DE1667164A1 - Druckbehaelter fuer Wasserstoff - Google Patents

Druckbehaelter fuer Wasserstoff

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DE1667164A1 DE19671667164 DE1667164A DE1667164A1 DE 1667164 A1 DE1667164 A1 DE 1667164A1 DE 19671667164 DE19671667164 DE 19671667164 DE 1667164 A DE1667164 A DE 1667164A DE 1667164 A1 DE1667164 A1 DE 1667164A1
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Description

Patent- und G-ebraucIismusterliilfsanmeldung
Messrs.
Anm.: Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha,
ITo. 10, Marunouchi 2-chome, Ohiyoda-ku, Tokio (Japan)
Bezeichnung: Druckbehälter für Wasserstoff.
Gegenstand der Erfindung ist allgemein der Bau von Druckbehältern und im besonderen ein neuer und brauchbarer Druckbehälter, der wasserstoffbeständig ist und durch Ineinanderschienten einer Vielzahl von konzentrisch angeordneten, zylindrisch geformten Schichtplatten gebildet ist, die entlang längs sich erstreckender Schweißnähte verschweißt sind.
Wasserstoffsprödigkeit bei Druckbehältern infolge Einwirkung von Wasserstoffgas unter hohem Druck und hohen Temperaturen kann dadurch vermieden werden, daß alle bei der Herstellung der Behälter verwendeten Stahlmaterialien durch wasserstoffbeständige Stahllegierungen ersetzt werden, die imstande sind, dem Angriff des Wasserstoffgases bei hohem Druck und hohen Temperaturen zu widerstehen. Jedoch ist solch wasserstoffbeständiger Stahl teuer und erfordert große technische Geschicklichkeit bei seiner Wärmebehandlung, beim Verschweißen und bei sonstigen Arbeiten, was ihn in Herstellung und Gebrauch sehr kostspielig macht. Es liegt auf der Hand, daß die Herstellungskosten solcher Behälter durch die Herstellung nur des Innenzylinders eines Schichtungsdruckbehälters aus wasserstoffbeständigem Stahl und die Verwendung
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eines weniger kostspieligen Stahls für die äußeren Schichten wesentlich gesenkt werden können. Es stellte sich jedoch
heraus, daß die äußeren Schichten an Stellen, die den Schweiß- verbindungen benachbart sind, wie auch das Schweißmetall für Wasserstoffsprädigkeit anfällig sind. Der Grund dafür liegt darin, daß das Schweißmaterial dazu neigt, das Wasserstoffgas zu absorbieren und es über die Schichtplattenkonstruktion verteilt.
Erfindungsgemäß ist ein Druckbehälter vorgesehen, der Wandungen besitzt, die aus einer Vielzahl konzentrisch angeordneter Platten bestehen und so eine rohrartige Sehichtkonstruktion dar-™ stellen, bei der die Schichtplatten der Wandung entlang sich längs erstreckender Schweißnähte zusammengeschweißt sind und das Schweißmaterial der ITähte außer Kontakt mit der inneren dem Wasserstoff ausgesetzten Platte gehalten wird, so daß die Möglichkeit des Durchdringens von Wasserstoff in die Shhichtungsplatten der Sehichtkonstruktion vermindert wird.
Außerdem ist ein Druckbehälter Gegenstand der Erfindung, der aus einer Vielzahl von Schichtwänden besteht, deren Schichtlagen aus entlang längs sich erstreckender Schweißnähte zusammengeschweißt sind und der von den schädlichen Wirkungen des Wasserstoffs nicht angegriffen wird, obwohl man billiges Katefc rial für einige Platten der Sehichtkonstruktion verwendet.
Die Erfindung sieht weiter einen Druckbehälter vor, bei dem eine Vielzahl gekrümmter Platten zu einer Sehichtkonstruktion um einen Innenzylinder geschichtet werden, wobei jede Platte entlang längs sich erstreckender Schweißnähte verschweißt ist, und das Schweißmaterial der I\faht jener Platte,· die der dem
Wasserstoff ausgesetzten Behälterwand benachbart ist, so gebaut ist, daß sie mit dieser Wand keinen Kontakt hat.
Der erfindungsgemäße Druckbehälter ist einfach in der Bauart, kräftig im Bau und wirtschaftlich in der Herstellung.
Die Merkmale der Erfindung ergeben sich im einzelnen aus den
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beigefügten Ansprüchen. Sie b.ilden einen Teil der Beschrei bung. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben.
In dieser Zeichnung ist
j·i&. 1 ein Querschnitt durch den Druckbehälter und
Fig. 2 ein Ausschnitt aus einem Teil des in dargestellten Druckbehälters in größerem Maßstab.
Im einzelnen umfaßt das in den Zeichnungen dargestellte Aus- ^ fiihrungsbeispiel einen Druckbehälter, der als Ganzes mit 30 ^ bezeichnet und aus einer Schichtung gebildet ist, die konzentrisch angeordnet einen inneren und äußeren Zylinder 1 und und einen inneren Mantel 2 aus Schichtzylinders einschließt, wobei jeder Zylinder aus einer Mehrzahl von Platten besteht, die entlang sich längs erstreckender Schweißnähte 3 zusammengeschweißt sind. Die inneren und äußeren Zylinder 1 und 5 werden aus zwei gekrümmten Halüplatten, die an längs sich erstreckenden Schweißnähten 13 zusammengeschweißt sind, gebildet.
■Yie in Fig. 2 angezeigt, kann die Schichtung 2 erfindungsgemäß vorteilhaft aus Platten oder Lagen 12, 13, 14, 15, 16 d usw. zusammengesetzt sein, die aus einem relativ billigen Stahlliaterial bestehen, das nicht wasserstoffbeständig ist. Der G-rund hierfür ist, daß sie vom Wasserstoff angegriffen werden . Um sicherzustellen, daß die Platten dem Wasserstoff keine Angriffsmöglichkeit bieten, wird die Schicht 12, die der der V/ass erst of !atmosphäre mit ihrer Innenfläche ausgesetsten Innenwand 1 benachbart ist, durch Schweißverbinden besonderer diese Scuicht bildender Plattenelemente entlang von Schweißnähten 3 im Abstand von der Überfläche der blatte 1 gehalten. Dies wird bei Bildung der Schichtlage 12 durch die Verwendung eines Futterstreifens 20 zwischen der i'iatte 12 und dem Innenzylirider 1 vervollständigt. Ein Druckausgleichs- oder . jiHeif-;E;loch 16 erstreckt sich durch den ganzen
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Schichtkörper 2 und den äußeren Zylinder 5, um eine Verbindung von dem Hohlraum zwischen den Platten 1 und 12 und der Atmosphäre herzustellen. r!enn Wasserstoff bzw. Gas im Innern des Behälters untergebracht iyt und unter hohem Druck und hoher Temperatur gehalten ist, wird ein Teil des Gases durch die Oberfläche des den Innenzylinder 1 bildenden Stahls absorbiert und dringt in Hichtung der Pfeile von i'ig. 2 in den βtaiii ein. Dieser 'Vasüerstoff durchdringt den Innenzyiinder 1 und wird in den !itaim zwischen dem Zylinder und der Schioiitungsplatte 12 abgeschieden, von wo er durch das Anzei^eloch 16 aus dem behälter, «ie der Pfeil in ilg. 2 zeigt, entweicht. So wird verhindert, daß dör Druck den atmosphärischen Druck übersteigt, weshalb auch die Schichtun^splatte 12 vom Wasserstoff nicht spröde wird. Das Schweißmaterial 3 an der innersten Schichtungsplatte 12, die an den Innenzylinder 1 grenzt, ist weder mit dem Ir.nenzylinder noch mit dem Futterstreifen 20 verschweißt, indem das Schweißen unterbrochen wird, um zwischen der Schichtungsplatte 12 und dem Innenzylinder 1 einen Hohlraum zu schaffen, damit die Schweißverbindung 3 keinen Kontakt mit dem Innenzylinder 1 hat. Deshalb dringt aller von der Oberfläche des Innenzylinders 1 absorbierte Wasserstoff durch den Zylinder 1 und sammelt sich im üaum zwischen Schichtungsplatte 12 und" Imj.en.zy lind er 1. Da der Druck durch das Druckausgleichsloch 16 unter dem atmosphärischen " gehalten wird, wird auch der Teildruck des Wasserstoffs im Hohlraum den atmosphärischen Druck nicht übersteigen, so daß die Schichtungsplatte 12 vollkommen gegen Versprödung durch Wasserstoff geschützt ist.
Obgleich die Schweißnähte aller Schichtungsplatten als der Länge nach zusammengeschweißt gezeigt sind, konnte es wertvoll sein, daß eine Schueißung entlang den Kanten ein^r spiralig gewundenen, fortlaufenden Platte, durchgeführt wird, die, foils gewünscht, alle Schichtungslagen bildet.
Der !''utterstreifen 20 kann aus Kohlenstoffstahl oder einem wasserstoffbeständigen Stahl bestehen.
Der .Begriff "Kohlenstoffstahl" wird hier für iiewöhn] idn-n Stahl
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gebraucht, der ohne Rücksicht auf Wasserstoffbeständigkeit hergestellt wurde. Er ist daher nicht auf reinen Kohlenstoffstahl begrenzt, sondern soll' niedrig legierten Stahl und Zugstahl* (high tension steel) umfassen. Außerdem wird der Ausdruck "wasserstoffbeständiger Stahl" gebraucht, um einen Stahl zu bezeichnen, der unter Hinzufügung von mindestensb*L$ Chrom und/oder Molybdän sowie einem oder mehreren anderen bekannten Elementen hergestellt wird, um die Beeinträchtigung des Stahls durch Kontakt mit Wasserstoff oei erhöhten'Drucken und i'emperaturen zu verhindern oder vermindern.
indem ein spezielles Ausführungsbeispiel im einzelnen dargestellt und beschrieben wurde, um die Erfindung zu erläutern, versteht sich von selbst, daß diese auch auf andere Weise verwirklieht werden kann, ohne vom Srfindungsgedaiiken abzuweichen.
* Hoehspannungsstahl
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Claims (4)

Pstcntanv/älte: Dr.-Ing. λϊο Stürner Dr. Friedrich E, Mayer Pforzheim,JulEus-Naeber-Str. 13 Pforzheim, "den *1*>.Februar 1967 Heg.Jr. 1351 Patentansprüche
1. Druckbehälter für Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen konzentrisch angeordneten, rohrartigen Elementen (1,5) eine Schichtung (2) von Platten eingefügt ist, wobei jede dieser Platten entlang im wesentlichen sich längs erstreckender Schweißnähte zusammengeschweißt ist, das Element (l) auf der Seite der Behälterwandung, die dem Wasserstoff ausgesetzt ist, aua wasserstoffbeständigem Material besteht und Einrichtungen (20) zur räumlichen Trennung des wasserstoffbeständigen Lateriüls (l) vom Schweißmaterial (3) der nächstangrenzenden Platte vorgesehen sind, um den >'asserstofi' daran zu hindern, die übrigen Platten (2) anzugreifen.
2. Druckbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen Futterstreifen (20) sind, die zwischen die dem Wasserstoff ausgesetzten Element (l) und die nächstfolgende Platte (12) gelegt sind und das Schweißmaterial (3) überdecken (Fig. 2).
3.. Druckbehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Schichtungslagen aus wenigstens zwei miteinander entlang mit radialen Zwischenräumen angeordneten, sich längs erstreckender Schweißränder verschweißten Platten Desteht, wobei das Schweißmaterial jeder Jtfaht der Platte, die dem wasserstoffbeständigen Element (l) benachbart ist, durch einen Futterstreifen (20) von den wasserstoffbeständigen Element (1) abgeschirmt ist.
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4. Druckbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine radiale Bohrung (16), die sich vom rohrförmigen iDlement (l) bis zum Mantel des jjruckbehälters erstreckt und mit der Außenluft in Verbindung steht.
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DE19671667164 1967-02-14 1967-02-18 Druckbehaelter fuer Wasserstoff Pending DE1667164A1 (de)

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