EP0308361B1 - Verfahren zur Herstellung von Druckbehältern aus Stahl - Google Patents

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EP0308361B1
EP0308361B1 EP88730190A EP88730190A EP0308361B1 EP 0308361 B1 EP0308361 B1 EP 0308361B1 EP 88730190 A EP88730190 A EP 88730190A EP 88730190 A EP88730190 A EP 88730190A EP 0308361 B1 EP0308361 B1 EP 0308361B1
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EP
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pressure vessels
steel
titanium
steel pressure
manufacturing steel
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EP88730190A
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EP0308361A1 (de
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Ingo Dr.-Ing. Von Hagen
Ekkehardt Dipl.-Ing. Schnabel
Axel Dr.Mont. Kulgemeyer
Dieter Dr.-Ing. Vespermann
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Vodafone GmbH
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Mannesmann AG
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below

Definitions

  • the invention relates to a method for producing pressure vessels made of steel according to the preamble of patent claim 1.
  • tempered steels such as material 34 CrMo4 are generally used in pressure vessel construction.
  • the object of the invention is therefore to provide a method with which pressure vessels can be produced which do not have these disadvantages.
  • a reduction in the pressure vessel weight should be made possible by increased strength properties (reduction in wall thicknesses) with sufficient safety and at low costs, the material used having good welding properties and at least the following strength and toughness parameters transverse to the direction of deformation: 0.2% - proof stress over 900 N / mm2 Proof stress ratio maximum 95% Constriction at least 16% ISO V impact energy at +20 ° C over 80 J ISO V impact energy at -60 ° C over 36 J
  • This object is achieved by a method with the characterizing features of claim 1.
  • chromium is advantageously added to the steel used in accordance with claim 2 to a maximum of 0.3%.
  • the heat-treatable steel used according to the invention can be welded without problems, that is to say free of hot cracks, by the usual methods.
  • it can be oil and water tempered.
  • extraordinarily good strength and toughness values result. Some of these clearly exceed the set limit values.
  • a titanium / nitrogen ratio of 3.6 to 6.5 is required to maximize the strengthening effect of boron.
  • niobium can further increase the fine-grained nature and thus the toughness of the steel according to the invention
  • the proof stress ratio can increase to approximately 95% in the steel according to the invention, there is nevertheless sufficient security against disassembly of the container, because the constriction of the fracture can in any case be kept at a value of at least 16%. It is particularly important that the impact energy at -60 ° C transversely to the direction of deformation (ISO-V impact tests) is over 36 J. This also makes the material suitable for use at low temperatures, such as those found under arctic conditions.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Druckbehältern aus Stahl gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Die Sicherheitsanforderungen an Druckbehälter, wie sie beispielsweise in den "Technische Regeln Druckgase" des Deutschen Druckbehälterausschusses (DBA) festgelegt sind, schlagen sich in gleichermaßen hohen Anforderungen an die eingesetzten Werkstoffe nieder. Bei Stahlflaschen (Prüfdruck 300 bar) wird in diesem Zusammenhang gefordert:
    0,2% - Dehngrenze über 755 N/mm²
    Zugfestigkeit 880 - 1030 N/mm²
    ISO-V-Kerbschlagarbeit (quer) bei -20°C über 25 J Dehngrenzenverhältnis unter 90%.
  • Zur Einhaltung dieser Forderungen werden im Druckbehälterbau im allgemeinen Vergütungsstähle wie beispielsweise Werkstoff 34 CrMo4 eingesetzt.
  • Um den Transport und die Handhabung von Druckbehältern zu verbilligen bzw. zu erleichtern, ist man bestrebt, den Druckbehälter möglichst gewichtsarm, d.h. mit geringen Wanddicken, herzustellen. Dabei sollen die Sicherheitsanforderungen jedoch voll erfüllt bleiben. Dies ist aber nur möglich, wenn die Festigkeitseigenschaften des verwendeten Werkstoffs entsprechend gesteigert werden. Das aber ist bei den üblichen Vergütungsstählen unter Einhaltung der genannten Bedingungen nur in geringem Maße durchführbar.
  • Ein weiterer Nachteil ist in der eingeschränkten Schweißbarkeit dieser Stähle zu sehen, die durch den hohen Kohlenstoff-Gehalt von über 0,3% bedingt ist. Daneben entspricht auch die in der Regel erforderliche Ölvergütung für solche Stähle nicht mehr den heutigen Anforderungen an moderne Fertigungsanlagen, die nach Möglichkeit eine Wasservergütung vorsehen. Schließlich weisen die für die Behälterfertigung üblicherweise verwendeten Werkstoffe Mängel hinsichtlich ihrer Kerbschlagzähigkeit bei tiefen Temperaturen auf. Einsatztemperaturen von unter -20 °C sind schon als problematisch anzusehen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, mit dem Druckbehälter herstellbar sind, die diese Nachteile nicht aufweisen. Insbesondere soll eine Verringerung des Druckbehältergewichts durch erhöhte Festigkeitseigenschaften (Reduzierung der Wanddicken) bei ausreichender Sicherheit und unter günstigen Kosten ermöglicht werden, wobei der verwendete Werkstoff gute Schweißeigenschaften und mindestens folgende Festigkeits- und Zähigkeitskennwerte quer zur Verformungsrichtung aufweisen soll:
    0,2% - Dehngrenze über 900 N/mm²
    Dehngrenzenverhältnis maximal 95%
    Brucheinschnürung mindestens 16%
    ISO-V-Kerbschlagarbeit bei +20 °C über 80 J
    ISO-V-Kerbschlagarbeit bei -60 °C über 36 J
    Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Zur weiteren Verbesserung der Durchhärtbarkeit der Druckbehälter (insbesondere bei Wanddicken über 30 mm) wird dem verwendeten Stahl vorteilhaft entsprechend Patentanspruch 2 Chrom bis maximal 0,3% zugesetzt.
  • Der erfindungsgemäß verwendete Vergütungsstahl ist trotz des relativ hohen Kohlenstoffanteils von bis zu 0,25% in der vorgegebenen Legierungszusammensetzung nach den üblichen Verfahren problemlos, d.h. heißrißfrei schweißbar. Darüberhinaus kann er sowohl öl- als auch wasservergütet werden. In Kombination mit der Mischkristallverfestigung und der Verbesserung der Durchhärtbarkeit durch Bor ergeben sich außerordentlich gute Festigkeits- und Zähigkeitskennwerte. Diese überschreiten die gesetzten Grenzwerte zum Teil deutlich. Um die festigkeitssteigernde Wirkung des Bors maximal ausnutzen zu können, ist ein Titan/Stickstoff-Verhältnis von 3,6 bis 6,5 erforderlich. Durch Zusatz von bis zu 0,04% Niob kann die Feinkörnigkeit und damit die Zähigkeit des erfindungsgemäßen Stahls noch weiter gesteigert werden.Wenngleich sich das Dehngrenzenverhältnis bei dem erfindungsgemäßen Stahl auf etwa 95% erhöhen kann, so ist dennoch eine ausreichende Sicherheit gegen ein Zerlegen des Behälters vorhanden, weil die Brucheinschnürung auf jeden Fall auf Werten von mindestens 16% gehalten werden kann. Besonders wesentlich ist, daß die Kerbschlagarbeit bei -60 °C quer zur Verformungsrichtung (ISO-V-Kerbschlagproben) über 36 J liegt. Dies macht den Werkstoff auch für eine Anwendung bei tiefen Temperaturen, wie sie unter arktischen Bedingungen herrschen, verwendbar.
  • Die besondere Eignung des erfindungsgemäßen Stahl für den Bau von Druckbehältern wird durch die beiden nachfolgenden Beispiele weiter verdeutlicht.
    • Beispiel 1:
  • Für eine Flasche (Wanddicke 4 mm) aus einem Stahl mit der Zusammensetzung:
    0,24 % C
    1,4 % Mn
    0,28 % Si
    0,013 % P
    0,0018 % S
    0,29 % Mo
    0,023 % Ti
    0,0020 % B
    0,0037 % N
    ergaben sich nach der erfindungsgemäßen Vergütungsbehandlung (15 min bei 870 °C, Abschrecken im Ölbad; 30 min bei 600 °C, Abkühlen an Luft) folgende Eigenschaften:
    0,2 % - Dehngrenze 903 N/mm²
    Zugfestigkeit 950 N/mm²
    Dehngrenzenverhältnis 95%
    Brucheinschnürung 20%
    ISO-V-Kerbschlagarbeit bei +20 °C (quer) 133 J
    ISO-V-Kerbschlagarbeit bei -60 °C (quer) 58 J.
    • Beispiel 2:
  • Für einen Serienbehälter (6 mm Wanddicke) aus einem Stahl mit der Zusammensetzung:
    0,2 % C
    1,74 % Mn
    0,3 % Si
    0,013 % P
    0,0014 % S
    0,30 % Mo
    0,021 % Ti
    0,0022 % B
    0,0048 % N
    ergaben sich nach der erfindungsgemäßen Vergütungsbehandlung (15 Min bei 880 °C, Abschrecken im Wasserbad; 30 min bei 500 °C, Abkühlen an Luft) folgende Eigenschaften:
    0,2 % - Dehngrenze 992 N/mm²
    Zugfestigkeit 1042 N/mm²
    Dehngrenzenverhältnis 95%
    Brucheinschnürung 17%
    ISO-V-Kerbschlagarbeit bei +20 °C (quer) 114 J
    ISO-V-Kerbschlagarbeit bei -60 °C (quer) 40 J.

Claims (2)

  1. Verfahren zur Herstellung von Druckbehältern aus Stahl durch Warm- und/oder Kaltformgebung und anschließendes Härten und Anlassen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stahl mit der Zusammensetzung 0,15 - 0,26 % Kohlenstoff 1,25 - 2,00 % Mangan 0,2 - 0,5 % Silizium maximal 0,02 % Phosphor maximal 0,005 % Schwefel o,1 - 0,5 % Molybdän 0,010 - 0,035 % Titan 0,0030 - 0,0100 % N 0,001 - 0,003 % Bor 0 - 0,04 % Niob Rest Eisen und übliche Verunreinigungen
    verwendet wird, wobei das Verhältnis des Titangehaltes zum Stickstoffgehalt zwischen 3,6 und 6,5 eingestellt wird, daß die Druckbehälter zum Härten auf 30-50 K oberhalb Ac₃ erwärmt und anschließend mit einer Geschwindigkeit von 15-40 K/s auf unter 100°C abgekühlt werden und daß das Anlassen bei Temperaturen von mindestens 500 °C bis maximal 50 K unterhalb Ac₁ und einer Haltezeit von mindestens 5 min durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Stahl zusätzlich maximal 0,3% Chrom zu Lasten des Restelementes Eisen enthält.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1013099C2 (nl) * 1999-09-20 2001-03-21 Matthijs De Jong Drukvat voor het houden van een flu´dum, in het bijzonder een vloeibaar gas.

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD79594A (de) *
US3328211A (en) * 1963-12-05 1967-06-27 Ishikawajima Harima Heavy Ind Method of manufacturing weldable, tough and high strength steel for structure members usable in the ashot-state and steel so made
FR2287519A1 (fr) * 1974-10-07 1976-05-07 Kobe Steel Ltd Acier structural de bonne aptitude au soudage avec grand apport de chaleur et son procede de fabrication
JPS52152814A (en) * 1976-06-14 1977-12-19 Nippon Steel Corp Thermo-mechanical treatment of seamless steel pipe
JPS62196326A (ja) * 1986-02-24 1987-08-29 Sumitomo Metal Ind Ltd 表面部の靭性の優れた高強度鋼の製造法

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