DE2815772A1 - Leichter behaelter fuer die speicherung von fliessmitteln unter druck und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents
Leichter behaelter fuer die speicherung von fliessmitteln unter druck und verfahren zu dessen herstellungInfo
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Description
Leichter Behälter für die Speicherung von Fließmitteln unter Druck und Verfahren zu
dessen Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Behälter zur Speicherung von Fließmitteln, die unter einem höheren Druck als dem
Atmosphärendruck stehen, der eine äußere Hülle aufweist, die aus aufgerollten Fasern von hoher mechanischer Haltbarkeit geformt
ist, die speziell mit thermohärtbaren Harzen imprägniert sind, und die widerstandsfähig ist gegen mechanische Beanspruchungen,
die von dem Fließmittel ausgeübt werden, und eine innere Wand aus metallischem Material aufweist, die eine innere
Verkleidung für diese Hülle bildet und die Dichtigkeit sicherstellt.
Die Behälter dienen der Speicherung und dem Transport beliebiger Fließmittel, flüssig oder gasförmig, ätzend oder nicht, die
gewöhnlich unter erhöhtem Druck stehen, das bedeutet unter höherem Druck als 4 bar. Die Behälter haben auf Grund ihrer Konstruktionsmethode
eine große Leichtigkeit, weshalb sie für zahlreiche Anwendungsgebiete den Behältern, die ganz aus Metall bestehen,
vorgezogen werden, weil diese ein unverhältnismäßig großes Gewicht haben.
Die äußere Hülle besteht aus einem faserigen Material, z.B. aus Glasfasern, aus Fasern aus Polyamid, aus Kohlenstoff, aus
Graphit, aus Metall oder aus Bor, die wie Schraubenspiralen aufgerollt sind.
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Das thermohärtbare Harz, das die Fasern durchtränkt hat zu
dem Zweck, sie untereinander zu verbinden, kann durch ein synthetisches Harz ersetzt werden, wie z.B. Phenolformaldehyd,
Polyester, Epoxyharz. Diese Hülle, die eine verstärkte Bauart bildet und den Behältern erlaubt, dem Druck des Fließmittels
zu widerstehen, kann eine elastische Verformung von 2 bis 3 % aushalten, ehe sie zerreißt.
Die metallische Abdichtungswand oder Auskleidung ("liner"), die im Inneren dieser Hülle angebracht ist, wird im Laufe der Verwendung
des Behälters nacheinander dem Füllen und Entleeren, z.B. Kreisläufen von Anschwellen und Abschwellen, und den daraus
resultierenden Beanspruchungen ausgesetzt.
Diese Wand ist in bestimmten, derzeit bekannten Behältern aus einer Aluminiumlegierung oder aus nicht oxidierendem Stahl hergestellt.
Diese metallischen Wände können, wenn sie den Vorteil haben, gegenüber den meisten Fließmitteln verträglich zu sein,
besonders gegenüber Sauerstoff, im Gegensatz zu thermoplastischen Auskleidungen nur eine sehr schwache elastische Verformung
aushalten, die keine 0,5 % erreicht, d.h. sie ist niedriger als die der äußeren Hülle. Diese innere Wand kann also den Verformungen
der äußeren Hülle nicht folgen; denn sie erreicht sehr schnell die Zone der plastischen Verformung. Selbst wenn
man die Hülle bis zu einem Drittel der Zerreißgrenze arbeiten läßt, ist die innere Wand schon einer übermäßigen Verformung ausgesetzt,
die sehr schnell ihre Kaltverformung, das Erscheinen von Rissen und schließlich deren Bruch nach sich zieht. In der Tat
haben die Behälter dieser Art eine nur sehr unzureichende Widerstandsfähigkeit
gegenüber Beanspruchungen auf Grund von periodi-
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— ο —
sehen Druckveränderungen, die im Verlaufe des zyklischen Entleerens
und des Abschwellens auf diese Behälter treffen. Ihre Betriebsdauer überschreitet keine 1000 bis 2000 Zyklen.
Die Vergrößerung der Dicke der inneren Wand oder der äußeren Hülle, um die Verformungen zu begrenzen, führt zu einer Vermehrung
des Gewichtes des Behälters, der genau so schwer wird, als wäre er vollständig aus Aluminium oder aus Stahl hergestellt.
Verschiedene Lösungen sind vorgeschlagen worden, um die Verformungsfähigkeit
der Auskleidung zu verbessern. Eines dieser Herstellungsverfahren, das in dem französischen Patent 2 137 976
beschrieben ist, besteht darin, in dem domförmigen Teil des Behälters
eine Schicht zur Verteilung der Beschickung, z.B. des Druckes zu bilden, um die Zone, die einer starken Beanspruchung
ausgesetzt ist, zu vermindern. Tatsächlich zeigen die Behälter, die nach diesem Verfahren hergestellt sind, sehr schnell eine
Rißbildung und ein Verbiegen im Dom.
Die andere Lösung, die in dem französischen Patent 1 342 496 beschrieben
ist, besteht darin, eine innere, gefaltete Wand einzubauen. Eine solche Konstruktion ist kostspielig und vergrößert
nur unwesentlich die Betriebsdauer des Behälters.
Die Nachteile der bis jetzt vorgeschlagenen Lösungen haben dazu geführt, daß erfindungsgemäß die bis jetzt gewonennen Kenntnisse
betreffend das Material, welches die Auskleidung bildet, und auch die auf dieses Material wirkenden Beanspruchungen vertieft
werden.
Man weiß, daß zahlreiche metallische Materialien, genannt "superelastische Materialien", die Eigenschaft haben, eine mar-
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tensltische Umwandlung zu erfahren, welche erhebliche Veränderungen
ihrer physikalischen Eigenschaften nach sich zieht.
Diese Umwandlung kann sich unter der Wirkung einer Temperaturänderung
des Materials bei Abwesenheit von mechanischen Beanspruchungen zeigen oder unter der Wirkung von mechanischen Beanspruchungen,
die auf dieses Material bei konstanter Temperatur ausgeübt werden. Für bestimmte metallische Materialien,
wie die Stähle, kann die martensitische Umwandlung unter der Wirkung von mechanischen Beanspruchungen bei konstanter Temperatur
nicht auf umkehrbare Art erfolgen. Für andere Materialien kann im Gegensatz dazu diese martensitische Umwandlung auf umkehrbare
Art unter der Wirkung von Beanspruchungen erfolgen, wenn die Temperatur, bei welcher die Beanspruchungen ausgeübt
werden, angemessen gewählt ist.
Man bezeichnet im allgemeinen die Temperatur mit M (Martensitic Starting), ab welcher unter keinen Beanspruchungen die martensitische
Struktur bei abnehmender Temperatur erscheint. Die Temperatur M macht also einen Punkt der kristallinen Strukturänderung
aus, das Material geht aus einer stabilen Phase bei hoher Temperatur (Phase ß für zahlreiche Legierungen) in die
martensitische Phase über, die dem Material eine besondere Fähigkeit verleiht, sich elastisch zu verformen, genannt "Superelastizität".
Wenn Beanspruchungen (Zug oder Druck) auf das Material ausgeübt werden, ändert sich die Temperatur, ab welcher
die martensitische Phase erscheint, und nimmt mit dem Zuwachs dieser Beanspruchungen zu.
Die martensitische Umwandlung, die also unter der Wirkung von Beanspruchungen erscheint, äußert sich durch eine Möglichkeit
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der umkehrbaren Verlängerung um mehr als 1 % des metallischen
Materials, was dazu führt, diese Materialien zu benutzen, um die innere Wand des Druckbehälters herzustellen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine befriedigende Lösung für
das Problem der elastischen Verformung der inneren Wand des Behälters der oben beschriebenen Art vorzusehen und Behälter zu
erlangen, die eine höhere Betriebsdauer haben als die bislang bekannten Behälter.
Der Behälter gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß er mit einer inneren Wand ausgestattet ist, die aus einem metallischen Material hergestellt ist, das geeignet
ist, eine martensitische Umwandlung zu erfahren, und dessen Temperatur M , bei welcher die martensitische Phase bei abnehmender
Temperatur in Erscheinung tritt, auf einer Temperatur liegt, die höher oder mindestens gleich der gewöhnlichen mittleren
Benutzungstemperatur des Behälters ist.
Die Temperatur, bei welcher der Behälter normalerweise benutzt wird, bildet also erfindungsgemäß ein wesentliches Kriterium
zur Ermittlung des metallischen Materials, welches die innere Wand bildet, wobei die Temperatur die untere Grenze bildet,
bei der sich der Punkt der M -Umwandlung dieses Materials findet.
Es ist zu bemerken, daß das metallische Material gemäß der Erfindung
sich schon im martens!tischen Zustand befindet, unter
keiner Spannung bzw. Zug bei der mittleren Benutzungstemperatur
ist und daß es martensitisch bleibt, wenn es einer Beanspruchung unterworfen wird, da, wenn die Beanspruchungen steigen,
die Temperatur, bei welcher die martensitische Phase er-
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scheint, ebenfalls steigt. Das bringt einen beachtlichen Vorteil hinsichtlich der Materialien, deren Temperatur M unter
der mittleren Benutzungstemperatür des Behälters liegt, da in
diesem letzteren Falle diese Materialien nur unter einem hinreichend beträchtlichen Beanspruchungsgrad martensitisch v/erden.
Die innere Wand des Behälters gemäß der Erfindung ist unter der Wirkung von mechanischen Beanspruchungen in der Lage, sich umkehrbar
zu verformen und infolgedessen den Verformungen der äußeren Hülle ohne Risiko von Kaltverformung, von Rissen oder
Sprüngen zu folgen. Die mit solchen Wänden versehenen Behälter sind also geeignet, ohne Nachteil die Zyklen des Anschwellens
und Abschwellens viel öfter mitzumachen als die früher bekannten Behälter.
Andererseits hat die Tatsache, daß das Material der inneren Wand bei einer gewöhnlichen Temperatur martensitisch ist, zur
Folge, daß diese Wand sich unter wenig erhöhten Beanspruchungsgraden elastisch verformt und daß sie sich infolgedessen unter
den optimalen Bedingungen befindet, der Korrosion zu widerstehen.
Gemäß einer anderen Eigenschaft der Erfindung kann das Material, wenn der Behälter dazu bestimmt ist, bei einer mittleren Gebrauchstemperatur
von 20° C benutzt zu werden, aus einer Legierung bestehen, deren Temperatur M in einem Bereich zwischen
20 und 50° C liegt.
Die Legierungen, die einen M -Punkt in dem obigen Bereich haben, sind diejenigen, welche für die Herstellung der benutzten Behälter
die am meisten geeigneten Bedingungen aufweisen, d.h. in
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Praxis für die Herstellung der meisten Druckbehälter für Fließmittel.
Die Erfahrung zeigt, daß es diese Legierungen erlauben, Behälter zu erhalten, die mehr als 100 000 Zyklen des Anschwellens
und Abschwellens überdauern.
Die Erfindung zielt ebenfalls auf ein Fabrikationsverfahren
eines Behälters zur Speicherung von Fließmitteln unter Druck ab.
Gemäß diesem Verfahren geht man, um eine Wand zu erhalten, die dazu bestimmt ist, die innere Verkleidung der äußeren Hülle zu
bilden und die aus einer Legierung hergestellt ist, die eine bestimmte Zusammensetzung und eine bestimmte martensitisehe
Struktur hat, von einem Stück im rohen Zustand aus, z.B. einem Block, einem Blech oder einem Rohr dieser Legierung. Man verwirklicht
durch Formung, z.B. durch Walzen, durch Abstreckdrükken, Flachstanzen oder Ziehen die die oben erwähnte Wand bildenden
Bestandteile, man bringt z.B. durch Schweißen diese Elemente zusammen, um die Wand zu erhalten, und läßt die so erhaltene Wand
eine Vergütung bzw. thermische Behandlung in dem Gebiet vom Typ ß erfahren, dann eine schnelle Abkühlung derart, daß die Legierung
die oben bestimmte martensitisehe Struktur aufweist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkexten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der vorliegenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigen
Fig. 1 Ermündungskurven eines Materials vom bekannten Typ (B)
und eines Materials gemäß der Erfindung (A) und die Funktion der Beanspruchung,
Fig. 2 das ternäre Diagramm einer Cu-, Zn-, Al-Legierung, welches
den Bereich bevorzugter Zusammensetzungen dieser Legierung zeigt, und
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Fig. 3 schematisch und ohne die Absicht einer Beschränkung einen Behälter gemäß der Erfindung.
Die Veränderung der kristallinen Struktur und genauer der martensitischen
Umwandlung r die sich in bestimmten metallischen
Legierungen zeigt und die in einem übergehen von einer kristallinen
Struktur vom Typ ß zu einer kristallinen Struktur vom martensitischen Typ besteht, ist durch frühere Arbeiten beleuchtet
worden. Ebenso kennzeichnet die Temperatur M das Erscheinen dieser Umwandlung. Ein spezielles Problem, das sich den
Erfindern gestellt hat, war das der Festlegung des bevorzugten Bereiches der Temperatur, in welchem die Temperatur M ausgewählt
werden sollte derart, daß das Material, welches diese Temperatur M hat, bei der ins Auge gefaßten Anwendung, d.h.
der Zusammensetzung der Behälterinnenwände, die normalerweise zwischen -20 C und 50° C benutzt werden sollen, ein maximales
Ermüdungsverhalten zeigt. Hierfür hat man Hrmüdungsversuche unternommen, die in wiederholten Luftforderantrieben auf Probekörper
und auf metallische Scheiben, die einem Gasdruck ausgesetzt sind, bestehen, und dies bei einer großen Anzahl von Zyklen,
indem man diesen Probekörpern und Scheiben eine Dehnung von ungefähr 1 % aufzwingt. Diese Versuche wurden besonders bei
Cu-, Zn- und Al-Legierungen verschiedener Zusammensetzungen ausgeführt und hatten unterschiedliche Temperaturen M , die
einen über 20° C, oder gleich 20° C, und die anderen unter 20 C. Die erhaltenen Ergebnisse sind sehr unterschiedlich entsprechend
der Temperatur M und entsprechend derjenigen Temperatur, bei welcher der Versuch ausgeführt war.Diese Ergebnisse sind graphisch
in Fig. 1 dargestellt, welche die Anzahl der Zyklen vor dem Bruch
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(auf der Abszisse) zeigt, die von den verschiedenen Legierungen in Funktion der aufgebrachten Beanspruchungen ausgehalten
sind, ausgedrückt in mega-Newton pro Quadratmeter (auf der Ordinate)
für Temperaturen zwischen -20° C und 50° C und für eine Längung, die größer oder gleich 0,6 % ist. In dieser Zeichnung
sind die mittleren Werte (A) gezeigt, die mit Legierungen erhalten wurden, die eine Temperatur M größer oder gleich 20° C
hatten (also eine martensitische Struktur bei 20° C oder darüber) sowie die mittleren Werte (B), die mit Legierungen erhalten
sind, welche eine Temperatur M tiefer als 20° C hatten (also eine Struktur ß bei 20° C oder darunter).
Die Legierungen mit einer Temperatur M unter der gewöhnlichen
Benutzungstemperatur (20° C) haben ein umgekehrtes Verhalten vom ersten Zyklus an, aber die Zahl der Zyklen, die man von
dem Brück oder dem Reißen an ausführen kann, ist immer gering, und man durchläuft praktisch nie 20 000 Zyklen für eine Längung
oder Dehnung von 0,6 %. Man hat festgestellt, daß die Anzahl
der erhaltenen Zyklen im Mittel größer war, wenn die Versuchstemperatur niedrig lag (-10° C bis 0° C), als wenn sie erhöht
war (20° C bis 40° C), daß aber die Legierungen, deren Temperatur M niedriger als die Benutzungstemperatur des Behälters
liegt, für die Schaffung von Behältern nicht geeignet sind, die ein gutes Ermüdungsverhalten besitzen.
Für die Legierungen mit einer Temperatur M höher als die gewohnliche
Benutzungstemperatur von 20° C stellt man am Ende des ersten Zyklus und nach dem Nachlassen der Beanspruchungen
eine zurückbleibende Dehnung fest. Bei der Verwirklichung der folgenden Zyklen, ausgehend von dem neuen, so erhaltenen
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Maß des Probestückes, erhält man umkehrbare Zyklen, und man konnte mehr als 100 000 Zyklen ohne Bruch unter zahlreichen
Mustern mit Längungen oder Dehnungen gleich 0,6 % oder darüber ausführen.
Diese Ergebnisse haben zu dem Schluß geführt, daß dies die Legierungen
sind, die eine höhere M -Temperatur aufweisen als die übliche Benutzungstemperatur der Behälter, und zwar "martensitische
Legierungen" genannt, die ausgewählt werden müssen, um Druckbehälter für Fließmittel herzustellen, die eine maximale
Gebrauchsdauer haben.
Für einen Behälter, der bislang gewöhnlich bei 20° C benutzt
wird, muß die Temperatur M der Legierung höher als 20 C sein
und vorzugsweise zwischen 20° C und 50° C gewählt werden.
Für einen Behälter, der gewöhnlich bei einer niedrigeren oder höheren Temperatur als 20° C benutzt werden muß, müßte man
eine Legierung verwenden, die eine niedrigere bzw. höhere MS-Temperatur
als 20° C hat.
Ein anderer Vorteil der martensitischen Legierungen ist ihre Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion unter Spannung bzw. Zug.
Man weiß tatsächlich, daß die metallischen Materialien, die höhere mechanische Eigenschaften aufweisen, empfindlicher gegen
Korrosion werden, wenn Beanspruchungen auf sie angewendet werden, und dies umso mehr, je größer die Beanspruchungen sind.
Die "martensitischen Legierungen" verformen sich elastisch unter sehr reduzierten Beanspruchungsverhältnxssen und widerstehen
infolgedessen der Korrosion gut.
Unter den Materialien, die eine martensitische Umwandlung zei-
ikt Μσ höher als :
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gen, so daß der Punkt M höher als 20° C sein kann, d.h. bei ge-
— ίο —
gewöhnlicher Temperatur martensitisch sein kann, findet man
- die binären Legierungen Ni-Ti, die einen Gehalt an Ti zwischen 44 und 47 % haben,
- die Legierungen Ag-Cd (42 %), Au-Cd (30 %) , In-Tl (33 %) ,
Cu-Sn (9 %),
- die Legierungen Cu-Zn-X, wobei X eines der folgenden Metalle sein kann: Al, Si, Sn, Mn, Pe, Ni oder Au,
- die Legierungen Cu-Zn-X-Y, wobei X und Y eines der folgenden Metalle sein können: Al, Si, Sn, Mn, Fe, Ni oder Au.
Für die Legierungen Cu-Zn-Al zeigt die Erfahrung, daß es einen bevorzugten Bereich für Zusammensetzungen gibt, der durch diejenigen
Werte begrenzt ist, die in der nachfolgenden Tabelle angegeben sind, welche die Gewxchtsverhältnisse jedes der
drei Bestandteile zeigt für sechs, durch A, B, C, D, E und F bezeichnete Legierungen, die für die Herstellung von Innenwänden
für die Behälter bestimmt sind, die bei einer mittleren Temperatur von 20 C benutzt werden sollen.
A B C D E F
Diese Werte sind auf das ternäre oder dreistoffige Diagramm der Fig. 2 übertragen, wobei der bevorzugte Bereich durch die
Kreuzschraffur angedeutet ist. In diesem Diagramm entspricht
die Linie ABC einem M -Wert gemäß der Umgebungstemperatur von
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Cu | Zn | Al |
68,70 | 2 8,30 | 3,00 |
74,75 | 18,00 | 7,25 |
76,10 | 15,00 | 8,90 |
77,00 | 15,00 | 8,00 |
75,70 | 18,00 | 6,30 |
72,30 | 24,00 | 3.70 |
20 C. Rechts von der geraden Linie ABC befinden sich die Legierungen
mit einer Temperatur M , die niedriger als die ümgebungstemperatur ist, nämlich die Legierungen vom Typ ß, während
links von der Linie ABC sich diejenigen Legierungen befinden, die eine Temperatur M über der Umgebungstemperatur haben, al-
so die Legierungen des martensitischen Typs.
Die folgenden speziellen Legierungen haben die Möglichkeit vorgesehen,
die besten Resultate bezüglich dem Beanspruchungsgehalt
(mehr als 100 000 Zyklen) und bezüglich des Korrosionswiderstandes
gegenüber gespeicherten Gasen zu erreichen-Cu: 76,6 % Zn: 15,4 % Al: 8 % (M = 73° C)
Cu: 73,4 % Zn: 20,4 % Al: 6,2 % (M = 37° C)
Cu: 74,8 % Zn: 18,2 % Al: 7 % (M = 38° C)
Cu: 76,2 % Zn: 15,0 % Al: 8,8 %
Gemäß der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsformen hat ein
Behälter 1 gemäß der Erfindung die allgemeine Form eines kreisförmigen Zylinders, der an seinen zwei Enden mit zwei genau
sphärischen Kugelkappen bzw. Kalotten versehen ist.
Die metallische Innenwand des Behälters kann auf verschiedene Arten hergestellt werden. Nach einem Verfahren geht man von
einem Barren oder einem Blech aus, welches nach dem Walzen die der Wand gegebene Enddicke darstellt. Man rollt sie und
schweißt sie zur Schaffung eines Zylinders. Ebenso kann man von einem gezogenen Rohr ausgehen, wodurch die gewünschte Länge
und Dicke durch Drehen (fluo-tournage) erbracht wird. Danach werden zwei halbkugelförmige Böden durch Ziehen oder Flachstanzen
geschaffen, und dann verbindet man diese durch Schweißen oder Kleben mit dem Zylinder.
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In diesem Verfahren haben die Ausgangsstücke (Barren oder Block,
Blech, Rohr, halbkugelförmige Böden) schon die Endzusammensetzung der Legierung, und der gesuchte martensitische Aufbau
wird nach dem Informbringen durch eine Behandlung in dem Bereich ß und danach durch ein schnelles Abkühlen erhalten.
Nach einem weiteren Verfahren kann die Wand dadurch erhalten werden, daß man von einer Legierung anderer Zusammensetzung
als die gesuchte Endzusammensetzung ausgeht, z.B. von einer Cu-Zn-Legierung, also frei von Aluminium, und zwar dann, wenn man
letztlich eine der oben beschriebenen Legierungen Al-Cu-Zn erhalten will. In diesem Fall wird die Innenwand zuerst wie in
dem vorhergehenden Falle gebildet, dann wird sie zusammengebaut. Dann liefert man das notwendige Aluminium durch Niederschlagen
in der Gasphase oder durch elektrolytische Ablage an, oder durch jedes andere Verfahren, welches eine gute Steuerung
der Dicke des Niederschlages erlaubt. Die Wand wird dann in einen Ofen gebracht, damit das Aluminium diffundieren kann.
Nachfolgend wird ein Beispiel einer Herstellung einer Innenwand in einem Druckspeicherbehälter für Fließmittel gegeben,
der die in Fig. 3 dargestellte Form hat, d.h. von einem zylindrischen Körper und zwei halbkugelförmigen Böden gebildet wird,
wobei diese Innenwand dadurch geschaffen wird, daß man von der Legierung ausgeht:
Cu 73,4 % Zn 20,4 % Al 6,2 %
Ein aus dieser Legierung bestehender Barren oder Block wird zunächst warm bei 800 C bis auf eine Dicke von 3 mm und dann
kalt mit einer Zwischenerwärmung bis auf 0,5 mm Dicke gewalzt, damit man daraus die Böden und den Körper herstellen kann.
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Die halbkugelförmigen Böden sind durch Ziehen vorbereitet worden,
und der zylindrische Körper ist durch Wickeln präpariert worden. Die Schweißung erfolgt nach dem Schutzgasschweißverfahren
(T.I.G.).
Auf den Böden sind Zwingen bzw. Übergangsrohre aufgeschweißt
worden, welche einerseits das Zentrieren für die letztliche Herstellung der Außenhülle erlauben und andererseits die Befestigung
eines Fließmittelabflußhahnes erlauben. Die somit erhaltene Innenwand ist unter Wasserdruck gebracht worden, um
eine Ausdehnung im Längssinne von ungefähr 2 % zu erhalten.
Die Außenhülle ist dann dadurch geschaffen worden, daß man um
diese Wand herumgewickelte Glasfasern verwendete, die mit Epoxyharz imprägniert waren, wobei die Gesamtdicke dieser Hülle
etwa 22 mm betrug.
Der erhaltene Behälter hatte ein Fassungsvermögen von 15m TNP,
damit man alle Gase unter einem Druck von 300 bar lagern kann
und der eine Betriebsdauer von mehr als 80 000 Zyklen hat.
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Claims (15)
- Dr. Hans-Heinrich Willrath tDr. Dieter Weber Dipl.-Phys. Klaus SeiffertPATENTANWÄLTE28Ί5772D-62 WIESBADEN 11 . April 1978 Postfach 61-45Gustav-lrevijR-StraSe 25 ?»■ (0 6121) 37 27 2UTelreramm.i.lr.-s.c. WILLPArENT Telex: 4-11»247Serie 2295L'Air Liquide, Societe Anonyme pour I1Etude et 1'Exploitation des Procedes Georges Claude, 75, Quai d'Orsay, F-75OO7 ParisLeichter Behälter für die Speicherung vonFließmitteln unter Druck und Verfahren zudessen HerstellungPriorität: Französische Patentanmeldung Nr. 77 11.374 vom 15. April 1977PatentansprücheM. Leichter Behälter zum Speichern von Fließmitteln unter einem überatmosphärischen Druck mit einer äußeren Hülle (2), die aus aufgerollten Fasern von hoher mechanischer Haltbarkeit gebildet ist, speziell mit einem thermohärtbaren Harz imprägniert809842/0989ORIGINAL INSPECTEDist und gegen mechanische Beanspruchungen widerstandsfähig ist, die von dem Fließmittel ausgeübt werden, mit einer inneren Wand (3) aus metallischem Material, die eine innere Verkleidung für diese Hülle (3) bildet und die Dichtigkeit sicherstellt, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Wand (3) aus einem metallischen Material hergestellt ist, das eine martensitische Änderung der kristallinen Struktur zeigt und dessen Temperatur M , bei welcher die martensitische Phase bei abnehmender Temperatur in Erscheinung tritt, auf einer höheren oder mindestens gleichen Temperatur wie die übliche, mittlere Benutzungstemperatur des Behälters liegt.
- 2. Behälter nach Anspruch 1 für die Benutzung bei einer gebräuchlichen mittleren Temperatur von 20 C, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Material aus einer Legierung besteht, deren martensitische Änderung der kristallinen Struktur in einem Bereich zwischen 20 und 50° C liegt.
- 3. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung eine Ni-Ti-Legierung ist, die einen Titangehalt zwischen 44 und 47 % hat.
- 4. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung eine Ag-Cd-Legierung ist.
- 5. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung eine Au-Cd-Legierung ist.
- 6. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung eine In-Tl-Legierung ist.
- 7. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung eine Cu-Sn-Legierung ist.809R42/0989gierung exne
- 8. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Le-/bzw.
dreistoffige/ternäre Legierung Cu-Zn-X ist, in der X eines derfolgenden Metalle ist: Al, Si, Sn, Mn, Fe, Ni, Au. - 9. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung eine vierstoffige bzw. quaternäre Cu-Zn-X-Y-Legierung ist,eines
in welcher X und Y/der folgenden Metalle ist: Al, Si, Sn, Mn,Fe, Ni und Au. - 10. Behälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung eine Cu-Zn-Al-Legierung ist, die in einem Bereich des ternären Diagrammes dieser Legierung liegt, welcher durch die Punkte A, B, C, D, E und F begrenzt ist, entsprechend den folgenden Zusammensetzungen:A B C D
Cu Zn Al 6 8,70 2 8, 30 3,00 74,75 18,00 7,25 76,10 15,00 8,90 77,00 15,00 8,00 75,70 18,00 6,30 72,30 24,00 3,70 - 11. Behälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung wie folgt zusammengesetzt ist: Cu = 76,6 %Zn = 15,4 % Al = 8,0 %
- 12. Behälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung wie folgt zusammengesetzt ist: Cu = 73,4 %Zn = 20,4 % Al = 6,2 %8OHR/, 2/0989
- 13. Behälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung wie folgt zusammengesetzt ist: Cu = 74,8 %Zn = 18,2 % Al = 7,0 %
- 14. Verfahren zur Herstellung eines Behälters für die Speicherung von Fließmittel unter Druck nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine für die Bildung der der inneren Verkleidung der äußeren Hülle bestimmte Wand, die aus einer Legierung hergestellt ist, welche eine bestimmte Zusammensetzung und eine bestimmte martensitische Struktur hat, dadurch erhalten wird, daß man von einem Stück in rohem Zustand, z.B. einem Block, einem Blech, einem Rohr dieser Legierung ausgeht und durch Formung, z.B. Wälzen, Abstreckdrücken, Flachstanzen, Ziehen, die die oben erwähnte Wand bildenden Bestandteile schafft, daß z.B. durch Schweißen zum Erhalten der Wand diese Elemente zusammengebracht werden und daß man die so erhaltene Wand einer Vergütung bzw. thermischen Behandlung in dem Gebiet vom Typ ß unterzieht und dann einer schnellen Abkühlung derart unterzieht, daß die Legierung die oben bestimmten martensitische Struktur aufweist.
- 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Wand, die dazu bestimmt ist, die innere Verkleidung der äußeren Hülle zu bilden und die aus einer Legierung besteht, die eine bestimmte Zusammensetzung und eine bestimmte martensitische Struktur hat, dadurch erhält, daß man von einem Stück in rohem Zustand, z.B. einem Blech, einem Rohr oder einer Zwischenlegierung ausgeht, der einer der Bestandteile der oben erwähnten Legierung feht, man durch Formen, z.B. durch Walzen,8098 4 2/0989Abstreckdrücken, Flachstanzen oder Ziehen die Aufbauteile dieser Wand schafft, man die Bestandteile dieser Wand z.B. durch Schweißen derart zusammenbringt, daß die oben erwähnte Wand erhalten wird, daß man ferner auf diese Wand die der oben erwähnten Legierung fehlende Verbindung aufbringt, z.B. durch elektrolytischen Niederschlag oder durch einen Niederschlag in gasförmiger Phase, und daß man die so erhaltene Wand einer thermischen Behandlung derart unterwirft, daß man die Diffusion bzw. Ausbreitung des fehlenden Bestandteiles in diese Zwischenlegierung derart erlaubt, daß man die Legierung der festgesetzten Zusammensetzung erhält, und daß man die so erhaltene Wand einer Vergütung bzw. thermischen Behandlung in dem Gebiet vom Typ ß, dann einer schnelle Abkühlung derart, daß die Legierung die oben bestimmte martensitische Struktur aufweist, unterwirft.809842/0989
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