AT411107B - Prozesskomponenten, behälter und rohre, geeignet zum aufnehmen und transportieren von fluiden kryogener temperatur - Google Patents

Prozesskomponenten, behälter und rohre, geeignet zum aufnehmen und transportieren von fluiden kryogener temperatur Download PDF

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Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Diese Erfindung betrifft Prozesskomponenten, Behälter und Rohre, geeignet zum Aufnehmen und Transportieren von Fluiden kryogener Temperatur. Genauer betrifft diese Erfindung Prozess- komponenten, Behälter und Rohre, welche aus einem ultrahochfesten, niedriglegierten Stahl aufgebaut sind, der weniger als 9 Gew.-% Nickel und eine Zugfestigkeit grösser als 830 MPa (120 ksi) und eine DBTT niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweist. Verschiedene Wortbegriffe sind in der folgenden Beschreibung definiert. Zur Erleichterung wird hierin, unmittelbar den An- sprüchen voranstehend, ein Glossar von Wortbegriffen bereitgestellt. 



   Häufig besteht in der Industrie ein Bedarf nach Prozesskomponenten, Behältern und Rohren, welche eine adäquate Zähigkeit aufweisen, um Flüssigkeiten bei kryogenen Temperaturen, d. h. bei Temperaturen niedriger als ungefähr -40 C (-40 F), ohne zu versagen, zu verarbeiten, aufzuneh- men und zu transportieren. Dies trifft insbesondere auf die Kohlenwasserstoff- und chemisch verarbeitenden Industrien zu. Beispielsweise werden kryogene Prozesse verwendet, um eine Trennung von Komponenten in Kohlenwasserstoff-Flüssigkeiten und Gase zu erreichen. Kryogene Prozesse werden auch bei der Trennung und Speicherung von Fluiden, wie etwa Sauerstoff und Kohlendioxid, verwendet. 



   Andere kryogene Prozesse, die in der Industrie verwendet werden, schliessen beispielsweise Niedrigtemperatur-Pulvererzeugungszyklen, Kühlungszyklen und Verflüssigungszyklen ein. In einer Niedrigtemperatur-Energieerzeugung werden typischerweise der umgekehrte Rankine-Zyklus und seine Derivate verwendet, um Energie zu erzeugen, indem die kalte Energie, die von einer Ultra- Niedrigtemperaturquelle verfügbar ist, wieder zu gewinnen. In der einfachsten Form des Zyklus wird ein geeignetes Fluid, wie etwa Äthylen, bei einer niedrigen Temperatur kondensiert, auf einen Druck gepumpt, verdampft und über eine arbeitserzeugende Turbine, die mit einem Generator gekoppelt ist, entspannt. 



   Es gibt eine breite Vielzahl von Anwendungen, in welcher Pumpen verwendet werden, um kry- ogene Flüssigkeiten in Prozess- und Kühlungssystemen zu bewegen, wo die Temperatur niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) sein kann. Zusätzlich wird, wenn brennbare Fluide in ein Abfackelsys- tem während einer Verarbeitung entspannt werden, der Fluiddruck reduziert, z. B. über ein Sicher- heitsdruckventil. Dieser Druckabfall führt zu einer begleitenden Reduktion in der Temperatur des Fluids. Wenn der Druckabfall gross genug ist, kann die resultierende Fluidtemperatur ausreichend niedrig sein, dass die Zähigkeit des Kohlenstoffstahls, der in herkömmlicher Weise in Abfackelsys- temen verwendet wird, nicht adäquat ist. Ein typischer Kohlenstoffstahl kann bei kryogenen Tem- peraturen brechen.

   In vielen industriellen Anwendungen werden Fluide bei hohen Drucken aufge- nommen und transportiert, d.h. als komprimierte Gase. Typischerweise sind Behälter für eine Speicherung und einen Transport von komprimierten Gasen aus standardisierten, kommerziell verfügbaren Kohlenstoffstählen aufgebaut, oder aus Aluminium, um die Zähigkeit bereitzustellen, die für Fluidtransportbehälter benötigt wird, welche häufig gehandhabt werden, und die Wände der Behälter müssen relativ dick ausgelegt werden, um die Festigkeit bereitzustellen, die benötigt wird, um die hoch verdichteten komprimierten Gase aufzunehmen. Spezifisch werden Druckgaszylinder weit verbreitet verwendet, um Gase, wie etwa Sauerstoff, Stickstoff, Acetylen, Argon, Helium und Kohlenstoffdioxid zu speichern und zu transportieren, um nur einige zu nennen.

   Alternativ kann die Temperatur des Fluids erniedrigt werden, um eine gesättigte Flüssigkeit zu erzeugen, und sogar unterkühlt werden, wenn nötig, so dass das Fluid als eine Flüssigkeit aufgenommen und transpor- tiert werden kann. Fluide können bei Kombinationen von Drucken und Temperaturen verflüssigt werden, die den Blasenpunkt-Zuständen für die Fluide entsprechen. Abhängig von den Eigen- schaften des Fluids kann es ökonomisch vorteilhaft sein, das Fluid in einem unter Druck stehen- den, kryogenen Temperatur-Zustand aufzunehmen und zu transportieren, wenn kosteneffektive Einrichtungen zum Aufnehmen und Transportieren des unter Druck stehenden Fluids bei kryoge- ner Temperatur verfügbar sind. Verschiedene Arten, um ein unter Druck stehendes Fluid bei kryo- gener Temperatur zu transportieren, sind möglich, z. B. Tanklastzüge, Tankwagen oder Seetrans- port.

   Wenn unter Druck stehende Fluide bei kryogener Temperatur von lokalen Distributoren in dem unter Druck stehenden Zustand bei kryogener Temperatur verwendet werden sollen, ist zusätzlich zu der zuvor erwähnten Speicherung und dem Transport von Behältern ein alternatives Verfahren eines Transports ein Strömungsleitungs-Verteilungssystem, d. h. Rohre zwischen einem zentralen Speichergebiet, wo ein grosser Vorrat eines Fluids kryogener Temperatur hergestellt und/ oder bevorratet wird, und lokalen Distributoren oder Benutzern. Sämtliche dieser Methoden des 

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 Transports erfordern eine Verwendung von Speicherbehältern und/oder Rohren, die aus einem Material aufgebaut sind, welches eine adäquate Zähigkeit bei kryogenen Temperaturen, um einen Defekt zu verhindern, und eine adäquate Festigkeit, um den hohen Fluiddrucken standzuhalten, aufweist. 



   Die Risshaltetemperatur (DBTT ("Ductile to Brittle Transition Temperature")) beschreibt die bei- den Druckbereiche in Strukturstählen. Bei Temperaturen unter der DBTT neigt ein Defekt dazu, durch einen Niedrigenergie-Sprödigkeits-(brittle)-Bruch aufzutreten, während bei Temperaturen über der DBTT ein Defekt in dem Stahl dazu neigt, durch einen Hochenergie-Verformungsbruch aufzutreten. Geschweisste Stähle, die in dem Aufbau von Prozesskomponenten und Behältern für die zuvor erwähnten Anwendungen bei kryogener Temperatur und für einen anderen, lasttragen- den Service bei kryogener Temperatur verwendet werden, müssen DBTTn deutlich unter der Service-Temperatur aufweisen, sowohl in dem Basisstahl als auch in dem HAZ, um einen Defekt durch einen Niedrigenergie-Sprödigkeitsbruch zu vermeiden. 



   Nickel-enthaltende Stähle, die herkömmlicherweise für strukturelle Anwendungen bei kryoge- ner Temperatur verwendet werden, z.B. Stähle mit einem Nickelgehalt von grösser als ungefähr 3 Gew. -%, weisen niedrige DBTTn auf, aber weisen auch relativ niedrige Zugfestigkeiten auf. 



  Typischerweise weisen kommerziell verfügbare 3,5 Gew. -% Ni-, 5,5 Gew. -% Ni- und 9 Gew.-% Ni-Stähle DBTTn von ungefähr -100 C (-150 F), -155 C (-250 F) bzw. -175 C (-280 F) und Zug- festigkeiten von bis zu ungefähr 485 MPa (70 ksi), 620 MPa (90 ksi) bzw. 830 MPa (120 ksi) auf. 



  Um diese Kombinationen von Festigkeit und Zähigkeit zu erreichen, durchlaufen diese Stähle im allgemeinen eine teure Verarbeitung, z. B. eine doppelte Ausglühungs-Behandlung. In dem Fall von Anwendungen bei kryogener Temperatur verwendet die Industrie gegenwärtig diese herkömmli- chen Nickel-enthaltenden Stähle wegen ihrer guten Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen, aber sie muss um ihre relativ niedrigen Zugfestigkeiten herum gestalten. Die Gestaltung erfordert im allge- meinen übermässige Stahldicken für lasttragende Anwendungen bei kryogener Temperatur. Somit neigt eine Verwendung dieser Nickel-enthaltenden Stähle in lasttragenden Anwendungen bei kryogener Temperatur dazu, aufgrund der hohen Kosten des Stahls kombiniert mit den erforderli- chen Stahldicken teuer zu sein. 



   Obwohl einige kommerziell verfügbare Kohlenstoffstähle DBTTn so niedrig wie ungefähr -46 C (-50 F) aufweisen, weisen Kohlenstoffstähle, welche gewöhnlich bei dem Aufbau von kommerziell verfügbaren Prozesskomponenten und Behältern für Kohlenwasserstoff und chemische Prozesse verwendet werden, nicht eine adäquate Zähigkeit für eine Verwendung im Zustand kryogener Temperatur auf. Materialien mit besserer Zähigkeit bei kryogener Temperatur als Kohlenstoffstahl, z. B. die oben erwähnten, kommerziellen, Nickel-enthaltenen Stähle (3 1/2 Gew. -% Ni bis 9 Gew.-% Ni), Aluminium (AI-5083 oder AI-5085) oder rostfreier Stahl werden herkömmlicherweise verwen- det, um kommerziell verfügbare Prozesskomponenten und Behälter aufzubauen, welche Bedin- gungen bei kryogener Temperatur unterliegen.

   Auch werden manchmal Spezialmaterialien, wie etwa Titanlegierungen und spezielle epoxidimprägnierte, gewebte Faserglas-Komposite, verwen- det. Jedoch weisen Prozesskomponenten, Behälter und/oder Rohre, die aus diesen Materialien aufgebaut sind, oft erhöhte Wanddicken auf, um die erforderliche Festigkeit bereitzustellen. Dies fügt Gewicht zu den Komponentenbehältern hinzu, das gestützt und/oder transportiert werden muss, oft bei beträchtlichen Zusatzkosten für ein Projekt. Zusätzlich neigen diese Materialien dazu, teurer als Standard-Kohlenstoffstähle zu sein. Die hinzugefügten Kosten für Halterung und Trans- port der dickwandigen Komponenten und Behälter, kombiniert mit den erhöhten Kosten des Mate- rials für den Aufbau, neigen dazu, die ökonomische Attraktivität von Projekten zu vermindern. 



   Es existiert ein Bedarf nach Prozesskomponenten und Behältern, geeignet zum ökonomischen Aufnehmen und Transportieren von Fluiden bei kryogenen Temperaturen. Ein Bedarf existiert auch für Rohre, geeignet zum ökonomischen Aufnehmen und Transportieren von Fluiden bei kryogener Temperatur. 



   Folglich ist es die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, Prozesskomponenten und Behäl- ter, die zum ökonomischen Aufnehmen und Transportieren von Fluiden bei kryogener Temperatur geeignet sind, bereitzustellen, und Rohre bereitzustellen, die zum ökonomischen Aufnehmen und Transportieren von Fluiden bei kryogener Temperatur geeignet sind. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, derartige Prozesskomponenten, Behälter und Rohre bereitzustellen, welche aus Materialien aufgebaut sind, die sowohl eine adäquate Festigkeit als auch eine Bruch- 

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 zähigkeit aufweisen, um unter Druck stehende Fluide kryogener Temperatur aufzunehmen. 



   In Übereinstimmung mit den oben genannten Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden Prozesskomponenten, Behälter und Rohre zum Aufnehmen und Transportieren von Fluiden bei kryogener Temperatur bereitgestellt. Die Prozesskomponenten, Behälter und Rohre dieser Erfin- dung sind aus Materialien aufgebaut, die einen ultrahochfesten, niedriglegierten Stahl umfassen, der weniger als 9 Gew.-% Nickel enthält, vorzugsweise weniger als ungefähr 7 Gew.-% Nickel enthält, in bevorzugterer Weise weniger als ungefähr 5 Gew.-% Nickel enthält, und in noch bevor- zugterer Weise weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthält. Der Stahl weist eine ultrahohe Festigkeit auf, z. B. eine Zugfestigkeit (wie sie hierin definiert ist) von grösser als 830 MPa (120 ksi) und eine DBTT (wie sie hierin definiert ist) von niedriger als ungefähr-73 C (-100 F). 



   Diese neuen Prozesskomponenten und Behälter können vorteilhafterweise beispielsweise in kryogenen Entspanneranlagen für Naturgas-Flüssigkeitswiedergewinnung, in einer verflüssigten Naturgas-("LNG")-Behandlung und Verflüssigungsprozessen, in dem gesteuerten Erstarrungszo- nen- ("CFZ")-Prozess, erstmals durchgeführt durch die Exxon Production Research Company, in kryogenen Kühlungssystemen, in Niedrigtemperatur-Energieerzeugungssystemen und in kryoge- nen Prozessen, die sich auf die Herstellung von Äthylen und Propylen beziehen, verwendet wer- den. Eine Verwendung dieser neuen Prozesskomponenten, Behälter und Rohre reduziert vorteil- hafterweise das Risiko eines kalten Sprödigkeitsbruchs, der normalerweise mit herkömmlichen Kohlenstoffstählen im Service bei kryogenen Temperaturen einhergeht.

   Zusätzlich können diese Prozesskomponenten und Behälter die ökonomische Attraktivität eines Projektes erhöhen. 



   Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden werden, indem auf die fol- gende detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen: 
 EMI3.1 
 
<tb> Fig. <SEP> 1 <SEP> ein <SEP> typisches <SEP> Prozessflussdiagramm, <SEP> das <SEP> veranschaulicht, <SEP> wie <SEP> einige <SEP> der <SEP> Prozess-
<tb> 
<tb> komponenten <SEP> der <SEP> vorliegenden <SEP> Erfindung <SEP> in <SEP> einer <SEP> Entmethaner-Gasanlage <SEP> verwen-
<tb> 
<tb> det <SEP> werden;
<tb> 
<tb> Fig. <SEP> 2 <SEP> einen <SEP> Einzeldurchlauf-Wärmeaustauscher <SEP> mit <SEP> festem <SEP> Rohrboden <SEP> gemäss <SEP> der <SEP> vorlie-
<tb> 
<tb> genden <SEP> Erfindung;
<tb> 
<tb> Fig. <SEP> 3 <SEP> einen <SEP> Kesselaufkocher-Wärmeaustauscher <SEP> gemäss <SEP> der <SEP> vorliegenden <SEP> Erfindung;

  
<tb> 
<tb> Fig. <SEP> 4 <SEP> einen <SEP> Entspannungszufuhrtrenner <SEP> gemäss <SEP> der <SEP> vorliegenden <SEP> Erfindung;
<tb> 
<tb> Fig. <SEP> 5 <SEP> ein <SEP> Abfackelsystem <SEP> gemäss <SEP> der <SEP> vorliegenden <SEP> Erfindung;
<tb> 
<tb> Fig. <SEP> 6 <SEP> ein <SEP> Strömungsleitungs-Verteilungsnetzsystem <SEP> gemäss <SEP> der <SEP> vorliegenden <SEP> Erfindung;
<tb> 
<tb> Fig. <SEP> 7 <SEP> ein <SEP> Kondensatorsystem <SEP> gemäss <SEP> der <SEP> vorliegenden <SEP> Erfindung, <SEP> wie <SEP> es <SEP> in <SEP> einem <SEP> umge-
<tb> 
<tb> kehrten <SEP> Rankine-Zyklus <SEP> verwendet <SEP> wird;
<tb> 
<tb> Fig. <SEP> 8 <SEP> einen <SEP> Kondensator <SEP> gemäss <SEP> der <SEP> vorliegenden <SEP> Erfindung, <SEP> wie <SEP> er <SEP> in <SEP> einem <SEP> Kaskaden-
<tb> 
<tb> kühlungszyklus <SEP> verwendet <SEP> wird;

  
<tb> 
<tb> Fig. <SEP> 9 <SEP> einen <SEP> Verdampfer <SEP> gemäss <SEP> der <SEP> vorliegenden <SEP> Erfindung, <SEP> wie <SEP> er <SEP> in <SEP> einem <SEP> Kaskaden-
<tb> 
<tb> kühlungszyklus <SEP> verwendet <SEP> wird;
<tb> 
<tb> Fig. <SEP> 10 <SEP> ein <SEP> Pumpensystem <SEP> gemäss <SEP> der <SEP> vorliegenden <SEP> Erfindung;
<tb> 
<tb> Fig. <SEP> 11 <SEP> ein <SEP> Prozesssäulensystem <SEP> gemäss <SEP> der <SEP> vorliegenden <SEP> Erfindung;
<tb> 
<tb> Fig. <SEP> 12 <SEP> ein <SEP> weiteres <SEP> Prozesssäulensystem <SEP> gemäss <SEP> der <SEP> vorliegenden <SEP> Erfindung;
<tb> 
<tb> Fig. <SEP> 13A <SEP> ein <SEP> Diagrammm <SEP> einer <SEP> kritischen <SEP> Risstiefe <SEP> für <SEP> eine <SEP> vorgegebene <SEP> Risslänge <SEP> als <SEP> eine
<tb> 
<tb> Funktion <SEP> einer <SEP> CTOD-Bruchzähigkeit <SEP> und <SEP> einer <SEP> Eigenspannung <SEP> ;

  
<tb> 
<tb> undFig. <SEP> 13B <SEP> die <SEP> Geometrie <SEP> (Länge <SEP> und <SEP> Tiefe) <SEP> eines <SEP> Risses.
<tb> 
 



   Während die Erfindung in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen beschrieben werden wird, wird es verstanden werden, dass die Erfindung darauf nicht beschränkt ist. Im Ge- genteil ist beabsichtigt, dass die Erfindung alle Alternativen, Modifikationen und Äquivalente ab- deckt, die innerhalb des Grundgedankens und Umfangs der Erfindung eingeschlossen werden können, wie sie durch die angehängten Ansprüche definiert ist. 



   Die vorliegende Erfindung betrifft neue Prozesskomponenten, Behälter und Rohre, geeignet    zum Verarbeiten, Aufnehmen und Transportieren von Fluiden kryogener Temperatur ; überdies   Prozesskomponenten, Behälter und Rohre, welche aus Materialien aufgebaut sind, die einen ultrahochfesten, niedriglegierten Stahl umfassen, der weniger als 9 Gew.-% Nickel enthält und eine 

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 Zugfestigkeit grösser als 830 MPa (120 ksi) und eine DBTT niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweist. Vorzugsweise weist der ultrahochfeste, niedriglegierte Stahl ausgezeichnete Zähigkeit bei einer kryogenen Temperatur in sowohl der Basisplatte als auch der wärmebeaufschlagten Zone (HAZ ("heat affected zone")) auf, wenn er geschweisst wird. 



   Prozesskomponenten, Behälter und Rohre, die für eine Verarbeitung und ein Aufnehmen von Fluiden bei kryogener Temperatur geeignet sind, werden bereitgestellt, wobei die Prozesskompo- nenten, Behälter und Rohre aus Materialien aufgebaut sind, die einen ultrahochfesten, niedrigle- gierten Stahl umfassen, der weniger als 9 Gew.-% Nickel enthält und eine Zugfestigkeit grösser als 830 MPa (120 ksi) und eine DBTT niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweist. Vorzugsweise enthält der ultrahochfeste, niedriglegierte Stahl weniger als ungefähr 7 Gew.-% Nickel und in bevorzugterer Weise enthält er weniger als ungefähr 5 Gew.-% Nickel. Vorzugsweise weist der ultrahochfeste, niedriglegierte Stahl eine Zugfestigkeit grösser als ungefähr 860 MPa (125 ksi) auf und in bevorzugterer Weise grösser als ungefähr 900 MPa (130 ksi).

   In noch bevorzugterer Weise werden die Prozesskomponenten, Behälter und Rohre dieser Erfindung aus Materialien aufgebaut, die einen ultrahochfesten, niedriglegierten Stahl umfassen, der weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthält und eine Zugfestigkeit aufweist, die ungefähr 1000 MPa (145 ksi) überschreitet und eine DBTT niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweist. 



   Fünf gemeinsam anhängige, vorläufige US-Patentanmeldungen (die "PLNG-Patentanmeldun- gen"), jede betitelt mit "Verbessertes System zum Verarbeiten, Speichern und Transportieren von verflüssigtem Naturgas", beschreiben Behälter und Tankschiffe zum Speichern und für den See- transport von unter Druck stehendem, verflüssigtem Naturgas (PLNG ("pressurized liquefied natu- ral gas")) bei einem Druck in dem weiten Bereich von ungefähr 1035 kPa (150 psia) bis ungefähr 7590 kPa (1100 psia) und bei einer Temperatur in dem weiten Bereich von ungefähr -123 C (-190 F) bis ungefähr -62 C (-80 F). Die neueste der PLNG-Patentanmeldungen weist ein Priori- tätsdatum vom 14. Mai 1998 auf und wird durch die Anmelder als Docket-Na. 97006P4 und durch das Patent- und Warenzeichenamt der Vereinigten Staaten ("USPTO") als Anmeldenummer 60/085467 identifiziert.

   Die erste der besagten PLNG-Patentanmeldungen weist ein Prioritätsdatum vom 20. Juni 1997 auf und wird durch das USPTO als eine Anmelde-Nummer 60/050280 identifi- ziert. Die zweite der PLNG-Patentanmeldungen weist ein Prioritätsdatum vom 28. Juli 1997 auf und wird durch das USPTO als eine Anmelde-Nummer 60/053966 identifiziert. Die dritte der be- sagten PLNG-Patentanmeldungen weist ein Prioritätsdatum vom 19. Dezember 1997 auf und wird durch das USPTO als eine Anmeldenummer 60/068226 identifiziert. Die vierte der besagten PLNG-Patentanmeldungen weist ein Prioritätsdatum vom 30. März 1998 auf und wird durch das USPTO als eine Anmelde-Nummer 60/079904 identifiziert. Zusätzlich beschreiben die PLNG- Patentanmeldungen Systeme und Behälter zum Verarbeiten, Speichern und Transportieren von PLNG.

   Vorzugsweise wird der PLNG-Treibstoff bei einem Druck von ungefähr 1725 kPa (250 psia) bis ungefähr 7590 kPa (1100 psia) und bei einer Temperatur von ungefähr -112 C (-170 F) bis ungefähr -62 C (-80 F) gespeichert. In bevorzugterer Weise wird der PLNG-Treibstoff bei einem Druck in dem Bereich von ungefähr 2415 kPa (350 psia) bis ungefähr 4830 kPa (700 psia) und bei einer Temperatur in dem Bereich von ungefähr   -101 C   (-150 F) bis ungefähr -79 C (-110 F) ge- speichert. In noch bevorzugterer Weise betragen die unteren Grenzen der Druck- und Temperatur- bereiche für den PLNG-Treibstoff ungefähr 2760 kPa (400 psia) und ungefähr -96 C (-140 F). 



  Ohne hierdurch diese Erfindung einzuschränken, werden die Prozesskomponenten, Behälter und Rohre dieser Erfindung vorzugsweise zum Verarbeiten von PLNG verwendet. 



   Stahl zum Aufbau von Prozesskomponenten, Behältern und Rohren 
Jedweder ultrahochfeste, niedriglegierte Stahl, der weniger als 9 Gew.-% Nickel enthält und eine adäquate Zähigkeit zum Aufnehmen von Fluiden kryogener Temperatur aufweist, wie etwa PLNG bei Betriebsbedingungen, gemäss den bekannten Prinzipien der Bruchmechanik, wie hierin beschrieben, kann zum Aufbau der Prozesskomponenten, Behälter und Rohre dieser Erfindung verwendet werden.

   Ein Beispiel-Stahl für eine Verwendung in der vorliegenden Erfindung, ohne dadurch die Erfindung einzuschränken, ist ein schweissbarer, ultrahochfester, niedriglegierter Stahl, der weniger als 9 Gew.-% Nickel enthält und eine Zugfestigkeit grösser als 830 MPa (120 ksi) und eine adäquate Zähigkeit aufweist, um die Initiierung eines Bruchs zu verhindern, d. h. ein Brucher- 

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 eignis bei Betriebsbedingungen bei kryogener Temperatur.

   Ein anderer Beispiel-Stahl für eine Verwendung in der vorliegenden Erfindung, ohne dadurch die Erfindung einzuschränken, ist ein schweissbarer, ultrahochfester, niedriglegierter Stahl, der weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthält und eine Zugfestigkeit von zumindest ungefähr 1000 MPa (145 ksi) und eine adäquate Zähigkeit aufweist, um die Initiierung eines Bruchs zu verhindern, d. h. ein Bruchereignis bei Be- triebsbedingungen bei einer kryogenen Temperatur. Vorzugsweise weisen diese Beispiel-Stähle DBTTn von niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) auf. 



   Kürzliche Fortschritte in der Stahlherstellungstechnologie haben die Fertigung von neuen, ult- rahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogenen Temperaturen ermöglicht. Beispielsweise beschreiben drei US-Patente, ausgegeben an Koo et al., 5,531,842, 5,545,269 und 5,545,270 neue Stähle und Verfahren zum Verarbeiten dieser Stähle, um Stahlplat- ten mit Zugfestigkeiten von ungefähr 830 MPa (120 ksi), 965 MPa (140 ksi) und höher herzustel- len. Die hierein beschriebenen Stähle und Verarbeitungsverfahren sind verbessert und modifiziert worden, um kombinierte Stahlchemien und -verarbeitungen bereitzustellen, um ultrahochfeste, niedriglegierte Stähle mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur in sowohl dem Basisstahl als auch der hitzebeaufschlagten Zone (HAZ) bereitzustellen, wenn geschweisst wird. 



  Diese ultrahochfesten, niedriglegierten Stähle weisen auch eine verbesserte Zähigkeit gegenüber standardisierten, kommerziell verfügbaren, ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen auf. Die ver- besserten Stähle sind in einer gemeinsam anhängigen, vorläufigen US-Patentanmeldung beschrie- ben, betitelt mit "ULTRA-HIGH STRENGTH STEELS WITH EXCELLENT CRYOGENIC TEMPE- RATUR TOUGHNESS", die ein Prioritätsdatum vom 19. Dezember 1997 aufweist und durch das Patent- und Warenzeichenamt der Vereinigten Staaten ("USPTO") als eine Anmelde-Nummer    60/068194 identifiziert ist ; einer gemeinsam anhängigen, vorläufigen US-Patentanmeldung,   betitelt mit "ULTRA-HIGH STRENGTH AUSAGED STEELS WITH EXCELLENT CRYOGENIC TEMPERATUR TOUGHNESS", die ein Prioritätsdatum vom 19.

   Dezember 1997 aufweist und   durch das USPTO als eine Anmelde-Nummer 60/068252 identifiziert ist ; in einer gemeinsam   anhängigen, vorläufigen US-Patentanmeldung, betitelt mit "ULTRA-HIGH STRENGTH DUAL PHASE STEELS WITH EXCELLENT CRYOGENIC TEMPERATURE TOUGHNESS", die ein Prioritätsdatum vom 19. Dezember 1997 aufweist und durch das USPTO als eine Anmelde- Nummer 60/068816 identifiziert ist (kollektiv, die "Stahl-Patentanmeldungen"). 



   Die neuen Stähle, die in den Stahl-Patentanmeldungen beschrieben sind, und weiter in den Beispielen unten beschrieben sind, sind besonders geeignet zum Aufbau der Prozesskomponen- ten, Behälter und Rohre dieser Erfindung dahingehend, dass die Stähle die folgenden Eigenschaf- ten aufweisen, vorzugsweise für eine Stahlplattendicke von ungefähr 2,5 cm (1 inch) und grösser: (i) DBTT niedriger als ungefähr -73 C (-100 F), vorzugsweise niedriger als ungefähr -107 C (-160 F) in dem Basisstahl und der Schweiss-HAZ; (ii) eine Zugfestigkeit grösser als 830 MPa (120 ksi), vorzugsweise grösser als ungefähr 860 MPa (125 ksi) und in bevorzugterer Weise grösser    als ungefähr 900 MPa (130 ksi); (iii) überragende Schweissbarkeit ; im wesentlichen gleichförmige Mikrostruktur und Eigenschaften über die Dicke ;

   (v) verbesserte Zähigkeit gegenüber   standardisierten, kommerziell verfügbaren, ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen. In noch bevorzugterer Weise weisen diese Stähle eine Zugfestigkeit von grösser als ungefähr 930 MPa (135 ksi) oder grösser als ungefähr 965 MPa (140 ksi), oder grösser als ungefähr 1000 MPa (145 ksi) auf. 



   Erstes Stahl-Beispiel 
Wie oben diskutiert, stellt eine gemeinsam anhängige, vorläufige US-Patentanmeldung, die ein Prioritätsdatum vom 19. Dezember 1997 aufweist, betitelt mit "Ultra-High Strength Steels With Excellent Cryogenic Temperature Toughness" und identifiziert durch das USPTO als eine Anmel- de-Nr. 60/068194 eine Beschreibung von Stählen bereit, die geeignet sind für eine Verwendung in der vorliegenden Erfindung.

   Ein Verfahren wird bereitgestellt, um eine ultrahochfeste Stahlplatte zu präparieren, die eine Mikrostruktur aufweist, die überwiegend getemperten feinkörnigen Maschen- Martensit, getemperten feinkörnigen Niedrig-Bainit, oder Mischungen davon umfasst, wobei das    Verfahren die Schritte umfasst : Erwärmen einer Stahlbramme auf eine Wiederaufwärmtempera-   tur, die ausreichend hoch ist, um (i) die Stahlbramme im wesentlichen zu homogenisieren, (ii) im 

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 wesentlichen alle Karbide und Kohlenstoffnitride von Niob und Vanadium in der Stahlbramme zu    zersetzen, und (iii) feine Initial-Austenitkörner in der Stahlbramme zu errichten ; Reduzieren der   Stahlbramme, um eine Stahlplatte in einem oder mehreren Heisswalzdurchläufen in einem ersten Temperaturbereich zu bilden, in welchem Austenit rekristallisiert;

   (c) weiter Reduzieren der Stahl- platte in einem oder mehreren Heisswalzdurchläufen in einem zweiten Temperaturbereich unterhalb   ungefähr der Tnr-Temperatur und oberhalb ungefähr der Ar3-Transformationstemperatur ; Ab-   schrecken der Stahlplatte bei einer Kühlungsrate von ungefähr 10 C pro Sekunde auf ungefähr 40 C pro Sekunde (18 F/sec - 72 F/sec) auf eine Abschreckungs-Stopp-Temperatur unterhalb ungefähr der Ms-Transformationstemperatur plus 200 C (360 F);

   (e) Anhalten des Abschreckens; und (f) Tempern der Stahlplatte bei einer Tempertemperatur von ungefähr 400 C (752 F) bis ungefähr der   Aci-Transformationstemperatur,   vorzugsweise bis zu, aber nicht einschliessend, der Ac1-Transformationstemperaur, für eine Zeitperiode, die ausreicht, eine Aushärtung von härtenden Partikeln herbeizuführen, d. h. eines oder mehrere von e-Kupfer, Mo2C oder die Karbide und Koh- lenstoffnitride von Niob und Vanadium.

   Die Zeitperiode, die ausreicht, um eine Aushärtung von härtenden Partikeln herbeizuführen, hängt in erster Linie von der Dicke der Stahlplatte, der Chemie der Stahlplatte und der Temperatur ab und kann von Durchschnittsfachleuten bestimmt werden (siehe Glossar für Definitionen von "überwiegend", von "härtenden Partikeln", der "Tnr-Temperatur", der "Ar3-,   Ms-   und Ac1-Transormationstemperautren", und von   "Mo2C") .   



   Um eine Zähigkeit bei Umgebungs- und kryogenen Temperaturen sicherzustellen, weisen Stähle gemäss diesem ersten Stahl-Beispiel vorzugsweise eine Mikrostruktur auf, die von überwie- gend getemperten, feinkörnigen Niedrig-Bainit, getemperten, feinkörnigen Maschen-Martensit oder Mischungen davon umfasst. Es ist vorzuziehen, die Bildung von Versprödungs-Bestandteilen, wie etwa Hoch-Bainit, Zwillingsmartensit und MA zu minimieren. Wie in diesem ersten Stahl-Beispiel und in den Ansprüchen verwendet, bedeutet "überwiegend" zumindest ungefähr 50 Vol.-%. In bevorzugterer Weise umfasst die Mikrostruktur zumindest ungefähr 60 Vol.-% bis ungefähr 80 Vol.-% getemperten, feinkörnigen Niedrig-Bainit, getemperten, feinkörnigen Maschen-Martensit oder Mischungen davon.

   In noch bevorzugterer Weise umfasst die Mikrostruktur zumindest 90 Vol.-% getemperten, feinkörnigen Niedrig-Bainit, getemperten, feinkörnigen Maschen-Martensit oder Mischungen davon. In bevorzugtester Weise umfasst die Mikrostruktur im wesentlichen 100% getemperten, feinkörnigen Maschen-Martensit. 



   Eine Stahlbramme, die gemäss diesem ersten Stahl-Beispiel verarbeitet wird, wird auf eine ge- wohnte Weise gefertigt und umfasst in einer Ausführungsform Eisen und die folgenden Legierungs- elemente, vorzugsweise in den Gewichtsbereichen, die in der folgenden Tabelle 1 angezeigt sind: 
Tabelle I 
 EMI6.1 
 
<tb> Legierungselement <SEP> Bereich <SEP> (Gew.-%)
<tb> 
<tb> Kohlenstoff <SEP> (C) <SEP> 0,04 <SEP> - <SEP> 0,12, <SEP> bevorzugter <SEP> 0,04 <SEP> - <SEP> 0,07
<tb> Mangan <SEP> (Mn) <SEP> 0,5 <SEP> - <SEP> 2,5, <SEP> bevorzugter <SEP> 1,0 <SEP> - <SEP> 1,8
<tb> Nickel <SEP> (Ni) <SEP> 1,0 <SEP> - <SEP> 3,0, <SEP> bevorzugter <SEP> 1,5 <SEP> - <SEP> 2,5
<tb> Kupfer <SEP> (Cu) <SEP> 0,1 <SEP> - <SEP> 1,5, <SEP> bevorzugter <SEP> 0,5 <SEP> - <SEP> 1,0 <SEP> 
<tb> Molybdän <SEP> (Mo) <SEP> 0,1 <SEP> - <SEP> 0,8, <SEP> bevorzugter <SEP> 0,2 <SEP> - <SEP> 0,

  5
<tb> Niob <SEP> (Nb) <SEP> 0,02 <SEP> - <SEP> 0,1, <SEP> bevorzugter <SEP> 0,03 <SEP> - <SEP> 0,05
<tb> Titan <SEP> (Ti) <SEP> 0,008 <SEP> - <SEP> 0,03, <SEP> bevorzugter <SEP> 0,01 <SEP> - <SEP> 0,02
<tb> Aluminium <SEP> (AI) <SEP> 0,001 <SEP> - <SEP> 0,05, <SEP> bevorzugter <SEP> 0,005 <SEP> - <SEP> 0,03
<tb> Stickstoff <SEP> (N) <SEP> 0,002 <SEP> - <SEP> 0,005, <SEP> bevorzugter <SEP> 0,002 <SEP> - <SEP> 0,003
<tb> 
 
Vanadium (V) wird manchmal zu dem Stahl hinzugefügt, vorzugsweise bis ungefähr zu 0,10 Gew.-%, und in bevorzugterer Weise ungefähr 0,02 Gew.-% bis ungefähr 0,05 Gew.-%. 



   Chrom (Cr) wird manchmal zu dem Stahl hinzugefügt, vorzugsweise bis zu ungefähr 1,0 Gew. -% und in bevorzugterer Weise ungefähr 0,2 Gew.-% bis ungefähr 0,6 Gew.-%. 



   Silizium (Si) wird manchmal zu dem Stahl hinzugefügt, vorzugsweise bis ungefähr 0,5 Gew.-%, in bevorzugterer Weise ungefähr 0,01 Gew.-% bis ungefähr 0,5 Gew. -% und in noch bevorzugterer Weise ungefähr 0,05 Gew. -% bis ungefähr 0,1 Gew.-%. 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 



   Bor (B) wird zu dem Stahl manchmal hinzugefügt, vorzugsweise bis ungefähr 0,0020 Gew.-% und in bevorzugterer Weise ungefähr 0,0006 Gew. -% bis ungefähr 0,0010 Gew.-%. 



   Der Stahl enthält vorzugsweise zumindest ungefähr 1 Gew.-% Nickel. Der Nickelgehalt von Stahl kann über ungefähr 3 Gew. -% erhöht werden, wenn es gewünscht ist, das Betriebsverhalten nach einem Schweissen zu verbessern. Es wird erwartet, dass jede 1 Gew. -%.-Zugabe von Nickel die DBTT des Stahls um ungefähr 10 C (18 F) erniedrigt. Der Nickelgehalt beträgt vorzugsweise weniger als 9 Gew. -%, in bevorzugterer Weise weniger als ungefähr 6 Gew.-%. Der Nickelgehalt wird vorzugsweise minimiert, um die Kosten des Stahls zu minimieren. Wenn der Stahlgehalt über ungefähr 3 Gew.-% erhöht wird, kann der Mangangehalt unter ungefähr 0,5 Gew.-% herunter auf 0,0 Gew.-% verringert werden. Deswegen wird in einem breiten Sinn bis zu ungefähr 2,5 Gew.-% Mangan bevorzugt. 



   Zusätzlich werden Rückstände vorzugsweise im wesentlichen in dem Stahl minimiert. Der Phosphor(P)-Gehalt beträgt vorzugsweise weniger als ungefähr 0,01 Gew.-%. Der Schwefel(S)- Gehalt beträgt vorzugsweise weniger als 0,004 Gew.-%. Der Sauerstoff(O)-Gehalt beträgt vor- zugsweise weniger als ungefähr 0,002 Gew.-%. 



   Etwas ausführlicher wird ein Stahl gemäss diesem ersten Stahl-Beispiel präpariert durch ein Bil-    den einer Bramme der gewünschten Zusammensetzung, wie hierin beschrieben ; Erwärmen der   Bramme auf eine Temperatur von ungefähr 955 C bis ungefähr 1065 C (1750 F - 1950 F); Heiss- walzen der Bramme, um eine Stahlplatte in einem oder mehreren Durchläufen zu bilden, in dem ungefähr 30% bis ungefähr 70% Reduktion in einem ersten Temperaturbereich bereitgestellt werden, in welchem Austenit rekristallisiert, d. h. über ungefähr der Tnr-Temperatur, und weiter Heisswalzen der Stahlplatte in einem oder mehreren Durchläufen, wobei ungefähr 40% bis unge- fähr 80% Reduktion in einem zweiten Temperaturbereich unterhalb ungefähr derTnr-Temperatur und oberhalb ungefähr der Ar3-Transformationstemperatur bereitgestellt werden.

   Die heissgewalzte Stahlplatte wird dann bei einer Kühlungsrate von ungefähr 10 C pro Sekunde auf ungefähr 40 C pro Sekunde (18 F/sec - 72 F/sec) auf eine geeignete QST (wie in dem Glossar definiert) unter- halb ungefähr der Ms-Transformationstemperatur plus 200 C (360 F), einem Zeitpunkt, zu dem das Abschrecken beendet ist, abgeschreckt. In einer Ausführungsform dieses ersten Stahl-Beispiels wird die Stahlplatte dann auf Umgebungstemperatur luftgekühlt. Diese Verarbeitung wird verwen- det, um eine Mikrostruktur herzustellen, die vorzugsweise überwiegend feinkörnigen Maschen- Martensit, feinkörnigen Niedrig-Bainit oder Mischungen davon umfasst, oder in bevorzugterer Weise im wesentlichen 100% feinkörnigen Maschen-Martensit umfasst. 



   Der somit direkt abgeschreckte Martensit in Stählen gemäss diesem ersten Stahl-Beispiel weist eine ultrahohe Festigkeit auf, aber seine Zähigkeit kann durch Tempern bei einer geeigneten Temperatur von oberhalb ungefähr 400 C (752 F) auf ungefähr die Ac1-Transofrmationstemperautr verbessert werden. Ein Tempern von Stahl innerhalb dieses Temperaturbereichs führt auch zu einer Reduktion von Abkühlungs-Spannungen was wiederum zu einer verbesserten Zähigkeit führt. 



  Während ein Tempern die Zähigkeit des Stahls verbessern kann, führt es normalerweise zu einem beträchtlichen Verlust an Festigkeit. In der vorliegenden Erfindung wird der übliche Festigkeitsver- lust vom Tempern durch Induzieren einer Dispersionshärtung von Ausfällungen ausgeglichen. Eine Dispersionshärtungen von feinen Kupferausfällungen und gemischten Karbiden und/oder Kohlen- stoffnitriden werden benutzt, um die Festigkeit und Zähigkeit während des Temperns der Martensit- Struktur zu optimieren. Die einzigartige Chemie der Stähle dieses ersten Stahl-Beispiels gestattet es, innerhalb des weiten Bereichs von ungefähr 400 C bis ungefähr 650 C (750 F - 1200 F) ohne jedweden signifikanten Verlust von Festigkeit, wie sie ausgehärtet wurde, zu tempern.

   Die Stahl- platte wird vorzugsweise bei einer Temperatur von oberhalb ungefähr 400 C (752 F) bis unterhalb der Ac1-Transformationstemperatur für eine Zeitperiode getempert, die ausreichend ist, um eine Ausfällung von härtenden Partikeln (wie hierin definiert) herbeizuführen. Diese Verarbeitung er- leichtert eine Transformation der Mikrostruktur der Stahlplatte in einen überwiegend getemperten, feinkörnigen Maschen-Martensit, einen getemperten, feinkörnigen Niedrig-Bainit oder Mischungen davon. Wieder hängt die Zeitperiode, die ausreichend ist, um eine Ausfällung von härtenden Parti- keln herbeizuführen, in erster Linie von der Dicke der Stahlplatte, der Chemie der Stahlplatte und der Tempertemperatur ab, und kann von einem Durchschnittsfachmann bestimmt werden. 



   Zweites Stahl-Beispiel 

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Wie oben diskutiert, stellt eine gemeinsam anhängige, vorläufige US-Patentanmeldung, die ein Prioritätsdatum vom 19. Dezember 1997 aufweist, betitelt mit "Ultra-High Strength Ausaged Steels With Excellent Cryogenic Temperature Toughness" und durch das USPTO als eine Anmelde-Nr. 



  60/068252 identifiziert, eine Beschreibung anderer Stähle bereit, die für eine Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind. Ein Verfahren zum Präparieren einer ultrahochfesten Stahl- platte wird bereitgestellt, die eine Mikro-Laminat-Mikrostruktur aufweist, die ungefähr 2 Vol.-% bis ungefähr 10 Vol.-% Austenit-Filmschichten und ungefähr 90 Vol.-% bis ungefähr 98 Vol.-% Ma- schen von überwiegend feinkörnigem Martensit und feinkörnigem Niedrig-Bainit umfasst, wobei   das Verfahren die Schritte umfasst : (a)Erwärmen einer Stahlbramme auf eine Wiederaufwärm-   temperatur, die ausreichend hoch ist, um (i) die Stahlbramme im wesentlichen zu homogenisieren, (ii) im wesentlichen sämtliche Karbide und Kohlenstoffnitride von Niob und Vanadium in der Stahl- bramme zu zersetzen, und (iii) feine Initial-Austenitkörner in der Stahlbramme einzurichten ;

   (b) Reduzieren der Stahlbramme, um eine Stahlplatte in einem oder mehreren Heisswalzdurchläufen in einem ersten Temperaturbereich zu bilden, in welchem Austenit rekristallisiert; (c) weiter Reduzie- ren der Stahlplatte in einer oder mehreren Heisswalzdurchläufen in einem zweiten Temperaturbe- reich unterhalb ungefähr der   Tnr-Temperatur   und oberhalb ungefähr der Ar3-Transformationstempe- ratur ; (d) Abschrecken der Stahlplatte bei einer Kühlungsrate von ungefähr 10 C pro Sekunde auf ungefähr 40 C pro Sekunde (18 F/sec - 72 F/sec) auf eine Abschreckungs-Stopp-Temperatur (QST) unterhalb ungefähr der Ms-Transformationstemperatur plus 100 C (180 F) und oberhalb ungefähr der Ms-Transformationstemperatur; und (e) Anhalten des Abschreckens.

   In einer Ausfüh- rungsform umfasst das Verfahren dieses zweiten Stahl-Beispiels weiter den Schritt, es zuzulassen, dass die Stahlplatte von der QST auf Umgebungstemperatur luftgekühlt wird. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren dieses zweiten Stahl-Beispiels weiter den Schritt des Haltens der Stahlplatte im wesentlichen isotherm bei der QST für bis zu ungefähr 5 Minuten, bevor zugelassen wird, dass die Stahlplatte auf Umgebungstemperatur luftgekühlt wird. In noch einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren dieses zweiten Stahl-Beispiels den Schritt des langsamen Abkühlens der Stahlplatte von der QST bei einer Rate niedriger als ungefähr 1,0 C pro Sekunde (1,8 F/sec) für bis zu ungefähr 5 Minuten, bevor zugelassen wird, dass die Stahlplatte auf Umgebungstemperatur luftgekühlt wird.

   In noch einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren dieser Erfindung weiter den Schritt des langsamen Abkühlens der Stahlplatte von der QST bei einer Rate niedriger als ungefähr 1,0 C pro Sekunde (1,8 F/sec) für bis zu ungefähr 5 Minuten, bevor zugelassen wird, dass die Stahlplatte auf Umgebungstemperatur luftgekühlt wird. 



  Diese Verarbeitung erleichtert eine Transformation der Mikrostruktur der Stahlplatte auf ungefähr 2 Vol.-% auf ungefähr 10   Vol.-%   von Austenit-Filmlagen und ungefähr 90 Vol.-% auf ungefähr 98 Vol.-% Maschen von überwiegend feinkörnigem Martensit und feinkörnigem Niedrig-Bainit. 



  (Siehe Glossar für die Definitionen der   Tnr-Temperatur   und der Ar3- und Ms-Transformationstempe- raturen.) 
Um eine Zähigkeit bei einer Umgebungs- und kryogenen Temperatur sicherzustellen, umfas- sen die Maschen in der Mikro-Laminat-Mikrostruktur vorzugsweise überwiegend Niedrig-Bainit oder Martensit. Es ist vorzuziehen, die Bildung von Versprödungs-Konstituenten, wie etwa Hoch- Bainit, Zwillings-Martensit und MA im wesentlichen zu minimieren. Wie in diesem zweiten Stahl- Beispiel und in den Ansprüchen verwendet, bedeutet "überwiegend" zumindest ungefähr 50 Vol.-%. Der Rest der Mikrostruktur kann zusätzlichen feinkörnigen Niedrig-Bainit, zusätzlichen feinkörnigen Maschen-Martensit oder Ferrit umfassen. In bevorzugterer Weise umfasst die Mikro- struktur zumindest ungefähr 60 Vol.-% bis ungefähr 80 Vol.-% Niedrig-Bainit oder Maschen- Martensit.

   In noch bevorzugterer Weise umfasst die Mikrostruktur zumindest ungefähr 90 Vol.-% Niedrig-Bainit oder Maschen-Martensit . 



   Eine Stahlbramme, die gemäss diesem zweiten Stahl-Beispiel verarbeitet wird, wird in einer gewohnten Weise gefertigt und umfasst in einer Ausführungsform Eisen und die folgenden Legie- rungselemente, vorzugsweise in den Gewichtsbereichen, die in der folgenden Tabelle 11 angezeigt sind : 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 
 EMI9.1 
 
<tb> Tabelle <SEP> 11
<tb> 
<tb> Legierungselement <SEP> Bereich <SEP> (Gew.-%)
<tb> 
<tb> Kohlenstoff <SEP> (C) <SEP> 0,04 <SEP> - <SEP> 0,12, <SEP> bevorzugter <SEP> 0,04 <SEP> - <SEP> 0,07
<tb> Mangan <SEP> (Mn) <SEP> .

   <SEP> 0,5 <SEP> - <SEP> 2,5, <SEP> bevorzugter <SEP> 1,0 <SEP> - <SEP> 1,8
<tb> Nickel <SEP> (Ni) <SEP> 1,0 <SEP> - <SEP> 3,0, <SEP> bevorzugter <SEP> 1,5 <SEP> - <SEP> 2,5
<tb> Kupfer <SEP> (Cu) <SEP> 0,1 <SEP> - <SEP> 1,0, <SEP> bevorzugter0,2 <SEP> - <SEP> 0,5
<tb> Molybdän <SEP> (Mo) <SEP> 0,1 <SEP> - <SEP> 0,8, <SEP> bevorzugter <SEP> 0,2 <SEP> - <SEP> 0,4
<tb> Niob <SEP> (Nb) <SEP> 0,02 <SEP> - <SEP> 0,1, <SEP> bevorzugter <SEP> 0,02 <SEP> - <SEP> 0,05
<tb> Titan <SEP> (Ti) <SEP> 0,008 <SEP> - <SEP> 0,03, <SEP> bevorzugter <SEP> 0,01 <SEP> - <SEP> 0,02
<tb> Aluminium <SEP> (AI) <SEP> 0,001 <SEP> - <SEP> 0,05, <SEP> bevorzugter <SEP> 0,005 <SEP> - <SEP> 0,03
<tb> Stickstoff <SEP> (N) <SEP> 0,002 <SEP> - <SEP> 0,005, <SEP> bevorzugter <SEP> 0,002 <SEP> - <SEP> 0,003
<tb> 
 
Chrom (Cr) wird manchmal dem Stahl hinzugefügt, vorzugsweise von bis zu ungefähr 1,0 Gew.

   -%, und in bevorzugterer Weise ungefähr 0,2 Gew. -% bis ungefähr 0,6 Gew.-%. 



   Silizium (Si) wird manchmal dem Stahl hinzugefügt, vorzugsweise bis ungefähr 0,5 Gew.-%, in bevorzugterer Weise ungefähr 0,01 Gew. -% bis ungefähr 0,5 Gew.-%, und in noch bevorzugterer Weise ungefähr 0,05 Gew.-% bis ungefähr 0,1 Gew.-%. 



   Bor (B) wird dem Stahl manchmal hinzugefügt, vorzugsweise bis ungefähr 0,0020 Gew. -%, und in bevorzugterer Weise ungefähr 0,0006 Gew.-% bis ungefähr 0,0010 Gew.-%. 



   Der Stahl enthält vorzugsweise zumindest ungefähr 1 Gew.-% Nickel. Der Nickelgehalt von Stahl kann über ungefähr 3 Gew.-% erhöht werden, wenn es gewünscht wird, das Betriebsverhal- ten nach einem Schweissen zu verbessern. Es wird erwartet, dass jede 1 Gew. -%-Zugabe von Nickel die DBTT des Stahls um ungefähr 10 C (18 F) erniedrigt. Der Nickelgehalt beträgt vorzugs- weise weniger als 9 Gew. -%, in bevorzugterer Weise weniger als ungefähr 6 Gew.-%. Der Nickel- gehalt wird vorzugsweise minimiert, um die Kosten des Stahls zu minimieren. Wenn der Nickelge- halt über ungefähr 3 Gew. -% erhöht wird, kann der Mangangehalt unter ungefähr 0,5 Gew.-% herunter auf 0,0 Gew. -% verringert werden. Deswegen wird, in einem breiten Sinn, bis zu ungefähr 2,5 Gew. -% Mangan bevorzugt. 



   Zusätzlich werden Rückstände vorzugsweise im wesentlichen in dem Stahl minimiert. Der Phosphor(P)-Gehalt beträgt vorzugsweise weniger als ungefähr 0,01 Gew.-%. Der Schwefel(S)- Gehalt beträgt vorzugsweise weniger als ungefähr 0,004 Gew.-%. Der Sauerstoff(O)-Gehalt be- trägt vorzugsweise weniger als ungefähr 0,002 Gew.-%. 



   Etwas ausführlicher wird ein Stahl gemäss diesem zweiten Stahl-Beispiel präpariert durch ein   Bilden einer Bramme der gewünschten Zusammensetzung, wie hierin beschrieben ; der   Bramme auf eine Temperatur von ungefähr 955 C bis ungefähr 1065 C (1750 F - 1950 F); Heiss- walzen der Bramme, um eine Stahlplatte in einem oder mehreren Durchläufen zu bilden, was ungefähr 30% bis ungefähr 70% Reduktion in einem ersten Tempeaturbereich bereitstellt, in wel- chem Austenit rekristallisiert, d. h. über ungefähr der Tnr-Temperatur, und weiter Heisswalzen der Stahlplatte in einem oder mehreren Durchläufen, was ungefähr 40% bis ungefähr 80% Reduktion in einem zweiten Temperaturbereich unterhalb ungefähr der Tnr-Temperatur und oberhalb ungefähr der Ar3-Transformationstemperatur bereitstellt.

   Die heissgewalzte Stahlplatte wird dann bei einer Kühlungsrate von ungefähr 10 C pro Sekunde bis ungefähr 40 C pro Sekunde (18 F/sec - 72 F/sec) auf eine geeignete QST unterhalb ungefähr der Ms-Transformationstemperatur plus 100 C (180 F) und oberhalb ungefähr der Ms-Transformationstemperatur, bei welcher das Ab- schrecken beendet ist, abgeschreckt. In einer Ausführungsform dieses zweiten Stahl-Beispiels wird zugelassen, dass die Stahlplatte, nachdem das Abschrecken beendet ist, von der QST auf Umge- bungstemperatur luftgekühlt wird. In einer weiteren Ausführungsform dieses zweiten Stahl- Beispiels wird die .Stahlplatte, nachdem das Abschrecken beendet ist, im wesentlichen isotherm auf der QST für eine Zeitperiode gehalten, vorzugsweise bis zu ungefähr 5 Minuten, und dann auf die Umgebungstemperatur luftgekühlt.

   In noch einer weiteren Ausführungsform wird die Stahlplatte bei einer Rate langsamer als jener der Luftkühlung langsam abgekühlt, d. h. bei einer Rate niedri- ger als ungefähr 1 C pro Sekunde (1,8 F/sec), vorzugsweise für ungefähr bis zu 5 Minuten. In noch einer weiteren Ausführungsform wird die Stahlplatte von der QST bei einer Rate langsamer 

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 als jene der Luftkühlung langsam abgekühlt, d.h. bei einer Rate niedriger als ungefähr 1 C pro Sekunde   (1 ,8 F/sec)   vorzugsweise für bis zu ungefähr 5 Minuten. In zumindest einer Ausführungs- form dieses zweiten Stahl-Beispiels beträgt die Ms-Transformationstemperatur ungefähr 350 C (662 F) und deswegen beträgt die   Ms-Transformationstemperatur   plus 100 C (180 F) ungefähr 450 C (842 F). 



   Die Stahlplatte kann im wesentlichen isotherm bei der QST durch jedwedes geeignete Mittel gehalten werden, wie es jenen Durchschnittsfachleuten bekannt ist, wie etwa durch Plazieren einer thermischen Decke über die Stahlplatte. Die Stahlplatte kann durch jedwedes geeignete Mittel, wie es jenen Durchschnittsfachleuten bekannt ist, nachdem die Abschreckung beendet ist, langsam gekühlt werden, wie etwa durch Plazieren einer isolierenden Decke über der Stahlplatte. 



   Drittes Stahl-Beispiel 
Wie oben diskutiert, stellt eine gemeinsam anhängige, vorläufige US-Patentanmeldung, die ein Prioritätsdatum vom 19. Dezember 1997 aufweist, betitelt mit "Ultra-High Strength Dual Phase Steels With Excellent Cryogenic Temperature Toughness" und identifiziert durch das USPTO als eine Anmelde-Nr. 60/068816, eine Beschreibung anderer Stähle bereit, die geeignet sind für eine Verwendung in der vorliegenden Erfindung.

   Ein Verfahren wird bereitgestellt zum Präparieren einer ultrahochfesten Zweiphasen-Stahlplatte, die eine Mikrostruktur aufweist, die ungefähr 10 Vol.-% bis ungefähr 40 Vol.-% einer ersten Phase von im wesentlichen 100 Vol.-% (d. h. im wesentlichen rein oder "wesentlich") Ferrit und ungefähr 60 Vol.-% bis ungefähr 90 Vol.-% einer zweiten Phase von überwiegend feinkörnigem Maschen-Martensit, feinkörnigem Niedrig-Bainit oder Mischungen   davon umfasst, wobei das Verfahren die Schritte umfasst : Erwärmen einer Stahlbramme auf   eine Wiederaufwärmtemperatur, die ausreichend hoch ist, um (i) die Stahlbramme im wesentlichen zu homogenisieren, (ii) im wesentlichen alle Karbide und Kohlenstoffnitride von Niob und Vanadi- um in der Stahlbramme zu zersetzen, und (iii) feine Initial-Austenitkörner in der Stahlbramme einzurichten ;

   (b) Reduzieren der Stahlbramme, um eine Stahlplatte in einem oder mehreren Heiss- walz-Durchläufen in einem ersten Temperaturbereich zu bilden, in welchem Austenit rekristallisiert; (c) weiter Reduzieren der Stahlplatte in einem oder mehreren Heisswalz-Durchläufen in einem zweiten Temperaturbereich unterhalb ungefähr der   Tnr-Temperatur   und oberhalb ungefähr der Ar3- Transformationstemperatur ; (d) weiter Reduzieren der Stahlplatte in einem oder mehreren Heiss- walz-Durchläufen in einem dritten Temperaturbereich unterhalb ungefähr der Ar3-Transformations- temperatur und oberhalb ungefähr der Ar1-Transformationstemperautr (d. h. dem interkritischen Temperaturbereich);

   (e) Abschrecken der Stahlplatte bei einer Kühlungsrate von ungefähr 10 C pro Sekunde bis ungefähr 40 C pro Sekunde (18 F/sec - 72 F/sec) auf eine Abschreckungs-Stopp- Temperatur (QST) vorzugsweise unterhalb ungefähr der Ms-Transformationstemperatur plus 200 C (360 F); und (f) Anhalten des Abschreckens. In einer anderen Ausführungsform dieses dritten Stahl-Beispiels liegt die QST vorzugsweise unterhalb ungefähr der Ms-Transformationstemperatur plus 100 C (180 F) und liegt in bevorzugterer Weise unterhalb ungefähr 350 C (662 F). In einer Ausführungsform dieses dritten Stahl-Beispiels wird zugelassen, dass die Stahlplatte auf Umge- bungstemperatur nach dem Schritt (f) luftgekühlt wird.

   Diese Verarbeitung erleichtert eine Trans- formation der Mikrostruktur der Stahlplatte auf ungefähr 10 Vol.-% bis ungefähr 40 Vol.-% einer ersten Phase von Ferrit und ungefähr 60 Vol.-% auf ungefähr 90 Vol.-% einer zweiten Phase von überwiegend feinkörnigem Maschen-Martensit, feinkörnigem Niedrig-Bainit oder Mischungen davon (siehe Glossar für die Definitionen der   Tnr-Temperatur   und der Ar3- und Ar1-Transofrmations- temperaturen. ) 
Um eine Zähigkeit bei Umgebungs- und kryogener Temperatur sicherzustellen, umfasst die Mikrostruktur der zweiten Phase in Stählen dieses dritten Stahl-Beispiels überwiegend feinkörnigen Niedrig-Bainit, feinkörnigen Maschen-Martensit oder Mischungen davon.

   Es ist vorzuziehen, die Bildung von versprödenden Konstituenten, wie etwa Hoch-Bainit, Zwillings-Martensit und MA in der zweiten Phase im wesentlichen zu minimieren. Wie in diesem dritten Stahl-Beispiel und in den Ansprüchen verwendet, bedeutet "überwiegend" zumindest ungefähr 50   Vol.-%.   Der Rest der Mikrostruktur der zweiten Phase kann zusätzlichen feinkörnigen Niedrig-Bainit, zusätzlichen fein- körnigen Maschen-Martensit oder Ferrit umfassen. In bevorzugterer Weise umfasst die Mikrostruk- tur der zweiten Phase zumindest ungefähr 60 Vol.-% bis ungefähr 80 Vol.-% feinkörnigen Niedrig- 

 <Desc/Clms Page number 11> 

 Bainit, feinkörnigen Maschen-Martensit oder Mischungen davon.

   In noch bevorzugterer Weise umfasst die Mikrostruktur der zweiten Phase zumindest ungefähr 90 Vol.-% feinkörnigen NiedrigBainit, feinkörnigen Maschen-Martensit oder Mischungen davon. 



   Eine Stahlbramme, die gemäss diesem dritten Stahl-Beispiel verarbeitet ist, wird in einer gewohnten Weise gefertigt und umfasst in einer Ausführungsform Eisen und die folgenden Legierungselemente, vorzugsweise in den Gewichtsbereichen, die in der folgenden Tabelle 111 angezeigt sind : 
Tabelle 111 
 EMI11.1 
 
<tb> Legierungselement <SEP> Bereich <SEP> (Gew.-%)
<tb> 
<tb> Kohlenstoff <SEP> (C) <SEP> 0,04 <SEP> - <SEP> 0,12, <SEP> bevorzugter <SEP> 0,04 <SEP> - <SEP> 0,07
<tb> Mangan <SEP> (Mn) <SEP> 0,5 <SEP> - <SEP> 2,5, <SEP> bevorzugter <SEP> 1,0 <SEP> - <SEP> 1,8
<tb> Nickel <SEP> (Ni) <SEP> 1,0 <SEP> - <SEP> 3,0, <SEP> bevorzugter <SEP> 1,5 <SEP> - <SEP> 2,5
<tb> Niob <SEP> (Nb) <SEP> 0,02 <SEP> - <SEP> 0,1, <SEP> bevorzugter <SEP> 0,0 <SEP> 2- <SEP> 0,05
<tb> Titan <SEP> (Ti) <SEP> 0,008 <SEP> - <SEP> 0,03, <SEP> bevorzugter <SEP> 0,01 <SEP> - <SEP> 0,

  02
<tb> Aluminium <SEP> (AI) <SEP> 0,001 <SEP> - <SEP> 0,05, <SEP> bevorzugter <SEP> 0,005 <SEP> - <SEP> 0,03
<tb> Stickstoff <SEP> (N) <SEP> 0,002 <SEP> - <SEP> 0,005, <SEP> bevorzugter <SEP> 0,002 <SEP> - <SEP> 0,003
<tb> 
 
Chrom (Cr) wird manchmal dem Stahl hinzugefügt, vorzugsweise von bis zu ungefähr 1,0 Gew.-%, und in bevorzugterer Weise ungefähr 0,2 Gew.-% bis ungefähr 0,6 Gew.-%. 



   Molybdän (Mo) wird manchmal dem Stahl hinzugefügt, vorzugsweise von bis zu ungefähr 0,8 Gew.-% und in bevorzugterer Weise ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 0,3 Gew.-%. 



   Silizium (Si) wird manchmal dem Stahl hinzugefügt, vorzugsweise von bis zu ungefähr 0,5 Gew.-%, in bevorzugterer Weise ungefähr 0,01 Gew. -% bis ungefähr 0,5 Gew.-%, und in noch bevorzugterer Weise ungefähr 0,05 Gew.-% bis ungefähr 0,1 Gew.-%. 



   Kupfer (Cu), vorzugsweise in dem Bereich von ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 1,0 Gew.-%, in bevorzugterer Weise in dem Bereich von ungefähr 0,2 Gew. -% bis ungefähr 0,4 Gew. -%, wird dem Stahl manchmal hinzugefügt. 



   Bor (B) wird manchmal dem Stahl hinzugefügt, vorzugsweise von bis zu ungefähr 0,0020 Gew. -%, und in bevorzugterer Weise ungefähr 0,0006 Gew.-% bis ungefähr 0,0010 Gew.-%. 



   Der Stahl enthält vorzugsweise zumindest ungefähr 1 Gew.-% Nickel. Der Nickelgehalt von Stahl kann über ungefähr 3 Gew. -% erhöht werden, wenn es gewünscht wird, das Betriebsverhal- ten nach einem Schweissen zu verbessern. Es wird erwartet, dass jede 1 Gew.-%-Zugabe von Nickel die DBTT des Stahls um ungefähr 10 C (18 F) erniedrigt. Der Nickelgehalt beträgt vorzugs- weise weniger als 9 Gew. -%, in bevorzugterer Weise weniger als ungefähr 6 Gew. -%. Der Nickel- gehalt wird vorzugsweise minimiert, um die Kosten des Stahls zu minimieren. Wenn der Nickelge- halt über ungefähr 3 Gew. -% erhöht wird, kann der Mangangehalt unter ungefähr 0,5 Gew.-% herunter auf 0,0 Gew.-% verringert werden. Deswegen wird, in einem breiten Sinn, bis zu ungefähr 2,5 Gew. -% Mangan bevorzugt. 



   Zusätzlich werden Rückstände vorzugsweise im wesentlichen in dem Stahl minimiert. Der Phosphor(P)-Gehalt beträgt vorzugsweise weniger als ungefähr 0,01 Gew.-%. Der   Schwefel(S   Gehalt beträgt vorzugsweise weniger als ungefähr 0,004 Gew. -%. Der Sauerstoff(O)-Gehalt be- trägt vorzugsweise weniger als ungefähr 0,002 Gew.-%. 



   Etwas ausführlicher beschreiben, wird der Stahl gemäss diesem dritten Stahl-Beispiel präpariert durch Bilden einer Bramme der gewünschten Zusammensetzung, wie hierin beschrieben ;   men der Bramme auf eine Temperatur von ungefähr 955 C bis ungefähr 1065 C (1750 F -    1950 F);

   Heisswalzen der Bramme, um eine Stahlplatte in einem oder mehreren Durchläufen zu bilden, was ungefähr 30% bis ungefähr 70% Reduktion in einem ersten Tempeaturbereich bereit- stellt, in welchem Austenit rekristallisiert, d. h. oberhalb ungefähr der Tnr-Temperatur, weiter Heiss- walzen der Stahlplatte in einem oder mehreren Durchläufen, was ungefähr 40% bis ungefähr 80% Reduktion in einem zweiten Temperaturbereich unterhalb ungefähr der Tnr-Temperatur und ober- halb ungefähr der Ar3-Transformationstemperatur bereitstellt, und Feinwalzen der Stahlplatte in 

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 einem oder mehreren Durchläufen, um ungefähr 15% bis ungefähr 50% Reduktion in dem interkri- tischen Temperaturbereich unterhalb ungefähr der Ar3-Transformationstemperatur und oberhalb ungefähr der   ArrTransformationstemperatur   bereitzustellen.

   Die heissgewalzte Stahlplatte wird dann bei einer Kühlungsrate von ungefähr 10 C pro Sekunde bis ungefähr 40 C pro Sekunde (18 F/sec - 72 F/sec) auf eine geeignete Abschreckungs-Stopp-Temperatur (QST) abgeschreckt, vorzugsweise unterhalb ungefähr der Ms-Transformationstemperatur plus 200 C (360 F) zu einer Zeit, wo das Abschrecken beendet ist. In einer Ausführungsform dieser Erfindung liegt die QST vorzugsweise unterhalb ungefähr der Ms-Transformationstemperatur plus 100 G (180 F) und liegt in bevorzugterer Weise unterhalb ungefähr 350 C (662 F). In einer Ausführungsform dieses dritten Stahl-Beispiels wird zugelassen, dass die Stahlplatte auf Umgebungstemperatur luftgekühlt wird, nachdem das Abschrecken beendet ist. 



   In den drei obigen Beispiel-Stählen beträgt, da Ni ein teures Legierungselement ist, der Ni- Gehalt des Stahls vorzugsweise weniger als ungefähr 3,0 Gew.-%, in bevorzugterer Weise weniger als ungefähr 2,5 Gew. -%, in bevorzugterer Weise weniger als ungefähr 2,0 Gew.-%, und in noch bevorzugterer Weise weniger als ungefähr 1,8 Gew.-%, um die Kosten des Stahls im wesentlichen zu reduzieren. 



   Andere geeignete Stähle zur Verwendung in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung wer- den in anderen Veröffentlichungen beschrieben, welche ultrahochfeste, niedriglegierte Stähle beschreiben, die weniger als ungefähr 1 Gew.-% Nickel enthalten, Zugfestigkeiten grösser als 830 MPa (120 ksi) aufweisen und eine ausgezeichnete Niedrigtemperatur-Zähigkeit aufweisen. 



  Beispielsweise sind derartige Stähle in einer europäischen Patentanmeldung beschrieben, die am 5. Februar 1997 veröffentlicht ist und die internationale Anmeldenummer: PCT/JP96/00157 und die internationale Veröffentlichungsnummer W096/23909 (08. 08.1996 Gazette 1996/36) aufweist (derartige Stähle weisen vorzugsweise einen Kupfergehalt von 0,1 Gew.-% bis 1,2 Gew.-% auf), und in einer anhängigen, vorläufigen US-Patentanmeldung mit einem Prioritätsdatum vom 28. Juli 1997, betitelt mit "Uitra-High. Strength, Weldable Steels with Excellent Ultra-Low Temperature Toughness", und durch das USPTO als eine Anmelde-Nr. 60/053915 identifiziert. 



   Für jedweden der oben bezeichneten Stähle bezeichnet, wie es von Durchschnittsfachleuten verstanden wird, "Prozent-Reduktion in Dicke", wie hierein verwendet, die Prozent-Reduktion in der Dicke der Stahlbramme oder -platte vor der bezeichneten Reduktion. Nur zum Zwecke der Erklä- rung, ohne dadurch diese Erfindung einzuschränken, kann eine Stahlbramme von ungefähr 25,4 cm (10 inch) Dicke auf ungefähr 50% (eine 50-Prozent-Reduktion) in einem ersten Tempera- turbereich auf eine Dicke von ungefähr 12,7 cm (5 inch) reduziert werden, dann ungefähr 80% (eine 80-Prozent-Reduktion) in einem zweiten Temperaturbereich auf eine Dicke von ungefähr 2,5 cm (I inch) reduziert werden.

   Wieder kann, nur zum Zwecke der Erklärung, ohne dadurch diese Erfindung einzuschränken, eine Stahlbramme von ungefähr 25,4 cm (10 inch) ungefähr 30% (eine 30-Prozent-Reduktion) in einem ersten Temperaturbereich auf eine Dicke von ungefähr 17,8 cm (7 inch) reduziert werden, dann ungefähr 80% (eine 80-Prozent-Reduktion) in einem zweiten Temperaturbereich auf eine Dicke von ungefähr 3,6 cm (1,4 inch) reduziert werden, und dann ungefähr 30% (eine 30-Prozent-Reduktion) in einem dritten Temperaturbereich auf eine Dicke von ungefähr 2,5 cm (1 inch) reduziert werden. Wie hierin beschrieben, bedeutet "Bramme" ein Stahl- stück, das jedwede Dimensionen aufweist. 



   Für jedweden der oben bezeichneten Stähle wird, wie es von Durchschnittsfachleuten verstan- den wird, die Stahlbramme vorzugsweise durch eine geeignete Einrichtung zum Erhöhen der Temperatur von im wesentlichen der gesamten Bramme, vorzugsweise die gesamte Bramme, auf die gewünschte Wiederaufwärmtemperatur wiedererwärmt, z. B. indem die Bramme in einen Ofen für eine Zeitperiode plaziert wird. Die spezifische Wiederaufwärmtemperatur, welche für jedewede der oben bezeichneten Stahl-Zusammensetzungen verwendet werden sollte, kann leicht durch einen Durchschnittsfachmann bestimmt werden, entweder durch ein Experiment oder durch eine Berechnung unter Verwendung geeigneter Modelle.

   Zusätzlich kann die Ofentemperatur und die Wiederaufwärmzeit, die notwendig ist, um die Temperatur von im wesentlichen der gesamten Bramme zu erhöhen, vorzugsweise der gesamten Bramme, auf die gewünschte Wiederaufwärm- temperatur leicht von einem Durchschnittsfachmann unter Bezugnahme auf Standard- Industrieveröffentlichungen bestimmt werden. 



   Für jedweden der oben bezeichneten Stähle, wie es durch Durchschnittsfachleute verstanden 

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 wird, hängt die Temperatur, welche die Grenze zwischen dem Rekristallisationsbereich und dem Bereich ohne Rekristallisation, die Tnr-Temperatur, von der Chemie des Stahls und insbesondere von der Wiederaufwärm-Temperatur vor einem Walzen, der Kohlenstoffkonzentration, der Niob- konzentration und dem Betrag einer Reduktion, die in dem Walzprozess vorgegeben wird, ab. 



  Durchschnittsfachleute können diese Temperatur für jede Stahlzusammensetzung entweder durch ein Experiment oder durch eine Modellrechnung bestimmen. In gleicher Weise können die Ac1-, Ar1-, Ar3- und Ms-Transformationstemperaturen, die hierin bezeichnet sind, von Durchschnittsfach- leuten für jede Stahlzusammensetzung entweder durch ein Experiment oder durch eine Modell- rechnung bestimmt werden. 



   Für jedweden der oben bezeichneten Stähle, wie es durch Durchschnittsfachleute verstanden wird, wird, ausser für die Wiederaufwärmtemperatur, die auf im wesentlichen die gesamte Bramme angewandt wird, nachfolgende Temperaturen, die beim Beschreiben der Verarbeitungsverfahren dieser Erfindung bezeichnet werden, Temperaturen, die an der Oberfläche des Stahls gemessen werden. Die Oberflächentemperatur von Stahl kann beispielsweise durch Verwendung eines optischen Pyrometers oder durch jedwede andere Einrichtung, die geeignet ist zum Messen der Oberflächentemperatur des Stahls, gemessen werden.

   Die Kühlungsraten, die hierin bezeichnet sind, sind jene in der Mitte, oder im wesentlichen in der Mitte der Plattendicke; und die Abschre- ckungs-Stopp-Temperatur (QST) ist die höchste, oder im wesentlichen die höchste Temperatur, die an der Oberfläche der Platte erreicht wird, nachdem ein Abschrecken gestoppt wird, wegen der Wärme, die von der mittleren Dicke der Platte übertragen wird. Beispielsweise wird, während einer Verarbeitung von experimentellen Wärme : einer Stahlzusammensetzung gemäss dieses hierin bereitgestellten Beispiels ein Thermoelement in der Mitte, oder im wesentlichen in der Mitte der Stahlplattendicke, zur Messung einer Mittentemperatur plaziert, während die Oberflächentempera- tur durch Verwendung eines optischen Pyrometers gemessen wird.

   Eine Korrelation zwischen der Mittentemperatur und der Oberflächentemperatur wird für eine Verwendung während der nachfol- genden Verarbeitung derselben, oder im wesentlichen derselben, Stahlzusammensetzung, ver- wendet, derart, dass die Mittentemperatur bestimmt werden kann über eine direkte Messung der Oberflächentemperatur. Auch können die geforderte Temperatur und die Flussrate des Abschre- ckungs-Fluids, um die gewünschte beschleunigte Kühlungsrate zu erreichen, von Durchschnitts- fachleuten unter Bezugnahme auf Standard-Industrieveröffentlichungen bestimmt werden. 



   Ein Durchschnittsfachmann weist die erforderlichen Kenntnisse und Fähigkeiten auf, um die darin bereitgestellte Information zu verwenden, um ultrahochfeste, niedriglegierte Stahlplatten, die eine geeignete hohe Festigkeit und Zähigkeit für eine Verwendung im Aufbau der Prozesskompo- nenten, Behälter und Rohre der vorliegenden Erfindung aufweisen, zu erzeugen. Andere geeignete Stähle können existieren oder nachher entwickelt werden. Alle derartigen Stähle fallen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung. 



   Ein Durchschnittsfachmann weist die erforderlichen Kenntnisse und Fähigkeiten auf, um die darin bereitgestellte Information zu verwenden, um ultrahochfeste, niedriglegierte Stahlplatten herzustellen, die modifizierte Dicken, verglichen mit den Dicken der Stahlplatten, die gemäss den darin bereitgestellten Beispielen hergestellt werden, aufweisen, während weiter Stahlplatten herge- stellt werden, die eine geeignete hohe Festigkeit und eine geeignete Zähigkeit bei kryogener Temperatur für eine Verwendung in der vorliegenden Erfindung aufweisen.

   Beispielsweise kann ein Durchschnittsfachmann die hierin bereitgestellte Information verwenden, um eine Stahlplatte mit einer Dicke von ungefähr 2,54 cm (1 inch) und einer geeigneten hohen Festigkeit und einer geeigneten Zähigkeit bei kryogener Temperatur für eine Verwendung in dem Aufbau der Prozess- komponenten, Behälter und Rohre der vorliegenden Erfindung herzustellen. Andere geeignete Stähle können existieren oder nachher entwickelt werden. Alle derartigen Stähle fallen innerhalb den Umfang der vorliegenden Erfindung. 



   Wenn ein Zweiphasen-Stahl bei dem Aufbau von Prozesskomponenten, Behältern und Rohren gemäss dieser Erfindung verwendet wird, wird der Zweiphasen-Stahl vorzugsweise in einer derarti- gen Weise verarbeitet, dass die Zeitperiode, während welcher der Stahl in dem interkritischen Temperaturbereich zum Zweck des Erzeugens der dualen Phasenstruktur gehalten wird, auftritt, bevor der beschleunigte Kühlungs- oder Abschreckungsschritt auftritt. Vorzugsweise ist das Verar- beiten derart ausgelegt, dass die duale Phasenstruktur während des Abkühlens des Stahls zwi- schen der Ar3-Transformationstemperatur bis ungefähr der Ar1-Transformationstemperatur gebildet 

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 wird.

   Ein zusätzlicher Vorzug für Stähle, die in dem Aufbau von Prozesskomponenten, Behältern und Rohren gemäss dieser Erfindung verwendet werden, besteht darin, dass der Stahl eine Zugfes- tigkeit grösser als 830 MPa (120 ksi) und eine DBTT niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) nach einer Beendigung des beschleunigten Kühlungs- oder Abschreckungsschritts aufweist, d. h. ohne jedwede zusätzliche Verarbeitung, welche ein Wiederaufwärmen des Stahls, wie etwa ein Tem- pern, erfordert. In bevorzugterer Weise ist die Zugfestigkeit des Stahls nach einer Beendigung des Abschreckungs- oder Kühlungsschrittes grösser als ungefähr 860 MPa (125 ksi) und in bevorzugte- rer Weise grösser als ungefähr 900 MPa (130 ksi).

   In manchen Anwendungen ist ein Stahl, der eine Zugfestigkeit von grösser als ungefähr 930 MPa (135 ksi), oder grösser als ungefähr 965 MPa (140 ksi), oder grösser als ungefähr 1000 MPa (145 ksi) aufweist, nach einer Beendigung des Abschreckungs- oder Kühlungsschrittes vorzuziehen. 



   Verbindungsverfahren zum Aufbau von Prozesskomponenten, Behältern und Rohren 
Um die Prozesskomponenten, Behälter und Rohre der vorliegenden Erfindung aufzubauen, wird ein geeignetes Verfahren zum Verbinden der Stahlplatten benötigt. Jedwedes Verbindunsver- fahren, das Verbindungen oder Nähte mit adäquater Festigkeit und Zähigkeit für die vorliegende Erfindung, wie oben diskutiert, bereitstellen wird, wird als geeignet betrachtet. Vorzugsweise wird ein Schweissverfahren, das zum Bereitstellen einer adäquaten Festigkeit und Bruchzähigkeit geeig- net ist, um das aufzunehmende oder zu transportierende Fluid aufzunehmen, verwendet, um die Prozesskomponenten, Behälter und Rohre der vorliegenden Erfindung aufzubauen.

   Ein derartiges Schweissverfahren schliesst vorzugsweise einen geeigneten verzehrbaren Draht, ein geeignetes verzehrbares Gas, einen geeigneten Schweissprozess und eine geeignete Schweissprozedur ein. 



  Beispielsweise kann sowohl ein Gasmetallbogen-Schweissen (GMAW) als auch ein Wolfram-   Inertgas(TIG)-Schweissen,   die beide in der Stahl-Herstellungsindustrie wohl bekannt sind, verwen- det werden, um die Stahlplatten zu verbinden, vorausgesetzt, dass eine geeignete, verzehrbare Draht-Gas-Kombination verwendet wird. 



   In einem ersten Beispiel-Schweissverfahren wird der Gasmetallbogen-Schweiss(GMAW)- Prozess verwendet, um eine Schweissmetallchemie herzustellen, die Eisen und ungefähr 0,07 Gew.-% Kohlenstoff, ungefähr 2,05 Gew.-% Mangan, ungefähr 0,32 Gew.-% Silizium, unge- fähr 2,20 Gew.-% Nickel, ungefähr 0,45 Gew.-% Chrom, ungefähr 0,56 Gew.-% Molybdän, weniger als ungefähr 110 ppm Phosphor und weniger als ungefähr 50 ppm Schwefel umfasst. Die Schwei- &num;ung wird auf einem Stahl, wie etwa jedwedem der oben beschriebenen Stähle, unter Verwendung eines argonbasierten Schutzgases mit weniger als ungefähr 1 Gew.-% Sauerstoff durchgeführt. 



  Die Schweisswärme-Eingabe ist in dem Bereich von ungefähr 0,3 kJ/mm bis ungefähr 1,5 kJ/mm (7,6 kJ/inch bis 38 kJ/inch). Ein Schweissen durch dieses Verfahren stellt eine Schweissung (siehe Glossar) bereit, die eine Zugfestigkeit grösser als ungefähr 900 MPa (130 ksi), vorzugsweise grosser als ungefähr 930 MPa (135 ksi), in bevorzugterer Weise grösser als ungefähr 965 MPa (140 ksi), und in noch bevorzugterer Weise zumindest 1000 MPa (145 ksi) aufweist. Weiter stellt ein Schwei- &num;en durch dieses Verfahren ein Schweissmetall mit einer DBTT unterhalb ungefähr -73 C (-100 F), vorzugsweise unterhalb ungefähr -96 C (-140 F), in bevorzugterer Weise unterhalb ungefähr -106 C (-160 F) und in noch bevorzugterer Weise unterhalb ungefähr-115 C   (-175 F)   bereit. 



   In einem anderen Beispiel-Schweissverfahren wird der GMAW-Prozess verwendet, um eine Schweissmetallchemie herzustellen, die Eisen und ungefähr 0,010 Gew.-% Kohlenstoff, vorzugs- weise weniger als ungefähr 0,010 Gew.-% Kohlenstoff, in bevorzugterer Weise von ungefähr 0,07 bis ungefähr 0,08 Gew.-% Kohlenstoff, ungefähr 1,60 Gew.-% Mangan, ungefähr 0,25 Gew.-% Silizium, ungefähr 1,87 Gew.-% Nickel, ungefähr 0,87 Gew.-% Chrom, ungefähr 0,51 Gew.-% Molybdän, weniger als ungefähr 75 ppm Phosphor und weniger als ungefähr 100 ppm Schwefel umfasst. Die Schweisswärmen-Eingabe ist in dem Bereich von ungefähr 0,3 kJ/mm bis ungefähr 1,5 kJ/mm (7,6 kJ/inch bis 3. 8 kJ/inch), und eine Vorwärme von ungefähr 100 C (212 F) wird verwendet.

   Die Schweissung wird auf einem Stahl, wie etwa jedwedem der oben beschriebenen Stähle, unter Verwendung eines argonbasierten Schutzgases mit weniger als ungefähr 1 Gew.-% Sauerstoff durchgeführt. Ein Schweissen durch dieses Verfahren stellt eine Schweissung bereit,- die eine Zugfestigkeit grösser als ungefähr 900 MPa (130 ksi), vorzugsweise grösser als ungefähr 930 MPa (135 ksi), in bevorzugterer Weise grösser als ungefähr 965 MPa (140 ksi), und in noch 

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 bevorzugterer Weise zumindest ungefähr 1000 MPa (145 ksi) aufweist. Weiter stellt ein Schweissen durch dieses Verfahren ein Schweissmetall mit einer DBTT unterhalb ungefähr -73 C (-100 F), vorzugsweise unterhalb ungefähr -96 C (-140 F), in bevorzugterer Weise unterhalb ungefähr -106 C (-160 F), und in noch bevorzugterer Weise unterhalb ungefähr -115 C (-175 F) bereit. 



   In einem anderen Beispiel-Schweissverfahren wird der   Wolfram-lnertgas-Schweiss(TIG)-Prozess   verwendet, um eine Schweissmetallchemie herzustellen, die Eisen und ungefähr 0,07 Gew.-% Kohlenstoff (vorzugsweise weniger als ungefähr 0,07 Gew.-% Kohlenstoff), ungefähr 1,80 Gew.-% Mangan, ungefähr 0,20 Gew.-% Silizium, ungefähr 4,00 Gew.-% Nickel, ungefähr 0,5 Gew.-% Chrom, ungefähr 0,40 Gew. -% Molybdän, ungefähr 0,02 Gew.-% Kupfer, ungefähr 0,02 Gew.-% Aluminium, ungefähr 0,010 Gew.-% Titan, ungefähr 0,015 Gew.-% Zirkon, weniger als ungefähr 50 ppm Phosphor und weniger als ungefähr 30 ppm Schwefel enthält. Die Schweisswärme-Eingabe ist in dem Bereich von ungefähr 0,3 kJ/mm bis ungefähr 1,5 kJ/mm (7,6 kJ/inch bis 38 kJ/inch) und eine Vorwärme von ungefähr 100 C (212 F) wird verwendet.

   Die Schweissung wird auf einem Stahl, wie etwa jedweder der oben beschriebenen Stähle, unter Verwendung eines argonbasierten Schutzgases mit weniger als ungefähr 1 Gew. -% Sauerstoff durchgeführt. Ein Schweissen durch dieses Verfahren stellt eine Schweissung bereit, die eine Zugfestigkeit grösser als ungefähr 900 MPa (130 ksi), vorzugsweise grösser als ungefähr 930 MPa (135 ksi), in bevorzugterer Weise grösser als ungefähr 965 MPa (140 ksi), und in noch bevorzugterer Weise zumindest ungefähr 1000 MPa (145 ksi) aufweist. Weiter stellt ein Schweissen durch dieses Verfahren ein Schweissmetall mit einer DBTT unterhalb ungefähr -73 C (-100 F), vorzugsweise unterhalb ungefähr -96 C (-140 F), in bevorzugterer Weise unterhalb ungefähr -106 C (-160 F), und in noch bevorzugterer Weise unter- halb ungefähr-115 C (-175 F) bereit. 



   Ähnliche Schweissmetallchemien, wie jene in den Beispielen erwähnten, können durch Ver- wenden entweder der GMAW- oder der TIG-Schweissprozesse durchgeführt werden. Es wird jedoch erwartet, dass die TIG-Schweissungen einen niedrigeren Verunreinigungsgehalt und eine feinere Mikrostruktur aufweisen als die GMAW-Schweissungen, und somit eine verbesserte Niedrig- temperatur-Zähigkeit. 



   Ein Durchschnittsfachmann weist die erforderlichen Kenntnisse und Fähigkeiten auf, um die hierin bereitgestellte Information zu verwenden, um ultrahochfeste, niedriglegierte Stahlplatten zu schweissen, um Verbindungen oder Nähte herzustellen, die eine geeignete hohe Festigkeit und Bruchzähigkeit für eine Verwendung im Aufbau der Prozesskomponenten, Behälter und Rohre der vorliegenden Erfindung aufweisen. Andere geeignete Verbindungs- oder Schweissverfahren können existieren oder nachher entwickelt werden. Alle derartigen Verbindungs- oder Schweissverfahren fallen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung. 



   Aufbau von Prozesskomponenten, Behältern und Rohren 
Prozesskomponenten, Behälter und Rohre, die aus Materialien aufgebaut sind, die einen ultra- hochfesten, niedriglegierten Stahl umfassen, der weniger als 9 Gew.-% Nickel enthält und Zugfe- stigkeiten grösser als 830 MPa (120 ksi) und DBTTn niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweist, werden bereitgestellt. Vorzugsweise enthält der ultrahochfeste, niedriglegierte Stahl weniger als ungefähr 7 Gew.-% Nickel, und enthält in bevorzugterer Weise weniger als ungefähr 5 Gew.-% Nickel. Vorzugsweise weist der ultrahochfeste, niedriglegierte Stahl eine Zugfestigkeit grösser als ungefähr 860 MPa (125 ksi) und in bevorzugterer Weise grösser als ungefähr 900 MPa (130 ksi) auf.

   In noch bevorzugterer Weise werden die Prozesskomponenten, Behälter und Rohre dieser Erfindung aus Materialien aufgebaut, die einen ultrahochfesten, niedriglegierten Stahl umfassen, der weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthält und eine Zugfestigkeit, die ungefähr 1000 MPa (145 ksi) überschreitet, und eine DBTT niedriger als ungefähr-73 C (-100 F) aufweist. 



   Die Prozesskomponenten, Behälter und Rohre dieser Erfindung werden vorzugsweise aus diskreten Platten von ultrahochfestem, niedriglegiertem Stahl mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur aufgebaut. Die Verbindungen oder Nähte der Komponenten, Behälter und Rohre weisen vorzugsweise ungefähr die gleiche Festigkeit und Zähigkeit wie die ultrahochfesten, niedriglegierten Stahlplatten auf. In einigen Fällen kann eine Unteranpassung der Festigkeit in der Grössenordnung von ungefähr 5% bis ungefähr 10% für Stellen mit niedrigerer Spannung gerecht- fertigt sein. Verbindungen oder Nähte mit den bevorzugten Eigenschaften können durch jedwede 

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 Verbindungstechnik hergestellt werden.

   Eine beispielhafte Verbindungstechnik ist hierin beschrie- ben, unter der Unterüberschrift "Verbindungsverfahren zum Aufbau von Prozesskomponenten, Behältern und Rohren". 



   Wie denjenigen Durchschnittsfachleuten vertraut sein wird, kann der Charpy-V-Kerb(CVN)-Test für den Zweck einer Bruchzähigkeits-Feststellung und einer Bruchkontrolle in der Auslegung von Prozesskomponenten, Behältern und Rohren zum Verarbeiten und Transportieren von unter Druck stehenden Fluiden bei kryogener Temperatur verwendet werden, insbesondere durch eine Ver- wendung der Risshaltetemperatur (DBTT). Die DBTT beschreibt zwei Bruchregime in Strukturstäh- len. Bei Temperaturen unterhalb der DBTT neigt ein Defekt in dem Charpy-V-Kerbtest dazu, bei einem Niedrigenergie-Sprödigkeits-(brittle)-Bruch aufzutreten, während bei Temperaturen oberhalb der DBTT ein Defekt dazu neigt, bei einem Hochenergie-Verformungsbruch aufzutreten.

   Bei Behäl- tern, welche aus geschweissten Stählen für die Lastaufnahme aufgebaut sind, muss ein kryogener Temperaturservice DBTTn aufweisen, wie durch den Charpy-V-Kerbtest festgestellt, die deutlich unter der Servicetemperatur der Struktur liegen, um einen Sprödigkeits-Defekt zu vermeiden. In Abhängigkeit von der Auslegung, den Servicebedingungen und/oder den Anforderungen der an- wendbaren Klassifizierungsgruppen kann die erforderliche DBTT-Temperaturverschiebung von 5 C bis zu 30 C (9 F bis 54 F) unterhalb der Servicetemperatur sein. 



   Wie jenen Durchschnittsfachleuten vertraut sein wird, schliessen die Betriebsbedingungen, die in der Auslegung von Speicherbehältern in Betracht gezogen werden, die aus einem geschweissten Stahl zum Transportieren von unter Druck stehenden, kryogenen Fluiden aufgebaut sind, unter anderem den Betriebsdruck und die-temperatur, wie auch zusätzliche Spannungen ein, von denen es wahrscheinlich ist, dass sie dem Stahl und den Schweissungen (siehe Glossar) aufgebürdet werden.

   Standard-bruchmechanische Messungen, wie etwa (i) ein kritischer Spannungsintensitäts- faktor (K1c), der ein Mass einer Bruchzähigkeit für eine Ebenenbeanspruchung ist, und (ii) eine Rissspitzen-Öffnungsverschiebung (CTOD (crack tip opening displacement)), die verwendet wer- den kann, um eine elastisch-plastische Bruchzähigkeit zu messen, wobei beide denjenigen Durch- schnittsfachleuten vertraut sind, können verwendet werden, um die Bruchzähigkeit des Stahls und der Schweissungen zu bestimmen.

   Industrie-Codes, die allgemein für eine Auslegung einer Stahl- struktur akzeptabel sind, wie beispielsweise in der BSI-Veröffentlichung "Guidance on methods for assessing the acceptability of flaws in fusion welded structures", oft bezeichnet als "PD 6493:1991" können verwendet werden, um die maximal zugelassenen Rissgrössen für die Behälter auf der Basis der Bruchzähigkeit des Stahls und der Schweissung (einschliesslich HAZ) und die dem Behäl- ter auferlegten Spannungen zu bestimmen.

   Ein Durchschnittsfachmann kann ein Bruchkontrollpro- gramm entwickeln, um einen Bruchbeginn abzumildern, über (i) eine geeignete Behälterauslegung, um auferlegte Spannungen zu minimieren, (ii) eine geeignete Fertigungsqualitätskontrolle, um Defekte zu minimieren, (iii) eine geeignete Kontrolle von Lebensdauerzyklus-Lasten und-drücken, die dem Behälter auferlegt werden, und (iv) ein geeignetes Prüfprogramm, um Risse und Defekte in dem Behälter zuverlässig zu erfassen. Eine bevorzugte Auslegungsphilosophie für das System der vorliegenden Erfindung ist "leak before failure", wie es den Durchschnittsfachleuten vertraut ist. 



  Diese Betrachtungen werden hierin allgemein als "bekannte Prinzipien der Bruchmechanik" be- zeichnet. 



   Das Folgende ist ein nicht einschränkendes Beispiel einer Anwendung dieser bekannten Prin- zipien der Bruchmechanik in einer Prozedur zum Berechnen einer kritischen Risstiefe für eine gegebene Risslänge für eine Verwendung in einem Bruch-Kontrollplan, um einen Bruchbeginn in einem Druckgefäss, wie etwa einem Prozessbehälter gemäss dieser Erfindung zu verhindern. 



   Fig. 13B veranschaulicht einen Riss einer Risslänge 315 und einer Risstiefe 310. Die PD6493 wird verwendet, um Werte für den kritischen, in Fig. 13A gezeigten Rissgrössenplot 300 auf der Grundlage der folgenden Auslegungsbedingungen für ein Druckgefäss, wie etwa einen Behälter, gemäss dieser Erfindung zu berechnen: 
 EMI16.1 
 
<tb> Gefässdurchmesser <SEP> : <SEP> 4,57 <SEP> m <SEP> (15 <SEP> ft)
<tb> 
<tb> Gefässwanddicke <SEP> : <SEP> 25,4 <SEP> mm <SEP> (1,00 <SEP> in. <SEP> )
<tb> 
<tb> Auslegungsdruck: <SEP> 3445 <SEP> 1Ua <SEP> (500 <SEP> psi)
<tb> 
<tb> Zugelassene <SEP> Umfangsspannung <SEP> : <SEP> 333 <SEP> MPa <SEP> (48,3 <SEP> ksi)
<tb> 
 

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Zum Zwecke dieses Beispiels wird eine Oberflächenrisslänge von 100 mm (4 inches), z. B. ein axialer Riss, der in einer Schweissnaht gelegen ist, angenommen.

   Unter Bezugnahme nun auf Fig. 13A zeigt der Plot 300 den Wert für eine kritische Risstiefe als eine Funktion der CTOD-Bruch- zähigkeit und der Eigenspannung, für Eigenspannungsniveaus von 15,50 und 100% der Streck- spannung. Eigenspannungen können erzeugt werden aufgrund der Fertigung und des Schwei- &num;ens; und die PD6493 empfiehlt die Verwendung eines Eigenspannungswertes von 100% der Streckspannung in Schweissungen (einschliesslich der Schweiss-HAZ), ausser wenn die Schweissun- gen spannungsentlastend sind, indem Techniken, wie eine Wärmebehandlung nach der Schwei- &num;ung (PWHT (post weld heat treatment)) oder eine mechanische Spannungsentlastung verwendet werden. 



   Auf der Grundlage der CTOD-Bruchzähigkeit des Stahls bei der minimalen Servicetemperatur kann die Behälterfertigung so eingestellt werden, die Eigenspannungen zu reduzieren, und ein Prüfprogramm kann implementiert werden (für sowohl eine Anfangsprüfung als auch eine In- Service-Prüfung), um Risse zu erfassen und für einen Vergleich gegen eine kritische Rissgrösse zu messen. In diesem Beispiel ist dann, wenn der Stahl eine CTOD-Zähigkeit von 0,025 mm bei der minimalen Servicetemperatur (wie sie unter Verwendung von Labor-Prüfstücken gemessen wird) und die Eigenspannungen auf 15% der Stahl-Streckfestigkeit reduziert werden, der Wert für die kritische Risstiefe ungefähr 4 mm (siehe Punkt 320 auf Fig. 13A).

   Folgt man ähnlichen Berech- nungsprozeduren, wie sie jenen Durchschnittsfachleuten als bekannt sind, können kritische Riss- tiefen von verschiedenen Risslängen, wie auch verschiedenen Rissgeometrien bestimmt werden. 



  Unter Verwendung dieser Funktion kann ein Qualitätskontrollprogramm und ein Prüfprogramm (Techniken, erfassbare Rissdimensionen, Frequenz) entwickelt werden, um sicherzustellen, dass Risse erfasst werden und behoben werden, bevor sie die kritische Risstiefe erreichen oder vor der Aufbringung der Auslegungslasten. Auf der Grundlage von veröffentlichten empirischen Korrelatio- nen zwischen CVN, K1c und CTOD-Bruchzähigkeit korreliert die 0,025 mm-CTOD-Zähigkeit im allgemeinen mit einem CVN-Wert von ungefähr 37 J. Mit diesem Beispiel ist es nicht beabsichtigt, diese Erfindung in irgendeiner Weise einzuschränken. 



   Für Prozesskomponenten, Behälter und Rohre, welche ein Biegen des Stahls erfordern, z. B. in eine zylindrische Form für einen Behälter oder in eine röhrenförmige Form für ein Rohr, wird der Stahl vorzugsweise in die gewünschte Form bei der Umgebungstemperatur gebogen, um zu ver- meiden, dass die ausgezeichnete Zähigkeit des Stahls bei kryogener Temperatur nachteilig beein- flusst wird. Wenn der Stahl erwärmt werden muss, um die gewünschte Form nach einem Biegen zu erreichen, wird der Stahl vorzugsweise auf eine Temperatur erwärmt, die nicht höher als unge- fähr 600 C (1112 F) liegt, um die vorteilhaften Wirkungen der Stahlmikrostruktur, wie oben be- schrieben, zu erhalten. 



   Kryogene Prozesskomponenten 
Prozesskomponenten, die aus Materalien aufgebaut sind, die einen ultrahochfesten, niedrigle- gierten Stahl enthalten, der weniger als 9 Gew.-% Nickel enthält und Zugfestigkeiten grösser als 830 MPa (120 ksi) und DBTTn niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweist, werden bereitge- stellt. Vorzugsweise enthält der ultrahochfeste, niedriglegierte Stahl weniger als ungefähr 7 Gew.-% Nickel, und in bevorzugterer Weise enthält er weniger als ungefähr 5 Gew.-% Nickel. 



  Vorzugsweise weist der ultrahochfeste, niedriglegierte Stahl eine Zugfestigkeit grösser als ungefähr 860 MPa (125 ksi) und in bevorzugterer Weise grösser als ungefähr 900 MPa (130 ksi) auf. In noch bevorzugterer Weise sind die Prozesskomponenten dieser Erfindung aus Materialien aufgebaut, die einen ultrahochfesten, niedriglegierten Stahl umfassen, der weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthält und eine Zugfestigkeit aufweist, die ungefähr 1000 MPa (145 ksi) und eine DBTT niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweist. Derartige Prozesskomponenten sind vorzugsweise aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut. 



   In Energieerzeugungszyklen bei kryogener Temperatur schliessen die primären Prozesskompo- nenten beispielsweise Kondensatoren, Pumpensysteme, Verstäuber und Verdampfer ein. In Küh- lungssystemen, Verflüssigungssystemen und Lufttrennanlagen schliessen die primären Prozess- komponenten beispielsweise Wärmetauscher, Prozesssäulen, Trenner und Entspannungsventile 

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 oder Turbinen ein. Abfackelsysteme sind häufig kryogenen Temperaturen unterworfen, beispiels- weise wenn sie in Entlastungssystemen für Äthylen oder Naturgas in einem Niedrigtemperatur- Trennprozess verwendet werden. Fig. 1 veranschaulicht, wie einige dieser Komponenten in einer Entmethaner-Gasanlage verwendet werden, und wird unten weiter diskutiert.

   Ohne dadurch diese Erfindung einzuschränken, werden bestimmte Komponenten, die gemäss der vorliegenden Erfin- dung aufgebaut sind, unten ausführlicher beschrieben. 



   . Wärmetauscher 
Wärmetauscher oder Wärmetauschersysteme, die gemäss dieser Erfindung aufgebaut sind, werden bereitgestellt. Komponenten derartiger Wärmetauschersysteme sind vorzugsweise aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut. Ohne dadurch diese Erfindung einzuschränken, veran- schaulichen die folgenden Beispiele verschiedene Typen von Wärmetauschersystemen gemäss dieser Erfindung. 



   Beispielsweise veranschaulicht Fig. 2 ein Einzeldurchlauf-Wärmetauschersystem 20 mit festem Rohrboden gemäss der vorliegenden Erfindung. In einer Ausführungsform schliesst das Einzeldurch- lauf-Wärmetauschersystem 20 mit festem Rohrboden einen Wärmetauscherkörper 20a, Kanalab- deckungen 21 a und 21 b, einen Rohrboden 22 (der Verteiler des Rohrbodens 22 ist in Fig. 2 ge- zeigt), eine Entlüftung 23, Ablenkbleche 24, einen Abfluss 25, einen Rohreinlass 26, einen Rohr- auslass 27, einen Manteleinlass 28 und einen Mantelauslass 29. Ohne dadurch diese Erfindung einzuschränken, veranschaulichen die folgenden Beispielanwendungen die vorteilhafte Zweckmä- &num;igkeit eines Einzelpass-Wärmetauschersystems 20 mit festem Rohrboden gemäss der vorliegen- den Erfindung. 



   Fester Rohrboden - Beispiel Nr. 1 
In einer ersten Beispielanwendung wird ein Einzeldurchlauf-Wärmetauschersystem 20 mit fes- tem Rohrboden als ein Einlassgas-Kreuztauscher in einer kryogenen Gasanlage mit Entmethaner- Overheads auf der Mantelseite und einem Einlassgas auf der Rohrseite verwendet. Das Einlass- gas tritt in das Einzelpass-Wärmetauschersystem 20 mit festem Rohrboden durch den Rohreinlass 26 ein und tritt durch den Rohrauslass 27 aus, während das Entmethaner-Overheadfluid durch den Manteleinlass 28 eintritt und durch den Mantelauslass 29 austritt. 



   Fester Rohrboden - Beispiel Nr. 2 
In einer zweiten Beispielanwendung wird ein Einzelpass-Wärmetauschersystem 20 mit festem Rohrboden als ein Seiten-Aufkocher auf einem kryogenen Entmethaner mit vorgekühlter Zufuhr auf der Rohrseite und Seitenstrom-Flüssigkeiten von kryogener Säule verwendet, die auf der Mantel- seite kochen, um Methan von dem Bodenprodukt zu entfernen. Die vorgekühlte Zufuhr tritt in das Einzelpass-Wärmetauschersystem 20 mit festem Rohrboden durch den Rohreinlass 26 ein und tritt durch den Rohrauslass 27 aus, während die Seitenstrom-Flüssigkeiten bei kryogener Säule durch den Manteleinlass 28 eintreten und durch den Mantelauslass 29 austreten. 



   Fester Rohrboden - Beispiel Nr. 3 
In einer weiteren Beispielanwendung wird ein Einzelpass-Wärmetauschersystem 20 mit festem Rohrboden als ein Seiten-Aufkocher auf einer Ryan-Holmes-Produkt-Wiedergewinnungssäule verwendet, um Methan und CO2 von dem Bodenprodukt zu entfernen. Eine vorgekühlte Zufuhr tritt in das Einzelpass-Wärmetauschersystem 20 mit festem Rohrboden durch den Rohreinlass 26 ein und tritt durch den Rohrauslass 27 aus, während die Seitenstrom-Flüssigkeiten des kryogenen Turms durch den Manteleinlass 28 eintreten und durch den Mantelauslass 29 austreten. 



   Fester Rohrboden - Beispiel Nr. 4 

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In einer weiteren Beispielanwendung wird ein Einzelpass-Wärmetauschersystem 20 mit festem Rohrboden als ein Seiten-Aufkocher auf einer CFZ-C02-Entfernungssäule mit einem kryogenen flüssigen Seitenstrom auf der Mantelseite und einem vorgekühlten Zufuhrgas auf der Rohrseite verwendet, um Methan und andere Kohlenwasserstoffe von dem   CO2-reichen   Bodenprodukt zu entfernen. Die vorgekühlte Zufuhr tritt in das Einzelpass-Wärmetauschersystem 20 mit festem Rohrboden durch den Rohreinlass 26 ein und tritt durch den Rohrauslass 27 aus, während ein kryogener Flüssigkeits-Seitenstrom durch den Manteleinlass 28 eintritt und durch den Mantelaus- lass 29 austritt. 



   In den festen Rohrboden-Beispielen-Nr. 1-4 sind der Wärmetauscherkörper 20a, die Kanalab- deckungen 21a und 21 b, der Rohrboden 22, die Entlüftung 23 und die Ablenkbleche 24 vorzugs- weise aus Stählen aufgebaut, die weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthalten und eine adä- quate Festigkeit und Bruchzähigkeit aufweisen, um das Fluid kryogener Temperatur, das verarbei- tet wird, aufzunehmen, und sind in bevorzugterer Weise aus Stählen aufgebaut, die weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthalten und Zugfestigkeiten aufweisen, die ungefähr 1000 MPa (145 ksi) und DBTTn niedriger als ungefähr 73 C (-100 F) aufweisen.

   Überdies sind der Wärme- tauscherkörper 20a, die Kanalabdeckungen 21a und 21 bf der Rohrboden 22, die Entlüftung 23 und die Ablenkbleche 24 vorzugsweise aus ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit einer ausge- zeichneten Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut. Andere Komponenten des Einzelpass-Wärmetauschersystems 20 mit festem Rohrboden können auch aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Tempe- ratur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut werden, oder aus anderen geeigneten Materialien. 



   Fig. 3 veranschaulicht ein Kesselaufkocher-Wärmetauschersystem 30 gemäss der vorliegenden Erfindung. In einer Ausführungsform schliesst das Kesselaufkocher-Wärmetauschersystem 30 einen Kesselaufkocherkörper 31, ein Wehr 32, eine Wärmetauscherrohr 33, einen Rohrseitenein- lass 34, einen Rohrseitenauslass 35, einen Kesseleinlass 36, einen Kesselauslass 37 und einen Abfluss 38 ein. Ohne dadurch diese Erfindung einzuschränken, veranschaulichen die folgenden Beispielanwendungen die vorteilhafte Zweckmässigkeit eines Kesselaufkocher-Wärmetauscher- systems 30 gemäss der vorliegenden Erfindung. 



   Kesselaufkocher-Beispiel Nr. 1 
In einem ersten Beispiel wird das Kesselaufkocher-Wärmetauschersystem 30 in einer Wieder- gewinnungsanlage für Flüssigkeiten kryogener Gase verwendet, wobei Propan bei ungefähr -40 C (-40 F) auf der Kesselseite und Kohlenwasserstoffgas auf der Rohrseite verdampft. Das Kohlen- wasserstoffgas tritt in das Kesselaufkocher-Wärmetauschersystem 30 durch den Rohrseiten- Einlass 34 ein und tritt durch den Rohrseiten-Auslass 35 aus, während das Propan durch den Kesseleinlass 36 eintritt und durch den Kesselauslass 37 austritt. 



   Kesselaufkocher-Beispiel Nr. 2 
In einem zweiten Beispiel wird das Kesselaufkocher-Wärmetauschersystem 30 in einer gekühl- ten Mageröl-Anlage verwendet, wobei Propan bei ungefähr -40 C (-40 F) auf der Kesselseite und Mageröl auf der Rohrseite verdampft. Das Mageröl tritt in das Kesselaufkocher-Wärmetauscher- system 30 durch den Rohreinlass 34 ein und tritt durch den Rohrauslass 35 aus, während das Propan durch den Kesseleinlass 36 eintritt und durch den Kesselauslass 37 austritt. 



   Kesselaufkocher-Beispiel Nr. 3 
In einem weiteren Beispiel wird das Kesselaufkocher-Wärmetauschersystem 30 in einer Ryan- Holmes-Produkt-Wiedergewinnungssäule verwendet, wobei Propan bei ungefähr -40 C (-40 F) auf der Kesselseite und ein Overhead-Gas der Produkt-Wiedergewinnungssäule auf der Rohrseite verdampfen, um den Rückstrom für den Turm zu kondensieren. Das Overhead-Gas der Produkt- Wiedergewinnungssäule tritt in das Kesselaufkocher-Wärmetauschersystem 30 durch den Rohr- einlass 34 ein und tritt durch den Rohreinlass 35 aus, während das Propan durch den Kesselein- lass 36 eintritt und durch den Kesselauslass 37 austritt. 

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   Kesselaufkocher-Beispiel Nr. 4 
In einem weiteren Beispiel wird ein Kesselaufkocher-Wärmetauschersystem 30 in dem Exxon- CFZ-Prozess verwendet, wobei ein Kältemittel auf der Kesselseite und das CFZ-Turm-Overhead- Gas auf der Rohrseite verdampft, um flüssiges Methan für einen Turm-Rückfluss zu kondensieren und CO2 aus dem Overhead-Methan-Produktstrom herauszuhalten. Das CFZ-Turm-Overhead-Gas tritt in das Kesselaufkocher-Wärmetauschersystem 30 durch den Rohreinlass 34 ein und tritt durch den Rohrauslass 35 aus, während das Kältemittel durch den Kesseleinlass 36 eintritt und durch den Kesselauslass 37 austritt. Das Kältemittel umfasst vorzugsweise Propylen oder Äthylen, wie auch eine Mischung von einigen oder sämtlichen Komponenten der Gruppe, die Methan, Äthan, Propan, Butan und Pentan umfasst. 



   Kesselaufkocher-Beispiel Nr. 5 
In einem weiteren Beispiel wird das Kesselaufkocher-Wärmetauschersystem 30 als ein Sumpf- produkt-Aufkocher auf einem kryogenen Entmethaner mit einem Turm-Sumpfprodukt auf der Kesselseite und einem heissen Einlassgas oder heissem Öl auf der Rohrseite, um Methan von dem Sumpfprodukt zu entfernen. Das heisse Einlassgas oder heisse Öl tritt in das Kesselaufkocher- Wärmetauschersystem 30 durch den Rohreinlass 34 ein und tritt durch den Rohrauslass 35 aus, während das Turm-Sumpfprodukt durch den Kesseleinlass 36 eintritt und durch den Kesselauslass 37 austritt. 



   Kesselaufkocher-Beispiel Nr. 6 
In einem weiteren Beispiel wird das Kesselaufkocher-Wärmetauschersystem 30 als ein Sumpf- produkt-Aufkocher auf einer Ryan-Holmes-Produkt-Wiedergewinnungssäule mit Sumpfprodukten auf der Kesselseite und einem heissen Zufuhrgas oder heissem Öl auf der Rohrseite verwendet, um Methan und C02 von dem Sumpfprodukt zu entfernen. Das heisse Zufuhrgas oder heisse Öl tritt in das Kesselaufkocher-Wärmetauschersystem 30 durch den Rohreinlass 34 ein und tritt durch den Rohrauslass 35 aus, während die Sumpfprodukte durch den Kesseleinlass 36 eintreten und durch den Kesselauslass 37 austreten. 



   Kesselaufkocher-Beispiel Nr. 7 
In einem weiteren Beispiel wird das Kesselaufkocher-Wärmetauschersystem 32 auf einem   CFZ-COz-Entfernungsturm   mit Turmsumpfflüssigkeiten auf der Kesselseite und einem heissen Zufuhrgas oder heissem Öl auf der Rohrseite verwendet, um Methan und andere Kohlenwasserstof- fe von dem   COz-reichen   Flüssigkeits-Sumpfström zu entfernen. Das heisse Zufuhrgas oder heisse Öl tritt in das Kesselaufkocher-Wärmetauschersystem 30 durch den Rohreinlass 34 ein und tritt durch den Rohrauslass 35 aus, während die Turm-Sumpfflüssigkeiten durch den Kesseleinlass 36 eintreten und durch den Kesselauslass 37 austreten. 



   In den Kesselaufkocher-Beispielen Nrn. 1-7 werden der Kesselaufkocherkörper 31, die Wärme- tauscherröhre 33, das Wehr 32 und Anschlussverbindungen für den Rohrseiteneinlass 34, den Rohrseitenauslass 35, den Kesseleinlass 36 und den Kesselauslass 37 vorzugsweise aus Stählen aufgebaut, die weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthalten und eine adäquate Festigkeit und Bruchzähigkeit aufweisen, um das kryogene Fluid, das verarbeitet wird, aufzunehmen, und sind in bevorzugterer Weise aus Stählen aufgebaut, die weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthalten und Zugfestigkeiten, die ungefähr 1000 MPa (145 ksi) überschreiten, und DBTTn niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweisen.

   Überdies werden der Kesselaufkocherkörper 31, die Wärme- tauscherröhre 33, das Wehr 32 und Anschlussverbindungen für den Rohrseiteneinlass 34, den Rohrseitenauslass 35, den Kesseleinlass 36 und den Kesselauslass 37 vorzugsweise aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut. Andere Komponenten des Kesselaufkocher-Wärme- tauschersystems 30 können auch aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausge- zeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut werden, 

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 oder aus anderen geeigneten Materialien. 



   Die Auslegungskriterien und Aufbauverfahren von Wärmetauschersystemen gemäss dieser Erfindung sind jenen Durchschnittsfachleuten vertraut, insbesondere im Hinblick auf die hierin bereitgestellte Offenbarung. 



     '   Kondensatoren 
Kondensatoren oder Kondensator-Systeme, die gemäss dieser Erfindung aufgebaut sind, werden bereitgestellt. Genauer werden Kondensator-Systeme bereitgestellt, wobei zumindest eine Komponente gemäss dieser Erfindung aufgebaut ist. Komponenten von derartigen Kondensatorsystemen werden vorzugsweise aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut. Ohne dadurch diese Erfindung einzuschränken, veranschaulichen die folgenden Beispiele verschiedene Typen von Kondensatorsystemen gemäss dieser Erfindung. 



   Kondensator-Beispiel Nr. 1 
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird ein Kondensator gemäss dieser Erfindung in einer Entmethaner-Gasanlage 10 verwendet, in welcher ein Zufuhrgasstrom in ein Rückstandsgas und einen Produktstrom unter Verwendung einer Entmethanersäule 11 getrennt wird. In diesem besonderen Beispiel wird der Overhead von der Entmethanersäule 11bei einer Temperatur von ungefähr -90 C (-130 F) in einen Rückstromspeicher (Trenner) 15 unter Verwendung eines RückstromKondensatorsystems 12 kondensiert. Das Rückstrom-Kondensatorsystem 12 tauscht Wärme mit dem gasförmigen Entladungsstrom von dem Entspanner 13. Das Rückstrom-Kondensatorsystem 12 ist in erster Linie ein Wärmetauschersystem, vorzugsweise von den oben diskutierten Typen. Insbesondere kann das Rückfluss-Kondensatorsystem 12 ein Einzelpass-Wärmetauscher mit festem Rohrboden (z.

   B. ein Einzelpass-Wärmetauscher 20 mit festem Rohrboden, wie durch Fig. 2 veranschaulicht und oben beschrieben) sein. Unter Bezugnahme wiederum auf Fig. 2 tritt der Entladungsstrom von dem Entspanner 13 in das Einzelpass-Wärmetauschersystem 20 mit festem Rohrboden durch den Rohreinlass 26 ein und tritt durch den Rohreinlass 27 aus, während der Entmethaner-Overhead durch den Manteleinlass 28 eintritt und durch den Mantelauslass 29 austritt. 



   Kondensator-Beispiel Nr. 2 
Unter Bezugnahme nun auf Fig. 7 wird ein Kondensatorsystem 70 gemäss dieser Erfindung in einem umgekehrten Rankine-Zyklus zum Erzeugen von Energie verwendet, indem die kalte Energie von einer kalten Energiequelle, wie etwa unter Druck stehendem, verflüssigtem Naturgas (PLNG) (siehe Glossar) oder herkömmlichem LNG (siehe Glossar) verwendet wird. In diesem besonderen Beispiel wird das Energiefluid in einem geschlossenen thermodynamisehen Zyklus verwendet. Das Energiefluid wird in einer Turbine 72 in gasförmige Form entspannt und dann als Gas in das Kondensatorsystem 70 zugeführt. Das Energiefluid tritt aus dem Kondensatorsystem 70 als eine Einzelphasenflüssigkeit aus und wird durch eine Pumpe 74 gepumpt und nachfolgend durch einen Verdampfer 76 verdampt, bevor es zu dem Einlass der Turbine 72 zurückkehrt.

   Das Kondensatorsystem 70 ist in erster Linie ein Wärmetauschersystem, vorzugsweise von den oben beschriebenen Typen. Insbesondere kann das Kondensatorsystem 70 ein Einzelpass-Wärmetauscher mit festem Rohrboden (z. B. ein Einzelpass-Wärmetauscher 20 mit festen Rohrboden, wie durch Fig. 2 veranschaulicht und oben beschrieben) sein. 



   Unter Bezugnahme wiederum auf Fig. 2 sind der Wärmetauscherkörper 20a, die Kanalabdeckungen 21 a und 21 b, der Rohrboden 22, die Entlüftung 23 und die Ablenkbleche 24 vorzugsweise aus ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen aufgebaut, die weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthalten und eine adäquate Festigkeit und eine Bruchzähigkeit bei kryogener Temperatur aufweisen, um das kryogene Fluid, das verarbeitet wird, aufzunehmen, und sind in bevorzugterer Weise aus ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen aufgebaut, die weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthalten und Zugfestigkeiten aufweisen, die ungefähr 1000 MPa (145 ksi) überschreiten, 

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 und DBTTn niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweisen.

   Überdies sind der Wärmetauscher- körper 20a, die Kanalabdeckungen 21aund 21b, der Rohrboden 22, die Entlüftung 23 und die Ablenkbleche 24 vorzugsweise aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausgezeich- neter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut. Andere Kompo- nenten des Kondensatorsystems 70 können auch aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stäh- len mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufge- baut werden, oder aus anderen geeigneten Materialien. 



   Kondensator-Beispiel Nr. 3 
Unter Bezugnahme nun auf Fig. 8 wird ein Kondensator gemäss dieser Erfindung in einem Kas- kadenkühlungszyklus 80 verwendet, der aus mehreren gestuften Kompressionszyklen besteht. Die Hauptelemente einer Ausrüstung eines Kaskadenkühlungszyklus 80 schliessen einen Propankom- pressor 81, einen Propankondensator 82, einen Äthylenkompressor 83, einen Äthylenkondensator 84, einen Methankompressor 85, einen Methankondensator 86, einen Methanverdampfer 87 und Entspannungsventile 88 ein. Jede Stufe arbeitet auf aufeinanderfolgend niedrigeren Temperaturen durch die Wahl einer Reihe von Kältemitteln mit Verdampfungspunkten, die den erforderlichen Temperaturbereich für den vollständigen Kühlungszyklus aufspannen.

   In diesem Beispiel- Kaskadenzyklus können die drei Kältemittel Propan, Äthylen und Methan in einem LNG-Prozess mit typischen Temperaturen, die auf Fig. 8 angezeigt sind, verwendet werden. In diesem Beispiel sind alle Teile des Methankondensators 86 und des Äthylenkondensators 84 vorzugsweise aus ultlahochfesten, niedriglegierten Stählen aufgebaut, die weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthalten und eine adäquate Festigkeit und eine Bruchzähigkeit bei kryogener Temperatur aufwei- sen, um das kryogene Fluid, das verarbeitet wird, aufzunehmen, und sind in bevorzugterer Weise aus ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen aufgebaut, die weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthalten und Zugfestigkeiten, die ungefähr 1000 MPa (145 ksi) überschreiten, und DBTTn niedri- ger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweisen.

   Überdies sind alle Teile des Methankondensators 86 und des Äthylenkondensators 84 vorzugsweise aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut. 



  Andere Komponenten des Kaskadenkühlungszyklus 80 können auch aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin be- schrieben sind, aufgebaut werden, oder aus anderen geeigneten Materialien. 



   Die Auslegungskriterien und Aufbauverfahren von Kondensatorsystemen gemäss dieser Erfin- dung sind denjenigen Durchschnittsfachleuten vertraut, insbesondere im Hinblick auf die hierin bereitgestellte Offenbarung. 



     @   Verdampfer/Abdampfer 
Verdampfer/Abdampfer oder Verdampfersysteme, die gemäss dieser Erfindung aufgebaut sind, werden bereitgestellt. Insbesondere werden Verdampfersysteme mit zumindest einer Komponente, die gemäss dieser Erfindung aufgebaut ist, bereitgestellt. Komponenten derartiger Verdampfersys- teme sind vorzugsweise aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit einer ausgezeichne- ten Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut. Ohne dadurch diese Erfindung einzuschränken, veranschaulichen die folgenden Beispiele verschiedene Typen von Verdampfersystemen gemäss dieser Erfindung. 



   Verdampfer-Beispiel Nr. 1 
In einem ersten Beispiel wird ein Verdampfersystem gemäss dieser Erfindung in einem umge- kehrten Rankine-Zyklus zum Erzeugen von Energie unter Verwendung der kalten Energie von einer kalten Energiequelle, wie etwa unter Druck stehendem LNG (wie hierin definiert) oder her- kömmlichem LNG (wie hierin definiert) verwendet. In diesem besonderen Beispiel wird ein Pro- zessstrom aus PLNG aus einem Transport-Speicherbehälter unter Verwendung des Verdampfers vollständig verdampft. Das Erwärmungsmedium kann ein Energiefluid sein, das in einem geschlos- senen thermodynamischen Zyklus verwendet wird, wie etwa einem umgekehrten Rankine-Zyklus, 

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 um Energie zu erzeugen.

   Alternativ kann das Wärmemedium aus einem einzelnen Fluid bestehen, das in einer offenen Schleife verwendet wird, um das PLNG vollständig zu verdampfen, oder aus mehreren verschiedenen Fluiden mit aufeinanderfolgenden höheren Gefrierpunkten, die verwendet werden, um das PLNG zu verdampfen und aufeinanderfolgend auf Umgebungstemperatur aufzuwärmen. In allen Fällen dient der Verdampfer der Funktion eines Wärmetauschers, vorzugsweise der im Detail hierin unter der Unterüberschrift "Wärmetauscher" beschriebenen Typen. Der Anwendungsmodus des Verdampfers und die Zusammensetzung und die Eigenschaften des verarbeiteten Stroms oder verarbeiteten Ströme bestimmen den spezifischen Typ des erforderlichen Wärmetauschers.

   Als ein Beispiel tritt, unter Bezugnahme wiederum auf Fig. 2, wo eine Verwendung eines Einzelpass-Wärmetauschersystems 20 mit festem Rohrboden anwendbar ist, ein Prozessstrom, wie etwa PLNG, in das Einzelpass-Wärmetauschersystem 20 mit festem Rohrboden durch den Rohreinlass 26 ein und tritt durch den Rohrauslass 27 aus, während das Erwärmungsmedium durch den Manteleinlass 28 eintritt und durch den Mantelauslass 29 austritt.

   In diesem Beispiel sind der Wärmetauscherkörper 20a, die Kanalabdeckungen 21a und 21b, der Rohrboden 22, die Entlüftung 23 und die Ablenkbleche 24 vorzugsweise aus Stählen aufgebaut, die weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthalten und eine adäquate Festigkeit und Bruchzähigkeit aufweisen, um das Fluid kryogener Temperatur, das verarbeitet wird, aufzunehmen, und sind in bevorzugterer Weise aus Stählen aufgebaut, die weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthalten und Zugfestigkeiten, die ungefähr 1000 MPa (145 ksi) überschreiten, und DBTTn niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweisen.

   Überdies sind der Wärmetauscherkörper 20a, die Kanalabdeckungen 21aund 21 b, der Rohrboden 22, die Entlüftung 23 und die Ablenkbleche 24 vorzugsweise aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut. Andere Komponenten des Einzelpass-Wärmetauschersystems 20 mit festem Rohrboden können auch aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut werden, oder aus anderen geeigneten Materialien. 



   Verdampfer-Beispiel Nr. 2 
In einem weiteren Beispiel wird ein Verdampfer gemäss dieser Erfindung in einem Kaskadenkühlungszyklus verwendet, der aus mehreren gestuften Kompressionszyklen besteht, wie durch Fig. 9 veranschaulicht. Unter Bezugnahme auf Fig. 9 arbeitet jeder der beiden gestuften Kompressionszyklen des Kaskadenzyklus 90 auf aufeinanderfolgend niedrigeren Temperaturen durch die Wahl einer Reihe von Kältemitteln mit Verdampfungspunkten, welche den Temperaturbereich, der für den vollständigen Kühlungszyklus benötigt wird, aufspannen. Die Hauptelemente einer Ausrüstung in dem Kaskadenzyklus 80 schliessen einen Propankompressor 92, einen Propankondensator 93, einen Äthylenkompressor 94, einen Äthylenkondensator 95, einen Äthylenabdampfer 96 und Entspannungsventile 97 ein.

   In diesem Beispiel werden die beiden Kältemittel Propan und Äthylen in einem PLNG-Verflüssigungsprozess mit den typischen angezeigten Temperaturen verwendet. 



  Der Äthylenabdampfer 96 ist vorzugsweise aus Stählen aufgebaut, die weniger als ungefähr 3 Gew. -% Nickel enthalten und weist eine adäquate Festigkeit und Bruchzähigkeit auf, um das Fluid kryogener Temperatur, das verarbeitet wird, aufzunehmen, und ist in bevorzugterer Weise aus Stählen aufgebaut, die weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthalten, und weist eine Zugfestigkeit, die ungefähr 1000 MPa (145 ksi) überschreitet, und eine DBTT niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) auf. Überdies ist der Äthylenabdampfer 96 vorzugsweise aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut.

   Andere Komponenten des Kaskadenzyklus 90 können auch aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut werden, oder aus anderen geeigneten Materialien. 



   Die Auslegungskriterien und Aufbauverfahren von Verdampfersystemen gemäss dieser Erfindung sind denjenigen Durchschnittsfachleuten vertraut, insbesondere im Hinblick auf die hierin bereitgestellte Offenbarung. 



     '   Trenner 

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Trenner oder Trennersysteme, die (i) aus ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen aufgebaut sind, die weniger als 3 Gew.-% Nickel enthalten, und (ii) eine adäquate Festigkeit und eine Bruch- zähigkeit bei kryogener Temperatur aufweisen, um die Fluide kryogener Temperatur aufzunehmen, werden bereitgestellt. Insbesondere werden Trennersysteme mit zumindest einer Komponente, die (i) aus einem ultrahochfesten, niedriglegierten Stahl aufgebaut ist, der weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthält, und (ii) eine Zugfestigkeit, die ungefähr 1000 MPa (145 ksi) überschreitet, und eine DBTT niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweist, bereitgestellt.

   Komponenten derar- tiger Trennersysteme sind vorzugsweise aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut. Ohne dadurch diese Erfindung einzuschränken, veranschaulicht das folgende Beispiel ein Trenner- system gemäss dieser Erfindung. 



   Fig. 4 veranschaulicht ein Trennersystem 40 gemäss der vorliegenden Erfindung. In einer Aus- führungsform schliesst das Trennersystem 40 ein Gefäss 41, einen Einlassanschluss 42, einen Auslassanschluss 43, einen Gasauslass 44, eine Stützeinfassung 45, einen Flüssigkeitspegel- Controller 46, einen Isolationseinbau 47, einen Feuchtigkeitsabsauger 48 und ein Druckentlas- tungsventil 49 ein. In einer Beispielanwendung wird, ohne dadurch diese Erfindung einzuschrän- ken, das Trennersystem 40 gemäss der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise als ein Entspan- nungs-Zufuhrtrenner in einer kryogenen Gasanlage benutzt, um kondensierte Flüssigkeiten strom- aufwärts eines Entspanners zu kondensieren.

   In diesem Beispiel sind das Gefäss 41, der Einlass- anschluss 42, der Flüssigkeitsauslassanschluss 43, die Stützeinfassung 45, die Feuchtigkeitsab- sauger-Stützen 48 und der Isolationseinbau 47 vorzugsweise aus Stählen aufgebaut, die weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthalten und eine adäquate Festigkeit und eine Bruchzähigkeit aufweisen, um das Fluid kryogener Temperatur, das verarbeitet wird, aufzunehmen, und sind in bevorzugterer Weise aus Stählen aufgebaut, die ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthalten und Zugfes- tigkeiten, die ungefähr 1000 MPa (145 ksi) überschreiten, und DBTTn niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweisen.

   Überdies sind das Gefäss 41, der Einlassanschluss 42, der Flüssigkeitsaus- lassanschluss 43, die Stützeinfassung 45, die Feuchtigkeitsabsauger-Halterung 48 und der Isolati- onseinbau 47 vorzugsweise aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut. Andere Komponenten des Trennersystems 40 können auch aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausge- zeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut werden, oder aus anderen geeigneten Materialien. 



   Die Auslegungskriterien und Aufbauverfahren der Trennersysteme gemäss dieser Erfindung sind denjenigen Durchschnittsfachleuten vertraut, insbesondere im Hinblick auf die hierin bereitge- stellte Offenbarung. 



     '   Prozesssäulen 
Prozesssäulen oder Prozesssäulensysteme, die gemäss dieser Erfindung aufgebaut sind, wer- den bereitgestellt. Komponenten derartiger Prozesssäulensysteme sind vorzugsweise aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut. Ohne dadurch diese Erfindung einzuschränken, veran- schaulichen die folgenden Beispiele verschiedene Typen von Prozesssäulensystemen gemäss dieser Erfindung. 



   Prozesssäule - Beispiel Nr. 1 
Fig. 11veranschaulicht ein Prozesssäulensystem gemäss der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform schliesst ein Entmethaner-Prozesssäulensystem 110 eine Säule 111, eine Tren- nerglocke 112, einen ersten Einlass 113, einen zweiten Einlass 114, einen Flüssigkeitsauslass 121, einen Dampfauslass 115, einen Aufkocher 119 und eine Manschette 120 ein. In einer Bei- spielanwendung wird, ohne dadurch diese Erfindung einzuschränken, ein Prozesssäulensystem 110 gemäss der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise als ein Entmethaner in einer kryogenen Gasanlage benutzt, um Methan von den anderen kondensierten Kohlenwasserstoffen zu trennen. 



  In diesem Beispiel sind die Säule 111, die Trennerglocke 112, die Manschette 120 und andere 

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 Ablenkbleche, die gewöhnlich in einem derartigen Prozesssäulensystem 110 verwendet werden, vorzugsweise aus Stählen aufgebaut, die weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthalten und eine adäquate Festigkeit und eine Bruchzähigkeit aufweisen, um das Fluid kryogener Temperatur, das verarbeitet wird, aufzunehmen, und sind in bevorzugterer Weise aus Stählen aufgebaut, die weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthalten und Zugfestigkelten, die ungefähr 1000 MPa (145 ksi) überschreiten, und DBTTn niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweisen.

   Überdies sind die Säule 110, die Trennerglocke 112, die Manschette 120 und andere Ablenkbleche, die gewöhnlich in einem derartigen Prozesssäulensystem 110 verwendet werden, vorzugsweise aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit exzellenter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut. Andere Komponenten des Prozesssäulensystems 110 können auch aus ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut werden, oder aus anderen geeigneten Materialien. 



   Prozesssäulen - Beispiel Nr. 2 
Fig. 12 veranschaulicht ein Prozesssäulensystem 125 gemäss der vorliegenden Erfindung. In diesem Beispiel wird das Prozesssäulensystem 125 in vorteilhafter Weise als ein CFZ-Turm in einem CFZ-Prozess benutzt, um CO2 von Methan zu trennen. In diesem Beispiel sind die Säule 126, die Schmelzziegel 127 und die Kontaktziegel 128 vorzugsweise aus Stählen aufgebaut, die weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel aufweisen und eine adäquate Festigkeit und eine Bruchzähigkeit aufweisen, um das Fluid kryogener Temperatur, das verarbeitet wird, aufzunehmen, und sind in bevorzugterer Weise aus Stählen aufgebaut, die weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthalten, und Zugfestigkeiten, die ungefähr 1000 MPa (145 ksi) überschreiten, und DBTTn niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweisen.

   Überdies sind die Säule 126, die Schmelzziegel 127 und die Kontaktziegel 128 vorzugsweise aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut. 



  Andere Komponenten des Prozesssäulensystems 125 können auch aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut werden, oder aus anderen geeigneten Materialien. 



   Die Auslegungskriterien und Aufbauverfahren der Prozesssäulen gemäss dieser Erfindung sind denjenigen Durchschnittsfachleuten vertraut, insbesondere im Hinblick auf die hierin bereitgestellte Offenbarung. 



     '   Pumpenkomponenten und-Systeme 
Pumpen oder Pumpensysteme, die gemäss dieser Erfindung aufgebaut sind, werden bereitgestellt. Komponenten derartiger Pumpensysteme sind vorzugsweise aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut. Ohne dadurch diese Erfindung einzuschränken, veranschaulicht das folgende Beispiel ein Pumpensystem gemäss dieser Erfindung. 



   Unter Bezugnahme nun auf Fig. 10 ist ein Pumpensystem 100 gemäss dieser Erfindung aufgebaut. Das Pumpensystem 100 ist aus im wesentlichen zylindrischen und Platten-Komponenten hergestellt. Ein kryogenes Fluid tritt in einen zylindrischen Fluideinlass 101 von einem Rohr ein, das an einem Einlassflansch 102 angebracht ist. Das kryogene Fluid strömt innerhalb eines zylindrischen Gehäuses 103 zum Pumpeneinlass 104 und in eine Mehrstufenpumpe 105, wo es eine Erhöhung in der Druckenergie durchmacht. Die Multistufenpumpe 105 und die Antriebswelle 106 werden durch ein zylindrisches Lager und ein Pumpenstützgehäuse (nicht gezeigt in Fig. 10) gestützt. Das kryogene Fluid verlässt das Pumpensystem 100 durch den Fluidauslass 108 in ein Rohr, das an dem Fluid-Austrittsflansch 109 angebracht ist.

   Eine Antriebseinrichtung, wie etwa ein elektrischer Motor (nicht gezeigt in Fig. 10) ist an dem Antriebsbefestigungsflansch 210 befestigt und an dem Pumpensystem 100 über eine Antriebskupplung 211 angebracht. Der Antriebsbefestigungsflansch 210 wird durch ein zylindrisches Kupplungsgehäuse 212 gestützt. In diesem Beispiel ist das Pumpensystem 100 zwischen den Rohrflanschen (nicht gezeigt in Fig. 10) befestigt ;   andere Befestigungssysteme sind auch anwendbar, wie etwa ein versenkbares Pumpensystem   

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 100 in einem Tank oder Gefäss derart, dass die kryogene Flüssigkeit direkt in den Fluideinlass 101 eintritt, ohne mit dem Rohr in Kontakt zu treten.

   Alternativ wird das Pumpensystem 100 in einem anderen Gehäuse oder einem "Pumpentopf' ("pump pot") installiert, wo sowohl der Fluideinlass 101 als auch der Fluidauslass 108 mit dem Pumpentopf verbunden sind, und das Pumpensystem 100 ist leicht für Wartung oder Reparatur entfernbar. In diesem Beispiel sind das Pumpengehäuse 213, der Einlassflansch 102, das Antriebskupplungsgehäuse 212, der Antriebsbefestigungsflansch 210, der Befestigungsflansch 214, die Pumpenendplatte 215 und das Pumpen- und Lager- Stützgehäuse 217 sämtlich vorzugsweise aus Stählen aufgebaut, die weniger als 9 Gew.-% Nickel enthalten und Zugfestigkeiten grösser als 830 MPa (120 ksi) und DBTTn niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweisen, und sind in bevorzugterer Weise aus Stählen aufgebaut,

   die weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthalten und Zugfestigkeiten grösser als ungefähr 1000 MPa (145 ksi) und DBTTn niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweisen. Überdies sind das Pumpengehäuse 213, der Einlassflansch 102, das Antriebskupplungsgehäuse 212, der Antriebsbefestigungsflansch 210, der Befestigungsflansch 214, die Pumpenendplatte 215 und das Pumpen- und Lagerstützge- häuse 217 vorzugsweise aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut. Andere Komponenten von Pumpensystemen 100 können auch aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut werden, oder aus anderen geeigneten Materialien. 



   Die Auslegungskriterien und Aufbauverfahren der Pumpenkomponenten und -systeme gemäss dieser Erfindung sind denjenigen Durchschnittsfachleuten vertraut, insbesondere im Hinblick auf die hierin bereitgestellte Offenbarung. 



   . Abfackelkomponenten und -systeme 
Fackeln oder Abfackelsysteme, die gemäss dieser Erfindung aufgebaut sind, werden bereitge- stellt. Komponenten derartiger Abfackelsysteme sind vorzugsweise aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin be- schrieben sind, aufgebaut. Ohne dadurch diese Erfindung einzuschränken, veranschaulicht das folgende Beispiel ein Abfackelsystem gemäss dieser Erfindung. 



   Fig. 5 veranschaulicht ein Abfackelsystem gemäss der vorliegenden Erfindung. In einer Ausfüh- rungsform schliesst das Abfackelsystem Schliessdruckventile 56, einen Rohrstrang, wie etwa eine laterale Leitung 53, eine Sammel-Kopfleitung 52 und eine Abfackelleitung 51 ein, und schliesst auch einen Abfackelskrubber ("flare scrubber") 54, einen Abfackel-Schornstein oder-Ausleger 55, eine Flüssigkeitsauslassleitung 57, eine Auslasspumpe 58, ein Auslassventil 59 und Hilfsmittel (nicht gezeigt in Fig. 5), wie etwa Zünder und Klärgas, ein. Das Abfackelsystem 50 handhabt typischer- weise brennbare Fluide, welche aufgrund von Prozessbedingungen auf kryogenen Temperaturen sind oder welche, die auf kryogene Temperaturen nach einer Entlastung in das Abfackelsystem 50 kühlen, d. h. von einem grossen Druckabfall über Entlastungsventile oder Schliessdruckventile 56. 



  Die Abfackelleitung 51, die Sammelköpfleitung 52, die laterale Leitung 53, der Abfackelskrubber 54 und jedwede zusätzliche, zugeordnete Rohrstränge oder Systeme, welche den gleichen kryogenen Temperaturen wie das Abfackelsystem 50 ausgesetzt sein würden, sind sämtlich vorzugsweise aus Stählen aufgebaut, die weniger als 9 Gew.-% Nickel enthalten und Zugfestigkeiten grösser als 830 MPa (120 ksi) und DBTTn niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweisen, und sind in bevor- zugterer Weise aus Stählen aufgebaut, die weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthalten und Zugfestigkeiten grösser als ungefähr 1000 MPa (145 ksi) und DBTTn niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweisen.

   Überdies sind die Abfackelleitung 51, die Sammelkopfleitung 52, die laterale Leitung 53, der Abfackelskrubber 54 und jedwede zusätzliche, zugeordnete Rohrstränge oder Systeme, die den gleichen kryogenen Temperaturen wie das Abfackelsystem 50 ausgesetzt sein würden, vorzugsweise aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut. Andere Komponenten des Abfackelsystems 50 können auch aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausge- zeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut werden, oder aus anderen geeigneten Materialien. 



   Die Auslegungskriterien und Aufbauverfahren von Abfackelkomponenten und -systemen 

 <Desc/Clms Page number 27> 

 gemäss dieser Erfindung sind denjenigen Durchschnittsfachleuten vertraut, insbesondere im Hin- blick auf die hierin bereitgestellte Offenbarung. 



   Zusätzlich zu den anderen Vorteilen dieser Erfindung, wie oben diskutiert, weist ein Abfackel- system, das gemäss dieser Erfindung aufgebaut ist, eine gute Widerstandsfähigkeit gegenüber Vibrationen auf, welche in Abfackelsystemen auftreten können, wenn die Entlastungsraten hoch sind. 



   Behälter zur Speicherung von Fluiden KTyogener Temperatur 
Behälter, die aus Materialien aufgebaut sind, die einen ultrahochfesten, niedriglegierten Stahl umfassen, der weniger als 9 Gew.-% Nickel enthält, und Zugfestigkeiten grösser als 830 MPa (120 ksi) und DBTTn niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweist, werden bereitgestellt. Vor- zugsweise enthält der ultrahochfeste, niedriglegierte Stahl weniger als ungefähr 7 Gew.-% Nickel, und in bevorzugterer Weise enthält er weniger als 5 Gew.-% Nickel. Vorzugsweise weist der ultra- hochfeste, niedriglegierte Stahl eine Zugfestigkeit grösser als ungefähr 860 MPa (125 ksi) auf, und in bevorzugterer Weise grösser als ungefähr 900 MPa (130 ksi).

   In noch bevorzugterer Weise sind die Behälter dieser Erfindung aus Materialien aufgebaut, die einen ultrahochfesten, niedriglegierten Stahl umfassen, der weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthält, und eine Zugfestigkeit, die ungefähr 1000 MPa (145 ksi) überschreitet, und eine DBTT niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweisen. Derartige Behälter werden vorzugsweise aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut. 



   Zusätzlich zu anderen Vorteilen dieser Erfindung, wie oben diskutiert, d. h. weniger Gesamtge- wicht mit einhergehenden Einsparungen im Transport, der Handhabung und Substruktur-Anforde- rungen, ist die ausgezeichnete Zähigkeit bei kryogener Temperatur von Speicherbehältern dieser Erfindung besonders vorteilhaft für Zylinder, welche häufig gehandhabt und für eine Wiederauffül- lung transportiert werden, wie etwa Zylinder zur Speicherung von CO2 das in der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie verwendet wird. Es ist kürzlich angekündigt worden, dass Industrieanlagen Mengenverkäufe von CO2 bei kalten Temperaturen durchführen, um den hohen Druck komprimier- ten Gases zu vermeiden. Speicherbehälter und Zylinder gemäss dieser Erfindung können vorteil- hafterweise verwendet werden, um verflüssigtes CO2 bei optimierten Bedingungen zu speichern und zu transportieren. 



   Die Auslegungskriterien und Aufbauverfahren von Behältern zur Speicherung von Fluiden kryogener Temperatur gemäss dieser Erfindung sind denjenigen Durchschnittsfachleuten vertraut, insbesondere im Hinblick auf die hierin bereitgestellte Offenbarung. 



   Rohre 
Strömungsleitungs-Verteilungsnetzsysteme, die Rohre umfassen, die aus Materialien aufge- baut sind, die einen ultrahochfesten, niedriglegierten Stahl umfassen, der weniger als 9 Gew.-% Nickel enthält und Zugfestigkeiten grösser als 830 MPa (120 ksi) und DBTTn niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweist, werden bereitgestellt. Vorzugsweise enthält der ultrahochfeste, niedrigle- gierte Stahl weniger als ungefähr 7 Gew.-% Nickel, und in bevorzugterer Weise enthält er weniger als ungefähr 5 Gew.-% Nickel. Vorzugsweise weist der ultrahochfeste, niedriglegierte Stahl eine Zugfestigkeit grösser als ungefähr 860 MPa (125 ksi) auf, und in bevorzugterer Weise grösser als ungefähr 900 MPa (130 ksi).

   In noch bevorzugterer Weise sind die Rohre des Strömungsleitungs- Verteilungsnetzsystems dieser Erfindung aus Materialien aufgebaut, die einen ultrahochfesten, niedriglegierten Stahl umfassen, der weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthält, und eine Zugfestigkeit, die ungefähr 1000 MPa (145 ksi) überschreitet, und eine DBTT niedriger als unge- fähr -73 C (-100 F) aufweist. Derartige Rohre sind vorzugsweise aus den ultrahochfesten, niedrig- legierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut. 



   Fig. 6 veranschaulicht ein Strömungsleitungs-Verteilungsnetzsystem 60 gemäss der vorliegen- den Erfindung. In einer Ausführungsform schliesst das Strömungsleitungs-Verteilungsnetzsystem 60 einen Rohrstrang, wie etwa primäre Verteilungsrohre 61, sekundäre Verteilungsrohre 62 und 

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 tertiäre Verteilungsrohre 63 ein und schliesst Hauptspeicherbehälter 64 und Endgebrauchs- Speicherbehälter 65 ein. Die Hauptspeicherbehälter 64 und die Endgebrauchs-Speicherbehälter 65 sind sämtlich für einen kryogenen Service ausgelegt, d. h. es wird eine geeignete Isolation bereit- gestellt.

   Jedweder geeignete Typ einer Isolation kann verwendet werden, beispielsweise, ohne dadurch diese Erfindung einzuschränken, eine Hochvakuum-Isolation, ausgebreiteter Schaum, gasgefüllte Puder und Fasermaterialien, evakuierte Puder, oder eine Mehrfachschicht-Isolation. 



  Die Auswahl einer geeigneten Isolation hängt von den Anforderungen an das Betriebsverhalten ab, wie es denjenigen Durchschnittsfachleuten des kryogenen Ingenieurwesens vertraut ist. Die Hauptspeicherbehälter 64, der Rohrstrang, wie etwa primäre Verteilungsrohre 61, sekundäre Verteilungsrohre 62 und tertiäre Verteilungsrohre 63, und Endgebrauchs-Speicherbehälter 65 sind vorzugsweise aus Stählen aufgebaut, die weniger als 9 Gew.-% Nickel enthalten und Zugfestigkei- ten grösser als 830 MPa (120 ksi) und DBTTn niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweisen, und sind in bevorzugterer Weise aus Stählen aufgebaut, die weniger als 3 Gew.-% Nickel enthalten und Festigkeiten grösser als ungefähr 1000 MPa (145 ksi) und DBTTn niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweisen.

   Überdies sind Hauptspeicherbehälter 64, der Rohrstrang, wie etwa primäre Verteilungsrohre 61, sekundäre Verteilungsrohre 62 und tertiäre Verteilungsrohre 63, und End- gebrauchs-Speicherbehälter 65 vorzugsweise aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, aufgebaut. 



  Andere Komponenten des Verteilungsnetzsystems 60 können aus den ultrahochfesten, niedrigle- gierten Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben sind, oder aus anderen geeigneten Materialien aufgebaut werden. 



   Die Fähigkeit, Fluide, die in dem Zustand kryogener Temperatur verwendet werden müssen, über ein Strömungsleitungs-Verteilungsnetzsystem zu verteilen, lässt kleinere Vor-Ort-Speicher- behälter zu, als sie nötig sein würden, wenn das Fluid über Tanklastwägen oder die Eisenbahn transportiert werden müsste. Der primäre Vorteil ist eine Reduktion in einer geforderten Speiche- rung aufgrund der Tatsache, dass es eine andauernde Zufuhr anstelle einer periodischen Ausliefe- rung des unter Druck stehenden Fluids kryogener Temperatur gibt. 



   Die Auslegungskriterien und Aufbauverfahren von Rohren für Strömungsleitungs-Verteilungs- netzsysteme für Fluide kryogener Temperatur gemäss dieser Erfindung sind denjenigen Durch- schnittsfachleuten vertraut, insbesondere im Hinblick auf die hierin bereitgestellte Offenbarung. 



   Die Prozesskomponenten, Behälter und Rohre dieser Erfindung werden zum Aufnehmen und Transportieren von unter Druck stehenden Fluiden kryogener Temperatur oder Fluiden kryogener Temperatur bei Atmosphärendruck in vorteilhafter Weise verwendet. Zusätzlich werden die Pro- zesskomponenten, Behälter und Rohre dieser Erfindung in vorteilhafter Weise zum Aufnehmen und Transportieren von unter Druck stehenden Fluiden nicht-kryogener Temperatur verwendet. 



   Während die vorangegangene Erfindung hinsichtlich einer oder mehrerer bevorzugter Ausfüh- rungsformen beschrieben worden ist, sollte verstanden werden, dass andere Modifikationen durchgeführt werden können, ohne von dem umfang der Erfindung abzuweichen, die in den fol- genden Ansprüchen bekanntgemacht ist. 
 EMI28.1 
 
<tb> 



  Glossar <SEP> von <SEP> Wortbegriffen:
<tb> 
<tb> Ac1-Transorrmationstemperatur: <SEP> Die <SEP> Temperatur, <SEP> bei <SEP> welcher <SEP> sich <SEP> Austenit <SEP> während <SEP> einer <SEP> Erwärmung <SEP> zu <SEP> bilden <SEP> beginnt;
<tb> 
<tb> AC3-Transformationstemperatur: <SEP> die <SEP> Temperatur, <SEP> bei <SEP> welcher <SEP> eine <SEP> Transformation
<tb> von <SEP> Ferrit <SEP> zu <SEP> Austenit <SEP> während <SEP> einer <SEP> Erwärmung
<tb> vollendet <SEP> ist;
<tb> 
<tb> Ar1-Transformationstemperautr: <SEP> die <SEP> Temperatur, <SEP> bei <SEP> welcher <SEP> eine <SEP> Transformation
<tb> von <SEP> Austenit <SEP> zu <SEP> Ferrit <SEP> oder <SEP> zu <SEP> Ferrit <SEP> plus <SEP> Zementit
<tb> während <SEP> einer <SEP> Abkühlung <SEP> vollendet <SEP> ist;
<tb> 
<tb> Ar3-Transformationstemperatur:

   <SEP> die <SEP> Temperatur, <SEP> bei <SEP> welcher <SEP> sich <SEP> Austenit <SEP> zu <SEP> Ferrit
<tb> während <SEP> einer <SEP> Abkühlung <SEP> zu <SEP> transformieren
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 29> 

 
 EMI29.1 
 
<tb> beginnt;
<tb> 
<tb> CFZ <SEP> : <SEP> kontrollierte <SEP> Erstarrungszone;
<tb> 
<tb> herkömmliches <SEP> LNG <SEP> : <SEP> Naturgas <SEP> bei <SEP> ungefähr <SEP> Atmosphärendruck <SEP> und <SEP> ungefähr-162 C <SEP> (-260 F);
<tb> 
<tb> Kühlungsrate: <SEP> Kühlungsrate <SEP> in <SEP> dem <SEP> Zentrum, <SEP> oder <SEP> im <SEP> wesentlichen <SEP> in <SEP> dem <SEP> Zentrum <SEP> der <SEP> Plattendicke;
<tb> 
<tb> kryogene <SEP> Temperatur <SEP> : <SEP> Temperatur <SEP> niedriger <SEP> als <SEP> ungefähr
<tb> -40 C <SEP> (-40 F);
<tb> 
<tb> CTOD <SEP> : <SEP> Rissspitzen-Öffnungsverschiebung <SEP> ;
<tb> 
<tb> DBTT <SEP> (Risshaltetemperatur):

   <SEP> beschreibt <SEP> zwei <SEP> Bruchregime <SEP> in <SEP> Strukturstählen;
<tb> bei <SEP> Temperaturen <SEP> unterhalb <SEP> der <SEP> DBTT <SEP> neigt <SEP> ein
<tb> Defekt <SEP> durch <SEP> einen <SEP> Niedrigenergie-Sprödigkeits(brittle)-Bruch <SEP> aufzutreten, <SEP> während <SEP> bei <SEP> Temperaturen <SEP> oberhalb <SEP> der <SEP> DBTT <SEP> ein <SEP> Defekt <SEP> durch
<tb> einen <SEP> Hochenergie-Zähigkeitsbruch <SEP> aufzutreten
<tb> neigt <SEP> ;
<tb> 
<tb> wesentlich <SEP> : <SEP> im <SEP> wesentlichen <SEP> 100 <SEP> Vol.-%;
<tb> 
<tb> GMAW <SEP> : <SEP> Gasmetall-Bogenschweissen;
<tb> 
<tb> härtende <SEP> Partikel <SEP> : <SEP> oder <SEP> mehrere <SEP> aus <SEP> den <SEP> folgenden: <SEP> s-Kupfer,
<tb> Mo2C, <SEP> oder <SEP> die <SEP> Karbide <SEP> und <SEP> Kohlenstoffnitride <SEP> von
<tb> Niob <SEP> und <SEP> Vanadium;
<tb> 
<tb> HAZ <SEP> :

   <SEP> wärmebeaufschlagte <SEP> Zone <SEP> ("heat <SEP> affected <SEP> zone") <SEP> ; <SEP> 
<tb> 
<tb> interkritischer <SEP> Temperaturbereich <SEP> : <SEP> ungefähr <SEP> der <SEP> Ac1-Transofrmationstemperaut
<tb> bis <SEP> ungefähr <SEP> der <SEP> AC3-Transformationstemperatur
<tb> beim <SEP> Erwärmen, <SEP> und <SEP> von <SEP> ungefähr <SEP> der <SEP> Ar3-Transformationstemperatur <SEP> bis <SEP> ungefähr <SEP> der <SEP> Ar1-Transformationstemperatur <SEP> beim <SEP> Abkühlen;
<tb> 
<tb> Kic: <SEP> kritischer <SEP> Spannungs-Intensitätsfaktor;
<tb> 
<tb> kJ <SEP> : <SEP> Kilojoule;
<tb> 
<tb> niedriglegierter <SEP> Stahl <SEP> : <SEP> Stahl, <SEP> der <SEP> Eisen <SEP> und <SEP> weniger <SEP> als <SEP> ungefähr
<tb> 10 <SEP> Gew. <SEP> -% <SEP> Gesamt-Legierungszusätze <SEP> enthält;
<tb> 
<tb> MA <SEP> :

   <SEP> Martensit-Austenit;
<tb> 
<tb> maximal <SEP> zugelassene <SEP> Rissgrösse <SEP> : <SEP> kritischeRisslänge <SEP> und-tiefe;
<tb> 
<tb> Mo2C: <SEP> eine <SEP> Form <SEP> von <SEP> Molybdänkarbid;
<tb> 
<tb> Ms-Transformationstemperatur: <SEP> die <SEP> Temperatur, <SEP> bei <SEP> welcher <SEP> die <SEP> Transformation
<tb> von <SEP> Austenit <SEP> in <SEP> Martenit <SEP> während <SEP> einer <SEP> Kühlung
<tb> beginnt <SEP> ;
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 30> 

 
 EMI30.1 
 
<tb> unter <SEP> Druck <SEP> stehendes, <SEP> verflüssigtes <SEP> Naturgas <SEP> bei <SEP> einem <SEP> Druck <SEP> von <SEP> ungefähr <SEP> 1035 <SEP> kPa
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Naturgas <SEP> (PLNG) <SEP> :

   <SEP> (150 <SEP> psia) <SEP> bis <SEP> ungefähr <SEP> 7590 <SEP> kPa <SEP> (1100 <SEP> psia) <SEP> und
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> bei <SEP> einer <SEP> Temperatur <SEP> von <SEP> ungefähr <SEP> -123 C
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> (-190 F) <SEP> bis <SEP> ungefähr <SEP> -62 C <SEP> (-80 F);
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> ppm: <SEP> Teile <SEP> pro <SEP> Million <SEP> ("parts-per-million");
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> überwiegend <SEP> : <SEP> zumindest <SEP> ungefähr <SEP> 50 <SEP> Volumenprozent;
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Abschrecken <SEP> :

   <SEP> beschleunigtes <SEP> Abkühlen <SEP> durch <SEP> jedwedes <SEP> Mittel,
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> wobei <SEP> ein <SEP> Fluid <SEP> benutzt <SEP> wird, <SEP> das <SEP> aufgrund <SEP> seiner
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Tendenz <SEP> gewählt <SEP> wird, <SEP> die <SEP> Kühlungsrate <SEP> des
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Stahls <SEP> zu <SEP> erhöhen, <SEP> im <SEP> Gegensatz <SEP> zu <SEP> einer <SEP> Luft-
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> kühlung <SEP> ;
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Abschreckungs-Stopp-Temperatur <SEP> (QST) <SEP> :

   <SEP> die <SEP> höchste <SEP> oder <SEP> im <SEP> wesentlichen <SEP> die <SEP> höchste
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Temperatur, <SEP> die <SEP> an <SEP> der <SEP> Oberfläche <SEP> der <SEP> Platte <SEP> er-
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> reicht <SEP> wird, <SEP> nachdem <SEP> ein <SEP> Abschrecken <SEP> gestoppt
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> ist, <SEP> aufgrund <SEP> von <SEP> Wärme, <SEP> die <SEP> von <SEP> der <SEP> Mittendicke
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> der <SEP> Platte <SEP> transmittiert <SEP> wird;
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> QST <SEP> : <SEP> Abschreckungs-Stopp-Temperatur
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> ("Quench <SEP> Stop <SEP> Temperature");
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Bramme <SEP> :

   <SEP> ein <SEP> Stahlstück, <SEP> das <SEP> jedwede <SEP> Dimensionen <SEP> auf-
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> weist <SEP> ;
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Zugfestigkeit <SEP> : <SEP> das <SEP> Verhältnis <SEP> der <SEP> maximalen <SEP> Last <SEP> zur <SEP> ursprüngli-
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> chen <SEP> Querschnittsfläche <SEP> beim <SEP> Zugfestigkeits-
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Prüfen <SEP> ;
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> TIG-Schweissen: <SEP> Wolfram-Inertgas-Schweissen
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> ("tungsten <SEP> inert <SEP> gas");
<tb> 
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<tb> 
<tb> Tnr-Temperatur: <SEP> die <SEP> Temperatur, <SEP> unterhalb <SEP> welcher <SEP> Austenit <SEP> nicht
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<tb> 
<tb> 
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<tb> rekristallisiert;
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<tb> 
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<tb> 
<tb> USPTO <SEP> :

   <SEP> Patent- <SEP> und <SEP> Warenzeichenamt <SEP> der <SEP> Vereinigten
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Staaten <SEP> (United <SEP> States <SEP> Patent <SEP> and <SEP> Trademark
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Office"); <SEP> und
<tb> 
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<tb> 
<tb> 
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<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Schweissung <SEP> :

   <SEP> eine <SEP> geschweisste <SEP> Verbindung, <SEP> einschliessend:
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> (i) <SEP> das <SEP> Schweissmetall, <SEP> (ii) <SEP> die <SEP> hitzebeaufschlagte
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Zone <SEP> (HAZ) <SEP> und <SEP> (iii) <SEP> das <SEP> Basismetall <SEP> in <SEP> der <SEP> "nahen
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Nachbarschaft" <SEP> der <SEP> HAZ.

   <SEP> Der <SEP> Abschnitt <SEP> des <SEP> Basis-
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> metalls, <SEP> das <SEP> als <SEP> innerhalb <SEP> der <SEP> "nahen <SEP> Nachbar-
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> schaft" <SEP> der <SEP> HAZ <SEP> gelegen <SEP> betrachtet <SEP> wird, <SEP> und
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> deswegen <SEP> als <SEP> ein <SEP> Teil <SEP> der <SEP> Schweissung, <SEP> variiert <SEP> in
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Abhängigkeit <SEP> von <SEP> Faktoren, <SEP> die <SEP> denjenigen <SEP> Durch-
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> schnittsfachleuten <SEP> bekannt <SEP> sind, <SEP> beispielsweise,
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> ohne <SEP> Einschränkung, <SEP> von <SEP> der <SEP> Breite <SEP> der <SEP> Schwei-
<tb> 
<tb> 
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<tb> &num;

  ung, <SEP> der <SEP> Grösse <SEP> des <SEP> Elements, <SEP> das <SEP> geschweisst
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> worden <SEP> ist, <SEP> der <SEP> Anzahl <SEP> der <SEP> Schweissungen, <SEP> die <SEP> er-
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> forderlich <SEP> sind, <SEP> um <SEP> das <SEP> Element <SEP> zu <SEP> fertigen, <SEP> und
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> der <SEP> Entfernung <SEP> zwischen <SEP> den <SEP> Schweissungen.
<tb>

Claims (16)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Wärmetauschersystem, umfassend einen Wärmetauscherkörper und eine Vielzahl von Stauplatten, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Wärmetauscherkörper dafür eignet, um ein Fluid bei einem höheren Druck als ungefähr 1035 kPa (150 psia) und einer Tempe- ratur niedriger als ungefähr -40 C (-40 F) zu enthalten, wobei der Wärmetauscherkörper konstruiert ist, indem eine Vielzahl von getrennten Platten aus Materialien zusammen ver- bunden werden, die einen niedrig legierten Stahl mit einer ultrahohen Festigkeit umfassen, der weniger als 9 Gew.-% Nickel enthält und eine Zugfestigkeit grösser als 830 Mpa (120 ksi) und eine Risshaltetemperatur DBTT niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) auf- weist, wobei Verbindungen zwischen den diskreten Platten eine ausreichende Festigkeit und Zähigkeit bei den Druck- und Temperaturbedingungen aufweisen,
    um das verdichtete Fluid zu enthalten.
  2. 2. Wärmetauschersystem, umfassend einen Wärmertauscherkörper und eine Vielzahl von Stauplatten dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscherköper geeiget ist, um ver- dichtetes verflüssigtes natürliches Gas bei einem Druck von ungefähr 1035 kPa (150 psia) bis ungefähr 7590 kPa (1100 psia) und bei einer Temperatur von ungefähr -123 C (-190 F) bis ungefähr -62 C (-80 F) zu enthalten, wobei der Wärmetauscherkörper kon- struiert ist, indem eine Vielzahl von getrennten Platten auf Materialien zusammen verbun- den werden, die einen niedrig legierten Stahl mit einer ultrahohen Festigkeit umfassen, der weniger als 9 Gew.-% Nickel enthält und eine Zugfestigkeit grösser als 830 Mpa (120 ksi) und eine Risshaltetemperatur DBTT niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweist,
    wobei Verbindung zwischen den diskreten Platten eine ausreichende Festigkeit und Zähigkeit bei den Druck- und Temperaturbedingungen aufweisen, um das verdichtete verflüssigte natür- liche Gas zu enthalten.
  3. 3. Kondensersystem, umfassend einen Kondenserbehälter und eine Wärmetauschereinrich- tung, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kondenserbehälter dafür eignet, um ein Fluid bei einem höheren Druck als ungefähr 1035 kPa (150 psia) und einer Temperatur niedriger als ungefähr 40 C (-40 F) zu enthalten, wobei der Kondenserbehälter konstruiert ist, in- dem eine Vielzahl von getrennten Platten aus Materialien zusammen verbunden werden, die einen niedrig legierten Stahl mit einer ultrahohen Festigkeit umfassen, der weniger als 9 Gew.-% Nickel enthält und eine Zugfestigkeit grösser als 830 Mpa (120 ksi) und eine Risshaltetemperatur DBTT niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweist, wobei Verbin- dungen zwischen den diskreten Platten eine ausreichende Festigkeit und Zähigkeit bei den Druck- und Temperaturbedingungen aufweisen, um das verdichtete Fluid zu enthalten.
  4. 4. Verdampfersystem, umfassend einen Verdampferbehälter und eine Wärmetauscherein- richtung, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Verdampferbehälter dafür eignet, um ein Fluid bei einem höheren Druck als ungefähr 1035 kPa (150 psia) und einer Temperatur niedriger als ungefähr -40 C (-40 F) zu enthalten, wobei der Verdampferbehälter kon- struiert ist, indem eine Vielzahl von getrennten Platten aus Materialien zusammen verbun- den werden, die einen niedrig legierten Stahl mit einer ultrahohen Festigkeit umfassen, der weniger als 9 Gew.-% Nickel enthält und eine Zugfestigkeit grösser als 830 Mpa (120 ksi) und eine Risshaltetemperatur DBTT niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweist, wobei Verbindungen zwischen den diskreten Platten eine ausreichende Festigkeit und Zähigkeit bei den Druck- und Temperaturbedingungen aufweisen, um das verdichtete Fluid zu ent- halten.
  5. 5. Separatorsystem, umfassend einen Separatorbehälter und wenigstens eine Isolations- stauplatte, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Separatorbehälter dafür eignet, um ein Fluid bei einem höheren Druck als ungefähr 1035 kPa (150 psia) und einer Temperatur niedriger als ungefähr -40 C (-40 F) zu enthalten, wobei der Separatorbehälter konstruiert ist, indem eine Vielzahl von getrennten Platten aus Materialien zusammen verbunden wer- den, die einen niedrig legierten Stahl mit einer ultrahohen Festigkeit umfassen, der weni- ger als 9 Gew.-% Nickel enthält und eine Zugfestigkeit grösser als 830 Mpa (120 ksi) und eine Risshaltetemperatur DBTT niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweist, wobei Verbindungen zwischen den diskreten Platten eine ausreichende Festigkeit und Zähigkeit <Desc/Clms Page number 32> bei den Druck- und Temperaturbedingungen aufweisen,
    um das verdichtete Fluid zu ent- halten.
  6. 6. Separatorsystem, umfassend einen Separatorbehälter und wenigstens eine Isolations- stauplatte, dadurch gekennzeichnet, dass ein Separatorbehälter vorgesehen ist, um ver- dichtetes verflüssigtes natürliches Gas bei einem Druck von ungefähr 1035 kPa (150 psia) bis ungefähr 7590 kPa (1100 psia) und bei einer Temperatur von ungefähr -123 C (-190 F) bis ungefähr -62 C (-80 F) zu enthalten, wobei der Separatorbehälter konstruiert ist, indem eine Vielzahl von getrennten Platten aus Materialien zusammen verbunden wer- den, die einen niedrig legierten Stahl mit einer ultrahohen Festigkeit umfassen, der weni- ger als 9 Gew.-% Nickel enthält und eine Zugfestigkeit grösser als 830 Mpa (120 ksi) und eine Risshaltetemperatur DBTT niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweist,
    wobei Verbindungen zwischen den diskreten Platten eine ausreichende Festigkeit und Zähigkeit bei den Druck- und Temperaturbedingungen aufweisen, um das verdichtete verflüssigte natürliche Gas zu enthalten.
  7. 7. Prozesssäulensystem, umfassend eine Prozesssäule und eine Verpackung, dadurch ge- kennzeichnet, dass sich die Prozesssäule dafür eignet, um ein Fluid bei einem höheren Druck als ungefähr 1035 kPa (150 psia) und einer Temperatur niedriger als ungefähr 40 C (-40 F) zu enthalten, wobei die Prozesssäule konstruiert ist, indem eine Vielzahl von ge- trennten Platten aus Materialien zusammen verbunden werden, die einen niedrig legierten Stahl mit einer ultrahohen Festigkeit umfassen, der weniger als 9 Gew.-% Nickel enthält und eine Zugfestigkeit grösser als 830 Mpa (120 ksi) und eine Risshaltetemperatur DBTT niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweist, wobei Verbindungen zwischen den diskre- ten Platten eine ausreichende Festigkeit und Zähigkeit bei den Druck- und Temperaturbe- dingungen aufweisen, um das verdichtete Fluid zu enthalten.
  8. 8. Prozesssäulensystem, umfassend eine Prozessäule und eine Verpackung, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Prozesssäule geeignet ist, um verdichtetes verflüssigtes natürli- ches Gas bei einem Druck von ungefähr 1035 kPa (150 psia) bis ungefähr 7590 kPa (1100 psia) und bei einer Temperatur von ungefähr -123 C (-190 F) bis ungefähr -62 C (-80 F) zu enthalten, wobei die Prozesssäule konstruiert ist, indem eine Vielzahl von ge- trennten Platten aus Materialien zusammen verbunden werden, die einen niedrig legierten Stahl mit einer ultrahohen Festigkeit umfassen, der weniger als 9 Gew.-% Nickel enthält und eine Zugfestigkeit grösser als 830 Mpa (120 ksi) und eine Risshaltetemperatur DBTT niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweist,
    wobei Verbindungen zwischen den diskre- ten Platten eine ausreichende Festigkeit und Zähigkeit bei den Druck- und Tempera- turbedingungen aufweisen, um das verdichtete verflüssigte natürliche Gas zu enthalten.
  9. 9. Pumpensystem, umfassend ein Pumpengehäuse und eine Antriebskupplung, dadurch ge- kennzeichnet, dass sich das Pumpengehäuse dafür eignet, um ein Fluid bei einem höhe- ren Druck als ungefähr 1035 kPa (150 psia) und einer Temperatur niedriger als ungefähr -40 C (-40 F) zu enthalten, wobei das Pumpengehäuse konstruiert ist, indem eine Vielzahl von getrennten Platten aus Materialien zusammen verbunden werden, die einen niedrig legierten Stahl mit einer ultrahohen Festigkeit umfassen, der weniger als 9 Gew.-% Nickel enthält und eine Zugfestigkeit grösser als 830 Mpa (120 ksi) und eine Risshaltetemperatur DBTT niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweist, wobei Verbindungen zwischen den diskreten Platten eine ausreichende Festigkeit und Zähigkeit bei den Druck- und Tempera- turbedingungen aufweisen, um das verdichtete Fluid zu enthalten.
  10. 10. Pumpensystem, umfassend ein Pumpengehäuse und eine Antriebskupplung, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Pumpengehäuse geeignet ist, um verdichtetes verflüssigtes natür- liches Gas bei einem Druck von ungefähr 1035 kPa (150 psia) bis ungefähr 7590 kPa (1100 psia) und bei einer Temperatur von ungefähr -123 C (190 F) bis ungefähr -62 C (-80 F) zu enthalten, wobei das Pumpengehäuse konstruiert ist, indem eine Vielzahl von getrennten Platten aus Materialien zusammen verbunden werden, die einen niedrig legier- ten Stahl mit einer ultrahohen Festigkeit umfassen, der weniger als 9 Gew.-% Nickel ent- hält und eine Zugfestigkeit grösser als 830 Mpa (120 ksi) und eine Risshaltetemperatur DBTT niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweist,
    wobei Verbindungen zwischen den diskreten Platten eine ausreichende Festigkeit und Zähigkeit bei den Druck- und Tempera- <Desc/Clms Page number 33> turbedingungen aufweisen, um das verdichtete verflüssigte natürliche Gas zu enthalten.
  11. 11. Fackelsystem, umfassend eine Fackelleitung und einen Fackelschrubber, dadurch ge- kennzeichnet, dass sich die Fackelleitung dafür eignet, um ein Fluid bei einem höheren Druck als ungefähr 1035 kPa (150 psia) und einer Temperatur niedriger als ungefähr -40 C (-40 F) zu enthalten, wobei die Fackelleitung konstruiert ist, indem eine Vielzahl von getrennten Platten aus Materialien zusammen verbunden werden, die einen niedrig legier- ten Stahl mit einer ultrahohen Festigkeit umfassen, der weniger als 9 Gew.-% Nickel ent- hält und eine Zugfestigkeit grösser als 830 MPa (120 ksi) und eine Risshaltetemperatur DBTT niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweist, wobei Verbindungen zwischen den diskreten Platten eine ausreichende Festigkeit und Zähigkeit bei den Druck- und Tempera- turbedingungen aufweisen, um das verdichtete Fluid zu enthalten.
  12. 12. Fackelsystem, umfassend eine Fackelleitung und einen Fackelschrubber, dadurch ge- kennzeichnet, dass eine Fackelleitung vorgesehen ist, um verdichtetes verflüssigtes natür- liches Gas bei einem Druck von ungefähr 1035 kPa (150 psia) bis ungefähr 7590 kPa (1100 psia) und bei einer Temperatur von ungefähr -123 C (-190 F) bis ungefähr -62 C (-80 F) zu enthalten, wobei die Fackelleitung konstruiert ist, indem eine Vielzahl von ge- trennten Platten aus Materialien zusammen verbunden werden, die einen niedrig legierten Stahl mit einer ultrahohen Festigkeit umfassen, der weniger als 9 Gew.-% Nickel enthält und eine Zugfestigkeit grösser als 830 MPa (120 ksi) und eine Risshaltetemperatur DBTT niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweist,
    wobei Verbindungen zwischen den diskre- ten Platten eine ausreichende Festigkeit und Zähigkeit bei den Druck- und Temperaturbe- dingungen aufweisen, um das verdichtete verflüssigte natürliche Gas zu enthalten.
  13. 13. Flussleitungsverteilungs-Netzsystem, umfassend wenigstens einen Speicherbehälter und wenigstens ein Verteilungsrohr, dadurch gekennzeichnet, dass sich der wenigstens ein Speicherbehälter, der sich dafür eignet, um ein Fluid bei einem höheren Druck als unge- fähr 1035 kPa (150 psia) und einer Temperatur niedriger als ungefähr -40 C (-40 F) zu enthalten, wobei der Speicherbehälter konstruiert ist, indem eine Vielzahl von getrennten Platten aus Materialien zusammen verbunden werden, die einen niedrig legierten Stahl mit einer ultrahohen Festigkeit umfassen, der weniger als 9 Gew.-% Nickel enthält und eine Zugfestigkeit grösser als 830 Mpa (120 ksi) und eine Risshaltetemperatur DBTT niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweist,
    wobei Verbindungen zwischen den diskreten Platten eine ausreichende Festigkeit und Zähigkeit bei den Druck- und Temperaturbedingungen aufweisen, um das verdichtete Fluid zu enthalten.
  14. 14. Flussleitungsverteilungs-Netzsystem, umfassend wenigstens ein Verteilungsrohr und we- nigstens einen Speicherbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass sich das wenigstens ein Verteilungsrohr dafür eignet, um ein Fluid bei einem höheren Druck als ungefähr 1035 kPa (150 psia) und einer Temperatur niedriger als ungefähr -40 C (-40 F) zu enthalten, wobei das wenigstens eine Verteilungsrohr konstruiert ist, indem eine Vielzahl von getrennten Platten aus Materialien zusammen verbunden werden, die einen niedrig legierten Stahl mit einer ultrahohen Festigkeit umfassen, der weniger als 9 Gew.-% Nickel enthält und eine Zugfestigkeit grösser als 830 Mpa (120 ksi) und eine Risshaltetemperatur DBTT niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweist,
    wobei Verbindungen zwischen den diskreten Platten eine ausreichende Festigkeit und Zähigkeit bei den Druck- und Temperaturbedingungen aufweisen, um das verdichtete Fluid zu enthalten.
  15. 15. Flussleitungsverteilungs-Netzsystem, umfassend wenigstens einen Speicherbehälter und wenigstens ein Verteilungsrohr, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens ein Spei- cherbehälter geeignet ist, um verdichtetes verflüssigtes natürliches Gas bei einem Druck von ungefähr 1035 kPa (150 psia) bis ungefähr 7590 kPa (1100 psia) und bei einer Tem- peratur von ungefähr -123 C (-190 F) bis ungefähr -62 C (-80 F) zu enthalten, wobei der Speicherbehälter konstruiert ist, indem eine Vielzahl von getrennten Platten aus Materia- lien zusammen verbunden werden, die einen niedrig legierten Stahl mit einer ultrahohen Festigkeit umfassen, der weniger als 9 Gew.-% Nickel enthält und eine Zugfestigkeit grösser als 830 Mpa (120 ksi) und eine Risshaltetemperatur DBTT niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweist,
    wobei Verbindungen zwischen den diskreten Platten eine ausrei- chende Festigkeit und Zähigkeit bei den Druck- und Temperaturbedingungen aufweisen, <Desc/Clms Page number 34> um das verdichtete verflüssigte natürliche Gas zu enthalten.
  16. 16. Flussleitungsverteilungs-Netzsystem, umfassend wenigstens ein Verteilungsrohr und wenigstens einen Speicherbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens ein Verteilungsrohr geeignet ist, um verdichtetes verflüssigtes natürliches Gas bei einem Druck von ungefähr 1035 kPa (150 psia) bis ungefähr 7590 kPa (1100 psia) und bei einer Temperatur von ungefähr -123 C (-190 F) bis ungefähr -62 C (-80 F) zu enthalten, wobei das Verteilungsrohr konstruiert ist, indem eine Vielzahl von getrennten Platten aus Mate- rialien zusammen verbunden werden, die einen niedrig legierten Stahl mit einer ultrahohen Festigkeit umfassen, der weniger als 9 Gew.-% Nickel enthält und eine Zugfestigkeit grösser als 830 Mpa (120 ksi) und eine Risshaltetemperatur DBTT niedriger als ungefähr -73 C (-100 F) aufweist,
    wobei Verbindungen zwischen den diskreten Platten eine ausrei- chende Festigkeit und Zähigkeit bei den Druck- und Temperaturbedingungen aufweisen, um das verdichtete verflüssigte natürliche Gas zu enthalten.
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