CH694136A5

CH694136A5 - Anlage zum Aufnehmen und Transportieren eines Fluides kryogener Temperatur.

Info

Publication number: CH694136A5
Application number: CH01228/00A
Authority: CH
Inventors: Moses Minta; James R Rigby; Edward L Kimble
Original assignee: Exxonmobil Upstream Res Co
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1998-06-18
Publication date: 2004-07-30
Also published as: AT411107B; EP1040305A1; GB0013636D0; HRP980343B1; GEP20033122B; GB2350121B; EG22215A; IL136845A0; SK8702000A3; NO20003172L; GB2350121A; OA11525A; RU2200920C2; FI20001439A; AU8152098A; SE0002277L; NO20003172D0; GC0000004A; DK174826B1; KR100381322B1

Description


  



   



   Diese Erfindung betrifft eine Anlage zum Aufnehmen und Transportieren  eines Fluides kryogener Temperaturen. Gezeigt werden Prozesskomponenten,  Behälter und Rohre, geeignet zum Aufnehmen und Transportieren von  Fluiden kryogener Temperatur, insbesondere Prozesskomponenten, 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 Risshaltetemperatur niedriger  als ungefähr -73 DEG C (-100 DEG F) aufweist.  Stand der Technik  



   Verschiedene Wortbegriffe sind in der folgenden Beschreibung definiert.  Zur Erleichterung wird hierin, unmittelbar den Ansprüchen 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 DEG C (-40 DEG F), ohne zu versagen, zu verarbeiten,  aufzunehmen 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-Pulverzeugungszyklen,  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 kryogene Flüssigkeiten in Prozess- und Kühlungssystemen  zu bewegen, wo die Temperatur niedriger als ungefähr -73 DEG C (-100  DEG F) sein kann. Zusätzlich wird, wenn brennbare Fluide in ein Abfackelsystem  während einer Verarbeitung entspannt werden, der Fluiddruck reduziert,  z.B. über ein Sicherheitsdruckventil. 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 Abfackelsystemen verwendet wird, nicht  adäquat ist. Ein typischer Kohlenstoffstahl kann bei kryogenen Temperaturen  brechen.

   In vielen industriellen Anwendungen werden Fluide bei hohen  Drucken aufgenommen 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,  sodass das Fluid als eine Flüssigkeit aufgenommen und transportiert  werden kann. Fluide können bei Kombinationen von Drucken und Temperaturen  verflüssigt werden, die den Blasenpunkt-Zuständen für die Fluide  entsprechen. Abhängig von den Eigenschaften des Fluids kann es ökonomisch  vorteilhaft sein, das Fluid in einem unter Druck stehenden, kryogenen  Temperatur-Zustand aufzunehmen und zu transportieren, wenn kosteneffektive  Einrichtungen zum Aufnehmen und Transportieren des unter Druck stehenden  Fluids bei kryogener Temperatur verfügbar sind. Verschiedene Arten,  um ein unter Druck stehendes Fluid bei kryogener Temperatur zu transportieren,  sind möglich, z.B. Tanklastzüge, Tankwagen oder Seetransport.

   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 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 beiden 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, lasttragenden 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 kryogener 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 DEG  C (-150 DEG F), -155 DEG C (-250 DEG F) bzw. -175 DEG C (-280 DEG  F) und Zugfestigkeiten 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 herkömmlichen Nickel-enthaltenden Stähle  wegen ihrer guten Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen, aber sie  muss um ihre relativ niedrigen Zugfestigkeiten herum gestalten. Die  Gestaltung erfordert im Allgemeinen übermässige Stahldicken für lasttragende  Anwendungen bei kryogener Temperatur. Somit neigt eine Verwendung  dieser Nickel-enthaltenden Stähle in lasttragenden Anwendungen bei  kryogener Temperatur    dazu, auf Grund der hohen Kosten des Stahls  kombiniert mit den erforderlichen Stahldicken teuer zu sein. 



   Obwohl einige kommerziell verfügbare Kohlenstoffstähle DBTTn so niedrig  wie ungefähr -46 DEG C (-50 DEG 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 (Al-5083 oder Al-5085) oder rostfreier Stahl  werden herkömmlicherweise verwendet, um kommerziell verfügbare Prozesskomponenten  und Behälter aufzubauen, welche Bedingungen bei kryogener Temperatur  unterliegen.

   Auch werden manchmal Spezialmaterialien, wie etwa Titanlegierungen  und spezielle epoxidimprägnierte, gewebte Faserglas-Komposite, verwendet.  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 Transport der  dickwandigen Komponenten und Behälter, kombiniert mit den erhöhten  Kosten des Materials 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, eine  Anlage zum Aufnehmen und Transportieren eines Fluides kryogener Temperatur  zu zeigen. Es werden Prozesskomponenten und Behälter, die zum ökonomischen  Aufnehmen und Transportieren von Fluiden bei kryogener Temperatur  geeignet sind gezeigt, und Rohre, die zum ökonomischen Aufnehmen  und Transportieren von Fluiden bei kryogener Temperatur geeignet  sind. Auch sollen derartige Prozesskomponenten, Behälter und Rohre  gezeigt werden, welche aus Materialien aufgebaut sind, die sowohl  eine adäquate Festigkeit als auch eine Bruchzähigkeit aufweisen,  um unter Druck stehende Fluide kryogener Temperatur aufzunehmen.  Darstellung der Erfindung  



   Die erfindungsgemässe Anlage ist durch die Merkmale des Anspruch  1 gekennzeichnet. Die gezeigten Prozesskomponenten, Behälter und  Rohre 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 bevorzugterer Weise weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel  enthält. Der Stahl weist vorteilhaft 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 DEG C (-100 DEG F). 



   Diese neuen Prozesskomponenten und Behälter können vorteilhafterweise  beispielsweise in kryogenen Entspanneranlagen für Naturgas-Flüssigkeitswiedergewinnung,  in einer verflüssigten Na   dem gesteuerten Erstarrungszonen-("CFZ")-Prozess,  erstmals durchführt durch die Exxon Production Research Company,  in kryogenen Kühlungssystemen, in Niedrigtemperatur-Energieerzeugungssystemen  und in kryogenen Prozessen, die sich auf die Herstellung von Äthylen  und Propylen beziehen, verwendet werden. Eine Verwendung dieser neuen  Prozesskomponenten, Behälter und Rohre reduziert vorteilhafterweise  das Risiko eines kalten Sprödigkeitsbruchs, der normalerweise mit  herkömmlichen Kohlenstoffstählen im Service bei kryogenen Temperaturen  einhergeht. Zusätzlich können diese Prozesskom-ponenten und Behälter  die ökonomische Attraktivität eines Projektes erhöhen.

    Kurze  Beschreibung der Zeichnungen  



   Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden  werden, indem auf die folgende detaillierte Beschreibung und die  beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:      Fig. 1 ein typisches Prozessflussdiagramm, das veranschaulicht,  wie einige der Prozesskomponenten der vorliegenden Erfindung in einer  Entmethaner-Gasanlage verwendet werden;     Fig. 2 einen Einzeldurchlauf-Wärmeaustauscher  mit festem Rohrboden;       Fig. 3 einen Kesselaufkocher-Wärmeaustauscher;     Fig. 4 einen Entspannungszufuhrtrenner;     Fig. 5 ein Abfackelsystem;     Fig. 6 ein Strömungsleitungs-Verteilungsnetzsystem;     Fig.

    7 ein Kondensatorsystem wie es in einem umgekehrten Rankine-Zyklus  verwendet wird;     Fig. 8 einen Kondensator, wie er in einem Kaskadenkühlungszyklus  verwendet wird;     Fig. 9 einen Verdampfer, wie er in einem Kaskadenkühlungszyklus  verwendet wird;     Fig. 10 ein Pumpensystem;     Fig. 11 ein  Prozesssäulensystem;     Fig. 12 ein weiteres Prozesssäulensystem;     Fig. 13A ein Diagrammm einer kritischen Risstiefe für eine  vorgegebene Risslänge als eine Funktion einer CTOD-Bruchzähigkeit  und einer Eigenspannung; und     Fig. 13B die Geometrie (Länge  und Tiefe) eines Risses.  



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



   Die vorliegende Beschreibung zeigt neue Prozesskomponenten, Behälter  und Rohre, geeignet zum Verarbeiten, Aufnehmen und Transportieren  von Fluiden kryogener Temperatur; und 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 Zugfestigkeit grösser als 830 MPa  (120 ksi) und eine DBTT niedriger als ungefähr -73 DEG C (-100 DEG  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 Prozesskomponenten, Behälter und  Rohre aus Materialien aufgebaut sind, die einen ultrahochfesten,  niedriglegierten 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 DEG C (-100 DEG 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 DEG C (-100 DEG F) aufweist. 



   Fünf gemeinsam anhängige, vorläufige US-Patentanmeldungen (die "PLNG-Patentanmeldungen"),  jede betitelt mit "Verbessertes System zum Verarbeiten, Speichern  und Transportieren von verflüssigtem Naturgas", beschreiben Behälter  und Tankschiffe zum Speichern und für den Seetransport von unter  Druck stehendem, verflüssigtem Naturgas (PLNG ("pressurized liquefied  natural 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 DEG C (-190 DEG  F) bis ungefähr -62 DEG C (-80 DEG F). Die neueste der PLNG-Patentanmeldungen  weist ein Prioritätsdatum vom 14. Mai 1998 auf und wird durch die  Anmelder als Docket-No. 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  60/050 280 identifiziert. 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 besagten  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 60/079 904 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 DEG C  (-170 DEG F) bis ungefähr -62 DEG C (-80 DEG 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 DEG C (-150  DEG F) bis ungefähr -79 DEG C (-110 DEG F) gespeichert. In noch bevorzugterer  Weise betragen die unteren Grenzen der Druck- und Temperaturbereiche  für den PLNG-Treibstoff ungefähr 2760 kPa (400 psia) und ungefähr  -96 DEG C (-140 DEG 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 Bruchereignis 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 Betriebsbedingungen  bei einer kryogenen Temperatur. Vorzugsweise weisen diese Beispiel-Stähle  DBTTn von niedriger als ungefähr -73 DEG C (-100 DEG F) auf. 



   Kürzliche Fortschritte in der Stahlherstellungstechnologie haben  die Fertigung von neuen, ultrahochfesten, 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 Stahlplatten mit Zugfestigkeiten  von ungefähr 830 MPa (120 ksi), 965 MPa (140 ksi) und höher herzustellen.  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 verbesserten Stähle sind in einer gemeinsam anhängigen,  vorläufigen US-Patentanmeldung beschrieben, betitelt mit "ULTRA-HIGH  STRENGTH STEELS WITH EXCELLENT CRYOGENIC TEMPERATURE TOUGHNESS",  die ein Prioritätsdatum vom 19. Dezember 1997 aufweist und durch  das Patent- und Warenzeichenamt der Vereinigten Staaten ("USPTO")  als eine Anmelde-Nummer 60/068 194 identifiziert ist; in einer gemeinsam  anhängigen, vorläufigen US-Patentanmeldung, betitelt mit "ULTRA-HIGH  STRENGTH AUSAGED STEELS WITH EXCELLENT CRYOGENIC TEMPERATURE TOUGHNESS",  die ein Prioritätsdatum vom 19.

   Dezember 1997 aufweist und durch  das USPTO als eine Anmelde-Nummer 60/068 252 identifiziert ist; und  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 60/068  816 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 Prozesskomponenten, Behälter und Rohre dieser  Erfindung dahingehend, dass die Stähle die folgenden Eigenschaften  aufweisen, vorzugsweise für eine Stahlplattendicke von ungefähr 2,5  cm (1 inch) und grösser: (i) DBTT niedriger als ungefähr -73 DEG  C (-100 DEG F), vorzugsweise niedriger als ungefähr -107 DEG C (-160  DEG 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; (iv) im Wesentlichen  gleichförmige Mikrostruktur und    Eigenschaften über die Dicke;

    und (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 Anmelde-Nr. 60/068 194 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: (a) 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 Vanadium in der Stahlbramme zu zersetzen, und (iii)  feine Initial-Austenitkörner in der Stahlbramme zu errichten; (b)  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 Stahlplatte  in einem oder mehreren Heisswalzdurchläufen in einem zweiten Temperaturbereich  unterhalb ungefähr der T nr -Temperatur und oberhalb ungefähr der  Ar 3 -Transformationstemperatur; (d) Abschrecken der Stahlplatte  bei einer Kühlungsrate von ungefähr 10 DEG C pro Sekunde auf ungefähr  40 DEG C pro Sekunde (18 DEG F/sec-72 DEG F/sec) auf eine Abschreckungs-Stopp-Temperatur  unterhalb ungefähr der M s -Transformationstemperatur plus 200 DEG  C (360 DEG F);

   (e) Anhalten des Abschreckens; und (f) Tempern der  Stahlplatte bei einer Tempertemperatur von ungefähr 400 DEG C (752  DEG F) bis ungefähr der Ac 1 -Transformationstemperatur, vorzugsweise  bis zu, aber nicht einschliessend, der Ac 1 -Transformationstemperatur,  für eine Zeitperiode, die ausreicht, eine Aushärtung von härtenden  Partikeln herbeizuführen, d.h. eines oder mehrere von  epsilon -Kupfer,  Mo 2 C oder die Karbide und Kohlenstoffnitride 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 Tempertemperatur  ab und kann von Durchschnittsfachleuten bestimmt werden (siehe Glossar  für Definitionen von "überwiegend", von "härtenden Partikeln", der  "T nr -Temperatur", der "Ar 3 -, M s - und Ac 1 -Transformationstemperaturen",  und von "Mo 2 C"). 



   Um eine Zähigkeit bei Umgebungs- und kryogenen Temperaturen sicherzustellen,  weisen Stähle gemäss diesem ersten Stahl-Beispiel vorzugsweise eine  Mikrostruktur auf, die überwiegend 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 bevorzugterere  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 gewohnte Weise gefertigt und umfasst in einer  Ausführungsform Eisen und die folgenden Legierungselemente, vorzugsweise  in den Gewichtsbereichen, die in der folgenden Tabelle I angezeigt  sind:  Tabelle I  



    <tb><TABLE> Columns = 2  <tb>Head Col 1: Legierungselement <tb>Head  Col 2: Bereich (Gew.-%) <tb><SEP> Kohlenstoff (C)<SEP> 0,04-0,12,  bevorzugter 0,04-0,07 <tb><SEP> Mangan (Mn)<SEP> 0,5-2,5, bevorzugter  1,0-1,8 <tb><SEP> Nickel (Ni)<SEP> 1,0-3,0, bevorzugter 1,5-2,5 <tb><SEP>  Kupfer (Cu)<SEP> 0,1-1,5, bevorzugter 0,5-1,0 <tb><SEP> Molybdän  (Mo)<SEP> 0,1-0,8, bevorzugter 0,2-0,5 <tb><SEP> Niob (Nb)<SEP>  0,02-0,1, bevorzugter 0,03-0,05 <tb><SEP> Titan (Ti)<SEP> 0,008-0,03,  bevorzugter 0,01-0,02 <tb><SEP>    Aluminium (Al)<SEP> 0,001-0,05,  bevorzugter 0,005-0,03 <tb><SEP> Stickstoff (N)<SEP> 0,002-0,005,  bevorzugter 0,002-0,003  <tb></TABLE> 



   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.-%. 



   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 DEG C (18 DEG 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 vorzugsweise  weniger als ungefähr 0,002 Gew.-%. 



   Etwas ausführlicher wird ein Stahl gemäss diesem ersten Stahl-Beispiel  präpariert durch ein Bilden einer Bramme der gewünschten Zusammensetzung,  wie hierin beschrieben; ein Erwärmen der Bramme auf eine Temperatur  von ungefähr 955 DEG C bis ungefähr 1065 DEG C (1750 DEG F-1950 DEG  F); Heisswalzen 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 T nr -Temperatur,  und weiter Heisswalzen der Stahlplatte in einem oder mehreren Durchläufen,  wobei ungefähr 40% bis ungefähr 80% Reduktion in einem zweiten Temperaturbereich  unterhalb ungefähr der T nr -Temperatur und oberhalb ungefähr der  Ar 3 -Transformationstemperatur bereitgestellt werden.

   Die heissgewalzte  Stahlplatte wird dann bei einer Kühlungsrate von ungefähr 10 DEG  C pro Sekunde auf ungefähr 40 DEG C pro Sekunde (18 DEG F/sec-72  DEG F/sec) auf eine geeignete QST (wie in dem Glossar definiert)  unterhalb ungefähr der M s -Transformationstemperatur plus 200 DEG  C (360 DEG 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 verwendet, 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 DEG C (752 DEG F) auf ungefähr die Ac 1 -Transformationstemperatur  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  Festigkeitsverlust vom Tempern durch Induzieren -einer Dispersionshärtung  von Ausfällungen ausgeglichen.

   Dispersionshärtungen von feinen Kupferausfällungen  und gemischten Karbiden und/oder Kohlenstoffnitriden 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 DEG  C bis ungefähr 650 DEG C (750 DEG F-1200 DEG F) ohne jedweden signifikanten  Verlust von Festigkeit, wie sie ausgehärtet wurde, zu tempern. Die  Stahlplatte wird vorzugsweise bei einer Temperatur von oberhalb ungefähr  400 DEG C (752 DEG F) bis unterhalb der Ac 1 -Transformationstemperatur  für eine Zeitperiode getempert, die ausreichend ist, um eine Ausfällung  von härtenden Partikeln (wie hierin definiert)    herbeizuführen.

    Diese Verarbeitung erleichtert 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 Partikeln 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  



   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.  60/068 252 identifiziert, eine Beschreibung anderer Stähle bereit,  die für eine Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind.

    Ein Verfahren zum Präparieren einer ultrahochfesten Stahlplatte 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.-% Maschen von überwiegend  feinkörnigem Martensit und feinkörnigem Niedrig-Bainit umfasst, wobei  das Verfahren die Schritte umfasst: (a) Erwärmen einer Stahlbramme  auf eine Wiederaufwärmtemperatur, 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 Stahlbramme 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 Reduzieren der Stahlplatte in einer oder mehreren Heisswalzdurchläufen  in einem zweiten Temperaturbereich unterhalb ungefähr der T nr -Temperatur  und oberhalb ungefähr der Ar 3 -Transformationstemperatur; (d) Abschrecken  der Stahlplatte bei einer Kühlungsrate von ungefähr 10 DEG C pro  Sekunde auf ungefähr 40 DEG C pro Sekunde (18 DEG F/sec-72 DEG F/sec)  auf eine Abschreckungs-Stopp-Temperatur (QST) unterhalb ungefähr  der M s -Transformationstemperatur plus 100 DEG C (180 DEG F) und  oberhalb ungefähr der M s -Transformationstemperatur; und (e) Anhalten  des Abschreckens.

   In einer Ausführungsform 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 DEG C pro Sekunde (1,8 DEG 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 DEG C pro Sekunde (1,8 DEG 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 T nr -Temperatur  und der Ar 3 - und M s -Transformationstemperaturen.) 



   Um eine Zähigkeit bei einer Umgebungs- und kryogenen Temperatur sicherzustellen,  umfassen 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 Mikrostruktur  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 Legierungselemente, vorzugsweise  in den Gewichtsbereichen, die in der folgenden Tabelle II angezeigt  sind:  Tabelle II  



    <tb><TABLE> Columns = 2  <tb>Head Col 1: Legierungselement <tb>Head  Col 2: Bereich (Gew.-%) <tb><SEP> Kohlenstoff (C)<SEP> 0,04-0,12,  bevorzugter 0,04-0,07 <tb><SEP> Mangan (Mn)<SEP> 0,5-2,5, bevorzugter  1,0-1,8 <tb><SEP> Nickel (Ni)<SEP> 1,0-3,0, bevorzugter 1,5-2,5 <tb><SEP>  Kupfer (Cu)<SEP> 0,1-1,0, bevorzugter 0,2-0,5 <tb><SEP> Molybdän  (Mo)<SEP> 0,1-0,8, bevorzugter 0,2-0,4 <tb><SEP> Niob (Nb)<SEP>  0,02-0,1, bevorzugter 0,02-0,05 <tb><SEP> Titan (Ti)<SEP> 0,008-0,03,  bevorzugter 0,01-0,02 <tb><SEP> Aluminium (AI)<SEP> 0,001-0,05,  bevorzugter 0,005-0,03 <tb><SEP> Stickstoff (N)<SEP> 0,002-0,005,  bevorzugter 0,002-0,003  <tb></TABLE> 



   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 Betriebsverhalten nach einem Schweissen  zu verbessern. Es wird erwartet, dass jede 1 Gew.-%-Zugabe von Nickel  die DBTT des Stahls um ungefähr 10 DEG C (18 DEG 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 Nickelgehalt  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 beträgt  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; Erwärmen der Bramme auf eine Temperatur von  ungefähr 955 DEG C bis ungefähr 1065 DEG C (1750 DEG F-1950 DEG F);  Heisswalzen der Bramme, um eine Stahlplatte in einem oder mehreren  Durchläufen zu bilden, was ungefähr 30% bis ungefähr 70% Reduktion  in einem ersten Temperaturbereich bereitstellt, in welchem Austenit  rekristallisiert, d.h. über ungefähr der T nr -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 T nr -Temperatur und oberhalb ungefähr der  Ar 3 -Transformationstemperatur bereitstellt.

   Die heissgewalzte Stahlplatte  wird dann bei einer Kühlungsrate von ungefähr 10 DEG C pro Sekunde  bis ungefähr 40 DEG C pro Sekunde (18 DEG F/sec-72 DEG F/sec) auf  eine geeignete QST unterhalb ungefähr der M s -Transformationstemperatur  plus 100 DEG C (180 DEG F) und oberhalb ungefähr der M s -Transformationstemperatur,  bei welcher das Abschrecken beendet ist, abgeschreckt. In einer Ausführungsform  dieses zweiten Stahl-Beispiels wird zugelassen, dass die Stahlplatte,  nachdem das Abschrecken beendet ist, von der QST auf Umgebungstemperatur  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 niedriger als ungefähr 1 DEG C pro Sekunde (1,8  DEG F/sec), vorzugsweise für ungefähr bis zu 5 Minuten. In noch einer  weiteren Ausführungsform wird die Stahlplatte von der QST bei einer  Rate langsamer als jene der Luftkühlung langsam abgekühlt, d.h. bei  einer Rate niedriger als ungefähr 1 DEG C pro Sekunde (1,8 DEG F/sec)  vorzugsweise für bis zu ungefähr 5 Minuten. In zumindest einer Ausführungsform  dieses zweiten Stahl-Beispiels beträgt die M s -Transformationstemperatur  ungefähr 350 DEG C (662 DEG F) und deswegen beträgt die M s -Transformationstemperatur  plus 100 DEG C (180 DEG F) ungefähr 450 DEG C (842 DEG 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 Platzieren 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  Platzieren 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. 60/068 816, 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: (a) 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 Vanadium 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  Heisswalz-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 T nr -Temperatur und oberhalb ungefähr der  Ar 3 -Transformationstemperatur; (d) weiter Reduzieren der Stahlplatte  in einem oder mehreren Heisswalz-Durchläufen in einem dritten Temperaturbereich  unterhalb ungefähr der Ar 3 -Transformationstemperatur und oberhalb  ungefähr der Ar 1 -Transformationstemperatur (d.h. dem interkritischen  Temperaturbereich);

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

   Diese Verarbeitung erleichtert  eine Transformation 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 T nr  -Temperatur und der Ar 3 - und Ar 1 -Transformationstemperaturen).                                                             



   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 feinkörnigen Maschen-Martensit oder Ferrit umfassen.

    In bevorzugterer Weise umfasst die Mikrostruktur der zweiten Phase  zumindest ungefähr 60 Vol.-% bis ungefähr 80 Vol.-% feinkörnigen  Niedrig-Bainit, feinkörnigen Maschen-Martensit oder Mischungen davon.  In noch bevorzugterer Weise umfasst die Mikrostruktur der zweiten  Phase zumindest ungefähr 90 Vol.-% feinkörnigen Niedrig-Bainit, 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 III angezeigt  sind:  Tabelle III  



    <tb><TABLE> Columns = 2  <tb>Head Col 1: Legierungselement <tb>Head  Col 2: Bereich (Gew.-%) <tb><SEP> Kohlenstoff (C)<SEP> 0,04-0,12,  bevorzugter 0,04-0,07 <tb><SEP> Mangan (Mn)<SEP> 0,5-2,5, bevorzugter  1,0-1,8 <tb><SEP> Nickel (Ni)<SEP> 1,0-3,0, bevorzugter 1,5-2,5 <tb><SEP>  Niob (Nb)<SEP> 0,02-0,1, bevorzugter 0,02-0,05 <tb><SEP> Titan (Ti)<SEP>  0,008-0,03, bevorzugter 0,01-0,02 <tb><SEP> Aluminium (AI)<SEP>  0,001-0,05, bevorzugter 0,005-0,03 <tb><SEP> Stickstoff (N)<SEP>  0,002-0,005, bevorzugter 0,002-0,003  <tb></TABLE> 



   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 Betriebsverhalten nach einem Schweissen  zu verbessern. Es wird erwartet, dass jede 1 Gew.-%-Zugabe von Nickel  die DBTT des Stahls um ungefähr 10 DEG C (18 DEG 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 Nickelgehalt  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 beträgt  vorzugsweise weniger als ungefähr 0,002 Gew.-%. 



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

   Heisswalzen der Bramme, um eine Stahlplatte in  einem oder mehreren Durchläufen zu bilden, was ungefähr 30% bis ungefähr  70% Reduktion in einem ersten Temperaturbereich bereitstellt, in  welchem Austenit rekristallisiert, d.h. oberhalb ungefähr der T nr  -Temperatur, weiter Heisswalzen der Stahlplatte in einem oder mehreren  Durchläufen, was ungefähr 40% bis ungefähr 80% Reduktion in einem  zweiten Temperaturbereich unterhalb ungefähr der T nr -Temperatur  und oberhalb ungefähr der Ar 3 -Transformationstemperatur bereitstellt,  und Feinwalzen der Stahlplatte in einem oder mehreren Durchläufen,  um ungefähr 15% bis ungefähr 50% Reduktion in dem interkritischen  Temperaturbereich unterhalb ungefähr der Ar 3 -Transformationstemperatur  und oberhalb ungefähr der Ari-Transformationstemperatur bereitzustellen.

    Die heissgewalzte Stahlplatte wird dann bei einer Kühlungsrate von  ungefähr 10 DEG C pro Sekunde bis ungefähr 40 DEG C pro Sekunde (18  DEG F/sec-72 DEG F/sec) auf eine geeignete Abschreckungs-Stopp-Temperatur  (QST) abgeschreckt, vorzugsweise unterhalb ungefähr der M s -Transformationstemperatur  plus 200 DEG C (360 DEG F) zu einer Zeit, wo das Abschrecken beendet  ist. In einer Ausführungsform dieser Erfindung liegt die QST vorzugsweise  unterhalb ungefähr der M s -Transformationstemperatur plus 100 DEG  C (180 DEG F) und liegt in bevorzugterer Weise unterhalb ungefähr  350 DEG C (662 DEG 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 werden 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/JP96/00 157 und die  internationale Veröffentlichungsnummer WO96/23 909 (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 "Ultra-High Strength, Weldable Steels with Excellent Ultra-Low  Temperature Toughness", und durch das USPTO als eine Anmelde-Nr.  60/053 915 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 Erklärung,  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 Temperaturbereich 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 (1 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 Stahlstück, das jedwede Dimensionen aufweist. 



   Für jedweden der oben bezeichneten Stähle wird, wie es von Durchschnittsfachleuten  verstanden 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 platziert 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 Wiederaufwärmtemperatur leicht  von einem Durchschnittsfachmann unter Bezugnahme auf Standard-Industrieveröffentlichungen  bestimmt werden. 



   Für jedweden der oben bezeichneten Stähle, wie es durch Durchschnittsfachleute  verstanden wird, hängt die Temperatur, welche die Grenze zwischen  dem Rekristallisationsbereich und dem Bereich ohne Rekristallisation,  die T nr -Temperatur, von der Chemie des Stahls und insbesondere  von der Wiederaufwärm-Temperatur vor einem Walzen, der Kohlenstoffkonzentration,  der Niobkonzentration 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 Ac 1 -, Ar 1 -, Ar 3 - und M s -Transformationstemperaturen,  die hierin bezeichnet sind, von Durchschnittsfachleuten für jede  Stahlzusammensetzung entweder durch ein Experiment oder durch eine  Modellrechnung 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 Abschreckungs-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 Wärmen einer Stahlzusammensetzung gemäss dieses  hierin bereitgestellten Beispiels, ein Thermoelement in der Mitte,  oder im Wesentlichen in der Mitte der Stahlplattendicke, zur Messung  einer Mittentemperatur platziert, während die Oberflächentemperatur  durch Verwendung eines optischen Pyrometers gemessen wird.

   Eine Korrelation  zwischen der Mittentemperatur und der Oberflächentemperatur wird  für eine Verwendung während der nachfolgenden Verarbeitung derselben,  oder im Wesentlichen derselben, Stahlzusammensetzung, verwendet,  derart, dass die Mittentemperatur bestimmt werden kann über eine  direkte Messung der Oberflächentemperatur. Auch können die geforderte  Temperatur und die Flussrate des Abschreckungs-Fluids, um die gewünschte  beschleunigte Kühlungsrate zu erreichen, von Durchschnittsfachleuten  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 Prozesskomponenten,  Behälter und Rohre der vorliegenden Erfindung aufweisen, zu erzeugen.  Andere geeignete Stähle können existieren oder nachher entwickelt  werden. 



   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 hergestellt 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 Prozesskomponenten, Behälter und Rohre der vorliegenden  Erfindung herzustellen. Andere geeignete Stähle können existieren  oder nachher entwickelt werden. 



     Wenn ein Zweiphasen-Stahl bei dem Aufbau von Prozesskomponenten,  Behältern und Rohren gemäss dieser Erfindung verwendet wird, wird  der Zweiphasen-Stahl vorzugsweise in einer derartigen 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 Verarbeiten derart ausgelegt, dass  die duale Phasenstruktur während des Abkühlens des Stahls zwischen  der Ar 3 -Transformationstemperatur bis ungefähr der Ar 1 -Transformationstemperatur  gebildet 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 Zugfestigkeit  grösser als 830 MPa (120 ksi) und eine DBTT niedriger als ungefähr  -73 DEG C (-100 DEG F) nach einer Beendigung des beschleunigten Kühlungs-  oder Abschreckungsschritts aufweist, d.h. ohne jedwede zusätzliche  Verarbeitung, welche ein Wiederaufwärmen des Stahls, wie etwa ein  Tempern, 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 bevorzugterer 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 Verbindungsverfahren, 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 geeignet 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, verwendet -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, ungefähr 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 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. 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 grösser 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 Schweissen durch dieses  Verfahren ein Schweissmetall mit einer DBTT unterhalb ungefähr -73  DEG C (-100 DEG F), vorzugsweise unterhalb ungefähr -96 DEG C (-140  DEG F), in bevorzugterer Weise unterhalb ungefähr -106 DEG C (-160  DEG F) und in noch bevorzugterer Weise unterhalb ungefähr -115 DEG  C (-175 DEG F) bereit. 



   In einem anderen Beispiel-Schweissverfahren wird der GMAW-Prozess  verwendet, um eine Schweissmetallchemie herzustellen, die Eisen und  ungefähr 0,010 Gew.-% Kohlenstoff, vorzugsweise 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 38 kJ/inch), und eine Vorwärme  von ungefähr 100 DEG C (212 DEG 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 bevorzugterer Weise zumindest ungefähr  1000 MPa (145 ksi) aufweist.

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



   In einem anderen Beispiel-Schweissverfahren wird der Wolfram-Inertgas-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 DEG C  (212 DEG 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 DEG C (-100  DEG F), vorzugsweise unterhalb ungefähr -96 DEG C (-140 DEG F), in  bevorzugterer Weise unterhalb ungefähr -106 DEG C (-160 DEG F), und  in noch bevorzugterer Weise unterhalb ungefähr -115 DEG C (-175 DEG  F) bereit. 



   Ähnliche Schweissmetallchemien, wie jene in den Beispielen erwähnten,  können durch Verwenden 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  Niedrigtemperatur-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.  Aufbau von Prozesskomponenten, Behältern  und Rohren  



   Prozesskomponenten, Behälter und Rohre, 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 DEG C  (-100 DEG 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 eignen  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 DEG C (-100 DEG 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  gerechtfertigt sein. Verbindungen oder Nähte mit den bevorzugten  Eigenschaften können durch jedwede Verbindungstechnik hergestellt  werden. Eine beispielhafte Verbindungstechnik ist hierin beschrieben,  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 Verwendung der Risshaltetemperatur (DBTT).  Die DBTT beschreibt zwei Bruchregime in Strukturstählen. 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 Behältern,  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 anwendbaren Klassifizierungsgruppen kann die erforderliche  DBTT-Temperaturverschiebung von 5 DEG C bis zu 30 DEG C (9 DEG F  bis 54 DEG 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  Spannungsintensitätsfaktor (K IC ), der ein Mass einer Bruchzähigkeit  für eine Ebenenbeanspruchung ist, und (ii) eine Rissspitzen-Öffnungsverschiebung  (CTOD (crack tip opening displacement)), die verwendet werden kann,  um eine elastisch-plastische Bruchzähigkeit zu messen, wobei beide  denjenigen Durchschnittsfachleuten vertraut sind, können verwendet  werden, um die Bruchzähigkeit des Stahls und der Schweissungen zu  bestimmen.

   Industrie-Codes, die allgemein für eine Auslegung einer  Stahlstruktur akzeptabel sind, wie beispielsweise in der BSI-Veröffentlichung  "Guidance on methods for assessing the acceptability of flaws in  fusion welded structures", oft bezeichnet als "PD6493:1991" 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 Behälter auferlegten Spannungen  zu bestimmen.

   Ein Durchschnittsfachmann kann ein Bruchkontrollprogramm  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" bezeichnet. 



   Das Folgende ist ein nicht einschränkendes Beispiel einer Anwendung  dieser bekannten Prinzipien 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: 



    <tb><TABLE> Columns = 2  <tb><SEP> Gefässdurchmesser:<SEP> 4,57  m (15 ft) <tb><SEP> Gefässwanddicke:<SEP> 25,4 mm (1,00 in.) <tb><SEP>  Auslegungsdruck:<SEP> 3445 1Üa (500 psi) <tb><SEP> Zugelassene Umfangsspannung:<SEP>  333 MPa (48,3 ksi)  <tb></TABLE> 



   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-Bruchzähigkeit  und der Eigenspannung, für Eigenspannungsniveaus von 15,50 und 100%.der  Streckspannung. Eigenspannungen können erzeugt werden auf Grund der  Fertigung und des Schweissens; und die PD6493 empfiehlt die Verwendung  eines Eigenspannungswertes von 100% der Streckspannung in Schweissungen  (einschliesslich der Schweiss-HAZ), ausser wenn die Schweissungen  spannungsentlastend sind, indem Techniken, wie eine Wärmebehandlung  nach der Schweissung (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 Berechnungsprozeduren,  wie sie jenen Durchschnittsfachleuten als bekannt sind, können kritische  Risstiefen 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 Korrelationen zwischen CVN, K IC  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  vermeiden, dass die ausgezeichnete Zähigkeit des Stahls bei kryogener  Temperatur nachteilig beeinflusst 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 ungefähr 600 DEG C (1112 DEG F) liegt, um die vorteilhaften Wirkungen  der Stahlmikrostruktur, wie oben beschrieben, zu erhalten.    Kryogene Prozesskomponenten  



   Prozesskomponenten, die aus Materalien aufgebaut sind, die einen  ultrahochfesten, niedriglegierten Stahl enthalten, der weniger als  9 Gew.-% Nickel enthält und Zugfestigkeiten grösser als 830 MPa (120  ksi) und DBTTn niedriger als ungefähr -73 DEG C (-100 DEG F) aufweist,  werden bereitgestellt. 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 Prozesskom-ponenten 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 DEG C (-100 DEG 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 Prozesskomponenten, beispielsweise Kondensatoren, Pumpensysteme,  Verstäuber und Verdampfer ein. In Kühlungssystemen, Verflüssigungssystemen  und Lufttrennanlagen schliessen die primären Prozesskomponenten beispielsweise  Wärmetauscher, Prozesssäulen, Trenner und Entspannungsventile oder  Turbinen ein. Abfackelsysteme sind häufig kryogenen Temperaturen  unterworfen, beispielsweise 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 Erfindung 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,  veranschaulichen 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 Einzeldurchlauf-Wärmetauschersystem  20 mit festem Rohrboden einen Wärmetauscherkörper 20a, Kanalabdeckungen  21a und 21b, einen Rohrboden 22 (der Verteiler des    Rohrbodens  22 ist in Fig. 2 gezeigt), eine Entlüftung 23, Ablenkbleche 24, einen  Abfluss 25, einen Rohreinlass 26, einen Rohrauslass 27, einen Manteleinlass  28 und einen Mantelauslass 29. Ohne dadurch diese Erfindung einzuschränken,  veranschaulichen die folgenden Beispielanwendungen die vorteilhafte  Zweckmässigkeit eines Einzelpass-Wärmetauschersystems 20 mit festem  Rohrboden gemäss der vorliegenden Erfindung.   Fester Rohrboden  - Beispiel Nr. 1  



   In einer ersten Beispielanwendung wird ein Einzeldurchlauf-Wärmetauschersystem  20 mit festem Rohrboden als ein Einlassgas-Kreuztauscher in einer  kryogenen Gasanlage mit Entmethaner-Overheads auf der Mantelseite  und einem Einlassgas auf der Rohrseite verwendet. Das Einlassgas  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 Mantelseite 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 CO 2  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  



   In einer weiteren Beispielanwendung wird ein Einzelpass-Wärmetauschersystem  20 mit festem Rohrboden als ein Seiten-Aufkocher auf    einer CFZ-CO  2 -Entfernungssäule mit einem kryogenen flüssigen Seitenstrom auf  der Mantelseite und einem vorgekühlten Zufuhrgas auf der Rohrseite  verwendet, um Methan und andere Kohlenwasserstoffe von dem CO 2 -reichen  Bodenprodukt zu entfernen. Die vorgekühlte Zufuhr tritt in das Einzelpass-Wärmetauschersystem  20 mit festem Rohrboden durch den Rohr-einlass 26 ein und tritt durch  den Rohrauslass 27 aus, während ein kryogener Flüssigkeits-Seitenstrom  durch den Manteleinlass 28 eintritt und durch den Mantelauslass 29  austritt. 



   In den festen Rohrboden-Beispielen-Nr. 1-4 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 aufweisen, die ungefähr 1000 MPa (145 ksi) und  DBTTn niedriger als ungefähr -73 DEG C (-100 DEG F) aufweisen.

   Überdies  sind der Wärmetauscherkörper 20a, die Kanalabdeckungen 21a und 21b,  der Rohrboden 22, die Entlüftung 23 und die Ablenkbleche 24 vorzugsweise  aus ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit einer ausgezeichneten  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. 



   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, ein Wärmetauscherrohr 33, einen Rohrseiteneinlass  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-Wärmetauschersystems 30 gemäss  der vorliegenden Erfindung.   Kesselaufkocher - Beispiel Nr.  1  



   In einem ersten Beispiel wird das Kesselaufkocher-Wärmetauschersystem  30 in einer Wiedergewinnungsanlage für Flüssigkeiten kryogener Gase  verwendet, wobei Propan bei ungefähr -40 DEG C (-40 DEG F) auf der  Kesselseite und    Kohlenwasserstoffgas auf der Rohrseite verdampft.  Das Kohlenwasserstoffgas 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 gekühlten Mageröl-Anlage verwendet, wobei Propan bei  ungefähr -40 DEG C (-40 DEG F) auf der Kesselseite und Mageröl auf  der Rohrseite verdampft. Das Mageröl tritt in das Kesselaufkocher-Wärmetauschersystem  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 DEG C (-40 DEG 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 Rohreinlass 34 ein und tritt durch den Rohreinlass 35  aus, während das Propan durch den Kesseleinlass 36 eintritt und durch  den Kesselauslass 37 austritt.   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  CO 2  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 Sumpfprodukt-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 Sumpfprodukt-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 CO 2   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-CO 2 -Entfernungsturm mit Turmsumpfflüssigkeiten  auf der Kesselseite und einem heissen Zufuhrgas oder heissem Öl auf  der Rohrseite verwendet, um Methan und andere Kohlenwasserstoffe  von dem CO 2 -reichen Flüssigkeits-Sumpfstrom 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 Wärmetauscherröhre 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 DEG C (-100 DEG F) aufweisen.

    Überdies werden der    Kesselaufkocherkörper 31, die Wärmetauscherröhre  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-Wärmetauschersystems  30 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 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 11 bei einer Temperatur  von ungefähr -90 DEG C (-130 DEG F) in einen Rückstromspeicher (Trenner)  15 unter Verwendung eines Rückstrom-Kondensatorsystems 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 Ener-giefluid 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 verdampft, 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 21a und 21b, 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, und DBTTn niedriger als ungefähr -73  DEG C (-100 DEG F) aufweisen.

   Überdies sind der Wärmetauscherkörper  20a, die Kanalabdeckungen 21a und 21b, 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 Kondensatorsystems 70 können auch aus den ultrahochfesten, niedriglegierten  Stählen mit ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die  hierin beschrieben sind, aufgebaut werden, oder aus anderen geeigneten  Materialien.  Kondensator - Beispiel Nr. 3  



   Unter Bezugnahme nun auf Fig. 8 wird ein Kondensator gemäss dieser  Erfindung in einem Kaskadenkühlungszyklus 80 verwendet, der aus mehreren  gestuften Kompressionszyklen besteht. Die Hauptelemente einer Ausrüstung  eines Kaskadenkühlungszyklus 80 schliessen einen Propankompressor  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 aufeinander folgend 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 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, die ungefähr 1000 MPa (145 ksi) überschreiten, und  DBTTn niedriger als ungefähr -73 DEG C (-100 DEG 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  beschrieben sind, aufgebaut werden, oder aus anderen geeigneten Materialien.                                                   



   Die Auslegungskriterien und Aufbauverfahren von Kondensatorsystemen  gemäss dieser Erfindung 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    Verdampfersysteme  sind vorzugsweise aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen  mit einer ausgezeichneten 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 umgekehrten 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 herkömmlichem  LNG (wie hierin definiert) verwendet. In diesem besonderen Beispiel  wird ein Prozessstrom aus PLNG aus einem Transport-Speicherbehälter  unter Verwendung des Verdampfers vollständig verdampft. Das Erwärmungsmedium  kann ein Energiefluid sein, das in einem geschlossenen thermodynamischen  Zyklus verwendet wird, wie etwa einem umgekehrten Rankine-Zyklus,  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 aufeinander folgenden höheren Gefrierpunkten, die verwendet  werden, um das PLNG zu verdampfen und aufeinander folgend 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 DEG C (-100 DEG F) aufweisen.

   Überdies sind der Wärmetauscherkörper  20a, die Kanalabdeckungen 21a und 21b, 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 aufeinander folgend 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 DEG C (-100 DEG 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  



   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 Bruchzähigkeit 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 DEG C (-100 DEG F) aufweist,  bereitgestellt. Komponenten derartiger 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 Trennersystem gemäss dieser Erfindung. 



   Fig. 4 veranschaulicht ein Trennersystem 40 gemäss der vorliegenden  Erfindung. In einer Ausführungsform 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 Druckentlastungsventil 49 ein. In einer Beispielanwendung wird,  ohne dadurch diese Erfindung einzuschränken, das Trennersystem 40  gemäss der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise als ein Entspannungs-Zufuhrtrenner  in einer kryogenen Gasanlage benutzt, um kondensierte Flüssigkeiten  stromaufwärts eines Entspanners zu kondensieren.

   In diesem Beispiel  sind das Gefäss 41, der Einlassanschluss 42, der Flüssigkeitsauslassanschluss  43, die Stützeinfassung 45, die Feuchtigkeitsabsauger-Stützen 4 8  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 Zugfestigkeiten, die ungefähr 1000 MPa (145 ksi) überschreiten,  und DBTTn niedriger als ungefähr -73 DEG C (-100 DEG F) aufweisen.                                                             



     Überdies sind das Gefäss 41, der Einlassanschluss 42, der Flüssigkeitsauslassanschluss  43, die Stützeinfassung 45, die Feuchtigkeitsabsauger-Halterung 48  und der Isolationseinbau 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 ausgezeichneter 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 bereitgestellte Offenbarung.  Prozesssäulen  



   Prozesssäulen oder Prozesssäulensysteme, die gemäss dieser Erfindung  aufgebaut sind, werden 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,  veranschaulichen die folgenden Beispiele verschiedene Typen von Prozesssäulensystemen  gemäss dieser Erfindung.   Prozesssäule - Beispiel Nr. 1                                                               



   Fig. 11 veranschaulicht ein Prozesssäulensystem gemäss der vorliegenden  Erfindung. In dieser Ausführungsform schliesst ein Entmethaner-Prozesssäulensystem  110 eine Säule 111, eine Trennerglocke 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 Beispielanwendung 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 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 Zugfestigkeiten, die    ungefähr 1000 MPa (145 ksi) überschreiten,  und DBTTn niedriger als ungefähr -73 DEG C (-100 DEG 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 CO 2  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 DEG C (-100 DEG 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; aber andere Befestigungssysteme sind auch anwendbar,  wie etwa ein versenkbares Pumpensystem 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  107 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 DEG C (-100 DEG 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 DEG C (-100 DEG 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 Lagerstützgehäuse 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 bereitgestellt. Komponenten derartiger Abfackelsysteme  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 Abfackelsystem gemäss dieser  Erfindung. 



   Fig. 5 veranschaulicht ein Abfackelsystem gemäss der vorliegenden  Erfindung. In einer Ausführungsform 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 typischerweise brennbare Fluide, welche auf Grund 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 Sammelkopfleitung  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 DEG C (-100 DEG  F) aufweisen, und sind in bevorzugterer Weise aus Stählen aufgebaut,    die weniger als ungefähr 3 Gew.-% Nickel enthalten und Zugefestigkeiten  grösser als ungefähr 1000 MPa (145 ksi) und DBTTn niedriger als ungefähr  -73 DEG C (-100 DEG 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 ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin  beschrieben sind, aufgebaut werden, oder aus anderen geeigneten Materialien.                                                   



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



   Zusätzlich zu den anderen Vorteilen dieser Erfindung, wie oben diskutiert,  weist ein Abfackelsystem, 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 kryogener 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 DEG C (-100 DEG F) aufweist, werden bereitgestellt.  Vorzugsweise 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 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 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 DEG  C (-100 DEG 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 Gesamtgewicht mit einhergehenden Einsparungen im Transport,  der Handhabung und Substruktur-Anforderungen, ist die ausgezeichnete  Zähigkeit bei kryogener Temperatur von Speicherbehältern dieser Erfindung  besonders vorteilhaft für Zylinder, welche häufig gehandhabt und  für eine Wiederauffüllung transportiert werden, wie etwa Zylinder  zur Speicherung von CO 2 , das in der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie  verwendet wird. Es ist kürzlich angekündigt worden, dass Industrieanlagen  Mengenverkäufe von CO 2  bei kalten Temperaturen durchführen, um  den hohen Druck komprimierten Gases zu vermeiden.

   Speicherbehälter  und Zylinder gemäss dieser Erfindung können vorteilhafterweise verwendet  werden, um verflüssigtes CO 2  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 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  DEG C (-100 DEG F) aufweist, werden bereitgestellt. 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 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 ungefähr -73 DEG C (-100 DEG F) aufweist. Derartige Rohre sind  vorzugsweise aus den ultrahochfesten, niedriglegierten Stählen mit  ausgezeichneter Zähigkeit bei kryogener Temperatur, die hierin beschrieben  sind, aufgebaut. 



   Fig. 6 veranschaulicht ein Strömungsleitungs-Verteilungsnetzsystem  60. In einer Ausführungsform schliesst das    Strömungsleitungs-Verteilungsnetzsystem  60 einen Rohrstrang, wie etwa primäre Verteilungsrohre 61, sekundäre  Verteilungsrohre 62 und 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 bereitgestellt. 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 Zugfestigkeiten grösser als 830 MPa (120 ksi) und DBTTn niedriger  als ungefähr -73 DEG C (-100 DEG 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 DEG C (-100 DEG F) aufweisen.

   Überdies  sind Hauptspeicherbehälter 64, der Rohrstrang, wie etwa primäre Verteilungsrohre  61, sekundäre Verteilungsrohre 62 und tertiäre Verteilungsrohre 63,  und Endgebrauchs-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, niedriglegierten  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-Speicherbehälter 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 Speicherung auf Grund der Tatsache, dass es  eine andauernde Zufuhr an Stelle einer periodischen Auslieferung  des unter Druck stehenden Fluids kryogener Temperatur gibt. 



     Die Auslegungskriterien und Aufbauverfahren von Rohren für Strömungsleitungs-Verteilungsnetzsysteme  für Fluide kryogener Temperatur gemäss dieser Erfindung sind denjenigen  Durchschnittsfachleuten 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 Prozesskomponenten,  Behälter und Rohre dieser Erfindung in vorteilhafter Weise zum Aufnehmen  und Transportieren von unter Druck stehenden Fluiden nicht-kryogener  Temperatur verwendet.  Glossar von Wortbegriffen:  



    <tb><TABLE> Columns = 2  <tb><SEP> Ac 1 -Transformationstemperatur:<SEP>  Die Temperatur, bei welcher sich Austenit während einer Erwärmung  zu bilden beginnt; <tb><SEP> Ac 3 -Transformationstemperatur:<SEP>  die Temperatur, bei welcher eine Transformation von Ferrit zu Austenit  während einer Erwärmung vollendet ist; <tb><SEP> Ar 1 -Transformationstemperatur:<SEP>  die Temperatur, bei welcher eine Transformation von Austenit zu Ferrit  oder zu Ferrit plus Zementit während einer Abkühlung vollendet ist; <tb><SEP>  Ar 3 -Transformationstemperatur:<SEP> die Temperatur, bei welcher  sich Austenit zu Ferrit während einer Abkühlung zu transformieren  beginnt; <tb><SEP> CFZ:<SEP> kontrollierte Erstarrungszone; <tb><SEP>  herkömmliches LNG:<SEP> verflüssigtes Naturgas bei ungefähr Atmosphärendruck  und ungefähr -162 DEG C (-260 DEG F);

   <tb><SEP> Kühlungsrate:<SEP>  Kühlungsrate in dem Zentrum, oder im Wesentlichen in dem Zentrum  der Plattendicke; <tb><SEP> kryogene Temperatur:<SEP> jedwede Temperatur  niedriger als ungefähr -40 DEG C (-40 DEG F); <tb><SEP> CTOD:<SEP>  Rissspitzen-Öffnungsverschiebung; <tb><SEP> DBTT (Risshaltetemperatur):<SEP>  beschreibt zwei Bruchregime in Strukturstählen; bei Temperaturen    unterhalb der DBTT neigt ein Defekt durch einen Niedrig-energie-Sprödigkeits(brittle)-Bruch  aufzutreten, während bei Temperaturen oberhalb der DBTT ein Defekt  durch einen Hoch-energie-Zähigkeitsbruch aufzutreten neigt;  <tb></TABLE>                                                   



    <tb><TABLE> Columns = 2  <tb><SEP> wesentlich:<SEP> im Wesentlichen  100 Vol.-% <tb><SEP> GMAW:<SEP> Gasmetall-Bogenschweissen; <tb><SEP>  härtende Partikel:<SEP> eines oder mehrere aus den folgenden:  epsilon  -Kupfer, Mo 2 C, oder die Karbide und Kohlenstoffnitride von Niob  und Vanadium; <tb><SEP> HAZ:<SEP> wärmebeaufschlagte Zone (" h eat  a ttected  z one"); <tb><SEP> interkritischer Temperaturbereich:<SEP>  von ungefähr der Ac 1 -Transformationstemperatur bis ungefähr der  Ac 3 -Transformationstemperatur beim Erwärmen, und von ungefähr der  Ar 3 -Transformationstemperatur bis ungefähr der Ar 1 -Transformationstemperatur  beim Abkühlen; <tb><SEP> K IC :<SEP> kritischer Spannungs-Intensitätsfaktor; <tb><SEP>  kJ:<SEP> Kilojoule; <tb><SEP> niedriglegierter Stahl:<SEP> ein Stahl,  der Eisen und weniger als ungefähr 10 Gew.-% Gesamt-Legierungszusätze  enthält;

   <tb><SEP>    MA:<SEP> Martensit-Austenit; <tb><SEP> maximal  zugelassene Rissgrösse:<SEP> kritische Risslänge und -tiefe; <tb><SEP>  Mo 2 C:<SEP> eine Form von Molybdänkarbid; <tb><SEP> M S -Transformationstemperatur:<SEP>  die Temperatur, bei welcher die Transformation von Austenit in Martenit  während einer Kühlung beginnt; <tb><SEP> unter Druck stehendes,  verflüssigtes Naturgas (PLNG):<SEP> verflüssigtes Naturgas bei einem  Druck von ungefähr 1035 kPa (150 psia) bis ungefähr 7590 kPa (1100  psia) und bei einer Temperatur von ungefähr -123 DEG C (-190 DEG  F) bis ungefähr -62 DEG C (-80 DEG F); <tb><SEP> ppm:<SEP> Teile  pro Million (" p arts- p er- m illion"); <tb><SEP> überwiegend:<SEP>  zumindest ungefähr 50 Volumenprozent;

   <tb><SEP> Abschrecken:<SEP>  beschleunigtes Abkühlen durch jedwedes Mittel, wobei ein Fluid benutzt  wird, das auf Grund seiner Tendenz gewählt wird, die Kühlungsrate  des Stahls zu erhöhen, im Gegensatz zu einer Luftkühlung; <tb><SEP>  Abschreckungs-Stopp-Temperatur (QST)<SEP> die höchste oder im Wesentlichen  die höchste Temperatur, die an der Oberfläche der Platte erreicht  wird, nachdem ein Abschrecken gestoppt ist, auf Grund von Wärme,  die von der Mittendicke der Platte transmittiert wird; <tb><SEP>    QST:<SEP> Abschreckungs-Stopp-Temperatur (" Q uench  S top  T  emperature"); <tb><SEP> Bramme:<SEP> ein Stahlstück, das jedwede  Dimensionen aufweist; <tb><SEP> Zugfestigkeit:<SEP> das Verhältnis  der maximalen Last zur ursprünglichen Querschnittsfläche beim Zugfestigkeits-Prüfen;

   <tb><SEP>  TIG-Schweissen:<SEP> Wolfram-Inertgas-Schweissen (" t ungsten  i  nert  g as"); <tb><SEP> T nr -Temperatur:<SEP> die Temperatur, unterhalb  welcher Austenit nicht rekristallisiert; <tb><SEP> USPTO:<SEP> Patent-  und Warenzeichenamt der Vereinigten Staaten (" U nited  S tates   P atent an T rademark O ffice"); und  <tb></TABLE> 



    <tb><TABLE> Columns = 2  <tb><SEP> Schweissung:<SEP> eine geschweisste  Verbindung, einschliessend: (i) das Schweissmetall, (ii) die hitzebeaufschlagte  Zone (HAZ) und (iii) das Basismetall in der "nahen Nachbarschaft"  der HAZ. Der Abschnitt des Basismetalls, das als innerhalb der "nahen  Nachbarschaft" der HAZ gelegen betrachtet wird, und deswegen als  ein Teil der Schweissung, variiert in Abhängigkeit von Faktoren,  die denjenigen Durchschnittsfachleuten bekannt sind, beispielsweise,  ohne Einschränkung, von der Breite der    Schweissung, der Grösse  des Elements, das geschweisst worden ist, der Anzahl der Schweissungen,  die erforderlich sind, um das Element zu fertigen, und der Entfernung  zwischen den Schweissungen.  <tb></TABLE>

Claims

1. Anlage zum Aufnehmen und Transportieren eines Fluides kryogener Temperatur, welche Anlage aus mindestens einer der Anlagekomponenten Wärmetauschvorrichtung (20), Kondenservorrichtung (70), Verdampfervorrichtung (30), Separatorvorrichtung (40), Prozesssäulenvorrichtung (110; 125), Pumpenvorrichtung (100), Fackelvorrichtung (50) und Flussleitungsverteilungs-Netzvorrichtung (60) besteht und jede der Vorrichtungen eine Baueinheit (20a; 76;

12; 41; 111; 126; 213; 51; 52; 53; 61; 62; 63; 64; 65), aufweist, die sich dafür eignet, ein Fluid bei einem höheren Druck als 1035 kPa, entsprechend 150 psia und einer Temperatur niedriger als -40 DEG C, entsprechend -40 DEG F zu enthalten, wobei die Baueinheit 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, entsprechend 120 ksi und eine Duktil-Spröd-Übergangstemperatur niedriger als -73 DEG C, entsprechend -100 DEG 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.

2.

Anlage nach Anspruch 1, wobei die Anlagekomponente eine Wärmetauschvorrichtung (20) ist und die Baueinheit ein Wärmetauschkörper (20a) ist, und eine Vielzahl Stauplatten (24) aufweist.

3. Anlage nach Anspruch 2, wobei das Fluid ein verdichtetes verflüssigtes natürliches Gas ist und der Wärmetauschkörper (20a) geeignet ist, dieses verdichtete verflüssigte natürliche Gas bei einem Druck von 1035 kPa, entsprechend 150 psia bis 7590 kPa, entsprechend 1100 psia und bei einer Temperatur von -123 DEG C, entsprechend -190 DEG F bis -62 DEG C, entsprechend -80 DEG F zu enthalten.

4. Anlage nach Anspruch 1, wobei die Anlagekomponente eine Kondenservorrichtung (70) ist und die Baueinheit ein Kondenserbehälter (12) ist, und eine Wärmetauschereinrichtung aufweist.

5.

Anlage nach Anspruch 1, wobei die Anlagekomponente eine Verdampfervorrichtung (30) ist und die Baueinheit ein Verdampferbehälter (76) ist, und eine Wärmetauschereinrichtung aufweist.

6. Anlage nach Anspruch 1, wobei die Anlagekomponente eine Separatorvorrichtung (40) ist und die Baueinheit ein Separatorbehälter (41) ist, und wenigstens eine Isolationsstauplatte (47) aufweist.

7. Anlage nach Anspruch 6, wobei das Fluid ein verdichtetes verflüssigtes natürliches Gas ist und der Separatorbehälter (41) geeignet ist, dieses verdichtete verflüssigte natürliche Gas bei einem Druck von 1035 kPa, entsprechend 150 psia bis 7590 kPa, entsprechend 1100 psia und bei einer Temperatur von -123 DEG C, entsprechend -80 DEG F zu enthalten.

8.

Anlage nach Anspruch 1, wobei die Anlagekomponente eine Prozesssäulenvorrichtung (110; 125) ist und die Baueinheit eine Prozesssäule (111; 126) ist, und eine Packung (120) aufweist.

9. Anlage nach Anspruch 8, wobei das Fluid ein verdichtetes verflüssigtes natürliches Gas ist und die Prozesssäule (111; 126) geeignet ist, dieses verdichtete verflüssigte natürliche Gas bei einem Druck von 1035 kPa, entsprechend 150 psia bis 7590 kpa, entsprechend 1100 psia und bei einer Temperatur von -123 DEG C, entsprechend -190 DEG F bis -62 DEG C, entsprechend -80 DEG F zu enthalten.

10. Anlage nach Anspruch 1, wobei die Anlagekomponente eine Pumpenvorrichtung (100) ist und die Baueinheit ein Pumpengehäuse (213) ist, und eine Antriebskupplung (211) aufweist.

11.

Anlage nach Anspruch 10, wobei das Fluid ein verdichtetes verflüssigtes natürliches Gas ist und das Pumpengehäuse (213) geeignet ist, dieses verdichtete verflüssigte natürliche Gas bei einem Druck von 1035 kPa, entsprechend 150 psia bis 7590 kPa, entsprechend 1100 psia und bei einer Temperatur von -123 DEG C, entsprechend -190 DEG F bis -62 DEG C, entsprechend -80 DEG F zu enthalten.

12. Anlage nach Anspruch 1, wobei die Anlagekomponente eine Fackelvorrichtung (50) ist und die Baueinheit eine Fackelleitung (51, 52, 53) ist, und einen Fackelschrubber (54) aufweist.

13.

Anlage nach Anspruch 12, wobei das Fluid ein verdichtetes verflüssigtes natürliches Gas ist und die Fackelleitung (51, 52, 53) geeignet ist, dieses verdichtete verflüssigte natürliche Gas bei einem Druck von 1035 kPa, entsprechend 150 psia bis 7590 kPa, entsprechend 1100 psia und bei einer Temperatur von -123 DEG C, entsprechend -190 DEG F bis -62 DEG C, entsprechend -80 DEG F zu enthalten.

14. Anlage nach Anspruch 1, wobei die Anlagekomponente eine Flussleitungsverteilungs-Netzvorrichtung (60) ist und die Baueinheit wenigstens ein Speicherbehälter (64, 65) ist, und wenigstens ein Verteilungsrohr (61, 62, 63) aufweist.

15.

Anlage nach Anspruch 14, wobei das Fluid ein verdichtetes verflüssigtes natürliches Gas ist und der Speicherbehälter (64, 65) geeignet ist, dieses verdichtete verflüssigte natürliche Gas bei einem Druck von 1035 kPa, entsprechend 150 psia bis 7590 kPa, entsprechend 1100 psia und bei einer Temperatur von -123 DEG C, entsprechend -190 DEG F bis -62 DEG C, entsprechend -80 DEG F zu enthalten.

16. Anlage nach Anspruch 1, wobei die Anlagekomponente eine Flussleitungsverteilungs-Netzvorrichtung (60) ist und die Baueinheit wenigstens ein Verteilungsrohr (61, 62, 63) ist, und wenigstens einen Speicherbehälter (64, 65) aufweist.

17.

Anlage nach Anspruch 16, wobei das Fluid ein verdichtetes verflüssigtes natürliches Gas ist und das wenigstens eine Verteilungsrohr (61, 62, 63) geeignet ist, dieses verdichtete natürliche Gas bei einem Druck von 1035 kPa, entsprechend 150 psia bis 7590 kPa, entsprechend 1100 psia und bei einer Temperatur von -123 DEG C, entsprechend -80 DEG F zu enthalten.