DK174826B1

DK174826B1 - Proceskomponenter, beholdere og rør, der er velegnede til at indeholde og transportere fluider ved kryogene temperaturer

Info

Publication number: DK174826B1
Application number: DK200000939A
Authority: DK
Inventors: Bruce T Kelley; Moses Minta; Lonny R Kelley; E Lawrence Kimble; James R Rigby; Robert E Steele
Original assignee: Exxonmobil Upstream Res Co
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2003-12-08
Also published as: CN1110642C; AU739776B2; CA2315015A1; AR013111A1; HUP0102573A3; KR100381322B1; CO5040207A1; HRP980343B1; TR200001801T2; KR20010024759A; CH694136A5; NO20003172L; PL343849A1; JP2001527200A; BG104621A; HUP0102573A2; ID25453A; EG22215A; ES2188347A1; US6212891B1

Description

PROCESKOMPONENTER. BEHOLDERE OG RØR. DER ER VELEGNEDE TIL AT IN

DEHOLDE OG TRANSPORTERE FLUIDER VED KRYOGENE TEMPERATURER

DK 174826 B1

OPFINDELSENS OMRADE

5 Den foreliggende opfindelse angår proceskomponenter, beholdere og rør, der er velegnede til at indeholde og transportere fluider ved kryogene temperaturer. Denne opfindelse angår nærmere bestemt proceskomponenter, beholdere og rør, der er konstrueret af et lavtegeret stål med ultrahøj styrke indeholdende mindre end 9 vægtprocent nikkel og med en trækstyrke, der er større end 830 MPa (120ksi), og en DBTT, der er lavere end ca.

10 -73°C (-100°F).

OPFINDELSENS BAGGRUND

I den følgende beskrivelse defineres forskellige betegnelser. For nemheds skyld er der heri umiddelbart før patentkravene angivet et glossarium af betegnelser.

I industrien er der ofte behov for proceskomponenter, beholdere og rør, der har til-15 strækkelig sejhed til at forarbejde, indeholde og transportere fluider ved kryogene temperaturer, dvs. temperaturer, som er lavere end ca. -40°C (-40°F), uden at revne. Dette er især tilfældet i carbonhydridindustrien og i industrien for kemisk forarbejdning. Kryogene processer anvendes fx til at opnå adskillelse af komponenter i carbonhydridvæsker og -gasser. Kryogene processer anvendes også ved adskillelse og oplagring af fluider såsom 20 oxygen og kuldioxid.

Andre kryogene processer, der fx anvendes i industrien, indbefatter lavtemperaturenergiproduktionscykler, kølecykler og fordråbningscykler. Ved lavtemperaturenergiproduktion anvendes den omvendte Rankine-cyklus og dermed beslægtede derivater typisk til at producere energi ved at genindvinde den kolde energi, der stammer fra en kilde med 25 ultralav temperatur. I den enkleste form af cyklen kondenseres et egnet fluid, fx ethylen, ved en lav temperatur, sættes under tryk, fordampes og ekspanderes gennem en arbejds-producerende turbine, der er forbundet med en generator.

' Der findes mange forskellige anvendelser, hvor pumper anvendes til at transportere kryogene væsker i proces- og kølesystemer, hvor temperaturen kan være lavere end ca.

30 -73°C (-100°F). Når brændbare fluider slippes ind i et afbrændingssystem under forarbejd ningen, reduceres fluidtrykket ydermere, fx via en tryksikkerhedsventil. Dette trykfald resulterer i en samtidig reduktion af fluidets temperatur. Hvis trykfaldet er stort nok, kan den resulterende fluidtemperatur være tilstrækkeligt lav til, at sejheden af de kulstofståltyper, der traditionelt anvendes i afbrændingssystemer, ikke er tilstrækkelig. Almindeligt kulstof-35 stål kan revne ved kryogene temperaturer.

2 DK 174826 B1 I mange industrielle anvendelser indeholdes og transporteres fluider ved høje tryk, dvs. som komprimerede gasser. Beholdere til oplagring og transport af komprimerede gasser er typisk konstrueret af kommercielt tilgængelige standardkulstofståltyper eller aluminium for at tilvejebringe den sejhed, der er nødvendig for fluidtransportbeholdere, der ofte 5 håndteres, og beholdernes vægge skal gøres relativt tykke for at tilvejebringe den styrke, der er nødvendig, for at beholderne kan indeholde den under højt tryk stående komprimerede gas Nærmere bestemt anvendes under tryk stående gascylindre ofte til at oplagre og transportere gasser såsom bl.a. oxygen, nitrogen, acetylen, argon, helium og carbondioxid.

Fluidets temperatur kan alternativt sænkes for at frembringe en mættet væske og endda 10 underafkøles om nødvendigt, så fluidet kan indeholdes og transporteres som en væske.

Fluider kan fordråbes ved kombinationer af tryk og temperaturer, der svarer til fluiderenes boblepunktstilstand, Afhængigt af fluidets egenskaber kan det være økonomisk fordelagtigt at indeholde og transportere fluidet i en under tryk stående kryogentemperaturtilstand, hvis der findes økonomiske organer til at indeholde og transportere det under tryk stående fluid 15 ved kryogene temperaturer. Der findes flere måder, hvorpå et under tryk stående fluid ved kryogen temperatur kan transporteres, fx med tankvogn, togtankvogn eller skib. Når under tryk stående fluider ved kryogene temperaturer skal anvendes af lokale distributører i den under tryk stående kryogentemperaturtilstand er en alternativ transportmåde, foruden de førnævnte oplagrings- og transportbeholdere, et strømningskanaldistributionssystem, dvs.

20 rør mellem et centralt oplagringsområde, hvor en stor forsyning af fluidet ved kryogen temperatur produceres og/eller opbevares, og lokale distributører eller brugere. Alle disse transportmetoder fordrer anvendelse af oplagringsbeholdere og/eller rør, der er konstrueret af et materiale, der har en tilstrækkelig sejhed ved kryogene temperaturer til at forhindre revner og en tilstrækkelig styrke til at holde de høje fluidtryk.

25 Ductile to Brittle Transition-temperaturen (DBTT) aftegner de to brudregimer for konstruktionsstål. Ved temperaturer under DBTT er der tendens til revner i stålet ved lavenergispaltningsbrud (skørt brud), medens revner i stålet har tendens til at opstå ved temperaturer over DBTTen ved højenergibrud (sejt brud). Svejsede ståltyper, der anvendes til , konstruktion af proceskomponenter og beholdere til de førnævnte anvendelser ved kryo-30 gene temperaturer og til anden belastningsbærende anvendelse ved kryogene temperaturer, skal have DBTT’er, der ligger et godt stykke under arbejdstemperaturen i både basisstålet og HAZ'en for at undgå revner ved lavenergispaltningsbrud.

Nikkelholdige ståltyper, som konventionelt anvendes i kryogentemperaturkonstruk-tionsanvendelser, fx stållyper med et nikkelindhold, der er større end ca. 3 vægtprocent, 35 har lave DBTT'er, men har også relativt lave trækstyrker. Kommercielt tilgængelige 3,5 3 DK 174826 B1 vægtprocent Ni-, 5,5 vægtprocent Ni- og 9 vægtprocent Ni-ståltyper har typisk DBTT'er på henholdsvis ca. -100°C (-150°F), -155T (-250°F) og -175eC (-280°F) og trækstyrker på henholdsvis op til ca. 485 MPa {70 ksi). 620 MPa (90 ksi) og 830 MPa (120 ksi). For at opnå denne kombination af styrke og sejhed gennemgår disse ståltyper generelt bekostelig 5 forarbejdning, fx dobbelt afhærdningsbehandling. I tilfælde af anvendelser ved kryogene temperaturer anvender industrien for tiden disse kommercielle nikkelholdige ståltyper på grund af deres gode sejhed ved lave temperaturer, men må ved udformningen tage hensyn til deres relativt lave trækstyrker. Udformningerne kræver generelt usædvanligt store ståltykkelser til belastningsbærende anvendelser ved kryogene temperaturer. Det er således 10 normalt dyrt at anvendelse disse nikkelholdige ståltyper i belastningsbærende anvendelser ved kryogene temperaturer på grund af den høje pris for stålet kombineret med den påkrævede ståltykkelse.

Selvom nogle kommercielt tilgængelige kulstofståltyper har DBTT'er, der er helt nede på -46°C (-50°F), har kulstofståltyper, der sædvanligvis anvendes til konstruktion af 15 kommercielt tilgængelige proceskomponenter og beholdere til carbonhydrid samt kemiske processer, ikke tilstrækkelig sejhed til anvendelse under kryogentemperaturbetingelser. Materialer med bedre sejhed ved kryogene temperaturer end kulstofstål, fx de ovenfor nævnte kommercielle nikkelholdige ståltyper (3 1/2 vægtprocent Ni til 9 vægtprocent Ni), aluminium (AI-5083 eller AI-5085) eller rustfrit stål, anvendes traditionelt til konstruktion af 20 kommercielt tilgængelige proceskomponenter og beholdere, der udsættes for kryogentemperaturbetingelser. Specialmaterialer såsom titanlegeringer og specielt epoxyimprægnerede vævede fiberglaskompositmaterialer anvendes af og til. Proceskomponenter, beholdere og/eller rør, der er konstrueret af disse materialer, har imidlertid ofte en større vægtykkelse for at tilvejebringe den fornødne styrke. Dette tilfører vægt til de komponenter og 25 beholdere, der skal understøttes og/eller transporteres - ofte med betydelige ekstraomkostninger til følge for et projekt. Disse materialer har også tendens til at være dyrere end standardkulstofståltyper. Ekstraomkostningerne i forbindelse med understøtning og trans-* port af de tykvæggede komponenter og beholdere kombineret med de øgede omkostnin ger for konstruktionsmaterialet gør projekter mindre økonomisk attraktive.

30 Der er behov for proceskomponenter og beholdere, der er velegnede til på økono misk vis at indeholde og transportere fluider ved kryogene temperaturer. Der er også behov for rør, der er velegnede til på økonomisk vis at indeholde og transportere fluider ved kryogene temperaturer.

Det primære formål med den foreliggende opfindelse er derfor at tilvejebringe pro-35 ceskomponenter og beholdere, der er velegnede til på økonomisk vis at indeholde og 4 DK 174826 B1 transportere fluider ved kryogene temperaturer og tilvejebringe rør, der er velegnede til på økonomisk vis at indeholde og transportere fluider ved kryogene temperaturer. Et yderligere formå! med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe sådanne proceskomponenter, beholdere og rør, som er konstrueret af materialer, der har både tilstrækkelig styrke 5 og brudsejhed til at indeholde under tryk stående fluider ved kryogene temperaturer.

KORT BESKRIVELSE AF OPFINDELSEN

I overensstemmelse med de ovenfor nævnte formål med den foreliggende opfindelse er der tilvejebragt proceskomponenter, beholdere og rør til at indeholde og transpor-10 tere fluider ved kryogene temperaturer. Proceskomponenterne, beholderne og rørene ifølge denne opfindelse er konstrueret af materialer, der omfatter et lavlegeret stål med ultrahøj styrke indeholdende mindre end 9 vægtprocent nikkel, fortrinsvis indeholdende mindre end ca. 7 vægtprocent nikket, mere foretrukket indeholdende mindre end ca. 5 vægtprocent nikkel og endnu mere foretrukket indeholdende mindre end ca. 3 vægtprocent nik-15 kel. Stålet har en ultrahøj styrke, fx trækstyrke (som defineret heri), der er større end 830 MPa (120 ksi), og en DBTT (som defineret heri), der er lavere end ca. -73°C (-100°F).

Disse nye proceskomponenter og beholdere kan fx med fordel anvendes i kryogene ekspanderanlæg til udvinding af naturgasvæsker, i behandlings- og fordråbningsprocesser i forbindelse med fordråbet naturgas ("LNG”), i controlled freeze zone{’’CFZ")-processen, i 20 forbindelse med hvilken Exxon Production Research Company var banebrydende, i kryogene kølesystemer, i lavtemperaturenergiproduktionssystemer og i kryogene processer, der er relateret til fremstilling af ethylen og propylen. Anvendelse af disse nye proceskomponenter, beholdere og rør reducerer på fordelagtig måde den risiko for koldskørt brud, der normalt forbindes med konventionelle kulstofståltyper i anvendelser ved kryogene tempe-25 raturer. Desuden kan disse proceskomponenter og beholdere gøre et projekt mere økonomisk attraktivt.

BESKRIVELSE AF TEGNINGERNE

Fordelene ved den foreliggende opfindelse vil fremgå tydeligere af den følgende 30 detaljerede beskrivelse og de medfølgende tegninger, hvorpå: fig. 1 er et typisk procesflowdiagram, der viser, hvorledes nogle af proceskomponenterne ifølge den foreliggende opfindelse anvendes i et demethanisatorgasanlæg, fig. 2 viser en varmeveksler til enkelt gennemløb og med fast rørplade ifølge den foreliggende opfindelse, 35 fig. 3 viser en fordampervarmevekslerkedel ifølge den foreliggende opfindelse, 5 DK 174826 B1 fig. 4 viser en ekspanderfødningsseparator ifølge den foreliggende opfindelse, fig. 5 viser et afbrændingssystem ifølge den foreliggende opfindelse, fig. 6 viser et strømningskanaldistributionsnetværkssystem ifølge den foreliggende opfindelse, 5 fig. 7 viser et kondensatorsystem ifølge den foreliggende opfindelse, som det an vendes i en omvendt Rankine-cyklus, fig. 8 viser en kondensator ifølge den foreliggende opfindelse, som den anvendes i en kaskadekølecyklus.

fig. 9 viser en fordamper ifølge den foreliggende opfindelse, som den anvendes i en 10 kaskadekølecyklus, fig. 10 viser et pumpesystem ifølge den foreliggende opfindelse, fig. 11 viser et proceskolonnesystem ifølge den foreliggende opfindelse, fig. 12 viser yderligere et proceskolonnesystem ifølge den foreliggende opfindelse, fig. 13A er en tegning af kritisk revnedybde for en given revnelængde som en funk-15 tion af CTOD-brudsejhed og residualspænding, og fig. 13B viser en revnes geometri (længde og dybde).

Selvom opfindelsen beskrives i forbindelse med dens foretrukne udførelsesformer, er det klart, at opfindelsen ikke er begrænset dertil. Det er tværtimod hensigten, at opfindelsen skal dække alle alternativer, modifikationer og ækvivalenter, der kan ligge inden for 20 opfindelsens ånd og rammer som defineret af de medfølgende krav.

DETALJERET BESKRIVELSE AF OPFINDELSEN

Den foreliggende opfindelse angår nye proceskomponenter, beholdere og rør, der er velegnede til at forarbejde, indeholde og transportere fluider ved kryogene temperaturer, 25 og desuden proceskomponenter, beholdere og rør, som er konstrueret af materialer, der omfatter et lavlegeret stål med ultrahøj styrke indeholdende mindre end 9 vægtprocent nikkel og med en trækstyrke, der er større end 830 MPa (120 ksi), og en DBTT, der er lavere i end ca. -73°C (-100°F). Det lavlegerede stål med ultrahøj styrke har fortrinsvis fremra gende sejhed ved kryogene temperaturer i både basispladen og i den varmepåvirkede 30 zone (HAZ'en), når det er svejset.

Der er tilvejebragt proceskomponenter, beholdere og rør til at forarbejde og indeholde fluider ved kryogene temperaturer, hvor proceskomponenterne, beholderne og rørene er konstrueret af materialer, der omfatter et lavlegeret stål med ultrahøj styrke indeholdende mindre end 9 vægtprocent nikkel og med en trækstyrke, der er større end 830 35 MPa (120 ksi), og en DBTT, der er lavere end ca. -73°C (-100°F). Det lavlegerede stål med 6 DK 174826 B1 ultrahøj styrke indeholder fortrinsvis mindre end ca. 7 vægtprocent nikkel og mere foretrukket mindre end ca. 5 vægtprocent nikkel. Det lavlegerede stål med ultrahøj styrke har fortrinsvis en trækstyrke, der er større end ca. 860 MPa (125 ksi), og mere foretrukket større end ca. 900 MPa (130 ksi). Proceskomponenterne, beholderne og rørene ifølge den fore-5 liggende opfindelse er endnu mere foretrukket konstrueret af materialer, der omfatter et lavlegeret stål med ultrahøj styrke indeholdende mindre end ca. 3 vægtprocent nikkel og med en trækstyrke, der er større end ca. 1000 MPa (145 ksi), og en DBTT, der er lavere » end ca. -73°C (-100°F).

Fem ligeledes verserende provisoriske US-patentansøgninger ("PLNG-patentan-10 søgningerne"), hver med titlen "Improved System for Processing, Storing, and Transporting Liquefied Natural Gas", beskriver beholdere og tankskibe til oplagring og skibstransport af under tryk stående, fordråbet naturgas (PLNG) ved et tryk i det brede interval fra ca. 1035 kPa (150 psia) til ca. 7590 kPa (1100 psia) og ved en temperatur i det brede interval fra ca.

-123°C (-190°F) til ca. -62°C (-80°F). Den nyeste af PLNG-patentansøgningerne har prio-15 ritetsdatoen 14. maj 1998 og identificeres af ansøgerne som dossier nr. 97006P4 og af den amerikanske patentmyndighed, United States Patent and Trademark Office ("USPTO"), som ansøgning nr. 60/085467. Den første PLNG-patentansøgning har prioritetsdatoen 20. juni 1997 og identificeres af USPTO som ansøgning nr. 60/050280 Den anden PLNG-patentansøgning har prioritetsdatoen 28. juli 1997 og identificeres af USPTO som ansøgning 20 nr. 60/053966. Den tredje PLNG-patentansøgning har prioritetsdatoen 19. december 1997 og identificeres af USPTO som ansøgning nr. 60/068226 Den fjerde PLNG-patentansøgning har prioritetsdatoen 30. marts 1998 og identificeres af USPTO som ansøgning nr.

60/079904. Desuden beskriver PLNG-patentansøgningerne systemer og beholdere til forarbejdning, oplagring og transport af PLNG. PLNG-brændstoffet oplagres fortrinsvis ved et 25 tryk på fra ca. 1725 kPa (250 psia) til ca. 7590 kPa (1100 psia) og ved en temperatur på fra ca. -112°C (-170°F) til ca. -62°C (-80°F). PLNG-brændstoffet oplagres mere foretrukket ved et tryk i intervallet fra ca. 2415 kPa (350 psia) til ca. 4830 kPa (700 psia) og ved en temperatur på fra ca. -10ΓΟ (-150°F) til ca. -79°C (-110°F). De nedre ender af tryk- og , temperaturintervailerne for PLNG-brændstoffet er endnu mere foretrukket ca. 2760 kPa 30 (400 psia) og ca. -96°C (-140°F). Proceskomponenterne, beholderne og rørene ifølge denne opfindelse anvendes, uden at denne opfindelse herved begrænses dertil, fortrinsvis til forarbejdning af PLNG.

Stål til konstruktion af proceskomponenter, beholdere og rør

Et hvilket som helst lavlegeret stål med ultrahøj styrke indeholdende mindre end 9 35 vægtprocent nikkel og med tilstrækkelig sejhed til at indeholde fluider ved kryogene tempe- 7 DK 174826 B1 raturer, fx PLNG, ved driftsbetingelser i overensstemmelse med kendte principper for brudmekanik som beskrevet heri kan anvendes til konstruktion af proceskomponenterne, beholderne og rørene ifølge denne opfindelse. Et eksempel på en ståltype til anvendelse i den foreliggende opfindelse, uden at opfindelsen herved begrænses dertil, er et svejsbart 5 lavlegeret stål med ultrahøj styrke indeholdende mindre end 9 vægtprocent nikkel og med en trækstyrke, der er større end 830 MPa (120 ksi), og tilstrækkelig sejhed til at forhindre påbegyndelse af et brud, dvs. en revne, ved kryogentemperaturdriftsbetingelser. Et andet eksempel på en ståltype til anvendelse i den foreliggende opfindelse, uden at opfindelsen herved begrænses dertil, er et svejsbart lavlegeret stål med ultrahøj styrke indeholdende 10 mindre end ca. 3 vægtprocent nikkel og med en trækstyrke på mindst ca. 1000 MPa (145 ksi) og tilstrækkelig sejhed til at forhindre påbegyndelse af et brud, dvs. en revne, ved kryogentemperaturdriftsbetingelser. Disse eksempler på ståltyper har fortrinsvis DBTT’er, der er lavere end ca. -73°C (-100T).

Nye fremskridt inden for stålfremstillingsteknologien har muliggjort fremstillingen af 15 nye lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer. Fx beskriver tre US-patenter udstedt til Koo et al., 5.531.842, 5.545.269 og 5.545.270 nye ståltyper og fremgangsmåder til forarbejdning af disse ståltyper med henblik på at fremstille stålplader med trækstyrker på ca. 830 MPa (120 ksi), 965 MPa (140 ksi) og derover. De deri beskrevne ståltyper og forarbejdningsmetoder er blevet forbedret og mo-20 dificeret for at tilvejebringe kombinerede stålkemier og forarbejdning til fremstilling af lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer i både basisstålet og i den varmepåvirkede zone (HAZ'en), når de er svejset. Disse lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke har også forbedret sejhed i forhold til kommercielt tilgængelige lavlegerede standardståltyper med ultrahøj styrke. De forbedrede ståltyper er 25 beskrevet i en ligeledes verserende provisorisk US-patentansøgning med titlen "ULTRA-HIGH STRENGTH STEELS WITH EXCELLENT CRYOGENIC TEMPERATURE TOUGHNESS", der har prioritetsdatoen 19. december 1997, og som af den amerikanske patentmyndighed, United States Patent and Trademark Office ("USPTO") identificeres som ansøgning nr. 60/068194, i en ligeledes verserende provisorisk US-patentansøgning med 30 titlen "ULTRA-HIGH STRENGTH AUSAGED STEELS WITH EXCELLENT CRYOGENIC TEMPERATURE TOUGHNESS", der har prioritetsdatoen 19. december 1997, og som af USPTO identificeres som ansøgning nr. 60/068252 samt i en ligeledes verserende provisorisk US-patentansøgning med titlen "ULTRA-HIGH STRENGTH DUAL PHASE STEELS WITH EXCELLENT CRYOGENIC TEMPERATURE TOUGHNESS", der har prioritetsda- 8 DK 174826 B1 toen 19. december 1997, og som af USPTO identificeres som ansøgning nr. 60/068816 (samlet kaldet '’Stålpatentansøgningerne").

De nye ståltyper, der beskrives i Stålpatentansøgningerne, og som beskrives yderligere i eksemplerne nedenfor, er specielt velegnede til at konstruere proceskomponen-5 terne, beholderne og rørene ifølge denne opfindelse, idet ståltyperne har de følgende egenskaber, fortrinsvis for en stålpladetykkelse på ca. 2,5 cm (1 tomme) og derover: (i) en DBTT, der er lavere end ca. -73°C (-100°F), fortrinsvis lavere end ca. -107°C (-160°F) i ba- * sisstålet og i svejse-HAZ’en; (ii) en trækstyrke, der er større end 830 MPa (120 ksi), fortrinsvis større end ca. 860 MPa (125 ksi) og mere foretrukket større end ca. 900 MPa (130 10 ksi); (iii) uovertruffen svejsbarhed; (iv) i det væsentlige ensartede mikrostrukturer og egenskaber gennem hele tykkelsen; og (v) forbedret sejhed i forhold til kommercielt tilgængelige lavlegerede standardståltyper. Disse ståltyper har endnu mere foretrukket en trækstyrke, der er større end ca. 930 MPa (135 ksi) eller større end ca. 965 MPa (140 ksi) eller større end ca. 1000 MPa (145 ksi).

15 Første ståleksempel

Som beskrevet ovenfor er der i en ligeledes verserende provisorisk US-patentan-søgning, der har prioritetsdatoen 19. december 1997 og titlen ’’Ultra-High Strength Steels With Excellent Cryogenic Temperature Toughness", og som af USPTO identificeres som ansøgning nr. 60/068194, givet en beskrivelse af ståltyper, der er velegnede til anvendelse 20 i den foreliggende opfindelse. Der er tilvejebragt en fremgangsmåde til fremstilling af en ultrastærk stålplade med en mikrostruktur, som omfatter hovedsageligt hærdet finkornet båndmartensit, hærdet finkornet nedre bainit eller blandinger deraf, hvor fremgangsmåden omfatter trinnene (a) opvarmning af en stålblok til en genopvarmningstemperatur, som er tilstrækkeligt høj til (i) i det væsentlige at homogenisere stålblokken, (ii) at opløse i det væ-25 sentlige alle carbider og car bonitrider af niobium og vanadium i stålblokken og (iii) at etablere fine begyndende austenitkorn i stålblokken; (b) reduktion af stålblokken til dannelse af en stålplade i én eller flere varmvalsepassager i et første temperaturinterval, hvori austenit rekrystalliserer; (c) yderligere reduktion af stålpladen i én eller flere varmvalsepasager i et andet temperaturinterval under ca. Tnrtemperaturen og over ca. Ar3-omdanne!sestempe-30 raturen, (d) bratkøling af ståtpladen ved en afkølingshastighed på fra ca. 10*0 pr. sekund til ca. 40°C pr. sekund (18°F/s - 72°F/s) til en bratkølingsstoptemperatur (Quench Stop Temperature (QST)) under ca. Ms-omdannelsestemperaturen plus 200°C (360eF); og (e) afbrydelse af bratkølingen; og (f) hærdning af stålpladen ved en hærdningstemperatur på fra ca.

400°C (752°F) op til ca. Acromdannelsestemperaturen, fortrinsvis op til, men ikke inklu-35 sive, Acromdannelsestemperaturen, i et tidsrum, som er tilstrækkeligt til at forårsage ud- 9 DK 174826 B1 fældning af hærdningspartikler, dvs. én eller flere af ε-kobber, Mo2C eller carbider og car-bonitrider af niobium og vanadium. Det tidsrum, som er tilstrækkeligt til at forårsage udfældning af hærdningspartikler, afhænger primært af stålpladens tykkelse, stålpladens kemi og hærdningstemperaturen og kan bestemmes af en fagmand. (Se glossarium for 5 definitioner af hovedsageligt, hærdningspartikler, Tnrtemperatur, Ar3-, Ms- og Ac,-omdannelsestemperatur samt Mo2C).

Til sikring af sejhed ved både omgivelsestemperatur og kryogen temperatur har ståltyper ifølge dette første ståleksempel fortrinsvis en mikrostruktur, som består af hovedsageligt hærdet finkornet nedre bainit, hærdet finkornet båndmartensit eller blandinger 10 heraf. Det foretrækkes at i det væsentlige minimere dannelsen af sprødgørende bestanddele, fx øvre bainit, dobbelt martensit og MA. Som anvendt i dette første ståleksempel og i kravene betyder "hovedsageligt" mindst ca. 50 volumenprocent. Mere foretrukket omfatter mikrostrukturen mindst fra ca. 60 volumenprocent til ca. 80 volumenprocent hærdet finkornet nedre bainit, hærdet finkornet båndmartensit eller blandinger heraf. Endnu mere fore-15 trukket omfatter mikrostrukturen mindst ca. 90 volumenprocent hærdet finkornet nedre bainit, hærdet finkornet båndmartensit eller blandinger heraf. Mest foretrukket omfatter mikrostrukturen i det væsentlige 100% hærdet finkornet båndmartensit,

En stålblok forarbejdet ifølge dette første ståleksempel fremstilles på en sædvanlig måde og omfatter i én udførelsesform jern og de følgende legeringsgrundstoffer, fortrinsvis 20 i de i nedenstående tabel I angivne vægtintervaller:

Tabel I

Legeringsgrundstof Interval (vægtprocent) 25 kulstof (C) 0,04 - 0,12, mere foretrukket 0,04 - 0,07 mangan (Mn) 0,5 - 2,5, mere foretrukket 1,0-1,8 nikkel (Ni) 1,0 - 3,0, mere foretrukket 1,5 - 2,5 kobber (Cu) 0,1 -1,5, mere foretrukket 0,5 -1,0 molybdæn (Mo) 0,1 - 0,8, mere foretrukket 0,2 - 0,5 30 niobium (Nb) 0,02 - 0,1, mere foretrukket 0,03 - 0,05 titan (Ti) 0,008 - 0,03, mere foretrukket 0,01 - 0,02 aluminium (Al) 0,001 - 0,05, mere foretrukket 0,005 - 0,03 nitrogen (N) 0,002 - 0,005, mere foretrukket 0,002 - 0,003 10 DK 174826 B1

Vanadium (V) tilsættes undertiden til stålet, fortrinsvis med indtil ca. 0,10 vægtprocent og mere foretrukket fra ca. 0,02 vægtprocent til ca. 0,05 vægtprocent.

Chrom (Cr) tilsættes undertiden til stålet, fortrinsvis med indtil ca. 1,0 vægtprocent og mere foretrukket fra ca. 0,2 vægtprocent til ca. 0,6 vægtprocent.

5 Silicium (Si) tilsættes undertiden til stålet, fortrinsvis med indtil ca. 0,5 vægtprocent, mere foretrukket fra ca. 0,01 vægtprocent til ca. 0,5 vægtprocent, og endnu mere foretrukket fra ca. 0,05 vægtprocent til ca. 0,1 vægtprocent.

Bor (B) tilsættes undertiden til stålet, fortrinsvis med indtil ca. 0,0020 vægtprocent og mere foretrukket fra ca. 0,0006 vægtprocent til ca. 0,0010 vægtprocent.

10 Stålet indeholder fortrinsvis mindst ca. 1 vægtprocent nikkel. Nikkelindholdet i stålet kan øges til over ca. 3 vægtprocent, hvis det ønskes, for at forbedre adfærden efter svejsning. Hver ekstra tilsat vægtprocent nikkel forventes at sænke stålets DBTT med ca. 10°C (18°F). Nikkelindholdet er fortrinsvis mindre end 9 vægtprocent, mere foretrukket mindre end ca. 6 vægtprocent. Nikkelindholdet minimeres fortrinsvis for at minimere stålets pris.

15 Hvis nikkelindholdet øges til over ca. 3 vægtprocent, kan manganindholdet mindskes til under ca. 0,5 vægtprocent ned til 0,0 vægtprocent. Derfor foretrækkes der i bred betydning op til ca. 2,5 vægtprocent mangan.

Yderligere minimeres de tilbageværende stoffer i det væsentlige fortrinsvis i stålet. Indholdet af phosphor (P) er fortrinsvis mindre end ca. 0,01 vægtprocent. Indholdet af svovl 20 (S) er fortrinsvis mindre end ca. 0,004 vægtprocent. Indholdet af oxygen (O) er fortrinsvis mindre end ca. 0,002 vægtprocent.

Noget mere detaljeret fremstilles en ståltype ifølge dette første ståleksempel ved at konstruere en blok med den ønskede sammensætning som beskrevet heri; opvarmning af blokken til en temperatur på fra ca. 9556C til ca. 1065°C (1750°F - 1950°F), varmvalsning 25 af blokken til dannelse af en stålplade i en eller flere passager, idet der opnås fra ca. 30 til ca. 70 procent reduktion i et første temperaturinterval, hvor austenit rekrystalliserer, dvs. over ca. Tnr-temperaturen, og yderligere varmvalsning af stålpladen i én eller flere passager, der giver fra ca. 40 til ca. 80 procent reduktion i et andet temperaturinterval under ca. Tnr-temperaturen og over ca. Ar3-omdannelsestemperaturen. Den varmvalsede stålplade 30 bratkøles derefter ved en afkølingshastighed på fra ca. 10°C pr. sekund til ca. 40°C pr. sekund (18°F/s - 72°F/s) til en passende QST (som defineret i glossariet) under ca. Ms-om-dannelsestemperaturen plus 200°C (360°F), hvor bratkølingen afsluttes. I én udførelsesform for dette første ståleksempel luftkøles stålpladen derefter til omgivelsestemperatur.

Denne forarbejdning anvendes til opnåelse af en mikrostruktur, der fortrinsvis omfatter ho- 11 DK 174826 B1 vedsageligt finkornet båndmartensit, finkornet nedre bainit eller blandinger heraf, eller som mere foretrukket omfatter i det væsentlige 100% finkornet båndmartensit.

Det således direkte bratkølede martensit i ståltyper ifølge dette første ståleksempel har ultrahøj styrke, men dets sejhed kan forbedres ved hærdning ved en egnet temperatur 5 på fra over ca. 400°C (752°F) op til ca. Acromdannelsestemperaturen. Hærdning af stål inden for dette temperaturintervat fører også til en reduktion af bratkølingsspændingerne, hvilket igen fører til forøget sejhed. Medens hærdning kan øge stålets sejhed, fører det normalt til et væsentligt tab af styrke. I den foreliggende opfindelse opvejes det sædvanlige styrketab ved hærdning af, at der indføres hurtig dispersionshærdning. Dispersionshærd-10 ning fra fine kobberudfældninger og blandede carbider og/eller carbonitrider anvendes til at optimere styrke og sejhed under hærdningen af martensitstrukturen. Ståltypernes unikke kemi i dette første ståleksempel tillader hærdning i det brede interval fra ca. 400°C til ca.

650°C (750°F - 1200°F) uden væsentligt tab i forhold til styrken efter bratkøling. Stålpladen hærdes fortrinsvis ved en hærdningstemperatur på fra over ca. 400°C (752°F) til under 15 Acromdannelsestemperaturen i et tidsrum, som er tilstrækkeligt til at få hærdningspartiklerne (som defineret heri) til at udfælde sig. Denne forarbejdning letter omdannelsen af stålpladens mikrostruktur til hovedsageligt hærdet finkornet båndmartensit, hærdet finkornet nedre bainit eller blandinger heraf. Igen afhænger den tid, som det kræver at få hærdningspartiklerne til at udfælde sig, primært af stålpladens tykkelse, stålpladens kemi og 20 hærdningstemperaturen og kan bestemmes af en fagmand.

Andet ståleksempel

Som beskrevet ovenfor er der i en ligeledes verserende provisorisk US-patentan-søgning, der har prioritetsdatoen 19. december 1997 og titlen "Ultra-High Strength Ausa-ged Steels With Excellent Cryogenic Temperature Toughness", og som af USPTO identifi-25 ceres som ansøgning nr. 60/068252, givet en beskrivelse af andre ståltyper, der er velegnede til anvendelse i den foreliggende opfindelse. Der er tilvejebragt en fremgangsmåde til fremstilling af en ultrastærk stålplade med en mikrolaminatmikrostruktur, der omfatter fra ca. 2 volumenprocent til ca. 10 volumenprocent austenitfilmlag og fra ca. 90 volumenprocent til ca. 98 volumenprocent bånd af hovedsageligt finkornet martensit og finkornet nedre 30 bainit, idet fremgangsmåden omfatter trinnene: (a) opvarmning af en stålblok til en genopvarmningstemperatur, som er tilstrækkeligt høj til (i) i det væsentlige at homogenisere stålblokken, (ii) at opløse i det væsentlige alle carbider og carbonitrider af niobium og vanadium i stålblokken og (iii) at etablere fine begyndende austenitkorn i stålblokken; (b) reduktion af stålblokken til dannelse af en stålplade i én eller flere varmvalsepassager i et 35 første temperaturinterval, hvori austenit rekrystalliserer; (c) yderligere reduktion af stål- 12 DK 174826 B1 pladen i én eller flere varmvalsepasager i et andet temperaturinterval under ca. Tn,-temperaturen og over ca. Ar3-omdannelsestemperaturen; (d) bratkøling af stålpladen ved en afkølingshastighed på fra ca. 10°C pr. sekund til ca. 40°C pr. sekund (18°F/s - 72°F/s) til en bratkølingsstoptemperatur (Quench Stop Temperature (QST)) under ca. Ms-omdannel-5 sestemperaturen plus 10Q°C (180°F) og over ca, Ms-omdannelsestemperaturen; og (e) afbrydelse af bratkølingen. I én udførelsesform omfatter fremgangsmåden ifølge dette andet ståleksempel yderligere trinnet at lade stålpladen luftkøle til omgivelsestemperatur fra QST.

I en anden udførelsesform omfatter fremgangsmåden ifølge dette andet ståleksempel yderligere trinnet, at stålpladen holdes i det væsentlige isotermisk ved QST i indtil ca. 5 mi-10 nutter, inden stålpladen får lov at luftkøle til omgivelsestemperatur. I en anden udførelses-form omfatter fremgangsmåden ifølge dette andet ståleksempel yderligere trinnet, at stålpladen køles langsomt fra QST ved en hastighed på under ca. 1,0°C pr. sek. (1,8°F/sek) i indtil ca. 5 minutter, inden stålpladen får lov at luftkøle til omgivelsestemperatur. I endnu en anden udførelsesform omfatter fremgangsmåden ifølge denne opfindelse yderligere trinnet, 15 at stålpladen køles langsomt fra QST ved en hastighed på under ca. 1,0°C pr. sek.

(1,8°F/sek) i indtil ca. 5 minutter, inden stålpladen får lov at luftkøle til omgivelsestemperatur. Denne forarbejdning letter omdannelsen af stålpladens mikrostruktur til fra ca. 2 volumenprocent til ca. 10 volumenprocent austenitfilmlag og fra ca. 90 til ca. 98 volumenprocent bånd af hovedsageligt finkornet martensit og finkornet nedre bainit. (Se glossarium for 20 definitioner af Tnr-temperatur og Ar3- og Ms-omdannelsestemperatur).

Til sikring af sejhed ved omgivelsestemperatur og kryogen temperatur omfatter båndene i mikrolaminatmikrostrukturen fortrinsvis hovedsageligt nedre bainit eller martensit. Det foretrækkes at i det væsentlige minimere dannelsen af sprødgørende bestanddele, fx øvre bainit, dobbelt martensit og MA. Som anvendt i dette andet ståleksempel og i pa-25 tentkravene betyder udtrykket "hovedsageligt" mindst ca. 50 volumenprocent. Resten af mikrostrukturen kan omfatte yderligere finkornet nedre bainit, yderligere finkornet bånd-martensit eller ferrit. Mere foretrukket omfatter mikrostrukturen fra mindst ca. 60 volumenprocent til ca. 80 volumenprocent nedre bainit eller båndmartensit. Endnu mere foretrukket omfatter mikrostrukturen mindst ca. 90 volumenprocent nedre bainit eller båndmartensit.

30 En stålblok forarbejdet ifølge dette andet ståleksempel fremstilles på en sædvanlig måde og omfatter i én udførelsesform jern og de følgende Jegeringsgrundstoffer, fortrinsvis i de i nedenstående tabel II angivne vægtintervaller: 35 DK 174826 B1 13

Tabel II

Legeringsgrundstof Interval (vægtprocent) kulstof (C) 0,04 - 0,12, mere foretrukket 0,04 - 0,07 5 mangan (Mn) 0,5 - 2,5, mere foretrukket 1,0 -1,8 nikkel (Ni) 1,0 - 3,0, mere foretrukket 1,5-2,5 kobber (Cu) 0,1 -1,0, mere foretrukket 0,2 - 0,5 molybdæn (Mo) 0,1 - 0,8, mere foretrukket 0,2 - 0,4 niobium (Nb) 0,02 - 0,1, mere foretrukket 0,02 - 0,05 10 titan (Ti) 0,008 - 0,03, mere foretrukket 0,01 - 0,02 aluminium (Al) 0,001 - 0,05, mere foretrukket 0,005 - 0,03 nitrogen (N) 0,002 - 0,005, mere foretrukket 0,002 - 0,003

Chrom (Cr) tilsættes undertiden til stålet, fortrinsvis med indtil ca. 1,0 vægtprocent 15 og mere foretrukket fra ca. 0,2 vægtprocent til ca. 0,6 vægtprocent.

Silicium (Si) tilsættes undertiden til stålet, fortrinsvis med indtil ca. 0,5 vægtprocent, mere foretrukket fra ca. 0,01 vægtprocent til ca. 0,5 vægtprocent, og endnu mere foretrukket fra ca. 0,05 vægtprocent til ca. 0,1 vægtprocent.

Bor (B) tilsættes undertiden til stålet, fortrinsvis med indtil ca. 0,0020 vægtprocent 20 og mere foretrukket fra ca. 0,0006 vægtprocent til ca. 0,0010 vægtprocent.

Stålet indeholder fortrinsvis mindst ca. 1 vægtprocent nikkel. Nikkelindholdet i stålet kan øges til over ca. 3 vægtprocent, hvis det ønskes, for at forbedre adfærden efter svejsning. Hver ekstra tilsat vægtprocent nikkel forventes at sænke stålets DBTT med ca. 10°C (18°F). Nikkelindholdet er fortrinsvis mindre end ca. 9 vægtprocent, mere foretrukket min-25 dre end ca. 6 vægtprocent. Nikkelindholdet minimeres fortrinsvis for at minimere stålets pris. Hvis nikkelindholdet øges til over ca. 3 vægtprocent, kan manganindholdet mindskes til under ca. 0,5 vægtprocent ned til 0,0 vægtprocent. Derfor foretrækkes der i bred betyd-r ning op til 2,5 vægtprocent mangan.

Yderligere minimeres de tilbageværende stoffer i det væsentlige fortrinsvis i stålet.

30 Indholdet af phosphor (P) er fortrinsvis mindre end ca. 0,01 vægtprocent. Indholdet af svovl (S) er fortrinsvis mindre end ca. 0,004 vægtprocent. Indholdet af oxygen (O) er fortrinsvis mindre end ca. 0,002 vægtprocent.

Noget mere detaljeret fremstilles et stål ifølge dette andet ståleksempel ved at konstruere en blok med den ønskede sammensætning som beskrevet heri; opvarmning af 35 blokken til en temperatur på fra ca. 955°C til ca. 1065°C (1750°F - 1950°F); varmvalsning 14 DK 174826 B1 af blokken til dannelse af en stålplade i en eller flere passager, idet der opnås fra ca. 30 til ca. 70 procent reduktion i et første temperaturinterval, hvor austenit rekrystalliserer, dvs. over ca. Tnf-temperaturen, og yderligere varmvalsning af stålpladen i én eller flere passager, der giver fra ca. 40 til ca. 80 procent reduktion i et andet temperaturinterval under ca.

5 Tnf-temperaturen og over ca. Ar3-omdannelsestemperaturen. Den varmvalsede stålplade bratkøles derefter ved en afkølingshastighed på ca 10°C pr. sekund til ca. 40°C pr. sekund (18eF/sec - 72°F/sec) til en egnet QST under ca. Ms-omdannelsestemperaturen plus 100°C (180eF) og over ca. Ms-omdannelsestemperaturen, hvor bratkølingen afsluttes. I én udførelsesform for dette andet ståleksempel lades stålpladen efter bratkølingens afslutning luft-10 køle til omgivelsestemperatur fra QST. t en anden udførelsesform for dette andet ståleksempel holdes stålpladen efter bratkølingens afslutning i det væsentlige isotermisk ved QST i et tidsrum, fortrinsvis indtil ca. 5 minutter, og luftkøles derefter til omgivelsestemperatur. I endnu en anden udførelsesform afkøles stålpladen langsomt ved en hastighed, som er lavere end luftkølingshastigheden, dvs. en hastighed på under ca. 1°C pr. sekund 15 (1,8°F/s), fortrinsvis i indtil 5 minutter. I endnu en anden udførelsesform afkøles stålpladen langsomt fra QST ved en hastighed, som er lavere end luftkølingshastigheden, dvs. en hastighed på under ca. 1 °C pr. sekund (1,8°F/s), fortrinsvis i indtil 5 minutter. I mindst én udførelsesform ifølge dette andet ståleksempel er Ms-omdannelsestemperaturen ca. 350°C (662°F), og derfor er Ms-omdannelsestemperaturen plus 100°C (180°F) ca. 450°C (842°F).

20 Stålpladen kan holdes i det væsentlige isotermisk ved QST med hvilke som helst egnede midler, som er kendt af fagfolk, fx ved at anbringe et termisk tæppe over stålpladen. Stålpladen kan køles langsomt efter bratkølingens afslutning med hvilke som helst egnede midler, som er kendt af fagfolk, fx ved at anbringe et isolerende tæppe over stålpladen.

25

Tredie ståleksempel

Som beskrevet ovenfor er der i en ligeledes verserende provisorisk US-patentan-søgning, der har prioritetsdatoen 19. december 1997 og titlen "Ultra-High Strength Dual Phase Steeis With Excellent Cryogenic Temperature Toughness", og som af USPTO iden-30 tificeres som ansøgning nr. 60/068816, givet en beskrivelse af andre ståltyper, der er velegnede til anvendelse i den foreliggende opfindelse. Der er tilvejebragt en fremgangsmåde til fremstilling af en ultrastærk, dobbeltfaset stålplade med en mikrostruktur, der omfatter fra ca. 10 volumenprocent til ca. 40 volumenprocent af en første fase af i det væsentlige 100 volumenprocent (dvs. i det væsentlige rent eller "i alt væsentligt”) ferrit og fra ca. 60 volu-35 menprocent til ca. 90 volumenprocent af en anden fase af hovedsageligt finkornet bånd- 15 DK 174826 B1 martensit, finkornet nedre bainit eller blandinger deraf, hvor fremgangsmåden omfatter trinnene (a) opvarmning af en stålblok til en genopvarmningstemperatur, som er tilstrækkeligt høj tit (i) i det væsentlige at homogenisere stålblokken, (ii) at opløse i det væsentlige alle carbider og carbonitrider af niobium og vanadium i stålblokken og (iii) at etablere fine 5 begyndende austenitkorn i stålblokken; (b) reduktion af stålblokken til dannelse af en stålplade i én eller flere varmvalsepassager i et første temperaturinterval, hvori austenit rekrystalliserer; (c) yderligere reduktion af stålpladen i én eller flere varmvalsepassager i et andet temperaturinterval under ca. Tnr-temperaturen og over ca. Ar3-omdannelsestempe-raturen; (d) yderligere reduktion af stålpladen i én eller flere varmvalsepassager i et tredje 10 temperaturinterval under ca. Ar3-omdannelsestemperaturen og over ca. Arromdannelses-temperaturen (dvs. det interkritiske temperaturinterval); (e) bratkøling af stålpladen ved en afkølingsshastighed på fra ca. 10°C pr. sekund til ca. 40°C pr. sekund (18eF/s - 72°F/s) til en bratkøiingsstoptemperatur (Quench Stop Temperature (QST)), der fortrinsvis er under ca. Ms-omdannelsestemperaturen plus 200°C (360°F); og (f) afbrydelse af bratkølingen. I 15 en anden udførelsesform ifølge dette tredje ståleksempel er QST fortrinsvis under ca. Ms-omdannelsestemperaturen plus 100*0 (180°F) og er mere foretrukket under ca. 350°C (662°F). I én udførelsesform ifølge dette tredje ståleksempel lades stålpladen luftkøle til omgivelsestemperatur efter trin (f). Denne forarbejdning letter omdannelsen af stålpladens mikrostruktur til fra ca. 10 volumenprocent til ca. 40 volumenprocent af en første fase af 20 ferrit og fra ca. 60 volumenprocent til ca. 90 volumenprocent af en anden fase af hovedsageligt finkornet båndmartensit, finkornet nedre bainit eller blandinger deraf. (Se glossarium for definitioner af Tn,-temperatur og Arr og Ms-omdanne!sestemperatur).

Til sikring af sejhed ved omgivelsestemperatur og kryogen temperatur omfatter den anden fases mikrostruktur i ståltyper ifølge dette tredje ståleksempel hovedsageligt finkor-25 net nedre bainit, finkornet båndmartensit eller blandinger deraf. Det foretrækkes at i det væsentlige minimere dannelsen af sprødgørende bestanddele, fx øvre bainit, dobbelt martensit og MA, i den anden fase. Som anvendt i dette tredje ståleksempel og i kravene betyder "hovedsageligt" mindst 50 volumenprocent. Resten af anden fases mikrostruktur kan omfatte yderligere finkornet nedre bainit, yderligere finkornet båndmartensit eller ferrit.

30 Mere foretrukket omfatter anden fases mikrostruktur mindst fra ca. 60 volumenprocent til ca. 80 volumenprocent finkornet nedre bainit, finkornet båndmartensit eller blandinger deraf. Mere foretrukket omfatter anden fases mikrostruktur mindst ca. 90 volumenprocent finkornet nedre bainit, finkornet båndmartensit eller blandinger deraf.

16 DK 174826 B1

En stålblok forarbejdet ifølge dette tredje ståleksempel fremstilles på en sædvanlig måde og omfatter i én udførelsesform jern og de følgende legeringsgrundstoffer, fortrinsvis i de i nedenstående tabel III angivne vægtintervaller:

5 Tabel III

Legeringsgrundstof Interval (vægtprocent) kulstof (C) 0,04 - 0,12, mere foretrukket 0,04 - 0,07 mangan (Mn) 0,5 - 2,5, mere foretrukket 1,0-1,8 10 nikkel (Ni) 1,0 - 3,0, mere foretrukket 1,5 - 2,5 niobium (Nb) 0,02 -0,1, mere foretrukket 0,02 - 0,05 titan (Ti) 0,008 - 0,03, mere foretrukket 0,01 - 0,02 aluminium (Al) 0,001 - 0,05, mere foretrukket 0,005 - 0,03 nitrogen (N) 0,002 - 0,005, mere foretrukket 0,002 - 0,003 15

Molybdæn (Mo) tilsættes undertiden til stålet, fortrinsvis med indtil ca. 0,8 vægtprocent og mere foretrukket fra ca. 0,1 vægtprocent til ca. 0,3 vægtprocent.

20 Silicium (Si) tilsættes undertiden til stålet, fortrinsvis med indtil ca. 0,5 vægtprocent, mere foretrukket fra ca. 0,01 vægtprocent til ca. 0,5 vægtprocent, og endnu mere foretrukket fra ca. 0,05 vægtprocent til ca. 0,1 vægtprocent.

Kobber (Cu) tilsættes undertiden til stålet, fortrinsvis i intervallet fra ca. 0,1 til ca. 1,0 vægtprocent, mere foretrukket i området fra ca. 0,2 vægtprocent til ca. 0,4 vægtprocent.

25 Bor (B) tilsættes undertiden til stålet, fortrinsvis med indtil ca. 0,0020 vægtprocent og mere foretrukket fra ca. 0,0006 vægtprocent til ca. 0,0010 vægtprocent.

Stålet indeholder fortrinsvis mindst ca. 1 vægtprocent nikkel. Nikkelindholdet i stålet kan øges til over ca. 3 vægtprocent, hvis det ønskes, for at forbedre adfærden efter svejsning. Hver ekstra tilsat vægtprocent nikkel forventes at sænke stålets DBTT med ca. 10°C 30 (18°F). Nikkelindholdet er fortrinsvis mindre end 9 vægtprocent, mere foretrukket mindre end ca. 6 vægtprocent. Nikkelindholdet minimeres fortrinsvis for at minimere stålets pris.

Hvis nikkelindholdet øges til over ca. 3 vægtprocent, kan manganindholdet mindskes til under ca. 0,5 vægtprocent ned til 0,0 vægtprocent. Derfor foretrækkes der i bred betydning op til ca. 2,5 vægtprocent mangan.

17 DK 174826 B1

Yderligere minimeres de tilbageværende stoffer i det væsentlige fortrinsvis i stålet. Indholdet af phosphor (P) er fortrinsvis mindre end ca. 0,01 vægtprocent. Indholdet af svovl (S) er fortrinsvis mindre end ca. 0,004 vægtprocent. Indholdet af oxygen (O) er fortrinsvis mindre end ca. 0,002 vægtprocent.

5 Noget mere detaljeret fremstilles en ståltype ifølge dette tredje ståleksempel ved dannelse af en blok med den ønskede sammensætning som beskrevet heri; opvarmning af blokken til en temperatur på fra ca. 955°C til ca, 1065°C (1750°F - 1950°F); varmvalsning af blokken til dannelse af en stålplade i en eller flere passager, idet der opnås fra ca. 30 til ca. 70 procent reduktion i et første temperaturinterval, hvori austenit rekrystalliserer, dvs.

10 over ca. TVtemperaturen, og yderligere varmvalsning af stålpladen i én eller flere passager, der giver fra ca. 40 til ca. 80 procent reduktion i et andet temperaturinterval under ca. Tnr-temperaturen og over ca. Ar3-omdannelsestemperaturen og afslutning af valsningen af stålpladen i en eller flere passager til opnåelse af fra ca. 15% til ca. 50% reduktion i det interkritiske temperaturinterval under Ar3-omdannelsestemperaturen og over ca. Ah-om-15 dannelsestemperaturen. Den varmvalsede stålplade bratkøles derefter ved en afkølingshastighed på fra ca. 10°C pr. sekund til ca. 40DC pr. sekund (18°F/s - 72°F/s) til en passende QST, fortrinsvis under ca. Ms-omdannelsestemperaturen plus 200°C (360°F), hvor bratkølingen afsluttes. I en anden udførelsesform for denne opfindelse er QST fortrinsvis under ca. Ms-omdannelsestemperaturen plus 100°C (180°F) og er mere foretrukket under 20 ca. 350°C (662°F). I én udførelsesform ifølge dette tredje ståleksempel luftkøles stålpladen derefter til omgivelsestemperatur efter afslutning af bratkølingen.

I de tre ovenfor angivne ståleksempler er stålets Ni-indhold, eftersom Ni er et kostbart legeringsgrundstof, fortrinsvis mindre end ca. 3,0 vægtprocent, mere foretrukket mindre end ca. 2,5 vægtprocent, mere foretrukket mindre end ca. 2,0 vægtprocent, og endnu 25 mere foretrukket mindre end ca. 1,8 vægtprocent, for at i det væsentlige at minimere stålets pris.

Andre egnede ståltyper til anvendelse i forbindelse med den foreliggende opfindelse er beskrevet i andre publikationer, som beskriver lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke indeholdende mindre end ca. 1 vægtprocent nikkel og med trækstyrker, der er større 30 end 830 MPa (120 ksi), og fremragende sejhed ved lave temperaturer. For eksempel er sådanne ståltyper beskrevet i en europæisk patentansøgning offentliggjort 5. februar 1997 med internationalt ansøgningsnummer: PCT/JP96/00157 og internationalt publikationsnummer WO 96/23909 (08.08.1996 Gazette 1996/36) (sådanne ståltyper har fortrinsvis et kobberindhold på 0,1 vægtprocent til 1,2 vægtprocent), og i en verserende provisorisk US-35 patentansøgning med prioritetsdatoen 28. juli 1997 og titlen "Ultra High Strength, Weldable 18 DK 174826 B1

Steels with Excellent Ultra-Low Temperature Toughness", som af USPTO identificeres som ansøgning nr. 60/053915.

For et hvilket som helst af de ståltyper, som der er henvist til i det ovenstående, henviser udtrykket "procent reduktion i tykkelse" som anvendt heri, som det forstås af fag-5 folk, til procentvis reduktion i tykkelsen af stålblokken eller -pladen forud for den angivne reduktion. Udelukkende som forklaring og uden hermed at begrænse opfindelsen dertil kan en stålblok med en tykkelse på ca. 25,4 cm (10 tommer) reduceres med ca. 50% (en 50% reduktion), i et første temperaturinterval til en tykkelse på ca. 12,7 cm (5 tommer), derefter reduceres med ca. 80% (en 80% reduktion) i et andet temperaturinterval til en tykkelse på 10 ca. 2,5 cm (1 tomme). Udelukkende som forklaring og uden hermed at begrænse opfindelsen dertil kan en stålblok med en tykkelse på ca. 25,4 cm (10 tommer) reduceres med ca.

30% (en 30% reduktion), i et første temperaturinterval til en tykkelse på ca. 17,8 cm (7 tommer), derefter reduceres med ca. 80% (en 80% reduktion) i et andet temperaturinterval til en tykkelse på ca. 3,6 cm (1,4 tomme), og derefter reduceres med ca. 30% (en 30% re-15 duktion) i et tredje temperaturinterval til en tykkelse på ca. 2,5 cm (1 tomme). Som anvendt heri betyder "blok" et stykke stål af en hvilken som helst størrelse.

For en hvilken som helst af de ovennævnte ståltyper genopvarmes stålblokken, som fagfolk vil forstå, med et passende middel til at hæve temperaturen for i det væsentlige hele blokken, fortrinsvis hele blokken, til den ønskede genopvarmningstemperatur, fx 20 ved at anbringe blokken i en ovn i et tidsrum. Den specifikke genopvarmningstemperatur, som skal anvendes til en hvilken som helst af de ovennævnte stålsammensætninger, kan let bestemmes af en fagmand enten ved forsøg eller ved beregning ved hjælp af egnede modeller. Desuden kan ovntemperaturen og den genopvarmningstid, som er nødvendig for at hæve temperaturen for i det væsentlige hele blokken, fortrinsvis hele blokken, til den øn-25 skede genopvarmningstemperatur, let bestemmes af en fagmand ved henvisning til stan-dardindustripublikationer.

For en hvilken som helst af de ovennævnte ståltyper er det klart for fagfolk, at den temperatur, som definerer grænsen mellem rekrystalliseringsintervallet og ikke-rekry-sta!!iseringsinterva!!et, Tnr-temper3turen, afhænger af stålets kemi, og nærmere bestemt af 30 genopvarmningstemperaturen inden valsning, kulstofkoncentrationen, niobiumkoncentra-tionen og omfanget af den reduktion, som påføres ved valsepassagerne. Fagfolk kan bestemme denne temperatur for hver stålsammensætning, enten ved forsøg eller ved modelberegning. Tilsvarende kan de Aci-, Arr, Ar3- og Ms-omdannelsestemperaturer, som der henvises til heri, bestemmes af fagfolk for hver stålsammensætning, enten ved forsøg eller 35 ved modelberegning.

19 DK 174826 B1

For en hvilken som helst af de ovennævnte ståltyper er efterfølgende temperaturer, som der henvises til i beskrivelsen af forarbejdningsmetoderne ifølge denne opfindelse, bortset fra genopvarmningstemperaturen, som angår i det væsentlige hele blokken, temperaturer målt på stålets overflade, som det vil være fagfolk bekendt. Ståls overfladetem-5 peratur kan måles ved anvendelse af fx et optisk pyrometer eller en hvilken som helst anden indretning, som er egnet til måling af ståls overfladetemperatur. De heri angivne afkølingshastigheder er dem i midten eller i det væsentlige i midten af pladetykkelsen, og brat-kølingsstoptemperaturen (QST) er den højeste eller i det væsentlige den højeste temperatur, som nås på pladens overflade, efter at bratkølingen er afsluttet, på grund af den 10 varme, som overføres fra midten af pladens tykkelse. For eksempel under forarbejdning med forsøgsvarmegrader for en stålsammensætning ifølge de heri tilvejebragte eksempler anbringes et termoelement i midten eller i det væsentlige i midten af stålpladens tykkelse for at måle midtertemperaturen, medens overfladetemperaturen måles ved anvendelse af et optisk pyrometer. En korrelation mellem midtertemperaturen og overfladetemperaturen 15 udvikles til anvendelse under efterfølgende forarbejdning af samme eller i det væsentlige samme stålsammensætning, således at midtertemperaturen kan bestemmes ved direkte måling af overfladetemperaturen. Også den ønskede temperatur og strømningshastighed for kølevæsken for at opnå den ønskede fremskyndede afkølingshastighed kan bestemmes af en fagmand ved henvisning til standardindustripublikationer.

20 En fagmand har tilstrækkelig viden og kunnen til at anvende de heri tilvejebragte oplysninger til at fremstille lavlegerede stålplader med ultrahøj styrke og egnet høj styrke og sejhed til anvendelse i konstruktionen af proceskomponenterne, beholderne og rørene ifølge den foreliggende opfindelse. Andre egnede ståltyper kan forefindes eller udvikles herefter. Alle sådanne ståltyper ligger inden for den foreliggende opfindelses rammer.

25 En fagmand har tilstrækkelig viden og kunnen til at anvende de heri tilvejebragte oplysninger til fremstilling af lavlegerede stålplader med ultrahøj styrke og modificerede tykkelser sammenlignet med tykkelsen af de stålplader, som er fremstillet ifølge de heri tilvejebragte eksempler, medens der stadig fremstilles stålplader med egnet høj styrke og egnet sejhed ved kryogene temperaturer til anvendelse ifølge den foreliggende opfindelse.

30 For eksempel kan en fagmand anvende de heri givne oplysninger til at fremstille en stålplade med en tykkelse på ca. 2,45 cm {1 tomme) og egnet høj styrke og egnet sejhed ved kryogene temperaturer til anvendelse i konstruktionen af proceskomponenterne, beholderne og rørene ifølge den foreliggende opfindelse. Andre egnede ståltyper kan forefindes eller udvikles herefter. Alle sådanne ståltyper ligger inden for den foreliggende opfindelses 35 rammer.

20 DK 174826 B1 Når der anvendes et tofaset stål i konstruktionen af proceskomponenterne, beholderne og rørene ifølge denne opfindelse, forarbejdes det tofasede stål fortrinsvis på en sådan måde, at tidsrummet, hvor stålet holdes i det interkritiske temperaturinten/al for at skabe tofasestrukturen, forløber inden det accelererede afkølings- eller bratkølingstrin. Det 5 foretrækkes, at forarbejdningen sker således, at den tofasede struktur dannes under afkøling af stålet mellem Ar3-omdannelsestemperaturen og ca. Arromdannelsestemperaturen. Yderligere foretrækkes det for ståltyper til anvendelse i konstruktionen af proceskomponenter, beholdere og rør ifølge denne opfindelse, at stålet har en trækstyrke, der er større end 830 MPa (120 ksi), og en DBTT, der er lavere end ca. -73°C (-100T), efter afslutnin-10 gen af det accelererede afkølings- eller bratkølingstrin, dvs. uden nogen yderligere forarbejdning, som kræver genopvarmning af stålet, fx hærdning. Mere foretrukket er stålets trækstyrke ved afslutning af bratkølings- eller kølingstrinnet større end ca. 860 MPa (125 ksi) og mere foretrukket større end ca. 900 MPa (130 ksi). Til nogle anvendelser foretrækkes et stål med en trækstyrke, der er større end ca. 930 MPa (135 ksi) eller større end ca.

15 965 MPa (140 ksi) eller større end ca. 1000 MPa (145 ksi) efter afslutning af bratkølings eller afkølingstrinnet.

Sammenføjningsmetoder til konstruktion af proceskomponenter, beholdere og rør

For at konstruere proceskomponenterne, beholderne og rørene ifølge den forelig-20 gende opfindelse kræves der en egnet metode til sammenføjning af stålpladerne. En hvilken som helst sammenføjningsmetode, som tilvejebringer sammenføjninger eller sømme med tilstrækkelig styrke og sejhed til den foreliggende opfindelse som beskrevet ovenfor, regnes for at være egnet. Det foretrækkes, at der anvendes en svejsemetode, som er egnet til at tilvejebringe tilstrækkelig styrke og brudsejhed til at indholde det fluid, der indehol-25 des eller transporteres, til konstruktion af proceskomponenterne, beholderne og rørene ifølge den foreliggende opfindelse. En sådan svejsemetode omfatter fortrinsvis en egnet forbrugstråd, en egnet forbrugsgas, en egnet svejseproces og en egnet svejseprocedure.

For eksempel kan der anvendes både gas-metalbue-svejsning (GMAW) og wolfram-inert gas-svejsning (TIG-svejsning), som begge er velkendte i stålfremstillingsindustrien, til 30 sammenføjning af stålpladerne, forudsat at der anvendes en egnet kombination af forbrugstråd og -gas.

I et første eksempel på en svejsemetode anvendes gas-metalbue(GMAW)-svejs-ningsprocessen til at frembringe en svejsemetalkemi, der omfatter jern og ca. 0,07 vægtprocent kulstof, ca. 2,05 vægtprocent mangan, ca. 0,32 vægtprocent silicium, ca. 2,20 35 vægtprocent nikkel, ca. 0,45 vægtprocent chrom, ca. 0,56 vægtprocent molybdæn, mindre 21 DK 174826 B1 end ca. 110 ppm phosphor og mindre end ca. 50 ppm svovl. Svejsningen foretages på et stål, fx en hvilken som helst af de ovenfor beskrevne ståltyper, ved anvendelse af en argonbaseret beskyttelsesgas med mindre end ca. 1 vægtprocent oxygen. Svejsevarmetilførslen ligger i området fra ca. 0,3 kJ/mm til ca. 1,5 kJ/mm (fra 7,6 kJ/tomme til ca. 38 5 kJ/tomme). Svejsning med denne metode tilvejebringer en svejsning (se glossarium) med en trækstyrke, der er større end ca. 900 MPa (130 ksi), fortrinsvis større end ca. 930 MPa (135 ksi), mere foretrukket større end ca. 965 MPa (140 ksi) og endnu mere foretrukket mindst ca. 1000 MPa (145 ksi). Desuden tilvejebringes der ved svejsning med denne metode et svejsemetal med en DBTT, der er mindre end ca. -73°C (-100°F), fortrinsvis min-10 dre end ca. -96eC (-140°F), mere foretrukket mindre end ca. -106°C (-160°F) og endnu mere foretrukket mindre end ca. -115°C (-175°F).

I et andet eksempel på en svejsemetode anvendes GMAW-processen til at frembringe en svejsemetaikemi, der omfatter jern og ca. 0,10 vægtprocent kulstof (fortrinsvis mindre end ca. 0,10 vægtprocent kulstof, mere foretrukket fra ca. 0,07 til ca. 0,08 vægtpro-15 cent kulstof), ca. 1,60 vægtprocent mangan, ca. 0,25 vægtprocent silicium, ca. 1,87 vægtprocent nikkel, ca. 0,87 vægtprocent chrom, ca. 0,51 vægtprocent molybdæn, mindre end ca. 75 ppm phosphor og mindre end ca. 100 ppm svovl. Svejsevarmetilførslen ligger i området fra ca. 0,3 kJ/mm til ca. 1,5 kJ/mm (fra 7,6 kJ/tomme til ca. 38 kJ/inch), og der anvendes en forvarmning på ca. 100°C (212°F). Svejsningen foretages på et stål, fx en hvil-20 ken som helst af de ovenfor beskrevne ståltyper, ved anvendelse af en argonbaseret beskyttelsesgas med mindre end ca. 1 vægtprocent oxygen. Svejsning med denne metode tilvejebringer en svejsning med en trækstyrke, der er større end ca. 900 MPa (130 ksi), fortrinsvis større end ca. 930 MPa (135 ksi), mere foretrukket større end ca. 965 MPa (140 ksi) og endnu mere foretrukket mindst ca. 1000 MPa (145 ksi). Desuden tilvejebringes 25 der ved svejsning med denne metode et svejsemetal med en DBTT, der er mindre end ca.

-73°C (-100T), fortrinsvis mindre end ca. -96°C (-140°F), mere foretrukket mindre end ca. -106°C (-160°F), og endnu mere foretrukket mindre end -115°C (-175eF).

I et andet eksempel på en svejsemetode anvendes wolfram-inert gas-svejsningsprocessen (TIG-svejsningsprocessen) til at frembringe en svejsemetaikemi, der indeholder 30 jern og ca. 0,07 vægprocent kulstof (fortrinsvis under ca. 0,07 vægtprocent kulstof), ca.

1,80 vægtprocent mangan, ca. 0,20 vægtprocent silicium, ca. 4,00 vægtprocent nikkel, ca.

0,5 vægtprocent chrom, ca. 0,40 vægtprocent molybdæn, ca. 0,02 vægtprocent kobber, ca.

0,02 vægtprocent aluminium, ca. 0,010 vægtprocent titan, ca. 0,015 vægtprocent zirconium (Zr), mindre end ca. 50 ppm phosphor og mindre end ca. 30 ppm svovl. Svejsevarmetilfør-35 sien ligger i området fra ca. 0,3 kJ/mm til ca. 1,5 kJ/mm (fra 7,6 kJ/tomme til ca. 38 22 DK 174826 B1 kJ/inch), og der anvendes en forvarmning på ca. 100°C (212°F). Svejsningen foretages på et stål, fx en hvilken som helst af de ovenfor beskrevne ståltyper, ved anvendelse af en argonbaseret beskyttelsesgas med mindre end ca. 1 vægtprocent oxygen. Svejsning med denne metode tilvejebringer en svejsning med en trækstyrke, der er større end ca. 900 5 MPa (130 ksi), fortrinsvis større end ca. 930 MPa (135 ksi), mere foretrukket større end ca.

965 MPa (140 ksi) og endnu mere foretrukket mindst ca. 1000 MPa (145 ksi). Desuden tilvejebringes der ved svejsning med denne metode et svejsemetal med en DBTT, der er mindre end ca. -73°C (-100°F), fortrinsvis mindre end ca. -96°C (-140°F), mere foretrukket mindre end ca. -106eC (-160°F) og endnu mere foretrukket mindre end ca. -115°C 10 (*175°F).

Svejsemetalkemier, der svarer til de i eksemplerne nævnte, kan frembringes ved anvendelse af enten GMAW- eller TIG-svejseprocessen. Imidlertid anses TIG-svejsninger for at have et lavere indhold af urenheder og en mere forfinet mikrostruktur end GMAW-svejsningerne og således forbedret sejhed ved lave temperaturer.

15 En fagmand har tilstrækkelig viden og kunnen til at anvende de heri tilvejebragte oplysninger til fremstilling af lavlegerede stålplader med ultrahøj styrke til fremstilling af sammenføjninger eller sømme med egnet høj styrke og brudsejhed til anvendelse ved konstruktion af proceskomponenterne, beholderne og rørene ifølge den foreliggende opfindelse. Andre egnede sammenføjnings- eller svejsemetoder kan forefindes eller udvikles 20 herefter. Alle sådanne sammenføjnings- eller svejsemetoder ligger inden for den foreliggende opfindelses rammer.

Konstruktion af proceskomponenter, beholdere og rør

Der tilvejebringes proceskomponenter, beholdere og rør, som er konstrueret af 25 materialer, der omfatter et lavlegeret stål med ultrahøj styrke indeholdende mindre end 9 vægtprocent nikkel og med en trækstyrke, der er større end 830 MPa (120 ksi), og en DBTT, der er lavere end ca. -73°C (-100DF). Det lavlegerede stål med ultrahøj styrke indeholder fortrinsvis mindre end ca. 7 vægtprocent nikkel og mere foretrukket mindre end ca.

5 vægtprocent nikkei. Det iaviegerede ståi med ultrahøj styrke har fortrinsvis en træksiyrke, 30 der er større end ca. 860 MPa (125 ksi) og mere foretrukket større end ca. 900 MPa (130 ksi). Proceskomponenterne, beholderne og rørene ifølge den foreliggende opfindelse er endnu mere foretrukket konstrueret af materialer, der omfatter et lavlegeret stål med ultrahøj styrke indeholdende mindre end ca. 3 vægtprocent nikkel og med en trækstyrke, der er større end ca. 1000 MPa (145 ksi), og en DBTT, der er lavere end ca. -73°C (-100°F).

23 DK 174826 B1

Proceskomponenterne, beholderne og rørene ifølge denne opfindelse er fortrinsvis konstrueret af separate plader af lavlegeret stål med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer. Sammenføjningerne eller sømmene på komponenterne, beholderne og rørene har fortrinsvis omtrent den samme styrke og sejhed som de lavlege-5 rede stålplader med ultrahøj styrke. I nogle tilfælde kan en underdimensionering af styrken i størrelsesordenen fra ca. 5% til ca. 10% være berettiget til mindre belastede steder. Sammenføjninger eller sømme med de foretrukne egenskaber kan udføres med en hvilken som helst egnet sammenføjningsteknik. Et eksempel på en sammenføjningsteknik er beskrevet heri i underafsnittet "Sammenføjningsmetoder til konstruktion af proceskomponen-10 ter, beholdere og rør".

Som fagfolk vil vide, kan Charpy V-notch-testen (CVN-testen) anvendes med henblik på vurdering af brudsejhed og brudforebyggelse i udformningen af proceskomponenter, beholdere og rør til forarbejdning og transport af under tryk stående fluider ved kryogene temperaturer, især under anvendelse af ductile-to-brittle transition-temperaturen 15 (DBTT). DBTT aftegner to brudregimer i konstruktionsstål. Ved temperaturer under DBTT er der tendens til, at der forekommer revner i Charpy V-notch-testen ved et lavenergispaltningsbrud (skørt brud), medens revner ved temperaturer over DBTT opstår ved højenergibrud (sejt brud). Beholdere, der er konstrueret af svejsede ståltyper til belastningsbærende kryogentemperaturanvendelse, skal have DBTT'er, der ved Charpy V-notch-testen er be-20 stemt til et godt stykke under strukturens arbejdstemperatur for at undgå revnedannelse på grund af skørhed. Afhængigt af udformningen, driftsbetingelserne og/eller det relevante klassifikationsselskabs krav kan det krævede DBTT-temperaturskift være fra 5°C til 30°C (9°F to 54°F) under arbejdstemperaturen.

Som det vil være fagfolk bekendt, omfatter de driftsbetingelser, som er taget i be-25 tragtning ved udformningen af oplagringsbeholdere konstrueret af et svejset stål til transport af under tryk stående, kryogene fluider, blandt andet driftstryk og -temperatur såvel som yderligere spændinger, som stålet og svejsningerne (se glossarium) kan blive udsat for. Brudmekaniske standardmålinger, fx (i) kritisk spændingsintensitetsfaktor (K|C), som er en måling af planbelastningsbrudsejhed og (ii) forskydning af revneåbningsspids (CTOD), 30 som kan anvendes til måling af elastisk-plastisk brudsejhed, som begge er velkendt for fagfolk, kan anvendes til at bestemme stålets og svejsningernes brudsejhed. Industrikoder, som generelt er acceptable til udformning af stålkonstruktion, fx som præsenteret i BSI-publikationen "Guidance on methods for assessing the acceptability of flaws in fusion welded structures", ofte betegnet ”PD 6493 : 1991", kan anvendes til at bestemme den mak-35 simalt tilladte revnestørrelse for beholderen på basis af stålets og svejsningens (herunder 24 DK 174826 B1 HAZ) brudsejhed, og de på beholderen påførte spændinger. En fagmand kan udvikle et brudforebyggelsesprogram til at formindske begyndende brud ved (i) egnet beholderudformning for at minimere de påførte spændinger, (ii) egnet produktionskvalitetsstyring for at minimere defekter, (iii) egnet styring af livscyklusbelastninger og -tryk, som påføres behol-5 deren og (iv) et egnet inspektionsprogram til pålidelig detektering af revner og defekter i beholderen. En foretrukket udformningsfilosofi for systemet ifølge den foreliggende opfindelse er "lækage før revne", som er kendt af fagfolk. Disse overvejelser omtales heri generelt som "kendte principper inden for brudmekanikken".

Det følgende er et ikke-begrænsende eksempel på anvendelse af disse kendte 10 principper inden for brudmekanikken i en procedure til beregning af kritisk revnedybde for en given revnelængde til anvendelse i en brudforebyggelsesplan til forebyggelse af begyndende brud på en trykbeholder, fx en procesbeholder ifølge denne opfindelse.

Fig. 13B illustrerer en revne med revnelængde 315 og revnedybde 310. PD6493 anvendes til at beregne værdier for den kritiske revnestørrelsesafbildning 300 vist i fig. 13A 15 på basis af de følgende udformningsbetingelser for en trykbeholder, fx en beholder ifølge denne opfindelse:

Beholderens diameter: 4,57 m (15 ft)

Beholderens vægtykkelse: 25,4 mm (1,00 tomme)

Beregnet tryk: 3445 kPa (500 psi) 20 Tilladelig ringspænding: 333 MPa (48,3 ksi).

Til brug for dette eksempel går man ud fra en overfladerevnelængde på 100 mm (4 tommer), fx en aksial revne, der befinder sig i en svejsesøm Idet der nu henvises til fig.

13A, viser tegning 300 værdien for kritiske revnedybde som en funktion af CTOD-brudsej-25 hed og af residualpænding for residualspændingsniveauer på 15,50 og 100% af flyde-spændingen. Residualspændinger kan være frembragt som følge af fabrikation og svejsning; og PD6493 anbefaler anvendelse afen residualspændingsværdi på 100% af flyde-spændingen i svejsninger (indbefattende svejse-HAZ'en), medmindre der foretages en spændingsudligning af svejsningerne ved anvendelse af teknikker såsom varmebehandling 30 efter svejsning (PWHT) eller mekanisk spændingsudligning.

Baseret på stålets CTOD-brudsejhed ved den mindste arbejdstemperatur kan beholderfabrikationen justeres således, at residualspændingerne reduceres, og der kan iværksættes et inspektionsprogram (til både indledende inspektion og inspektion under brug) for at detektere og måle revner til sammenligning med kritisk revnestørrelse. Hvis 35 stålet i dette eksempel har en CTOD-sejhed på 0,025 mm ved den mindste arbejdstempe- 25 DK 174826 B1 ratur (målt ved anvendelse af laboratorieprøver), og residualspændingerne reduceres til 15% af stålets flydestyrke, så er værdien for den kritiske revnedybde ca. 4 mm (se punkt 320 på fig. 13A). Ved at følge lignende beregningsprocedurer som dem, der er velkendt af fagfolk, kan kritiske revnedybder bestemmes for forskellige revnelængder såvel som for-5 skellige revnegeometrier. Ved anvendelse af denne information kan der udvikles et kvalitetskontrolprogram og et inspektionsprogram (teknikker, detekterbare revnestørrelser, hyppighed) for at sikre, at revner detekteres eller udbedres, før de når den kritiske revnedybde, eller før materialet udsættes for de beregnede belastninger. Baseret på publicerede empiriske korrelationer mellem CVN-, K|C- og CTOD-brudsejhed svarer CTOD-sejheden på 10 0,025 mm generelt til en CVN-værdi på ca. 37 J. Det er ikke meningen, at dette eksempel på nogen måde skal begrænse denne opfindelse.

Til proceskomponenter, beholdere og rør. der kræver, at stålet bøjes, fx til en cylindrisk form ti! en beholder eller til en rørform til en rørledning, bøjes ståiet fortrinsvis tii den ønskede facon ved omgivelsestemperatur for at undgå en uheldig påvirkning af stålets 15 fremragende sejhed ved kryogene temperaturer. Hvis stålet skal opvarmes for at opnå den ønskede facon efter bøjning, opvarmes stålet fortrinsvis til en temperatur, som ikke er højere end ca. 600°C (1112°F) for at bevare de gunstige virkninger af stålets mikrostruktur som beskrevet ovenfor.

20 Kryogene proceskomponenter

Der er tilvejebragt proceskomponenter, som er konstrueret af materialer, der omfatter et lavlegeret stål med ultrahøj styrke indeholdende mindre end 9 vægtprocent nikkel og med trækstyrker, der er større end 830 MPa (120 ksi), og DBTT'er, der er lavere end ca. -73°C (-100°F). Det lavlegerede stål med ultrahøj styrke indeholder fortrinsvis mindre end 25 ca. 7 vægtprocent nikkel og mere foretrukket mindre end ca. 5 vægtprocent nikkel. Det lavlegerede stål med ultrahøj styrke har fortrinsvis en trækstyrke, der er større end ca. 860 MPa (125 ksi) og mere foretrukket større end ca. 900 MPa (130 ksi). Proceskomponenterne ifølge denne opfindelse er endnu mere foretrukket konstrueret af materialer, der omfatter et lavlegeret stål med ultrahøj styrke indeholdende mindre end ca. 3 vægtprocent 30 nikkel og med en trækstyrke, der er større end ca. 1000 MPa (145 ksi), og en DBTT, der er lavere end ca. -73°C (-100°F). Sådanne proceskomponenter er fortrinsvis konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer.

I kryogentemperaturenergiproduktionscykler indbefatter de primære proceskompo-35 nenter fx kondensatorer, pumpesystemer, fordampere og evaporatorer. I kølesystemer, 26 DK 174826 B1 fordråbningssystemer og luftseparationsanlæg indbefatter de primære proceskomponenter fx varmevekslere, proceskolonner, separatorer og ekspansionsventiler eller -turbiner. Afbrændingssystemer udsættes ofte for kryogene temperaturer, fx når de anvendes i udligningssystemer til ethylen eller en naturgas i en separationsproces ved lav temperatur. Fig.

5 1 viser, hvordan nogle af disse komponenter anvendes i et demethanisatorgasanlæg, og beskrives yderligere nedenfor. Specifikke komponenter, der er konstrueret ifølge den foreliggende opfindelse, er beskrevet nærmere nedenfor, uden at opfindelsen herved begrænses dertil.

10 »Varmevekslere

Der er tilvejebragt varmevekslere eller varmevekslersystemer, som er konstrueret ifølge denne opfindelse. Sådanne varmevekslersystemers komponenter er fortrinsvis konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer. De følgende eksempler illustrerer forskellige typer var-15 mevekslersystemer ifølge opfindelsen, uden at denne herved begrænses dertil.

Fig. 2 viser fx et varmevekslersystem 20 til enkelt gennemløb og med fast rørplade ifølge den foreliggende opfindelse. I én udførelsesform indbefatter varmevekslersystem 20 til enkelt gennemløb og med fast rørplade varmevekslerlegeme 20a, overdækninger 21a og 21b, en rørplade 22 (rørpladesamleelementet 22 er vist i fig. 2), en udluftningsåbning 20 23, ledeplader 24, et afløb 25, et rørindløb 26, et rørudløb 27, et kappeindløb 28 og et kap peudløb 29. De følgende eksempler på anvendelser illustrerer den fordelagtige anvendelighed af varmevekslersystemet 20 til enkelt gennemløb og med fast rørplade ifølge den foreliggende opfindelse, uden at denne herved begrænses dertil.

Fast rørplade-eksempel nr. 1 25 I et første eksempel på en anvendelse anvendes varmevekslersystemet 20 til en kelt gennemløb og med fast rørplade som en indstrømningsgaskrydsvarmeveksler i et kryogengasanlæg med demethanisator-header på kappesiden og indstrømningsgas på rørsiden. Indstrømningsgassen kommer ind i varmevekslersystem 20 til enkelt gennemløb og med fast rørplade gennem rørindløb 26 og iøber ud gennem rørudiøb 27, medens de-30 methanisator-overheads-fluidet kommer ind gennem kappeindløb 28 og løber ud gennem kappeudløb 29.

Fast rørplade-eksempel nr. 2 I et andet eksempel på en anvendelse anvendes varmevekslersystemet 20 til enkelt gennemløb og med fast rørplade som en side-fordamper på en kryogen demethanisator 35 med forudkølet fødning på rørsiden og kryogene kolonnesidestrømsvæsker kogende på 27 DK 174826 B1 kappesiden for at fjerne methan fra bundproduktet. Den forudkølede fødning kommer ind i varmevekslersystem 20 til enkelt gennemløb og med fast rørplade gennem rørindløb 26 og løber ud gennem rørudløb 27, medens de kryogene kolonnesidestrømsvæsker kommer ind gennem kappeindløb 28 og løber ud gennem kappeudløb 29.

5 Fast rørplade-eksempel nr. 3 I et andet eksempel på en anvendelse anvendes varmevekslersystemet 20 til enkelt gennemløb og med fast rørplade som en side/fordamper på en Ryan Holmes-produktgen-vindingskolonne for at fjerne methan og C02 fra bundproduktet. En forudkølet fødning kommer ind i varmevekslersystem 20 til enkelt gennemløb og med fast rørplade gennem 10 rørindløb 26 og løber ud gennem rørudløb 27, medens kryogene tårnsidestrømsvæsker kommer ind gennem kappeindløb 28 og løber ud gennem kappeudløb 29.

Fast rørplade-eksempel nr, 4 I et andet eksempel på en anvendelse anvendes varmevekslersystemet 20 til enkelt gennemløb og med fast rørplade som en side-fordamper på en CFZ-kolonne til fjernelse af 15 C02med en kryogen væskesidestrøm på kappesiden og forudkølet fødegas på rørsiden for at fjerne methan og andre carbonhydrider fra det C02-rige bundprodukt. Den forudkølede fødning kommer ind i varmevekslersystem 20 til enkelt gennemløb og med fast rørplade gennem rørindløb 26 og løber ud gennem rørudløb 27, medens en kryogen væskesidestrøm kommer ind gennem kappeindløb 28 og løber ud gennem kappeudløb 29.

20 I fast rørplade-eksempel nr. 1-4 er varmevekslerlegeme 20a, kanaldækninger 21a og 21b, rørplade 22, udluftningsåbning 23 og ledeplader 24 fortrinsvis konstrueret af ståltyper, der indeholder mindre end ca. 3 vægtprocent nikkel og har tilstrækkelig styrke og brudsejhed til at indeholde den kryogentemperaturvæske, som behandles, og er mere foretrukket konstrueret af ståltyper, der indeholder mindre end ca. 3 vægtprocent nikkel og 25 har en trækstyrke, der er større end ca. 1000 MPa (145 ksi), og DBTT’er, der er lavere end ca. 73°C (-100°). Varmevekslerlegeme 20a, kanaldækninger 21a og 21b, rørplade 22, udluftningsåbning 23 og ledeplader 24 er desuden fortrinsvis konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer. Andre komponenter i varmevekslersystemet 20 til enkelt gennemløb og med fast rør-30 plade kan også være konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke med fremragende sejhed ved kryogene temperaturer eller af andre velegnede materialer.

Fig. 3 viser en fordampervarmevekslerkedel 30 ifølge den foreliggende opfindelse. I én udførelsesform indbefatter fordampervarmevekslerkedlen 30 et fordamperkedelsvøb 31, 35 et overløb 32, et varmevekslerrør 33, et rørsideindløb 34, et rørsideudløb 35, et kedelind- 28 DK 174826 B1 løb 36, et kedeludløb 37 og et afløb 38. De følgende eksempler på anvendelser illustrerer den fordelagtige anvendelighed af fordampervarmevekslerkedlen 30 ifølge den foreliggende opfindelse, uden at denne herved begrænses dertil.

Fordamperkedel-eksempel nr. 1 5 I et første eksempel anvendes fordampervarmeveksterkedel 30 i et anlæg til gen vinding af kryogen(e) gas/væsker med propanfordampning ved -40°C (-40°F) på kedelsiden og carbonhydridgas på rørsiden. Carbonhydridgassen kommer ind i fordampervarmevekslerkedlen 30 gennem rørsideindløb 34 og løber ud gennem rørsideudløb 35, medens propanen kommer ind gennem kedelindløbet 36 og løber ud gennem kedeludløbet 37.

10 Fordamperkedel-eksempel nr. 2 I et andet eksempel anvendes fordampervarmevekslerkedel 30 i et anlæg til kølet absorptionsolie med propanfordampning ved ca. -40°C (-40°F) på kedelsiden og absorptionsolie på rørsiden. Absorptionsolien kommer ind i fordampervarmevekslerkedlen 30 gennem rørindløb 34 og løber ud gennem rørudløb 35, medens propanen kommer ind 15 gennem kedelindløb 36 og løber ud gennem kedeludløb 37.

Fordamperkedel-eksempel nr. 3 I et andet eksempel anvendes fordampervarmevekslerkedel 30 i en Ryan Holmes-produktgenvindingskolonne med propanfordampning ved ca. -40°C {-40°F) på kedelsiden og produktgenvindingskolonne-overhead-gas på rørsiden for at kondensere tilbageløb til 20 tårnet. Produktgenvindingskolonne-overhead-gassen kommer ind i fordampervarmevekslerkedlen 30 gennem rørindløb 34 og løber ud gennem rørudløb 35, medens propanen kommer ind gennem kedelindløbet 36 og løber ud gennem kedeludløbet 37.

Fordamperkedel-eksempel nr. 4 I et andet eksempel anvendes fordampervarmevekslerkedel 30 i Exxons CFZ-pro-25 ces med kølemiddelfordampning på kedelsiden og CFZ-tårn-overhead-gas på rørsiden for at kondensere flydende methan til tårntilbageløb og holde CO2 ude af overhead-methan-produktstrømmen. CFZ-tårn-overhead-gassen kommer ind i fordampervarmevekslerkedlen 30 gennem rørindløb 34 og løber ud gennem rørudløb 35, medens kølemidlet kommer ind gennem kedelindløbet 36 og løber ud gennem kedeludløbet 37. Kølemidlet omfatter for-30 trinsvis propylen eller ethylen samt en blanding af en hvilken som helst af eller alle komponenterne i gruppen, der omfatter methan, ethan, propan, butan og pentan.

Fordamperkedel-eksempel nr. 5 I et andet eksempel anvendes fordampervarmevekslerkedel 30 som en bund-fordamper på en kryogen demethanisator med tårnbundprodukt på kedelsiden og varm ind-35 strømningsgas eller varm olie på rørsiden for at fjerne methan fra bundproduktet. Den 29 DK 174826 B1 varme indstrømningsgas eller den varme olie kommer ind i fordampervarmevekslerkedel 30 gennem rørindløb 34 og løber ud gennem rørudløb 35, medens tårnbundproduktet kommer ind gennem kedelindløb 36 og løber ud gennem kedeludløb 37.

Fordamperkedel-eksemoel nr, 6 5 I et andet eksempel anvendes fordampervarmevekslerkedel 30 som en bund-for damper på en Ryan Holmes-produktgenvindingskolonne med bundprodukter på kedelsiden og varm fødegas eller varm olie på rørsiden for at fjerne methan og C02fra bundproduktet.

Den varme fødegas eller den varme olie kommer ind i fordampervarmevekslerkedel 30 gennem rørindløb 34 og løber ud gennem rørudløb 35, medens bundproduktet kommer ind 10 gennem kedelindløb 36 og løber ud gennem kedeludløb 37.

Fordamperkedel-eksempel nr. 7 I et andet eksempel anvendes fordampervarmevekslerkedel 30 på et CFZ-tårn til fjernelse af C02 med tårnbunavæsker på kedelsiden og varm fødegas eller varm olie på rørsiden for at fjerne methan og andre carbonhydrider fra den C07-rige væskebundstrøm.

15 Den varme fødegas eller den varme olie kommer ind i fordampervarmevekslerkedel 30 gennem rørindløb 34 og løber ud gennem rørudløb 35, medens tårnbundproduktet kommer ind gennem kedelindløb 36 og løber ud gennem kedeludløb 37.

I fordamperkedel-eksempel nr. 1-7 er fordamperkedelsvøb 31, varmevekslerrør 33, overløb 32 og portforbindelser til rørsideindløb 34, rørsideudløb 35, kedelindløb 36 og 20 kedeludløb 37 fortrinsvis konstrueret af ståltyper, der indeholder mindre end ca. 3 vægtprocent nikkel og har tilstrækkelig styrke og brudsejhed til at indeholde det kryogene fluid, som forarbejdes, og er mere foretrukket konstrueret af ståltyper, der indeholder mindre end ca. 3 vægtprocent nikkel og har trækstyrker, der er større end ca. 1000 MPa (145 ksi), og DBTT'er, der er lavere end ca. 73°C (-100°). Desuden er fordamperkedelsvøb 31, varme-25 vekslerrør 33, overløb 32 og portforbindelser til rørsideindløb 34, rørsideudløb 35, kedelindløb 36 og kedeludløb 37 fortrinsvis konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer. Andre komponenter i fordampervarmevekslerkedel 30 kan også være konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke med fremragende sejhed ved kryogene 30 temperaturer eller af andre velegnede materialer.

Udformningskriterierne og fremgangsmåden til fremstilling af varmevekslersystemer ifølge denne opfindelse er kendt af fagfolk, især i betragtning af nærværende beskrivelse, • Kondensatorer 30 DK 174826 B1

Der er tilvejebragt kondensatorer eller kondensatorsystemer, der er konstrueret ifølge denne opfindelse. Der er nærmere bestemt tilvejebragt kondensatorsystemer med mindst én komponent, der er konstrueret ifølge denne opfindelse. Sådanne kondensatorsystemers komponenter er fortrinsvis konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede stålty-5 per med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer. De følgende eksempler illustrerer forskellige typer kondensatorsystemer ifølge denne opfindelse, uden at denne herved begrænses dertil.

Kondensator-eksempel nr. 1

Idet der henvises til fig. 1, anvendes en kondensator ifølge denne opfindelse i et 10 demethanisatorgasanlæg 10, hvori en fødegasstrøm adskilles i en residualgas og en produktstrøm under anvendelse af en demethanisatorkolonne 11.1 dette særlige eksempel kondenseres headeren fra demethanisatorkolonnen 11 ved en temperatur på ca. -90°C (-130°F) til en tilbageløbsakkumulator (separator) 15 ved anvendelse af et tilbageløbskondensatorsystem 12. Tilbageløbskondensatorsystem 12 veksler varme med den gasformige 15 udledningsstrøm fra ekspander 13. Tilbageløbskondensatorsystem 12 er primært et varmevekslersystem, fortrinsvis af ovenfor beskrevne type. Nærmere bestemt kan tilbageløbskondensatorsystem 12 være en varmeveksler til enkelt gennemløb og med fast rørplade (fx varmeveksler 20 til enkelt gennemløb og med fast rørplade som vist i fig. 2 og beskrevet ovenfor). Idet der igen henvises til fig. 2, kommer udledningsstrømmen fra ekspan-20 der 13 ind i varmevekslersystem 20 til enkelt gennemløb og med fast rørplade gennem rørindløb 26 og løber ud gennem rørudløb 27, medens demethanisator-overhead'en kommer ind i kappeindløb 28 og løber ud gennem kappeudløb 29.

Kondensator-eksempel nr. 2

Idet der nu henvises til fig. 7, anvendes et kondensatorsystem 70 ifølge denne op-25 findelse i en omvendt Rankine-cyklus til energiproduktion under anvendelse af den kolde energi fra en kilde til kold energi, fx undertryk stående fordråbet naturgas (PLNG) (se glossarium) eller konventionel LNG (se glossarium). I dette særlige eksempel anvendes energifluidet i en lukket termodynamisk cyklus. Det gasformige energifluid ekspanderes i turbine 72 og tilføres derefter som gas til kondensatorsysiem 70. Energifiuidet løber ud af 30 kondensatorsystem 70 som en enkeltfaset væske og pumpes af pumpe 74 og fordampes efterfølgende af fordamper 76, inden det vender tilbage til turbine 72's indløb. Kondensatorsystem 70 er primært et varmevekslersystem, fortrinsvis en af ovenfor beskrevne typer. Kondensatorsystem 70 kan især være en varmeveksler til enkelt gennemløb og med fast rørplade (fx varmeveksler 20 til enkelt gennemløb og med fast rørplade som vist i fig. 2 og 35 beskrevet ovenfor).

31 DK 174826 B1

Idet der igen henvises til fig. 2, er varmevekslerlegeme 20a, kanaldækninger 21a og 21b, rørplade 22, udluftningsåbning 23 og ledeplader 24 i kondensatoreksempler nr. 1 og 2 fortrinsvis konstrueret af lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke indeholdende mindre end ca. 3 vægtprocent nikkel og med tilstrækkelig styrke og brudsejhed ved kryogene 5 temperaturer til at indeholde det kryogene fluid, som forarbejdes, og er mere foretrukket konstrueret af lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke indeholdende mindre end ca. 3 vægtprocent nikkel og med trækstyrker, der er større ca. 1000 MPa (145 ksi), og DBTT'er, der er lavere end ca. -73°C (-100°). Desuden er varmevekslerlegeme 20a, kanaldækninger 21a og 21b, rørplade 22, udluftningsåbning 23 og ledeplader 24 fortrinsvis konstrueret af 10 de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer. Andre komponenter i kondensatorsystem 70 kan også være konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer elier af andre velegnede materialer.

Kondensator-eksempel nr. 3 15 Idet der nu henvises til fig. 8, anvendes en kondensator ifølge denne opfindelse i en kaskadekølecyklus 80, der består af flere flertrinskompressionscykler. De vigtigste udstyrselementer i kaskadekølecyklus 80 indbefatter propankompressor 81, propankondensator 82, ethylenkompressor 83, ethylenkondensator 84, methankompressor 85, methankonden-sator 86, methanevaporator 87 og ekspansionsventiler 88. Hvert trin arbejder ved succes-20 sivt lavere temperaturer ved valget af en serie kølemidler med kogepunkter, der spænder over det for den komplette kølecyklus krævede temperaturinterval. I dette eksempel på en kaskadecyklus kan de tre kølemidler propan, ethylen og methan anvendes i en LNG-pro-cess, idet de typiske temperaturer er angivet i fig. 8. I dette eksempel er alle dele af methankondensator 86 og ethylenkondensator 84 fortrinsvis konstrueret af lavlegerede 25 ståltyper med ultrahøj styrke indeholdende mindre end ca. 3 vægtprocent nikkel og med tilstrækkelig styrke og brudsejhed ved kryogene temperaturer til at indeholde det kryogene fluid, som forarbejdes, og er mere foretrukket konstrueret af lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke indeholdende mindre end ca. 3 vægtprocent nikkel og med trækstyrker, der er større end ca. 1000 MPa (145 ksi), og DBTT'er, der er lavere end ca. -73°C (-100°F). Des-30 uden er alle dele af methankondensatoren 86 og ethylenkondensatoren 84 fortrinsvis konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer. Andre komponenter i kaskadekølecyklen 80 kan også være konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer eller af andre velegnede materialer.

32 DK 174826 B1

Udformningskriterierne og konstruktionsfremgangsmåden for kondensatorsystemer ifølge denne opfindelse er kendt af fagfolk, især i betragtning af nærværende beskrivelse.

• Fordampere/evaporatorer 5 Der er tilvejebragt fordampere/evaporatorer eller fordampersystemer, der er kon strueret ifølge denne opfindelse. Der er nærmere bestemt tilvejebragt fordampersystemer med mindst én komponent, der er konstrueret ifølge denne opfindelse. Sådanne fordampersystemers komponenter er fortrinsvis konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer. De føl-10 gende eksempler illustrerer forskellige typer fordampersystemer ifølge denne opfindelse, uden at denne herved begrænses dertil.

Fordamper-eksempel nr. 1 I et første eksempel anvendes et fordampersystem ifølge denne opfindelse i en omvendt Rankine-cyklus til at producere energi under anvendelse af den kolde energi fra 15 en kilde til kold energi, fx under tryk stående LNG (som defineret heri) eller konventionel LNG (som defineret heri). I dette specifikke eksempel fordampes en PLNG-processtrøm fra en transportoplagringsbeholder fuldstændigt under anvendelse af fordamperen. Opvarmningsmediet kan være energifluid, der anvendes i en lukket termodynamisk cyklus, fx en omvendt Rankine-cyklus, til at producere energi. Opvarmningsmediet kan alternativt 20 bestå af et enkelt fluid, der anvendes i en åben løkke for at fordampe PLNG'en fuldstændigt, eller flere forskellige fluider med successivt højere frysepunkter, der anvendes til at fordampe og successivt opvarme PLNG'en til omgivelsestemperatur. I alle tilfælde fungerer fordamperen som en varmeveksler, fortrinsvis en af de typer, der beskrives detaljeret heri i underafsnittet "Varmevekslere". Fordamperens anvendelsesmåde og sammensætningen 25 og egenskaberne af den strøm eller de strømme, der forarbejdes, bestemmer, hvilken specifik type varmeveksler, der kræves. Idet der eksempelvis igen refereres til fig. 2, hvor varmevekslersystem 20 til enkelt gennemløb og med fast rørplade kan anvendes, kommer en processtrøm, fx PLNG, ind i varmevekslersystem 20 til enkelt gennemløb og med fast rør-piade gennem rørindiøb 26 og løber ud gennem rørudløb 27, medens opvarmningsmediet 30 kommer ind gennem kappeindløb 28 og løber ud gennem kappeindløb 29. I dette eksempel er varmevekslerlegeme 20a, kanaldækninger 21a og 21b, rørplade 22, udluftningsåbning 23 og ledeplader 24 fortrinsvis konstrueret af ståltyper, der indeholder mindre end ca.

3 vægtprocent nikkel og har tilstrækkelig styrke og brudsejhed til at indeholde den kryo-gentemperaturvæske, som forarbejdes, og er mere foretrukket konstrueret af ståltyper, der 35 indeholder mindre end ca. 3 vægtprocent nikkel og har trækstyrker, der er større end ca.

33 DK 174826 B1 1000 MPa (145 ksi), og DBTT’er, der er lavere end ca. -73°C (-100°F). Desuden er var-mevekslerlegeme 20a, kanaldækninger 21a og 21b, rørplade 22, udluftningsåbning 23 og ledeplader 24 fortrinsvis konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer. Andre komponenter i var-5 mevekslersystemet 20 til enkelt gennemløb og med fast rørplade kan også være konstrueret af de hen beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke med fremragende sejhed ved kryogene temperaturer eller af andre velegnede materialer.

Fordamper-eksempel nr, 2 I et andet eksempel anvendes en fordamper ifølge denne opfindelse i en kaskade1 10 kølecyklus, der består af flere flertrinskompressionscykler som vist i fig. 9. Idet der henvises til fig 9, arbejder hver af kaskadecyklus 90's to flertrinskompressionscykler ved successivt lavere temperaturer ved valg af en serie kølemidler med kogepunkter, der spænder over det til den komplette kølecyklus krævede temperaturinterval. De vigtigste udstyrselementer i kaskadecyklus 90 indbefatter propankompressor 92, propankondensator 93, 15 ethylenkompressor 94, ethylenkondensator 95, ethylenevaporator 96 og ekspansionsventiler 97, I dette eksempel anvendes de to kølemidler propan og ethylen i en PLNG-fordråb-ningsproces, idet de typiske temperaturer er angivet. Ethylenevaporator 96 er fortrinsvis konstrueret af ståltyper, der indeholder mindre end ca. 3 vægtprocent nikkel og har tilstrækkelig styrke og brudsejhed til at indeholde det kryogentemperaturfluid, der forarbej-20 des, og er mere foretrukket konstrueret af ståltyper, der indeholder mindre end ca. 3 vægtprocent nikkel og har en trækstyrke, der er større end ca. 1000 MPa (145 ksi) og en DBTT, der er lavere end ca. -73°C (-100°F). Desuden er ethylenevaporator 96 fortrinsvis konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer. Andre komponenter i kaskadekølecyklus 90 kan også være 25 konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer eller af andre velegnede materialer.

Udformningskriterierne og konstruktionsfremgangsmåden til fordampersystemer ifølge denne opfindelse er kendt af fagfolk, især i betragtning af nærværende beskrivelse.

30 · Separatorer

Der er tilvejebragt separatorer eller separatorsystemer, der (i) er konstrueret af lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke indeholdende mindre end ca. 3 vægtprocent nikkel, og som (ii) har tilstrækkelig styrke og brudsejhed ved kryogene temperaturer til at indeholde fluider ved kryogene temperaturer. Nærmere bestemt er der tilvejebragt separatorsystemer med 35 mindst én komponent, der (i) er konstrueret af lavlegeret stål med ultrahøj styrke indehol- 34 DK 174826 B1 dende mindre end ca. 3 vægtprocent nikket og (ii) med en trækstyrke, der er større end ca.

1000 MPa (145 ksi), og en DBTT, der er lavere end ca. -73PC (-100°F). Sådanne separatorsystemers komponenter er fortrinsvis konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer. Det følgende 5 eksempel illustrerer et separatorsystem ifølge denne opfindelse, uden at denne derved begrænses.

Fig. 4 viser et separatorsystem 40 ifølge den foreliggende opfindelse. I én udførelsesform indbefatter separatorsystem 40 beholder 41, indstrømningsport 42, væskeud-strømningsport 43, gasudløb 44, understøtningsskørt 45, væskeniveaustyreenhed 46, iso-10 lationsledeplade 47, tågeekstraktør 48 og tryksikkerhedsventil 49. I ét eksempel på en anvendelse anvendes separatorsystem 40 ifølge den foreliggende opfindelse, uden at denne herved begrænses dertil, med fordel som en ekspanderfødeseparator i et kryogengasan-læg til at fjerne kondenserede væsker opstrøms for en ekspander. I dette eksempel er beholder 41, indstrømningsport 42, væskeudstrømningsport 43, understøtningsskørt 45. tå-15 geekstraktørunderstøtninger 48 og isolationsledeplade 47 fortrinsvis konstrueret af ståltyper, der indeholder mindre end ca. 3 vægtprocent nikkel og har tilstrækkelig styrke og brudsejhed til at indeholde det kryogentemperaturfluid, som forarbejdes, og er mere foretrukket konstrueret af ståltyper, der indeholder mindre end ca. 3 vægtprocent nikkel og har trækstyrker, der er større end ca. 1000 MPa (145 ksi), og DBTT’er, der er lavere end ca.

20 -73°C (-100°F). Desuden er beholder 41, indstrømningsport 42, væskeudstrømningsport 43, understøtningsskørt 45, tågeekstraktørunderstøtninger 48 og isolationsledeplade 47 fortrinsvis konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer. Andre komponenter i separatorsystem 40 kan også være konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke 25 og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer eller af andre velegnede materialer.

Udformningskriterierne og konstruktionsfremgangsmåden for separatorsystemer ifølge denne opfindelse er kendt af fagfolk, især i betragtning af nærværende beskrivelse. 1

Proceskoionner 30 Der er tilvejebragt proceskolonner eller proceskolonnesystemer, der er konstrueret ifølge denne opfindelse. Sådanne proceskolonnesystemers komponenter er fortrinsvis konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer. De følgende eksempler illustrerer forskellige typer proceskolonnesystemer ifølge opfindelsen, uden at denne herved begrænses dertil.

35 Proceskolonne-eksempel nr. 1 35 DK 174826 B1

Fig. 11 viser et proceskolonnesystem ifølge den foreliggende opfindelse. I denne udførelsesform indbefatter demethanisatorproceskolonnesystem 110 kolonne 11, separatorklokke 112, første indløb 113, andet indløb 114, væskeudløb 121, dampudstrømning 115, reboiler 119 og pakkemateriale 120 I ét eksempel på en anvendelse anvendes pro-5 ceskolonnesystem 110 ifølge den foreliggende opfindelse, uden herved at begrænse denne opfindelse dertil, med fordel som en demethanisator i et kryogengasanlæg til at adskille methan fra de andre kondenserede carbonhydrider. I dette eksempel er kolonne 11, separatorklokke 112, pakkemateriale 120 og andre indre elementer, der sædvanligvis anvendes i et sådant proceskolonnesystem 110, fortrinsvis konstrueret af ståltyper, der inde-10 holder mindre end ca. 3 vægtprocent nikkel og har tilstrækkelig styrke og brudsejhed til at indeholde det kryogentemperaturfluid, som forarbejdes, og er mere foretrukket konstrueret af ståltyper, der indeholder mindre end ca. 3 vægtprocent nikkel og har trækstyrker, der er større end ca. 1000 MPa (145 ksi), og DBTTer, der er lavere end ca. -73°C (-100°F).

Desuden er kolonne 111, separatorklokke 112, pakkemateriale 120 og andre interne ele-15 menter, der sædvanligvis anvendes i et sådant proceskolonnesystem 110, fortrinsvis konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer. Andre komponenter i proceskolonnesystem 110 kan også være konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer eller af andre velegnede materialer.

20 Proceskolonne-eksempel nr. 2

Fig. 12 viser et proceskolonnesystem 125 ifølge den foreliggende opfindelse. I dette eksempel anvendes proceskolonnesystem 125 med fordel som et CFZ-tårn i en CFZ-pro-ces til at adskille C02 fra methan. I dette eksempel er kolonne 126, smeltebakker 127 og kontaktbakker 128 fortrinsvis konstrueret af ståltyper, der indeholder mindre end ca. 3 25 vægtprocent nikkel og har tilstrækkelig styrke og brudsejhed til at indeholde det kryogentemperaturfluid, som forarbejdes, og er mere foretrukket konstrueret af ståltyper, der indeholder mindre end ca. 3 vægtprocent nikkel og har trækstyrker, der er større end ca. 1000 MPa (145 ksi), og DBTT'er, der er lavere end ca. -73°C (-100°F). Desuden er kolonne 126, smeltebakker 127 og kontaktbakker 128 fortrinsvis konstrueret af de heri beskrevne lavle-30 gerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer.

Andre komponenter i separatorsystem 125 kan også være konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer eller af andre velegnede materialer.

Udformningskriterieme og konstruktionsfremgangsmåden for proceskolonner ifølge 35 denne opfindelse er kendt af fagfolk, især i betragtning af nærværende beskrivelse.

36 DK 174826 B1 • Pumpekomponenter og -systemer

Der er tilvejebragt pumper eller pumpesystemer, som er konstrueret ifølge denne opfindelse. Sådanne pumpesystemers komponenter er fortrinsvis konstrueret af de heri 5 beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer. Det følgende eksempel illustrerer et pumpesystem ifølge denne opfindelse, uden at denne derved begrænses.

Idet der nu henvises til fig. 10, er pumpesystem 100 konstrueret ifølge denne opfindelse. Pumpesystem 100 er fremstillet af i det væsentlige cylindriske og flade komponen-10 ter. Et kryogent fluid kommer ind i cylindrisk fluidindløb 101 fra et rør, der er fastgjort til indløbsflange 102. Det kryogene fluid flyder inden i cylindrisk hus 103 til pumpeindløb 104 og ind i flertrinspumpe 105, hvor det udsættes for en trykenergistigning. Flertrinspumpe 105 og drivaksel 106 understøttes af et cylindrisk leje- og pumpeunderstøtningshus (ikke vist i fig. 10). Det kryogene fluid løber ud af pumpesystem 100 gennem fluidudløb 108 i et 15 rør, der er fastgjort til fluidudgangsflange 109. Et drivorgan såsom en elektrisk motor (ikke vist i fig. 10) er monteret på drivmonteringsflangen 210 og fastgjort til pumpesystem 100 ved hjælp af drivkobling 211. Drivmonteringsflange 210 understøttes af cylindrisk koblingshus 212.1 dette eksempel er pumpesystem 100 monteret mellem rørflanger (ikke vist i fig.

10), men andre monteringssystemer kan også anvendes, fx dykpumpesystem 100 i en 20 tank eller en beholder, således at den kryogene væske løber direkte ind i fluidindløb 101 uden forbindelsesrøret. Pumpesystem 100 er alternativt installeret i et andet hus eller en anden "pumpesump", hvor både fluidindløb 101 og fluidudløb 108 er forbundet med pumpesumpen, og hvor pumpesystem 100 let kan flyttes i forbindelse med vedligeholdelse eller reparation. I dette eksempel er pumpehus 213, indløbsflange 102, drivkoblingshus 25 212, drivmonteringsflange 210, monteringsflange 214, pumpeendeplade 215 og pumpe- og lejeunderstøtningshus 217 alle fortrinsvis konstrueret af ståltyper, der indeholder mindre end 9 vægtprocent nikkel og har trækstyrker, der er større end 830 MPa (120 ksi), og DBTT’er, der er lavere end ca. -73°C (-100°F), og er mere foretrukket konstrueret af ståltyper, der indeholder mindre end ca. 3 vægtprocent nikket og har trækstyrker, der er større 30 end ca. 1000 MPa (145 ksi), og DBTT'er, der er lavere end ca. -73°C (-100°F). Desuden er pumpehus 213, indløbsflange 102, drivkoblingshus 212, drivmonteringsflange 210, monteringsflange 214, pumpeendeplade 215 og pumpe- og lejeunderstøtningshus 217 fortrinsvis konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståityper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer Andre komponenter i pumpesystem 100 kan 37 DK 174826 B1 også være konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer eller af andre velegnede materialer,

Udformningskriterierne og konstruktionsfremgangsmåden for pumpekomponenter og -systemer ifølge denne opfindelse er kendt af fagfolk, især i betragtning af nærværende 5 beskrivelse.

• Afbrændingsystemer med tilhørende komponenter

Der er tilvejebragt afbrændingssystemer, som er konstrueret ifølge denne opfindelse. Sådanne afbrændingssystemers komponenter er fortrinsvis konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene 10 temperaturer. Det følgende eksempel illustrerer et afbrændingssystem ifølge denne opfindelse, uden at denne derved begrænses.

Fig. 5 viser et afbrændingssystem 50 ifølge den foreliggende opfindelse. I én udførelsesform indbefatter afbrændingssystem 50 udblæsningsventiler 56, rør, fx sideledning 53, ledning 52 til opsamlingsbeholder og afbrændingssystemledning 51, og indbefatter 15 også en afbrændingssystem-scrubber 54, en skorsten 55, en ledning 57 til aftapning af væske, en aftapningspumpe 58, en aftapningsventil 59 og hjælpeelementer (ikke vist i fig.

5) såsom tændmekanismer og skyllegas. Afbrændingssystem 50 håndterer typisk brændbare fluider, der befinder sig ved kryogene temperaturer på grund af procesbetingelser, eller fordi de afkøles til kryogene temperaturer efter udslip i afbrændingssystem 50, dvs. fra 20 et stort trykfald over sikkerhedsventilerne eller udblæsningsventilerne 56. Afbrændingssystemledning 51, ledning 52 til opsamlingsbeholder, sideledning 53, afbrændingssystem-scrubber 54, og hvilke som helst yderligere tilhørende rør eller systemer, der ville blive udsat for de samme kryogene temperaturer som afbrændingssystem 50, er alle fortrinsvis konstrueret af ståltyper, der indeholder mindre end 9 vægtprocent nikkel og har trækstyr-25 ker, der er større end 830 MPa (20 ksi), og DBTT'er, der er lavere end ca. -73°C (-100°F), og er mere foretrukket konstrueret af ståltyper, der indeholder mindre end ca. 3 vægtprocent nikkel og har trækstyrker, der er større end ca. 1000 MPa (145 ksi), og DBTT’er, der er lavere end ca. -73°C (-100°F). Desuden er afbrændingssystemledning 51, ledning 52 til opsamlingsbeholder, sideledning 53, afbrændingssystem-scrubber 54 og hvilke som helst 30 yderligere tilhørende rør eller systemer, der ville blive udsat for de samme kryogene temperaturer som afbrændingssystem 50, fortrinsvis konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer. Andre komponenter i afbrændingssystem 50 kan også være konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperatu-35 rer eller af andre velegnede materialer.

38 DK 174826 B1

Udformningskriterierne og konstruktionsfremgangsmåden til afbrændingssystemer med tilhørende komponenter ifølge denne opfindelse er kendt af fagfolk, især i betragtning af nærværende beskrivelse.

Ud over de ovenfor beskrevne andre fordele ved denne opfindelse har et afbræn-5 dingssystem, der er konstrueret ifølge denne opfindelse, god resistens over for vibrationer, der kan forekomme i afbrændingssystemer, når spændingsudligningshastighederne er høje.

Beholdere til oplagring af fluider ved kryoqene temperaturer

Der er tilvejebragt beholdere, som er konstrueret af materialer, der omfatter et lav-10 legeret stål med ultrahøj styrke indeholdende mindre end 9 vægtprocent nikkel og med trækstyrker, der er større end 830 MPa (120 ksi), og DBTT’er, der er lavere end ca. -73°C (-100°F). Det lavlegerede stål med ultrahøj styrke indeholder fortrinsvis mindre end ca. 7 vægtprocent nikkel og mere foretrukket mindre end ca, 5 vægtprocent nikkel. Det lavlegerede stål med ultrahøj styrke har fortrinsvis en trækstyrke, der er større end ca. 860 MPa 15 (125 ksi) og mere foretrukket større end ca. 900 MPa (130 ksi). Beholderne ifølge denne opfindelse er endnu mere foretrukket konstrueret af materialer, der omfatter et lavlegeret stål med ultrahøj styrke indeholdende mindre end ca. 3 vægtprocent nikkel og med en trækstyrke, der er større end ca. 1000 MPa (145 ksi), og en DBTT, der er lavere end ca. -73°C (-100°F). Sådanne beholdere er fortrinsvis konstrueret af de heri beskrevne lavlege-20 rede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer.

Ud over de ovenfor beskrevne andre fordele ved denne opfindelse, fx mindre samlet vægt med ledsagende fordele i forbindelse med transport, håndtering og understøtningskrav, er den fremragende sejhed ved kryogene temperaturer for oplagringsbeholdere ifølge denne opfindelse særligt fordelagtig for cylindre, der ofte håndteres og transporteres 25 i forbindelse med genopfyldning, fx cylindre til oplagring af C02 anvendt i føde- og drikkevareindustrien. Industrien har for nylig fremlagt planer om at foretage massesaig af C02 ved kolde temperaturer for at undgå det høje tryk for komprimeret gas. Oplagringsbeholdere og cylindre ifølge denne opfindelse kan med fordel anvendes til at lagre og transportere fordråbet C02 ved optimale betingelser.

30 Udformningskriterierne og konstruktionsfremgangsmåden for beholderne ifølge denne opfindelse til oplagring af fluider ved kryogene temperaturer er kendt af fagfolk, især i betragtning af nærværende beskrivelse.

Rør

Der er tilvejebragt strømningskanaldistributionsnetværkssystemer, der omfatter rør, 35 som er konstrueret af materialer, der omfatter et lavlegeret stål med ultrahøj styrke inde- 39 DK 174826 B1 holdende mindre end 9 vægtprocent nikkel og med trækstyrker, der er større end 830 MPa (120 ksi), og DBTT'er, der er lavere end ca. -73°C (-100°F), Det lavlegerede stål med ultrahøj styrke indeholder fortrinsvis mindre end ca. 7 vægtprocent nikkel og mere foretrukket mindre end ca. 5 vægtprocent nikkel. Det lavlegerede stål med ultrahøj styrke har fortrins-5 vis en trækstyrke, der er større end ca. 860 MPa (125 ksi), og mere foretrukket større end ca. 900 MPa (130 ksi). Strømningskanaldistributionsnetværkssystemrørene ifølge denne opfindelse er endnu mere foretrukket konstrueret af materialer, der omfatter et lavlegeret stål med ultrahøj styrke indeholdende mindre end ca. 3 vægtprocent nikkel og med en trækstyrke, der er større end ca. 1000 MPa (145 ksi), og en DBTT, der er lavere end ca. -10 73°C (-100°F). Sådanne rør er fortrinsvis konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer.

Fig. 6 viser et strømningskanaldistributionsnetværkssystem 60 ifølge den foreliggende opfindelse. I én udførelsesform indbefatter strømningskanaldistributionsnetværkssystem 60 rør, fx primære distributionsrør 61, sekundære distributionsrør 62 og tertiære di-15 stributionsrør 63, og indbefatter hovedoplagringsbeholdere 64 og oplagringsbeholdere 65 til slutbrugerne. Hovedoplagringsbeholdere 64 og oplagringsbeholdere 65 til slutbrugerne er alle udformet til kryogent brug, dvs. at der er tilvejebragt passende isolering. En hvilken som helst passende type isolering kan anvendes, fx, uden at denne opfindelse derved begrænses, højvakuumisolering, ekspanderet skum, gasfyldte pulvere og fibrøse materialer, 20 vakuumpulvere eller flerlagsisolering. Valget af en egnet isolering afhænger af kravene til ydelsen, som det vil være kendt af fagfolk inden for kryogenteknikken. Hovedoplagringsbeholdere 64, rør, fx primære distributionsrør 61, sekundære distributionsrør 62 og tertiære distributionsrør 63, og slutbrugoplagringsbeholdere 65 er fortrinsvis konstrueret af ståltyper, der indeholder mindre end 9 vægtprocent nikkel og har trækstyrker, der er større end 25 830 MPa (120 ksi), og DBTT'er, der er lavere end ca. -73eC (-100°F), og er mere foretruk ket konstrueret af ståltyper, der indeholder mindre end ca. 3 vægtprocent nikket og har trækstyrker, der er større end ca. 1000 MPa (145 ksi), og DBTT’er, der er lavere end ca. -73°C (-100°F). Desuden er hovedoplagringsbeholdere 64, rør, fx primære distributionsrør 61, sekundære distributionsrør 62 og tertiære distributionsrør 63, og slutbrugoplagringsbe-30 holdere 65 fortrinsvis konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer. Andre komponenter i distributionsnetværkssystem 60 kan være konstrueret af de heri beskrevne lavlegerede ståltyper med ultrahøj styrke og fremragende sejhed ved kryogene temperaturer eller af andre velegnede materialer.

40 DK 174826 B1

Evnen til at distribuere fluider, der skal anvendes i kryogentemperaturtilstanden, via et strømningskanaldistributionssystem åbner mulighed for anvendelse af mindre oplagringsbeholdere på anvendelsesstedet, end det ville være nødvendigt, hvis fluidet skulle transporteres med tankvogn eller tog. Den primære fordel er en reduktion af den krævede 5 oplagring, fordi der sker kontinuerlig fødning i stedet for periodisk tilførsel af det under tryk stående fluid ved kryogene temperaturer.

Udformningskriterierne og konstruktionsfremgangsmåden for strømningskanaldi-stributionsnetværksystemer ifølge denne opfindelse til fluider ved kryogene temperaturer er kendt af fagfolk, især i betragtning af nærværende beskrivelse.

10 Proceskomponenterne, beholderne og rørene ifølge denne opfindelse benyttes med fordel til at indeholde og transportere under tryk stående fluider ved kryogene temperaturer eller fluider ved kryogene temperaturer og atmosfærisk tryk, Desuden anvendes proceskomponenterne, beholderne og rørene ifølge denne opfindelse anvendes med fordel til at indeholde og transportere under tryk stående fluider ved ikke-kryogene temperaturer.

15 Selv om den foreliggende opfindelse er beskrevet ved hjælp af én eller flere fore trukne udførelsesformer, skal det forstås, at der kan foretages andre modifikationer uden at afvige fra opfindelsens omfang som angivet i de efterfølgende patentkrav.

20 25 30 35 41 DK 174826 B1

Glossarium:

Acromdannelsestemperatur: den temperatur, ved hvilken austenit begynder at dannes under opvarmning 5

Ac3-omdannelsestemperatur: den temperatur, ved hvilken omdannelse af ferrit til austenit afsluttes under opvarmning

Arromdannelsestemperatur: den temperatur, ved hvilken omdannelse af austenit til 10 ferrit eller til ferrit plus cementit afsluttes under afkøling

Aryomdanneisestemperatur: den temperatur, ved hvilken austenit begynder at omdannes til ferrit under afkøling 15 CFZ: controlled freeze zone (reguleret frysezone) konventionel LNG: fordråbet naturgas ved ca. atmosfærisk tryk og ca.

-162°C (-250°F) 20 afkølingshastighed: afkølingshastighed i midten, eller i det væsentlige i midten, af pladens tykkelse kryogen temperatur: en hvilken som helst temperatur, der er lavere end ca.

25 -40°C (-40°F) CTOD: (crack tip opening displacement) forskydning af revneåbningsspids 30 DBTT: (Ductile to BrittleTransition Temperature): aftegner de to brudregimer for konstruktionsstål. Ved temperaturer under DBTT'en opstår der revner ved lavenergispaltningsbrud (skørt brud), medens revner ved temperaturer over DBTT'en opstår ved 35 højenergibrud (sejt brud) 42 DK 174826 B1 i alt væsentligt: i det væsentlige 100 vol% GMAW: gas-metalbue-svejsning 5 hærdningspartikler: én eller flere af ε-kobber, Mo2C eller carbiderne og carbonitriderne af niobium og vanadium HA2: heat affected zone (varmepåvirket zone) 10 interkritisk temperaturområde: fra ca. Ac,-omdannelsestemperaturen til ca. Ac3- omdannelsestemperaturen ved opvarmning, og fra ca. Ar3-omdannelsestemperaturen til ca. Αγί-omdannelsestemperaturen ved afkøling 15 K|C: kritisk spændingsintensitetsfaktor kJ; kilojoule 20 lavlegeret stål: et stål, der indeholder jern og mindre end ca. 10 vægtprocent legeringsadditiver i alt MA; martensit-austenit 25 maksimal tilladelig revnestørrelse: kritisk revnelængde og -dybde

Mo2C: en type molybdæncarbid

Ms-omdanneisestemperatur: den temperatur, ved hvilken omdannelse af austenii til 30 martensit påbegyndes under afkøling under tryk stående fordråbet naturgas (PLNG): fordråbet naturgas ved et tryk på fra ca. 1035 kPa (150 psia) til ca. 7590 kPa (1100 psia) og ved en 5 DK 174826 B1 43 temperatur på fra ca. -123°C (-190°F) til ca. -62°C (-80°F) ppm: parts-per-million (dele pr. million) hovedsageligt: mindst ca. 50 volumenprocent bratkøling: accelereret afkøling på en hvilken som helst måde, hvorved et fluid, der er valgt på grund af dets 10 tendens til at øge stålets afkølingshastighed, anvendes, i modsætning til luftkøling

Quench Stop Temperature (QST): den højeste, eller i alt væsentligt den højeste, temperatur nået ved pladens overflade, efter 15 at bratkølingen er afsluttet, på grund af varme udsendt fra pladens centertykkelse QST: Quench Stop Temperature (bratkølingsstoptemperatur) 20 blok: et stykke stål af hvilken som helst størrelse trækstyrke: ved trækprøvning forholdet mellem den maksimale belastning og det oprindelige tværsnitsareal 25 TIG-svejsning: wolfram-inert gas-svejsning

Tnr-temperatur: den temperatur, under hvilken austenit ikke rekrystalli serer 30 USPTO: United States Patent and Trademark Office svejsning: en svejsesamling, der indbefatter: (1) svejsemetallet, (ii) den varmepåvirkede zone (HAZ) 35 og (iii) basismetallet i "umiddelbar nærhed" af 44 DK 174826 B1 HAZ’en. Den del af basismetallet, der betragtes som værende i for "umiddelbar nærhed " af HAZ’en, og således en del af svejsningen, varierer afhængigt af faktorer, der er kendt af fagfolk, fx, uden . 5 begrænsning, svejsningens bredde, størrelsen af det element, der blev svejset, antallet af svejsninger, der er nødvendige til fremstilling af elementet, samt afstanden mellem svejsningerne.

Claims

1. System, der omfatter. (a) et varmevekslerlegeme, en kondensatorbeholder, en fordampningsbeholder, 5 en separatorbeholder, en proceskolonne, et pumpehus eller en afbrændingssystemledning, der er velegnet til at indeholde et fluid ved et tryk, der er højere end ca. 1035 kPa (150 psia), og ved en temperatur, der er lavere end -40°C (-40°F), hvilket henholdsvis varmevekslerlegeme, kondensatorbeholder, fordampningsbeholder, separatorbeholder, proceskolonne, pumpehus, eller 10 afbrændingssystemledning, er konstrueret ved sammenføjning af en flerhed af separate plader af materialer, der omfatter et lavlegeret stål med ultrahøj styrke indeholdende mindre end 9 vægtprocent nikkel og med en trækstyrke, der er større end 830 MPa (120 ksi), og en DBTT, der er lavere end ca. -73°C (-100°F), hvor sammenføjninger mellem de separate plader har en tilstrækkelig styrke og sejhed til under de pågældende tryk- og 15 temperaturforhold at indeholde det under tryk stående fluid, og (b) henholdsvis en flerhed af ledeplader, varmevekslerorganer, varmevekslerorganer, mindst en isolationsledeplade, pakkemateriale, en drivkobling eller en afbrændingssystem-scrubber.

2. System, der omfatter: (a) varmevekslerlegeme, separatorbeholder, proceskolonne, pumpehus, eller afbrændingssystemledning, der er velegnet til at indeholde under tryk stående fordråbet naturgas ved et tryk på fra ca. 1035 kPa (150 psia) til ca. 7590 kPa (1100 psia) og ved en temperatur på fra ca. -123°C (-190°F) til ca. -62°C (-80°F), hvilket henholdsvis 25 varmevekslerlegeme, separatorbeholder, proceskolonne, pumpehus, eller afbrændingssystemledning, er konstrueret ved sammenføjning af en flerhed af separate plader af materialer, der omfatter et lavlegeret stål med ultrahøj styrke indeholdende mindre end 9 vægtprocent nikkel og med en trækstyrke, der er større end 830 MPa (120 ksi), og en DBTT, der er lavere end ca. -73°C (-100°F), hvor sammenføjninger mellem de 30 separate plader har en tilstrækkelig styrke og sejhed til under de pågældende tryk- og temperaturforhold at indeholde den under tryk stående fordråbede naturgas, og (b) henholdsvis en flerhed af ledeplader, mindst én isolationsledeplade, pakkemateriale, drivkobling eller en afbrændingssystem-scrubber. DK 174826 B1

3. Strømningskanaldistributionsnetværkssystem, der omfatter: (a) mindst én opbevaringsbeholder eller mindst ét distributionsrør, der er velegnet til at indeholde et fluid ved et tryk, der er højere end ca. 1035 kPa (150 psia), og ved en temperatur, der er lavere end ca. -40°C (-40°F), hvilken opbevaringsbeholder, hvoraf der 5 mindst er én, eller hvilket distributionsrør, hvoraf der mindst er ét, er konstrueret ved sammenføjning af en flerhed af separate plader af materialer, der omfatter et lavlegeret stål med ultrahøj styrke indeholdende mindre end 9 vægtprocent nikkel og med en trækstyrke, der er større end 830 MPa (120 ksi), og en DBTT, der er lavere end ca. -73°C (-100°F), hvor sammenføjninger mellem de separate plader har en tilstrækkelig styrke og to sejhed til under de pågældende tryk- og temperaturforhold at indeholde det under tryk stående fluid, og (b) henholdsvis mindst ét distributionsrør eller mindst en opbevaringsbeholder.

4. Stremningskanaldistributionsnetværkssystem ifølge krav 3, hvor den indeholdte 15 fluid er under tryk stående fordråbet naturgas ved et tryk fra ca. 1035 kPa (150 psia) til ca. 7590 kPa (1100 psia) og ved en temperatur på fra ca. -123°C (-190°F) til ca. -62°C (-80°F). 20