DE2358295A1

DE2358295A1 - Hydrogen embrittlement resistant pressure vessel - with laminations of welded stainless steel, mesh and carbon steel sheets

Info

Publication number: DE2358295A1
Application number: DE2358295A
Authority: DE
Inventors: Raymond E Pechacek
Original assignee: Hahn and Clay
Current assignee: Hahn and Clay
Priority date: 1973-11-22
Filing date: 1973-11-22
Publication date: 1975-06-05

Abstract

A pressure vessel which is resistant to hydrogen embrittlement canbe produced by a first inner layer of a material resistant to hydrogen embrittlement (stainless, steel or special steel) followed by a gas venting layer (wire mesh). Each of the several outer layers of ordinary steel is applied so as to prestress the underlying layers, and this method is applied to the cylindrical as well as to the domed end parts. This system eliminates the expensive massive domed ends of solid stainless steel, with deep circular welded seams joining them to the laminated cylindrical section.

Description

Verfahren zur Herstellung eines gegenüber Wasserstoff versprödung resistenten Druckbehälters.Process for making one versus hydrogen embrittlement-resistant pressure vessel.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Druckbehältern, welche unter Bedingungen arbeiten, welche eine Wasserstoffversprödung gewöhnlichen Kohlenstoffstahls zur Folge haben können.The invention relates to a method for the production of pressure vessels which operate under conditions which hydrogen embrittlement of ordinary carbon steel.

Wenn Druckbehälter oder Druckkessel bei der Wasserstoffanlagerung von Kohlenwasserstoffen benutzt werden, dann wird Wasserstoff in den Behälter eingeführt oder wird innerhalb desselben erzeugt. Ein derartiger Wasserstoff liegt atomar vor; wenn er sich unter hohem Druck be-If pressure vessels or pressure vessels are used for the hydrogenation of hydrocarbons, then hydrogen is introduced into or generated within the container. Such a hydrogen is atomic; when he is under high pressure

5 09823/03675 09823/0367

findet, passiert er die aus Stahl bestehenden Festkörperwände desBehätfceiB und verursacht eine Versprödung der Behälterwandung, falls diese aus einem Stahl !besteht, welcher gegenüber Wasserstoffversprödung nicht—resistent ist. Nicht rostender Stahl, so Stahllegierungen mit einem Gehalt an Chrom, Mangan, Wolfram, Vanadium, und/oder Aluminium und einem geringen Kohlenstoffgehalt, sind gegenüber Wasserstoffversprödung widerstandsfähig. Infolgedessen wurden unter Druck befindlichem Wasserstoffgas ausgesetzte Druckbehälter entweder vollständig aus nicht—rostendem Stahl oder aus anderem gegenüber Wasserstoffversprödung resistenten Materialien gefertigt, oder die zylindrischen Behälterteile wurden mehrschichtig geformt, so daß sie aus einem inneren Zylinder aus nicht-rostendem Stahl und aus äußeren Lagen gewöhnlichen Kohlenstoffstahls bestehen (US-PS 2,243,240 und 3,224,619).finds, he passes the solid walls made of steel desBehätfceiB and causes embrittlement of the container wall, if this consists of a steel which is not resistant to hydrogen embrittlement. not rusting steel, so steel alloys with a content of chromium, manganese, tungsten, vanadium, and / or aluminum and a low carbon content, are compared to hydrogen embrittlement resilient. As a result, pressurized containers have been exposed to pressurized hydrogen gas either entirely of stainless steel or of other hydrogen embrittlement resistant Materials made, or the cylindrical container parts were molded multilayer, so that they are made of an inner cylinder made of stainless steel and outer layers of ordinary carbon steel (U.S. Patents 2,243,240 and 3,224,619).

Obwohl die Verwendung mehrer Lagen oder Schichten für die Behälterkopfteile bereits im US-Re issue Patent 22,251 beschrieben ist, wurde ein derartiger Aufbau in der Praxis bisher nicht zum Einsatz gebracht, da die Lagen oder Schichten der Kopfteile nicht wie die Lagen des Zylinders bzw. Hauptteiüs des Behälters vorgespannt werden konnten.Although the use of multiple plies or layers for the container head parts has already been described in US-Re issue patent 22,251 is, such a structure has not been used in practice, since the plies or layers the head parts could not be pretensioned like the layers of the cylinder or main part of the container.

Aus diesem Grund und aus anderen Gründen hat man bisher die Kopfteile bzw. Enden der Behälter in Massivbauweise aus nicht—rostendem Stahl gefertigt und hat dabei tiefe kreisförmige Schweißnähte benutzt, mittels welchen die Behälterkopfteile mit den mehrschichtigen Zylinderteilen verbunden wurden. Dieser Aufbau erfordert ein teures und schwierigesFor this reason and for other reasons, the head parts or ends of the container have hitherto been made of solid construction made of stainless steel and has deep circular shapes Welds are used, by means of which the container head parts are connected to the multilayer cylinder parts became. This structure requires an expensive and difficult one

Schweißverfahren und für dieses Verfahren geeignete Materlaljaa. Dem Verfahren ist außerdem der Nachteil eigen, daß verhältnismäßig teure und massiv ausgebildete Kopfteile ausWelding processes and materials suitable for this process. The method also has the disadvantage that relatively expensive and massive head parts

509823/0367509823/0367

nicht—rostendem Stahl zu verwenden sind_o- Ein Aufbau dieser Form ist in der TJS=PS 3 224 619 beschrieben und dargestellt.,. - . - Stainless steel should be used _o - A structure of this form is described and illustrated in TJS = PS 3 224 619.,. -. -

Demgegenüber wurde erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters ".oder Druckkessels geschaffen^ bei welchem der zylindrische Behälterteil als auch ein Kopfteil oder beide Kopfteile bzw_o Endverschlüsse mehrschichtig ausgebildet werden? sowohl der mehrschichtige Behälterteil, also Hauptteil des Behälters, als auch die Kopfteile sind vorgespannt_o Die innere Lage des Behälterteils und des Behälterkopfes Tbzw. der Behälterköpfe ist aus einem nicht-rostenden Stahl bzw₀ aus einem anderen₉ gegenüber ¥asserstoffversprödung resistenten Material gefertigt₉ während -die äußeren Lagen aus ge= wohnlichem Kohlenstoffstahl gefertigt werden können«, Es ist eine Einrichtung vorgesehen,, mittels welcher der Druck des Wasserstoffgases in den Schichten außerhalb der inneren Lage aus gegenüber Wasserstoffversprödung resistentem Material entlastet werden kann_e Die Lagen oder Schichten des Behälterkopfes sind aus Abschnitten gebildete, welche mit versetzten oder stufenweise angeordneten Schweißnähten in der in der US-PS 3^23,820 beschriebenen Weise verschweißt sind. Die Behälterkopfteile sind mit stufenweise oder versetzten Schweißverbindungen am zylindrischen Behälterteil angeschweißt, so daß auf der gesamten Länge des Behälters keine der Schweißverbindungen dicker zu sein braucht, als der Dicke jeder angeschweißten Einzellage oder Einzelschicht entspricht. Die Probleme kreisförmiger und durchgehender Schweißverbindungen₉ so die Verwendung eines besonderen LegierungsSchweißens der in der US-PS 3_?224,619 beschriebenen Weise werden dadurch vermiedeneIn contrast, a method for manufacturing a pressure vessel ".or pressure vessel was according to the invention created ^ wherein the cylindrical container part and a head part or both end parts or _o terminations are formed multilayered? Both the multilayered container part, that the main part of the container and the head parts are biased _o the inner layer of the container part and of the container head Tbzw. the container heads is made of a non-stainless steel or ₀ made of another ₉ asserstoffversprödung opposite ¥ resistant material ₉ can be produced during -the outer layers of ge = homely carbon steel "It is means are provided by which the pressure of the hydrogen gas can be relieved in the layers outside the inner layer of material resistant to hydrogen embrittlement ,, _e the plies or layers of the vessel head are formed by sections which angeord with staggered or stepwise Neten welds are welded in the manner described in US Pat. No. 3 ^ 23,820. The container head parts are welded to the cylindrical container part with stepwise or offset welded connections, so that over the entire length of the container none of the welded connections need to be thicker than the thickness of each welded-on individual layer or individual layer. The problems of circular and continuous welds ₉ such as the use of a special alloy welding of the type described in US Pat. No. 3 _? 224,619 described ways are avoided

9823/0 3879823/0 387

Der gemäß der Erfindung vollständig vorgespannte mehrschichtige Druckbehälter ist is wesentlichen frei gegenüber Wasserstoffversprödungj wobei die innere Hülle aus einem gegenüber Wasserstoffversprodung widerstandsfähigen 'Material besteht. Die äußeren Lagen oder Schichten sind aus gewöhnlichem Kohlenstoffstahl gefertigt und machen es in erfindungsgemäßer Weise entbehrlich^ kreisförmige Schweißnähte vorzusehen.The multilayer pressure vessel, which is fully pre-stressed according to the invention, is essentially free from hydrogen embrittlement, the inner shell being made of a material which is resistant to hydrogen embrittlement. The outer layers or layers are made of ordinary carbon steel and make it unnecessary to provide circular weld seams in accordance with the invention.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsibeispiels unter Bezugnahme auf die Toeigsfügte Zeichnung erläutert. The invention is based on an exemplary embodiment with reference to the attached drawing.

Fig. i ist eine vertikale Schnittansicht unter Darstellung eines Druckbehälters, welcher gemäß dem Verfahren der Erfindung gefertigt würfle;Fig. I is a vertical sectional view showing a pressure vessel, which according to the method the invention manufactured dice;

Fig. 2 ist eine Teilschnittansicht eines Teils der Wand des in Fig. i dargestellten Druckbehälter, von Linie 2-2 in Fig«, I;Figure 2 is a partial sectional view of part of the wall of the pressure vessel shown in Fig. i, from Line 2-2 in Figure 1;

Pig, 3 ist eine Teilschnittansicht unter Darstellung der Befestigung eines Anschlußstutzens an einem der Behälterkopfteile des Druckbehäiers;Pig, FIG. 3 is a partial sectional view showing FIG Attachment of a connection piece to one of the container head parts of the pressure vessel;

Fig. h ist eine Schnittansicht unter Darstellung eines weiteren Behälteranschlusses, so eines Einstiegloches in der Wand des Druckbehälters;Fig. H is a sectional view showing another container port, such as a manhole in the wall of the pressure container;

Fig. 5 ist eine teilweise geschnittene Endansieht des rechten Endes des Behälters gemäß Fig« 2 unter Darstellung der keilförmigen Abschnitte, welche bei der Formgebung des Behälterkopfes verwendet sind.Fig. 5 is an end view, partly in section, of the right end of the container according to FIG. 2 showing the wedge-shaped sections which are used in the shaping of the container head.

509823/0367509823/0367

In den Zeichnungen Ist mit P ein Druckbehälter bzw. Druckkessel dargestelltρ welcher Im erfindungsgemäßen Verfahren gefertigt wurde₀ Der auf diese Weise gefertigte Druckkessel ist im wesentlichen frei von Wasserstoffversprödung sowohl am. zylindrischen Behälterteil B als ' auch an den Behälterköpfen H und H-Ij wenn der Druckbehälter P zum Zwecke der Speicherung oder für Verfahren benutzt wird, Tbei welchen Wasserstoff oder wasserstoffprodzierende Materialien innerhalb des Behälters unter Temperatur- und Druckbedingungen vorherrschen, bei welchen Wasserstoff verhältnismäßig massive oder feste Wände aus Stahl passiert..Wie nachfolgend ausführlich erläutert, kann der zylindrische Behälterteil B aus einem oder aus mehreren Zylindern geformt werden, die ihrerseits aus mehreren vorgespannten Lagen gefertigt sind. Vorzugsweise sind die die Behälterköpfe H und H-I mit dem Behälterteil B verbindenden Schweißnähte bezüglich jeder einzelnen Lage versetzt ausgebildet, so daß die Probleme verhältnismäßig tiefer Kreis-Schweißnähte auf dem gesamten Behälter P nicht bestehen. Wie nachfolgend ausführlich erläutert, werden die bisher geläufigen, verhältnismäßig teuren Pestkörper-Kopfteile des Behälters durch Köpfe H und H-I ersetzt, welche aus mehreren vorgespannten Lagen bestehen. Gleichzeitig werden dadurch die Probleme der Wasserstoffversprödung vermieden.In the drawings, P is a pressure container or pressure vessel dargestelltρ which was produced in the inventive process ₀ The manufactured in this way the pressure vessel is free from hydrogen embrittlement substantially both on. Cylindrical container part B as' also to the container heads H and H-Ij when the Pressure vessel P is used for the purpose of storage or for processes in which hydrogen or hydrogen-producing materials prevail within the vessel under temperature and pressure conditions in which hydrogen passes relatively massive or solid walls made of steel. As explained in detail below, the cylindrical container part B can be formed from one or more cylinders, which in turn are made from several prestressed layers. The weld seams connecting the container heads H and HI to the container part B are preferably designed offset with respect to each individual layer, so that the problems of relatively deep circular weld seams on the entire container P do not exist. As explained in detail below, the previously familiar, relatively expensive pest body head parts of the container are replaced by heads H and HI, which consist of several prestressed layers. At the same time, this avoids the problems of hydrogen embrittlement.

Der zylindrische Behälterteil B des Druckbehälters oder Druckkessels P kann auf jede beliebige und herkömmliche Weise gefertigt werden, wie sie für die Herstellung mehrschichtiger Behälter bekannt ist, so wie es beispielsweise in den US-PS 2,243,240 oder 2,430,369 erläutert ist. Eine innere zylindrische Schicht io, welche aus einer Deckschicht 10a und aus einer Stützschieht 10b bestehenThe cylindrical container part B of the pressure vessel or Pressure vessel P can be manufactured in any convenient and conventional manner, such as those used for the manufacture of multilayered Container is known, for example as explained in US Pat. No. 2,243,240 or 2,430,369 is. An inner cylindrical layer io, which consists of a Cover layer 10a and consist of a support layer 10b

- 6 - . 5 09823/0367 - 6 -. 5 09823/0367

kanne, bildet die innere Lage des BeMlterteils B_e Falls der Behälterteil B aus mehreren in Längsrichtung fluchtenden und mehrlagigen Zylinderkörpern besteht, dann ist die innere Schicht 10 jedes dieser Zylinder durch eine ringförmige Schweißnaht verbunden«, wie bei 11 (Fig. 2) dargestellt ist. Die innere Schicht 10 kann aus einer Einzelschicht aus nichtrostendem Stahl bzw„ aus einer anderen Stahllegierung bestehen, welche gegenüber Wasserstoffversprödung widerstandsfähig ist. Die innere Schicht bzw. Lage 10 kann auch aus zusammengesetztem Material bestehen, welches als Deck- oder Überzugmaterial bezeichnet und in Fig. 2 dargestellt ist. Bei Verwendung eines derartigen Überzuges ist die Deckschicht 10a normalerweise widerstandsfähiger gegenüber Wasserstoffversprödung als die Stützschicht 10b der Schicht 10. In einem Ausführungsbeispiel ist die innere Schicht etwa 12,7 mm dick, während die Deckschicht eine Dicke von etwa 3,1 mm aufweist.Containers, the inner layer of BeMlterteils B _e forming If the container part B of a plurality of aligned longitudinally and multi-layer cylindrical bodies is, the inner layer 10 of each of these cylinders' connected by an annular weld seam, as at 11 (Fig. 2) depicted is . The inner layer 10 can consist of a single layer of stainless steel or of another steel alloy which is resistant to hydrogen embrittlement. The inner layer or ply 10 can also consist of a composite material, which is referred to as cover material and is shown in FIG. 2. When using such a coating, the top layer 10a is normally more resistant to hydrogen embrittlement than the backing layer 10b of the layer 10. In one embodiment, the inner layer is about 12.7 mm thick, while the top layer has a thickness of about 3.1 mm.

Eine Lüftungsschicht 12 ist außerhalb der inneren Schicht 10 jedes Zylinders bzw. Abschnitts vorgesehen, welcher den Behälterteil B bildet. Die Lüftungsschicht 12 kann aus einem Drahtgitter, aus Metallstreifen oder aus jedem anderen geeigneten Material bestehen, welches längliche und seitliche sich erstreckende Kanäle zur Lüftung von Gas aufweist. Eine Stützlage bzw«, ein Zylinder 12a ist vorzugsweise über dem Drahtgitter oder Sieb 12 ausgebildet, um das Verschweißen der Lagen außerhalb der Lüftungsschicht 12 zu erleichtern.A ventilation layer 12 is provided outside the inner layer 10 of each cylinder or section which the Container part B forms. The ventilation layer 12 can be made of a wire mesh, metal strips or any other suitable material, which are elongated and lateral has extending channels for venting gas. A support layer or cylinder 12a is preferably above the wire mesh or screen 12 in order to facilitate the welding of the layers outside the ventilation layer 12.

Mehrere äußere Schichten 15 sind an der inneren Schicht angelegt; diese Lagen oder Schichten sind so aufgebracht, daß sie vorgespannten Zustand besitzen und in gleicher Weise die innere Schicht 10 vorspannen. Ein derartiges Vorspannen gilt als bekannt und ist in der US-PS 2,480,369 beschrieben.Several outer layers 15 are applied to the inner layer; these layers or layers are applied in such a way that that they are in a pre-stressed state and in the same way pre-stress the inner layer 10. Such biasing is believed to be known and is described in US Pat. No. 2,480,369.

- 7 -509823/0367- 7 -509823/0367

In der bevorzugten Ausführungsform«, bei welcher mehrere Zylinder oder zylindrische Abschnitte für den zylindrischen Behälterteil B benutzt werden,, sind die gleichen Radius aufweisenden Schichten 15 je an den Schweißverbindungen ±6 verschweißte Die Schweißverbindungen sind gemäß Fig_o 2 stufenweise versetzt ausgebildet bzw_o angeordnet_P wodurch tiefe Kreisnähte oder -=nahts teilen" vermieden .werden,. Die äußeren Lagen oder Schichten ±5 können aus gewöhnlichem Kohlenstoffstahl bestehen, da sie gegenüber Wasserstoff=· ' versprödung nicht widerstandsfähig sein brauchen_o In gleicher Weise muß das für die Schweißverbindungen i6 benutzte Schweißmetall nicht aus einer besonderen Legierung bestehenj, da die tiefen'Kreisnähte der in der US=PS 3₅224₃6i9 beschrieb= " enen Art nicht vorliegen 'und da das Wasserstoffgas _s welches ¥asserstoffversprödung an derartigen Schichten 15- und Schweißnähten ±6 verursachen könnte₉ durch einen oder durch mehrere Lüftungskanäle 18 entweichen kann_s die die Schichten 15 durchsetzen«,· Die Kanäle verlaufen vorzugsweise radial von der äußersten Schicht 15 in Richtung der Ltiftungs·= schicht 12_β Obwohl der innerhalb des Behälters B erzeugte atomare Wasserstoff die innere Schicht iO passiert,, reagiert dieser Wasserstoff nicht mit den äußeren Lagen oder Schichten 15j da der Druck abgebaut ist, nachdem das Gas die innere Schicht 10 passiert hat_s Bei Fehlen eines Druckes weist Wasserstoff nicht den Versprödungseffekt auf«,In the preferred embodiment, "in which a plurality of cylinders or cylindrical sections of the cylindrical container part B are used ,, the same radius having layers 15 are each welded to the welded joints ± 6 The welded joints are shown in FIG _o 2 gradually displaced formed or _o arranged _P whereby deep circular seams or - nahts share = ".werden avoided ,. the outer plies or layers ± 5 may be made of ordinary carbon steel, since they become brittle to hydrogen = · 'not be resistant need _o Similarly, should the for the welds i6 used weld metal not bestehenj from a particular alloy, since the tiefen'Kreisnähte disclosed in US = PS 3 ₅₂₂₄ ₃ 6i9 described are not present = "enes Art ', and since the hydrogen gas _s cause which ¥ asserstoffversprödung of such layers 15 and welds ± 6 could ₉ escape through one or more ventilation ducts 18 can _s the the layers 15 penetrate ", · The channels preferably run radially from the outermost layer 15 in the direction of the ventilation · = layer 12 _β Although the atomic hydrogen generated inside the container B passes through the inner layer, this hydrogen does not react with the outer layers or layers 15j because the pressure is reduced after the gas has passed the inner layer 10 _s In the absence of pressure, hydrogen does not have the embrittlement effect «,

In Fig. 2 ist ein Teil des Behälterkopfes H dargestellt. Natürlich ist der gleiche Aufbau vorzugsweise für den Behälterkopf H-I (Fig. 5) am anderen Ende des Behälters P vorgesehen. Der Behälterkopf H weist eine innere Schicht 110 aufj welche gemäß Darstellung mit einer Deckschicht IiOa und mit einer Stützschicht. IiOb versehen ist«, obwohl sie auch als Einzelschicht oder Einzellage bestehen kann_? dieIn Fig. 2 a part of the container head H is shown. Of course, the same structure is preferably provided for the container head HI (FIG. 5) at the other end of the container P. The container head H has an inner layer 110 which, as shown, has a cover layer 10a and a support layer. IiOb is provided «although it can also exist as a single layer or single layer _? the

509 8 2 3/0367509 8 2 3/0367

aus nicht-rostendem Stahl oder aus einem anderen, gegenüber Wasserstoff resistenten Material gefertigt ist. Die Deckschicht 110a entspricht normalerweise der Deckschicht 10a der Lage 10 und ist aus einer Stahllegierung gefertigt, welche gegenüber Wasserstoffversprödung widerstandsfähiger ist als die Stützschicht oder Gegenschicht ilOb. Die innere Schicht 110 ist im wesentlichen halbkugelförmig und mit einer ringförmigen inneren Kante 110c ausgebildet. Diese ist mit einer ringförmigen Kante IQc der inneren Schicht 10 im Bereich einer ringförmigen Schweißnaht 110 verbunden bzw. verschweißt, wodurch die innere Schicht 110 des Behälterkopfes eine Fortsetzung der inneren Schicht 10 des Behälterteils B darstellt. Demgemäß bilden die Lagen oder Schichten 10 und 110 eine innere Hülle für den Druckbehälter P.made of stainless steel or another, opposite Hydrogen resistant material is made. The cover layer 110a normally corresponds to the cover layer 10a of the layer 10 and is made of a steel alloy which is more resistant to hydrogen embrittlement is as the backing layer or counter layer ilOb. The inner one Layer 110 is substantially hemispherical and with an annular inner edge 110c is formed. This is with an annular edge IQc of the inner layer 10 connected in the area of an annular weld seam 110 or welded, whereby the inner layer 110 of the container head represents a continuation of the inner layer 10 of the container part B. Accordingly, the layers or Layers 10 and 110 an inner shell for the pressure vessel P.

Der Behälterkopf H weist eine Lüftungsschicht 112 auf, welche durch ein Metallgitter bzw. durch im Abstand befindliche längliche Streifen gebildet ist; vorzugsweise ist eine der Stützschicht 12a entsprechende Stützschicht 112a zusammen mit dem Gitter bzw. der Lüftungsschicht vorgesehen. Mehrere äußere Lagen oder Schichten 115 sind in vorgespanntem Zustand auf der inneren Schicht 110 angeordnet und sind gleichfalls so ausgebildet und zugeordnet, daß sie die innere Schicht 110 des Kopfteils vorspannen. Dies geschieht vorzugsweise gemäß dem Verfahren und Aufbau der im US-PS 3,423,820 beschriebenen Art. Wie in der genannten Patentschrift ausgeführt ist, sind die äußeren Lagen oder Schichten 115 aus Bahnen gebildet, welche so aufgetragen oder angelegt sind, daß sie die Vorspannung der Schichten bewirken. Vorzugsweise sind sie mit den stufenweise versetzten Schweißnähten 116 verschweißt, soThe container head H has a ventilation layer 112, which is provided by a metal grid or by spaced apart elongated strips are formed; preferably a support layer corresponding to the support layer 12a is 112a together with the grille or the ventilation layer intended. A plurality of outer layers or layers 115 are arranged on the inner layer 110 in a prestressed state and are also configured and associated to bias the inner layer 110 of the head portion. This is preferably done according to the method and structure of the type described in US Pat. No. 3,423,820. How in said patent specification, the outer plies or layers 115 are formed from webs which are so applied or applied that they cause the bias of the layers. Preferably they are with the welded seams 116 offset in steps, see above

- 9 509823/0367 - 9 509823/0367

daß ein tiefer Schweißkreis als Schweißnaht nicht zur Herstellung Tbzw. Formgebung des Behälterkopfes H erforderlich ist. Da die Lüftungsschicht 112 mit der Lüftungsschicht in Verbindung istj entlastet sich der Druck des Wasserstoffes entweder durch Lüftungen oder LUftungskanäle 18 des Behälterteils B oder durch zusätzliche Lüftungskanäle 118, welche im Behälterkopf seihst vorgesehen sind.that a deep weld circle as a weld seam is not used to produce Tbzw. Shaping of the container head H required is. Since the ventilation layer 112 is in contact with the ventilation layer, the pressure of the hydrogen is relieved either through ventilation or ventilation ducts 18 of the container part B or through additional ventilation ducts 118, which are provided in the container head.

Die Schichten 115 sind mit den Schichten 15 durch stufenweise versetzt angeordnete Schweißnähte 20 verbunden, welche jeder der angrenzenden Schichten oder Lagen 15 und 115 so zugeordnet sind, daß auf kreisförmige tiefe Schweißverbindungen verzichtet werden kann und die bei diesen Schweißverbindungen auftretenden Probleme nicht auftreten., Da die Dicke des Behälterkopfes kleiner sein kann als der Dicke des Behälterteils B entsprechend einer besonderen, im Behälter P erwünschten Festigkeit entspricht, ist die Anzahl der Lagen oder Schichten 115 kleiner als die Anzahl der Schichten 15. Die überschüssigen bzw. überzähligen Schichten 15 sind infolgedessen an den darunter befindlichen Schichten in der Weise verschweißt, wie dies bei 21 in Fig. 2 dargestellt ist.The layers 115 are connected to the layers 15 by weld seams 20 arranged offset in steps, which each of the adjacent layers or plies 15 and 115 are associated with circular deep welds can be dispensed with and the problems that occur with these welded joints do not occur., Since the thickness of the container head can be smaller than the thickness of the container part B according to a particular, im Container P corresponds to the desired strength, the number of layers or layers 115 is less than the number of the layers 15. The excess or superfluous layers 15 are consequently on the layers below Layers welded in the manner as shown at 21 in FIG.

Der Behälter bzw. Kessel P kann eine Düse N aufweisen, bzw. einen anderen Kesselanschluß, welcher an einem der beiden Köpfe oder an beiden Behälterköpfen H und H-I ausgebildet ist«, Zum Zwecke der Darstellung wird der Behälterkopf H mit einer derartigen Düse IST wiedergegeben; der Behälterkopf H-I ist indessen ohne Düse N bzw. entsprechenden Anschluß dargestellt« Das Verfahren der Herstellung des Behälters P, was die Kopfteile und den Mittelteil betrifft, sind einander gleich, unabhängig davon,, ob die Düsen N verwendet werden oder nicht. Der Grund liegt darin, daß dieThe container or boiler P can have a nozzle N or another boiler connection, which is formed on one of the two heads or on both container heads H and H-I is «, For the purpose of illustration, the container head H is shown with such a nozzle IST; the container head H-I, however, is shown without a nozzle N or a corresponding connection. The method of manufacturing the container P for the head parts and the center part are equal to each other regardless of whether or not the N nozzles are used to be or not. The reason is that the

- 10 -- 10 -

509823/0367509823/0367

Düsen oder andere Kesselanschlüsse angefügt werden, nachdem der Behälter P gefertigt wurde. Der Behälter P kann gleichfalls eine Abzweigung bzw. Anschluß W oder jeden anderen geeigneten Stutzen aufweisen, welcher die Wand des Behälterteils B gemäß Fig. 1 und 4 durchsetzt, wie nachfolgend ausführlich erläutert ist. Bei dem Anschluß W kann es sich auch um ein Einstiegsloch handeln.Nozzles or other boiler connections are added after the container P has been manufactured. The container P can also have a junction or connection W or any other suitable nozzle, which the wall the container part B according to FIGS. 1 and 4 penetrated, such as is explained in detail below. The connection W can also be a manhole.

Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung zur Herstellung des Druckbehälters P wird zunächst die innere Hülle mit der inneren Schicht. 10 und einer oder mehreren inneren Schichten 110 gebildet. Nachdem die innere Hülle auf diese Weise aus dem gegenüber Wasserstoffversprödung resistenten Material gefertigt ist, wird die Lüftungsschicht bzw. -lage 12 an der inneren Hülle mittels Schweißverbindung oder auf andere Weise aufgebracht; dabei wird ein Drahtgitter bzw„ werden Metallstreifen verwendet, um auf der gesamten Außenfläche der inneren Hülle längliche Durchlässe oder Kanäle zu bilden. Die innere Stützschicht 112a für den Behälterkopf H und die innere Stützschicht 12a für den Behälterteil B werden daraufhin auf das Gitter bzw. auf die Lüftungsschichten 12 und 112 aufgelegt, wonach die erste äußere Schicht 115 für den Behälterkopf H und die Schicht 15 für den Behälterteil B auf die Stützschichten 12a und 112a aufgelegt werden. Die äußere Schicht 115 ist durch mehrere Keilalbschnitte gebildet, welche in der in der US-PS 3,^23,820 beschriebenen Weise zusammengeschweißt sind und auf diese Weise die erste äußere Schicht 115 bilden. Diese ist an der ersten äußeren Schicht 15 im Bereich einer ringförmigen Schweißnaht 20 angeschweißt. Da derartige Schweißnähte 20 vorzugsweise stufenweise versetzt werden (Fig. 2), erstreckt sich die erste äußere Lage oder Schicht 115 vorzugsweiseWhen carrying out the method according to the invention for producing the pressure vessel P is first the inner shell with the inner layer. 10 and one or more inner layers 110 are formed. After the inner Shell is made in this way from the hydrogen embrittlement resistant material, the Ventilation layer 12 applied to the inner shell by means of a weld or other means; included if a wire mesh or metal strips are used, to form elongated passages or channels over the entire outer surface of the inner shell. The inner support layer 112a for the container head H and the inner support layer 12a for the container part B are then opened the grille or placed on the ventilation layers 12 and 112, after which the first outer layer 115 for the container head H and the layer 15 for the container part B. are placed on the support layers 12a and 112a. The outer layer 115 is formed by several wedge halves, which are welded together in the manner described in US-PS 3, ^ 23,820 and in this way the form first outer layer 115. This is on the first outer layer 15 in the area of an annular weld seam 20 welded on. Since such weld seams 20 are preferably offset in steps (FIG. 2), extends The first outer ply or layer 115 is preferably

- 11 509823/0367 - 11 509823/0367

über das Ende 110c der inneren Schicht IiO₅ so daß die Schweißnaht 20 "bezüglich der Schweißnaht oder Schweißverbindung ill versetzt ist_e over the end 110c of the inner layer 10 ₅ so that the weld seam 20 ″ is offset with respect to the weld seam or weld joint ill _e

Die nachfolgenden Schichten 115 und 15 werden in gleicher Weise wie die ersten äußeren Schichten 15 und 115 so aufgelegt j daß die Enden versetzt ausgerichtet sind und die stufenweise versetzten Schweißnähte 20 gemäß Fig_e 2 !bilden. Die Schichten 15 sind natürlich in der in der US-PS 2_s-480,369 beschriebenen Weise oder auf jede andere geeignete Weise vorgespannt.The following layers 115 and 15 are 15 and 115 placed in the same way as the first outer layers so that the ends of j are aligned added and the stepwise staggered welds 20 according form Fig 2 _e!. The layers 15 are naturally biased in the _s or in US-PS 2 -480.369 manner described in any other suitable manner.

Nachdem die gesamte Dicke des Behälterteils B durch die .ein- " zelnen Schichten 15 und die gesamte Dicke des Kopfes H und des Kopfes.H-I durch die einzelnen Schichten 115 gebildet jstj werden ein oder mehrere Lüftungslöcher 18 von der äußersten Schicht 15 durch alle weiteren Lagen oder Schichten 15 "bis zum Lüftungssieb bzw. zur Lüftungsschicht 12 durchgebohrte Eit© oder mehrere Bohrungen oder Öffnungen 118 werden vorzugsweise gleichfalls durch den Behälterkopf H und entsprechend durch den Behälterkopf H-I gebohrt. Das Verfahren der Fertigung des Behälterkopfes H-i entspricht dem Verfahren der Fertigung des Behälterko-pfes H, da der Behälterkopf H-i gleichzeitig mit der Fertigung des Behälterkopfes H und des Behälterteils B aus einzelrien Schichten gefertigt, werden muß. So wird der Kessel bzw. Behälter P sowohl im Bereich des Behälterteils B als auch im Bereich der Behälterköpfe H und H-I jeweils lagenweise ausgebildet. Die Schweißnähte 111 und 11 werden mit Stahllegierung gefertigt, da die innere Hülle der Schichten 10 und 110 aus einer Stahllegierung besteht. Indessen können die Schweißverbindungen l6, 116 ₃ 20 und 21 als auch andere Schweißnähte für die äußeren Schichten oder Lagen 15 undAfter the entire thickness of the container part B is formed by the individual layers 15 and the entire thickness of the head H and the head HI by the individual layers 115, one or more ventilation holes 18 are formed from the outermost layer 15 through all further layers or layers 15 ″ up to the ventilation sieve or ventilation layer 12 or several holes or openings 118 are preferably also drilled through the container head H and correspondingly through the container head HI. The method of manufacturing the container head Hi corresponds to the method of manufacturing the container head H, since the container head Hi has to be manufactured from individual layers at the same time as the container head H and the container part B are manufactured. Thus, the boiler or container P is formed in layers both in the area of the container part B and in the area of the container heads H and HI. The welds 111 and 11 are made with a steel alloy, since the inner shell of the layers 10 and 110 is made of a steel alloy. In the meantime, the welds 16, 116, ₃ 20 and 21 as well as other welds for the outer layers or plies 15 and

_ 12 --_ 12 -

50 9 82 3/036750 9 82 3/0367

aus gewöhnlichem Schweißmetall, so Kohlenstoffstahl gefertigt sein. Es sei erwähnt, daß auf die Gegen- oder Stützschicht 12a und auf die Stutzschicht 112a verzichtet werden kann, da diese Lagen oder Schichten lediglich vorgesehen sind, um während des Schweißens der ersten äußeren Schichten 15 und 115 ^als Abstützung zu wirken.made of ordinary weld metal, such as carbon steel. It should be mentioned that the counter or support layer 12a and the support layer 112a can be dispensed with, since these layers or layers are only provided to act as ^{a support during the welding of the first outer layers 15 and 115.}

Die in Fig. 3 dargestellte Düse N kann geschmiedet oder auf andere Weise aus gewöhnlichem Kohlenstoffstahl gefertigt, demnach unter minimalen Kosten hergestellt sein. Eine geeignete Öffnung 30 ist in den Schichten 115 des Behälterkopfes H vorgesehen; sie entspricht in ihren Abmessungen dem Außendurchmesser 31a des Körpers 31 der Düse N. Die innere Schicht 110 ist mit einer Öffnung llOd eines Durchmessers versehen, welcher kleiner ist als die Öffnung 30 in den Schichten 115 und welche im wesentlichen mit der Innenbohrung 31b des Körpers 31 der Düse N zusammenfällt. Das innere ringförmige Ende 31c des Stutzenoder Düsenkörpers 31 liegt auf der Lüftungsschicht 112 der Stützschicht oder Gegenschicht 112a auf, falls eine derartige Stützschicht vorgesehen ist. Die Öffnung llOd kann in der ursprünglichen inneren Schicht 110 des Kopfteils ausgebildet sein; sie kann auch aus einem Ring (Fig. 3) gefertigt werden, welcher im Bereich einer Schweißnaht 35a an der inneren Schicht 110 angeschweißt ist. Eine Bohrungsausklexdung 36 aus nicht rostendem Stahl oder aus einem anderen, gegenüber Wasserstoffversprödung resistenten Material ist in der Bohrung 31Tb des Stutzen- oder Düsenkörpers 31 vorgesehen. Eine Lüftungsschicht 37 aus einem Sieb oder Gitter bzw. anderem Material ist dazwischen vorgesehen und steht mit der Lüftungsschicht 112a in Verbindung. Die Bohrungsauskleidung 36 kann aus einem einzelnen Zylinder bestehen oder kann in der den Schichten 10 und 110 gemeinsamen Weise mit einer Deckschicht 36a ausgestattet sein« Die Bohr-The nozzle N shown in Fig. 3 can be forged or otherwise made of ordinary carbon steel, therefore be manufactured at minimal cost. A suitable opening 30 is in the layers 115 of the Container head H provided; its dimensions correspond to the outer diameter 31a of the body 31 of FIG Nozzle N. The inner layer 110 is provided with an opening 11d of a diameter which is smaller than that Opening 30 in layers 115 and which essentially coincides with the inner bore 31b of the body 31 of the nozzle N. The inner annular end 31c of the nozzle or nozzle body 31 rests on the ventilation layer 112 of the support layer or counter layer 112a, if such a support layer is provided. The opening llOd may be formed in the original inner layer 110 of the headboard; it can also consist of a ring (FIG. 3), which is welded to the inner layer 110 in the region of a weld seam 35a. One Bohrungsausklexdung 36 made of stainless steel or from another, resistant to hydrogen embrittlement Material is provided in the bore 31Tb of the nozzle or nozzle body 31. A ventilation layer 37 made of a Sieve or grid or other material is provided therebetween and is in communication with the ventilation layer 112a. The bore liner 36 can consist of a single cylinder exist or can be provided in the manner common to layers 10 and 110 with a cover layer 36a.

- 13 -- 13 -

509823/0367509823/0367

ungsauskleidung 36 ist vorzugsweise bei 35b mit dem Ring 35 verschweißt und bildet damit Fortsetzung desselben. Am äußeren Ende des Stutzens bzw. der Düse N ist ein Ring aus einem gegenüber Wasserstoffversprödung resistenten Material bei 41 an der Auskleidung 36 angeschweißt. Um den Druck des die Bohrungsauskleidung 36 passierenden Wasserstoffgases zu entlasten sind ein oder mehrere Lüftungsöffnungen 31d im Körper 31 ausgebildet und stehen mit der Lüftungsschicht 37 in Verbindung. Der Stutzen- oder Düsenkörper 31 ist bei 42 mit den äußeren Schichten 115 des Kopfes H verschweißt, wobei das Schweißmaterial dem gewöhnlichen Kohlenstoffstahl der Schichten 115 entspricht. So besteht der Düsen- oder Stutzenkörper 31 und die Schweißverbindung mit dem Behälterkopf H aus herkömmlichen Materialien, also nicht aus den teureren nichtrostenden Stählen, während gleichzeitig das Problem der Wasserstoffversprödung beseitigt ist.Liner 36 is preferably at 35b with the ring 35 welded and thus forms a continuation of the same. At the outer end of the nozzle or the nozzle N is a ring made of a material resistant to hydrogen embrittlement, welded at 41 to the lining 36. Around To relieve the pressure of the hydrogen gas passing through the bore liner 36, one or more vents 31d are formed in the body 31 and communicate with the Ventilation layer 37 in connection. The nozzle or nozzle body 31 is welded at 42 to the outer layers 115 of the head H, the welding material being the ordinary Carbon steel of layers 115 corresponds. So there is the nozzle or nozzle body 31 and the welded connection with the container head H made of conventional materials, so not from the more expensive stainless steels, while at the same time the problem of Hydrogen embrittlement is eliminated.

Der Behälterteil B kann einen dem Stutzen bzw. der Düse entsprechenden Anschluß W aufweisen, wie in Fig. 1 und 4 dargestellt ist. Die besondere Formgebung dieses Anschlußes kann in der dem Fachmann geläufigen Weise geändert werden; zum Zwecke der Darstellung ist der Anschluß W in einer der Düse bzw. dem Stutzen N gemäß Fig. 3 entsprechenden Bauform wiedergegeben. Auch die Art der Befestigung des Anschlußes W bzw. jedes anderen Ansatzstückes am Behälterteil B entspricht im wesentlichen der Befestigung der Düse bzw. des Stutzens N gemäß Fig. 3, weshalb gleiche Teile gleiche Bezugsnummern und Bezugsbuchstaben tragen. Obwohl die Befestigung der Anschlüsse oder Stutzen N und des Anschlußes W insbesondere für mehrschichtige Behälterköpfe und Behälterteile der erfindungsgemäßen Bauart geeignet sind, können sie auch in vollwandigen Behältern oder Be-The container part B can have a corresponding to the nozzle or the nozzle Have terminal W, as shown in Figs. The special shape of this connection can be changed in the manner familiar to those skilled in the art; for purposes of illustration, port W is in one of the Nozzle or the connector N shown in FIG. 3 corresponding design. Also the type of attachment of the connection W or any other extension piece on the container part B essentially corresponds to the attachment of the Nozzle or the nozzle N according to FIG. 3, which is why the same parts have the same reference numbers and letters. Even though the fastening of the connections or nozzles N and the connection W in particular for multi-layer container heads and container parts of the type according to the invention are suitable, they can also be in full-walled containers or

- 14 50 9823/0367- 14 50 9823/0367

- lh -- lh -

hälterköpfen eingesetzt werden, wenn es erwünscht ist, einen Kessel- oder Behälteranschluß aus gewöhnlichem Kohlenstoffstahl mit einer Bohrungsauskleidung aus nicht—rostendem Stahl zu verwenden. Aus diesem Grund ist in Fig. k die Wand des Behälterteils B und die Wand des Behälterkopfes H als Festkörperwand 15' bzw. 115' dargestellt, an welcher sich eine innere Auskleidung 10 befindet.Container heads are used when it is desired to use a boiler or container connection made of ordinary carbon steel with a bore liner made of stainless steel. For this reason, the wall of the container part B and the wall of the container head H are shown as solid body wall 15 'and 115' in FIG. K, on which an inner lining 10 is located.

509823/0367509823/0367

Claims

± 5 -

PATENT CLAIMS %

l ±, J Process for the production of a pressure vessel resistant to hydrogen embrittlement, characterized in:

a) that an inner cylindrical layer opposite one another
Material resistant to hydrogen embrittlement is welded to an inner, essentially spherical layer of a material which is resistant to hydrogen embrittlement in the form of an inner shell;

b) that a layer serving for ventilation in a die
disposing the inner cylindrical layer and the inner hemispherical layer in a circumferential manner;

c) that then several outer layers on the inner cylindrical layer and on the hemispherical layer of the container head, each of the outer layers consist of several sheets!

d) that the outer layers are so applied to the inner layers be that these are subject to a bias;

e) that a hole is drilled through the outer layers in order to establish the connection between the layer used for ventilation and the area outside the outermost layer, so that the outer layers can be made of a material which is not resistant to hydrogen embrittlement, which however on
this remains essentially free of hydrogen embrittlement.

2. The method according to claim 1, characterized in:

a) that the paths of the layers with each other stepwise
offset weld joints are welded; and

b) that the ends of the outer layers are welded to one another with weld seams arranged offset in steps will,

- 16 -

509823/0367

Method according to claim i, characterized in:

a) that an opening is provided in the outer layers;

b) that the inner shell is provided with an opening, which is smaller than the diameter of the opening penetrating the outer layers corresponds;

c) that a container connection with a bore penetrating it is inserted into the opening of the outer layers will;

d) that the wall of the bore of the container connection essentially with that penetrating the inner layer Opening is brought into alignment;

e) that the annular end of the connector fits over the inner sheath with the vent layer therebetween will;

f) that the outer surface of the connection is welded to the outer layers;

g) that an inner bore liner made of a hydrogen embrittlement resistant material is welded to the bore of the connector and to the inner shell in the region of the opening;

h) that the inner bore liner using a ventilation layer opposite the outer connector body is separated; and

i) that the ventilation position of the container connection by means with the area outside the container connection is brought into connection, so that the container connection can be made of one material can, which against hydrogen embrittlement not is resistant, which, however, is kept essentially free from hydrogen embrittlement in this way remain.

509823/0367

Le e rs eι te Le e rs th eι