Rohrbiegen Kleinen Radien kalt biegen: Geld und Material gespart

Im Anlagen- und Pipelinebau müssen viele Kilometer Rohr verarbeitet und verbaut werden. Besonders das Verschweißen und die nachfolgenden Prüfprozesse kosten Zeit und Geld. Einsparpotenzial bieten hingegen Rohrleitungen, die im Kaltbiegeprozess passgenau vorgebogen werden – und dies auch mit kleinen Biegeradien.

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In Kraftwerken sind viele Kilometer Rohr verbaut. Auch komplexe chemische Anlagen, Raffinerien oder Ölplattformen weisen ähnlich große Strecken Rohrleitung auf. Angesichts dieser Mengen kommt der Rohrverarbeitung beim Anlagen- und Pipelinebau eine besondere Rolle zu: Das Leitungssystem muss möglichst schnell und effizient verlegt werden, zudem ist es für Funktionalität und Wirkungsgrad der Anlagen essenziell.

Schon der Blick von außen zum Beispiel auf eine Bohrplattform macht deutlich, welche zentrale Herausforderung dabei auftritt: Die Rohre bilden ein hochkomplexes Netzwerk, zum Leitungssystem gehört unvermeidlich eine Vielzahl von Bögen.

Rohre und Rohrbögen müssen zu gewünschtem Leitungsverlauf verschweißt werden

Deshalb kommen traditionell während des Verlegens der Leitungen sehr viele verschiedene Rohrbögen mit unterschiedlichsten Abmessungen und Biegewinkeln zum Einsatz. Sie müssen auf der Baustelle mit den geraden, langen Rohren zum gewünschten Leitungsverlauf verschweißt werden.

Für den Bau einer solchen Anlage sind diese Arbeitsschritte ein erheblicher Kostenfaktor: Einerseits werden die sogenannten Einschweißbögen vorher separat produziert, andererseits entstehen durch den anschließenden Schweißprozess und die anfallende Logistik zusätzliche Kosten. Häufig muss zudem jede fertige Schweißnaht anhand von Normen oder speziellen Kundenanforderungen überprüft werden. Auch diese Prozesse per Ultraschall- oder Röntgentechnik kosten viel Zeit und Geld.

Einsparpotenzial mit passgenau vorgebogenen Rohrleitungen

Es liegt deshalb fast auf der Hand: Die vielen Rohrbögen und ihre Verarbeitungsprozesse bieten im Anlagenbau ein riesiges Einsparpotenzial – schließlich könnte auf viele Einzelbögen und Schweißungen verzichtet werden, wenn vorgebogene Rohrleitungen passgenau auf der Baustelle angeliefert würden.

Für die dafür benötigte maschinelle Verarbeitung der Rohre gibt es mit dem Kalt- und dem Warmbiegen grundsätzlich zwei Möglichkeiten. Beim Warmbiegen wird das Rohr zunächst an der gewünschten Biegestelle partiell erhitzt. Unter dem Einfluss von Temperatur und Druck beginnt das Material zu fließen. Allerdings nimmt der Warmbiegeprozess viel Zeit in Anspruch, außerdem ist der Energieverbrauch in der Produktion sehr hoch.

In diesem Zusammenhang zeigen sich die besonderen Möglichkeiten des Kaltbiegens, denn bei diesem Verfahren entfällt der energieintensive und langwierige Erwärmungsprozess. Nur die Materialeigenschaften des Werkstoffs geben gewisse Grenzen bei der Verformung vor. Ansonsten kann das Rohr in nahezu jede Form gebracht werden. Mit der Biegemaschine CNC 320 HD von Schwarze-Robitec dauert beispielsweise das Kaltbiegen eines Rohres mit einer Nennweite von 12“ NPS etwa eine Minute – für das Warmbiegen würden hingegen mindestens 30 Minuten benötigt.

Kaltbiegen auch für Werkstoffe, die warm nicht biegbar sind

Hinzu kommen noch weitere Vorteile. So können beim Kaltbiegen auch Werkstoffe verarbeitet werden, die warm nicht biegbar sind oder bei denen das Erhitzen schlicht nicht zulässig ist, weil es die Gefügestruktur des Werkstoffs verändert. Im Grunde gibt es beim Kaltbiegen deshalb nur zwei wirkliche Einschränkungen: der zur Verfügung stehende Platz in der Werkshalle und die Maschinenlänge. Wenn die langen Rohre während der Verarbeitung wortwörtlich nirgendwo „anecken“, können sie direkt und in einem Zug zu komplexen Geometrien verarbeitet werden.

Dann punktet der schnelle Kaltbiegeprozess: Das Rohr wird in den Wendekopf eingespannt und durch Transporteinheit und Wendekopf im Raum positioniert. Nach dem ersten Bogen wird es direkt weitertransportiert und nach Bedarf verdreht. So entstehen sehr schnell dreidimensionale Rohrsysteme ohne eine einzige Schweißnaht.

Besonders wichtig für den Anlagenbau ist der mögliche Biegeradius am Rohr – und genau in diesem Bereich weisen die Experten von Schwarze-Robitec ein besonderes Know-how auf. Ihre Maschinen ermöglichen das Biegen mit sehr kleinen Radien auch bei sehr großen und dickwandigen Rohren.

Großes Einsparpotenzial bei kleinen Biegeradien nutzen

Was bedeutet das konkret für den Anlagenbau und warum ist dieser Wert so wichtig? Der entscheidende Vorteil der kleinen Radien zeigt sich beim Einbau des Rohres: Je enger die Biegung des Rohres, desto weniger Einbauraum ist erforderlich – am Ende benötigt das ganze Rohrsystem oder die Plattform eine geringere Grundfläche. Zudem lässt sich mit einem kleinen Biegeradius viel Rohr einsparen. So beträgt die Ersparnis bei einem 180°-Bogen mit einem Biegeradius von nur 1,5 × D rund 3,5 m im Vergleich zu einem bei diesen Abmessungen üblichen Biegeradius von 5 × D – bei großen Anlagen ergibt sich aus diesem kleinen Wert natürlich ein spürbarer Kosteneffekt.

Die von Schwarze-Robitec entwickelte Technik basiert immer auf einer sehr stabilen Basismaschine. Sie nimmt die enormen Kräfte, die beim Biegen entstehen, zuverlässig auf und hat im Bereich der Spannfunktionen ausreichende Kraftreserven. Zusätzlich ist aber auch das Thema Qualitätskontrolle besonders wichtig. So kann das von Schwarze-Robitec entwickelte Springmatic-System den Rohrbogen noch in der Maschine vermessen und seine Biegung gegebenenfalls korrigieren. Der Mess- und Korrekturvorgang dauert nur wenige Sekunden. Auf diese Weise lassen sich auch Rohre direkt und hochpräzise verarbeiten, deren Eigenschaften nicht bekannt sind oder deren Qualität stark schwankt.

Minimale Rüstzeiten beim Wechsel zu Rohren mit anderer Nennweite

Für zusätzliche Produktivität im Biegeprozess sorgen die Maschinen der CNC-MW-Serie von Schwarze-Robitec. Sie gewährleisten minimale Rüstzeiten durch den Einsatz von übereinanderliegenden Mehrfachwerkzeugen mit unterschiedlichen Nennweiten, die übereinander aufgebaut sind. Kommt im Produktionsablauf eine neue Charge Rohre mit einer veränderten Nennweite zum Einsatz, werden nur noch Biegedorn und Spannpatroneneinsatz gewechselt. Der Prozess dauert wenige Minuten. Der eigentliche Biegevorgang vollzieht sich anschließend unverändert schnell und präzise.

Ähnlich unproblematisch ist das Verarbeiten von beflanschten Rohren. Bei entsprechend ausgestatteten Maschinen werden bereits vor dem Biegen die Flansche oder Muffen angeschweißt. Die Steuerung der Anlagen und ihr stabiler Aufbau sorgen anschließend für Präzision. Der stabile Maschinenaufbau verhindert, dass sich die Maschinen verwinden und damit das Rohr unpräzise wird sowie dass die Flansche im falschen Winkel stehen.

Maßgeschneiderte Spezialmaschinen für spezifische Anforderungen

Natürlich hängt die Konstruktion dieser Spezialmaschinen stark von den spezifischen Anforderungen beim Kunden ab. Schwarze-Robitec liefert deshalb maßgeschneiderte Lösungen. Ein wichtiges Kriterium in der Konstruktion ist auch die Energieeffizienz der Anlagen. Weiterhin verfügen die Experten über umfangreiche Kenntnisse der unterschiedlichen Rohrwerkstoffe und der daraus folgenden Anforderungen für Werkzeug und Maschine.

Mit diesem Komplett-Know-how entwickelt Schwarze-Robitec Antworten auf schwierigste Produktionsaufgaben. So haben die Experten bereits Anlagen mit über 40 m Rohraufzugslänge gebaut oder ein Rohr-Hochregallager in die automatische Rohrzuführung einer Biegemaschine integriert. Selbstverständlich verfügen die Maschinen und ihre Steuerung auch über moderne EDV-Vernetzung, Qualitätskontrollfunktionen sowie Simulationstechnologien.

Schwarze-Robitec hat in den vergangenen Jahrzehnten über 2500 Kaltbiegemaschinen an Kunden auf allen Kontinenten geliefert. Viele Maschinen, die vor 30 und mehr Jahren ausgeliefert wurden, sind noch in Betrieb. Dabei sichert das Unternehmen eine langjährige Verfügbarkeit von Ersatzteilen über die gesamte Nutzungsdauer. Zudem steht ein internationaler Kundenservice zur Verfügung – für die Instandsetzung vor Ort oder eine Optimierung der Produktionsprozesse. MM

* Bert Zorn ist Geschäftsführer der Schwarze-Robitec GmbH in Köln

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