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Mehrlagenhohlkörper für hohe Drücke Für Mehrlagerihohlkörper für hohe
und höchste Drücke, insbesondere solche, welche .durch wendelförmiges Aufwickeln
von zweckmäßig profilierten Metallbändern rauf Kernrohre hergestellt werden, wurden
bisher Werkstoffe verwendet, welche den auftretenden mechanischen Beanspruchungen
gewachsen waren. Es ist nun in vielen Fällen von Vorteil, wenn ,die Kernrohre aus
Werkstoffen hergestellt werden, welche nicht nur den durch den Innendruck und die
Temperatureinflüsse gegebenen mechanischen Beanspruchungen Widerstand leisten, sondern
gleichzeitig auch gegen chemische Einflüsse beständig sind, so daß weitere Schutzmaßnahmen,
beispielsweise durch eine Auskleidung oder Ausm@auerung, "nicht mehr erforderlich
sind. Die Verwendung beständiger Werkstoffe für die Kernrohre kommt in Frage bei
Einwirkung sowohl korrosiver Flüssigkeiten als auch Dämpfen und Gasen, beispielsweise
also auch bei `Einwirkung von Kohlenoxyd, Stickstoff, Ammoniak und Wasserstoff;
diese Verwendung stößt aber deshalb auf Schwierigkeiten, weil derartige Werkstoffe
vielfach den mechanischen Beanspruchungen nicht genügend gewachsen sind.
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Es wurde nun gefunden, daß die erwähnten Vorteile leicht erreicht
werden können, wenn die Kernrohre aus Verbundwerkstoffen, d. h. aus mindestens zwei
Schichten verschiedener Werkstoffe, insbesondere Metalle oder Legierungen, die festhaftend
miteinander verbunden sind, bestehen. Die Verwendung von Verbundwerkstoffen ist
zwar für Rohre und Hohlkörper, sowohl nahtlos hergestellte als auch aus Teilen durch
Längs- und Rundschweißen zusammengesetzte, bekannt; Verbundwerkstoffe wurden jedoch
bisher nicht für die Kernrohre von Mehrlagenhohlkörpern für hohe
Drücke,
insbesondere nach dem Wickelverfahren hergestellte, verwendet. Durch die Verwendung
von Verbundwerkstoffen ist die Möglichkeit gegeben, in rationellster Weise sowohl
die höchste Innendruckbeanspruchung aufzunehmen, als auch gleichzeitig den schädigenden,
insbesondere korrodierenden Einwirkungen des Rohr- und Gefäßinhaltes Widerstand
zu leisten. Auch besteht hier die Möglichkeit, katalytische Wirkungen bei chemischen
Reaktionen innerhalb der Gefäße oder Rohre zu erzielen.
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Große Vorteile bietet die Verwendung von Verbundwerkstoffen insbesondere
dann, wenn es sich darum handelt, aus Gründen der Widerstandsfähigkeit gegen die
Einwirkung .des Gefäß- bzw. Rohrinhaltes metallische Werkstoffe zu verwenden, welche
bei ,der bisherigen Verarbeitung, wie etwa der Formgebung bzw. der spanabhebenden
Bearbeitung, die sich hier gegebenenfalls erübrigt, große Schwierigkeiten machen
oder hohe Sprödigkeit bzw. sehr große Härte aufweisen. Als Beispiel eines bisher
nur schwer zu verarbeitenden Werk -stoffes sei eine Eisen-Silizium-Legierung genannt
mit etwa 151/@ Silizium, von welcher einerseits bekannt ist, daß sie eine außerordentlich
hohe chemische Widerstandsfähigkeit erreicht, welche aber andererseits wegen ihrer
'hohen Sprödigkeit und schwierigen Bearbeitbarkent eine bisher nur beschränkte Verwendung
gefunden hat. Hinzu kommt :auch die hohe Rißempfindlichkeit bei Temperaturwechsel
und insbesondere der Umstand, daß diese Legierung nur durch Gießen in eine bestimmte
Form zu bringen ist, nicht durch Warmformgebung, wie Schmieden und Walzen. Dieser
Umstand stand bisher einer Verwendung dieser oder ähnlicher Legierungen für hohe
Drücke . im Wege. Man hat zwar versucht, spröde Legierungen dieser Art dadurch der
Verwendung zugänglich zu machen, daß man aus diesen durch Guß hergestellte Rohre
in ein Mantelrohr einsetzte und den Zwischenraum mit einem niedrig schmelzenden
Metall, beispielsweise einer Blei-Zinn-Legierung, ausgegossen hatte. Derartige Rohre
ertragen je-doch weder hohe mechanische Beanspruchung noch hohe Temperaturen. Die
Gebrauchsempfindlichkeit derartiger Legierungen wird nun,. wie an anderer Stelle
schon gezeigt wurde, wesentlich gemildert, wenn man diese Legierungen zur Plattierung
von metallischen Werkstoffen hoher mechanischer Widerstandsfähigkeit und guter Bearbeitbarkeit
benutzt, wobei die letztgenannten Werkstoffe dann die durch die Bauart beabsichtigten
und auch die zufällig auftretenden, durch Stöße u. idgl. bedingten Gebrauchsbeanspruchungen
aufzunehmen haben. Diese Verwendung der Verbundwerkstoffe ist faber nach dem jetzigen
Stand der Technik nur möglich bei verhältnismäßig geringer Wandstärke, welche gegen
hohe Drücke nicht genügend Widerstandsfähigkeit aufweist.
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Der vorliegende Erfindungsgedanke beruht nun darauf, die Kernrohre
von Hochdruckhohlkörpern, also Rohren und Gefäßen u.,dgl., aus Verbundwerkstoffen
herzustellen. Besonders vorteilhaft ist es, die Kernrohre unter Verwendung von walzschweißplattierten
oder gußischweißplattierten (schmelzschweißplattierten) Werkstoffen herzustellen.
Kernrohre aus spröden Plattierungswerkstoffen allein können wegen der erwähnten
unangenehmen Gebrauchseigenschaften für diese Zwecke nicht benutzt werden. Kernrohre
aus zähen, zur Plattierung geeigneten Werkstoffen allein haben häufig Eigenschaften,
welche ihre Eignung zur Verwendung für Wickelkörper beeinträchtigen, z. B. ungenügende
Streckgrenzenwerte oder mit dem Wickelverband nicht übereinstimmende Wärmeausdehnung;
außerdem bestehen im Preis Nachteile gegenüber oder Verwendung in plattierter Form.
Man 'kann auch bei der Herstellung der Kernrohre mindestens eine Schicht durch Auftragsschweißung
aufbringen. Auch kann man mindestens eine Schicht aus entsprechend widerstandsfähigen
Stoffen durch Diffusion oder durch Aufspritzen oder auf galvanischem Wege erzeugen.
Bei Erzeugung einer Diffusionsschicht kann das diffundierende Metall entweder in
-der Diiffusionsschicht ganz legiert mit dem Grundwerkstoff vorliegen oder auch
zum Teil noch als Deckschicht auf .dem Grundwerkstoff aufgetragen sein. Diese Schichten
können vor dem Wickeln aufgebracht und weiterbehandelt, z. B. durch eine Glühurig
eingebrannt werden, während eine solche Weiterbehandlung nach .dem Wickeln wegen
der Gefahr der Lockerung des Wickelverbandes Schwierigkeiten bereiten würde. Beispiel
i Ein Hochdruckhohlkörper von aooo mm lichter Weite für 3.oo at Betriebsdruck und
3odQ Betriebstemperatur hat folgende Abmessungen: Dicke des Kernrohres:
30 mm, Zahl der Wickellagen: zehn Lagen zu je 8 mm Bandstärke. Art der Beanspruchung:
schwefehvesserstoffhaltiger Wasserstoff unter Druck. Dieses Kernrohr besteht aus
folgenden Werkstoffen: Äußere Schicht von 27 mm aus Chrom-Molybdän-Stahl mit 3'/o
Chrom. Innere Schicht von 3 mm aus. Chromstahl mit 13% Chrom. Dieses Kernrohr ist
aus Grobblechen durch Längs- und Rundschweißen zusaumengesetzt. Die Grobbleche sind
im Walzschweißplattierungsverfahren hergestellt. Die Lichtbogenschweißun.g wurde
ausgeführt in der äußeren Schicht von 27 mm Dicke mit einem artgleichen Schweißgut
von 3%.igem Chromstahl und in der inneren Schicht mit z8/8 Chrom-Nickel-Stahl. Beispiele
Ein Hochdruckhohlkörper von 5oo mm lichter Weite für Zoo at Betriebs,druck und 5o'°
Betriebstemperatur hat folgende Abmessungen: Dicke des Kernrohres: 15 mm, Zahl der
Wickellagen: fünf Lagen zu je 8 mm Bandstärke. Art der Beanspruchung: 2ovolumprozentige
Salzsäure bei 5o°. Dieses Kernrohr besteht aus einer äußeren Schicht von io mm Stärke
aus urlegiertem Flußstahl und einer inneren Schicht von 5 mm Stärke aus einer Molybdän-Eisen-Nickel-Legierung,
bestehend, aus
etwa 30 0/a Molybdän, 5 O/a Eisen, Rest Nickel. Die
Herstellung oder Rohre erfolgt im Gußschweißplattierungsverfahren oder durch äußere
Beraupung. Beispiel 3 Ein Hochdruckhohlkörper von 3oo mm lichter Weite für 300-
at Betriebsdruck und 2o0'° Betriebstemperatur !hat folgende Abmessungen: Dicke des
Kernrohres: to mm, vier Wickellagen. Art der Beanspruchung: Kohlenoxyd. Das Kernrohr
besteht aus einem schwach mit Titan legierten weichen Stahl und wurde vor dem Wickeln
einer Diffusionsbehandlung mit Chrom unterworfen, um im Innern auf eine Tiefe von
einigen Zehntelmillimetern eine Zone von hochchromhaltigem Eisen zu erzielen.