducting systems, which consist of a steel alloy having the following content of alloying constituents in weight percent:

C ≤ 0.05 %,

11 % ≤ Cry 25 %,

Ni < 5 %,

Mn ≤ 2 %,

N ≤ 0.25 %,

optionally: 0.15 % ≤ Ti ≤ 0.8 %,

optionally: 1 % ≤ Mo ≤ 2.5 %,

the remainder being iron,

characterized in that the fitting comprises a laser-welded seam.

Revendications

1. Procédé lequel permet de fabriquer des raccords à visser ou à emboîter, des éléments de robinetterie ou des raccords à sertir qui sont destinés à des systèmes de circulation d'eau potable et qui sont réalisés à partir d'un alliage d'acier constitué des composants d'alliage suivants, exprimés en pour cent en poids :

C ≤ 0,05 %,

11 % ≤ Cr ≤ 25 %,

Ni < 5 %,

Mn ≤ 2 %,

N ≤ 0,25 %,

optionnellement : 0,15 % ≤ Ti ≤ 0,8 %,

optionnellement : 1 % ≤ Mo ≤ 2,5 %,

le reste étant du fer

et lequel comporte la mise en oeuvre d'une étape de soudage laser.

2. Procédé selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
ledit alliage d'acier présente une teneur en Cr de

exprimée en pour cent en poids.

3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2,
caractérisé en ce que
ledit alliage d'acier présente une teneur en Mo de


exprimée en pour cent en poids.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que
ledit alliage d'acier présente une teneur en N de N ≤ 0,03 %, préférentiellement de N ≤ 0,015 % exprimée en pour cent en poids.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que
ledit alliage d'acier présente une teneur en Ni de


exprimée en pour cent en poids.

6. Raccord à visser ou à emboîter, élément de robinetterie ou raccord à sertir qui est destiné à des systèmes de circulation d'eau potable et qui est réalisé à partir d'un alliage d'acier ayant les composants d'alliage suivants, exprimés en pour cent en poids :

C ≤ 0,05 %,

11 % ≤ Cr ≤ 25 %,

Ni < 5 %,

Mn ≤ 2 %,

N ≤ 0,25 %,

optionnellement : 0,15 % ≤ Ti ≤ 0,8 %,

optionnellement : 1 % ≤ Mo ≤ 2,5 %,

le reste étant du fer

caractérisé en ce que
ledit raccord présente une soudure réalisée à l'aide d'un laser.

Zeichnung