FI116273B - Ultraluja kryogeeninen hitsi - Google Patents

Ultraluja kryogeeninen hitsi Download PDF

Info

Publication number
FI116273B
FI116273B FI992679A FI19992679A FI116273B FI 116273 B FI116273 B FI 116273B FI 992679 A FI992679 A FI 992679A FI 19992679 A FI19992679 A FI 19992679A FI 116273 B FI116273 B FI 116273B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
weight
less
welding
weld
weld metal
Prior art date
Application number
FI992679A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI19992679A (fi
Inventor
Douglas P Fairchild
Original Assignee
Exxonmobil Upstream Res Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Exxonmobil Upstream Res Co filed Critical Exxonmobil Upstream Res Co
Publication of FI19992679A publication Critical patent/FI19992679A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI116273B publication Critical patent/FI116273B/fi

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/16Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17DPIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D1/00Pipe-line systems
    • F17D1/08Pipe-line systems for liquids or viscous products
    • F17D1/082Pipe-line systems for liquids or viscous products for cold fluids, e.g. liquefied gas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053Fe as the principal constituent
    • B23K35/3066Fe as the principal constituent with Ni as next major constituent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/16Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/173Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03Fuel tanks
    • B60K15/03006Gas tanks
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/08Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/14Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/16Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing copper
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/002Storage in barges or on ships
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/14Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge constructed of aluminium; constructed of non-magnetic steel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/001Thermal insulation specially adapted for cryogenic vessels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C3/00Vessels not under pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C3/00Vessels not under pressure
    • F17C3/02Vessels not under pressure with provision for thermal insulation
    • F17C3/025Bulk storage in barges or on ships
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C7/00Methods or apparatus for discharging liquefied, solidified, or compressed gases from pressure vessels, not covered by another subclass
    • F17C7/02Discharging liquefied gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01Shape
    • F17C2201/0104Shape cylindrical
    • F17C2201/0109Shape cylindrical with exteriorly curved end-piece
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01Shape
    • F17C2201/0128Shape spherical or elliptical
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/03Orientation
    • F17C2201/035Orientation with substantially horizontal main axis
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/05Size
    • F17C2201/054Size medium (>1 m3)
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0636Metals
    • F17C2203/0648Alloys or compositions of metals
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/01Mounting arrangements
    • F17C2205/0123Mounting arrangements characterised by number of vessels
    • F17C2205/013Two or more vessels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/01Mounting arrangements
    • F17C2205/0123Mounting arrangements characterised by number of vessels
    • F17C2205/013Two or more vessels
    • F17C2205/0134Two or more vessels characterised by the presence of fluid connection between vessels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0323Valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2209/00Vessel construction, in particular methods of manufacturing
    • F17C2209/22Assembling processes
    • F17C2209/221Welding
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03Mixtures
    • F17C2221/032Hydrocarbons
    • F17C2221/033Methane, e.g. natural gas, CNG, LNG, GNL, GNC, PLNG
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03Mixtures
    • F17C2221/032Hydrocarbons
    • F17C2221/035Propane butane, e.g. LPG, GPL
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146Two-phase
    • F17C2223/0153Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146Two-phase
    • F17C2223/0153Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • F17C2223/0161Liquefied gas, e.g. LPG, GPL cryogenic, e.g. LNG, GNL, PLNG
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/033Small pressure, e.g. for liquefied gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/035High pressure (>10 bar)
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/01Propulsion of the fluid
    • F17C2227/0128Propulsion of the fluid with pumps or compressors
    • F17C2227/0135Pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/01Improving mechanical properties or manufacturing
    • F17C2260/011Improving strength
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/01Improving mechanical properties or manufacturing
    • F17C2260/012Reducing weight
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/03Dealing with losses
    • F17C2260/031Dealing with losses due to heat transfer
    • F17C2260/032Avoiding freezing or defrosting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/03Dealing with losses
    • F17C2260/035Dealing with losses of fluid
    • F17C2260/036Avoiding leaks
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/03Treating the boil-off
    • F17C2265/032Treating the boil-off by recovery
    • F17C2265/033Treating the boil-off by recovery with cooling
    • F17C2265/035Treating the boil-off by recovery with cooling with subcooling the liquid phase
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/05Regasification
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/06Fluid distribution
    • F17C2265/061Fluid distribution for supply of supplying vehicles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00Applications
    • F17C2270/01Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0102Applications for fluid transport or storage on or in the water
    • F17C2270/0105Ships
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00Applications
    • F17C2270/01Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0134Applications for fluid transport or storage placed above the ground
    • F17C2270/0136Terminals
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00Applications
    • F17C2270/05Applications for industrial use

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Description

116273
ULTRALUJA KRYOGEENINEN HITSI - ULTRAHÄLLFAST KRYOGENISK SVETS
TEKNIIKAN ALUE 5
Esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmiin ultralujien hitsien aikaansaamiseksi käyttämällä erinomaisen murtu-missitkeyden kryogeenisissä lämpötiloissa omaavia hitsi-metalleja. Keksintö koskee erityisesti menetelmiä 10 ultralujien hitsien aikaansaamiseksi ultralujiin matala-seostettuihin teräksiin erinomaisen murtumissitkeyden kryogeenisissä lämpötiloissa omaavilla hitsimetalleilla.
TEKNIIKAN TASO 15
Seuraavassa tekstissä esiintyy useita erikoistermejä. Sanasto, jossa käytettyjen termien merkitys lähemmin selitetään, on annettu selitysosan jälkeen ennen patenttivaatimuksia.
20 : : Usein on tarvetta varastoida ja kuljettaa paineistettuja, haihtuvia juoksevia aineita kryogeenisissä lämpötiloissa, ts. noin -40°C (-40°F) alhaisemmissa lämpötiloissa.
•| Tarvitaan esim. säiliöitä paineistetun, nesteytetyn · 25 maakaasun (Pressurized, Liquefied Natural Gas, PLNG) va- rastoimiseksi ja kuljettamiseksi eri paineisina alueella noin 1035 - 7590 kPa (150 - 1100 psia) ja korkeammissa · lämpötiloissa kuin -123°C (-190°F) . Tarvitaan myös säili- ·...* öitä muiden paineistettujen, juoksevien aineiden, kuten • 30 metaanin, etaanin ja propaanin, varastoimiseksi ja kul- jettamiseksi turvallisesti ja taloudellisesti kryogeeni-' , sissä lämpötiloissa. Jotta nämä säiliöt voitaisiin val- , mistaa hitsatusta teräksestä, teräksen ja sen hitsien ‘ ’ (ks. sanastoa) tulee omata riittävä lujuus kestämään nes- 35 tepainetta ja riittävä sitkeys estämään murtuman, ts.
116273 2 vauriotilanteen syntymistä käyttöolosuhteissa.
Kuten alan ammattimiehille on tunnettua, voidaan Charpy V-lovikoetta (Charpy V-notch, CVN) käyttää 5 murtumissitkeyden määrittämiseen ja murtumisen hallintaan kryogeenisissä lämpötiloissa kuljetettavien juoksevien aineiden, kuten paineistetun, nesteytetyn maakaasun, varastosäilöiden suunnittelussa, erityisesti käyttämällä hyödyksi transitiolämpötilaa välillä sitkeä-hauras 10 (Ductile-to-Brittle Transition Temperature, DBTT). Transitiolämpötila on raja, jonka eri puolilla rakenneteräksellä on erilaiset murtumismuodot. Transitiolämpötilan alapuolella Charpy V-lovikokeissa tapahtuu pääasiallisesti pienellä energialla syntyvä 15 lohkomainen (hauras) murtuminen, transitiolämpötilan yläpuolella sen sijaan pääasiallisesti suurella energialla syntyvä sitkeä murtuma. Hitsatusta teräksestä yllämainittuja kryogeenisen lämpötilan sovellutuksia ja muuta kryogeenisissä lämpötiloissa tapahtuvaa 20 kuormituksen alaista käyttöä varten valmistettujen ' .* varasto- ja kuljetussäiliöiden transitiolämpötilan, I .. määritettynä Charpy V-lovikokeessa, tulee olla selvästi : : rakenteen käyttölämpötilaa alempi, jotta haurasta murtu- : mistä ei tapahtuisi. Riippuen rakenteesta, käyttöolosuh- :Y; 25 teista ja/tai kyseessä olevan luokituslaitoksen vaatimuk- sista, vaadittava transitiolämpötila (ts. kuinka paljon transitiolämpötilan tulee olla suunniteltua • tj käyttölämpötilaa alempi) voi vaihdella 5 - 30°C (9 - 54°F) •' i t : käyttölämpötilan alapuolella.
: .*·. 30 .··*. Nikkelipitoisilla teräksillä, joita tavallisesti käyte-
• I
• _ tään rakennesovellutuksissa kryogeenisiä lämpötiloja var ten, esim. teräksillä, joiden nikkelipitoisuudet ovat • suuremmat kuin noin 3 painoprosenttia, on alhaiset 35 transitiolämpötilat, mutta myös verrattain alhaiset 3 1 1 6273 vetolujuudet. Kaupallisesti saatavissa olevien 3,5 painoprosenttia Ni, 5,5 painoprosenttia Ni ja 9 painoprosenttia Ni sisältävien terästen transitiolämpötilat ovat tyypillisesti noin -100°C (-5 150°F) , -155°C (-250°F) ja -175°C (-280°F) ja niiden vetolujuudet voivat vastaavasti olla noin 485 MPa (70 ksi), 620 MPa(90 ksi) ja 830 MPa (120 ksi). Näiden lujuus- ja sitkeysyhdistelmien saavuttamiseksi nämä teräkset tavallisesti läpikäyvät kalliin käsittelyn, esim.
10 kaksinkertaisen lämpökäsittelyn. Kun on kyse sovelluksista kryogeenisiä lämpötiloja varten, teollisuus käyttää yleisesti näitä kaupallisia nikkelipitoisia teräksiä niiden hyvän sitkeyden takia alhaisissa lämpötiloissa, mutta suunnittelussa on otettava huomioon niiden 15 verrattain alhaiset vetolujuudet. Suunnittelussa yleensä vaaditaan erittäin suuria teräsvahvuuksia kuormituksenalaisissa sovellutuksissa kryogeenisiä lämpötiloja varten. Näiden nikkelipitoisten terästen käyttö kuormituksenalaisissa sovellutuksissa kryogeenisiä 20 lämpötiloja varten tulee helposti kalliiksi johtuen • · ‘ teräksen korkeasta hinnasta yhdistettynä vaadittuun : '* ainevahvuuteen.
» '· "· Nykyiset kaupalliset varastosäilöt nesteytetyn luonnon-
’ 25 kaasun (Liquefied Natural Gas, LNG) kuljettamiseen -162°C
(-260°F) lämpötilassa ja ilmakehän paineessa on , . tyypillisesti rakennettu yllämainituista kaupallisesti
• * I
“!,* saatavissa olevista nikkelipitoisista teräksistä, • » austeniittisista ruostumattomista teräksistä tai i.i : 30 alumiinista. Nesteytetyn maakaasun sovellutuksissa näille materiaaleille ja näiden materiaalien hitseille asetetut ·;·: lujuus- ja sitkeysvaatimukset ovat selvästi erilaiset I'·’. kuin paineistetulle, nesteytetylle maakaasulle. G. E.
Linnert mainitsee esim. julkaisussa "Welding Metallurgy", 35 American Welding Society, 3rd Ed., Voi. 2, pp. 550-570, 116273 4 käsitellessään 2,25 - 9 painoprosenttia nikkeliä sisältävien terästen hitsausta kryogeenisiä käyttösovellutuksia varten, että vaadittava Charpy V-lovisitkeys (ks. sanastoa) tällaisille hitseille on 5 alueella noin 20 - 61 J käyttölämpötilassa mitattuna. Julkaisu Det Norske Veritas (DNV) Rules for Classification of Ships, 1995, määrittelee, että suunnittelulämpötilan ollessa alueella -60 - -165°C tulee uusissa nesteytettyä kaasua kuljettavissa laivoissa käy-10 tettävien materiaalien täyttää tietyt Charpy V- lovisitkeyden vähimmäisvaatimukset. DNV-säännöt määräävät erityisesti, että paineastioissa, joiden mitoituslämpö-tila on alueella -60 - -165°, käytettävien levyjen ja hitsien Charpy-sitkeyden tulee olla vähintään 27 J 15 koelämpötiloissa jotka ovat 5 - 30°C (9 - 54°F) mitoitus-lämpötilaa alhaisemmat. Linnertin ja DVN:n sääntöjen vaatimuksia ei voi suoraan soveltaa paineistetun, nesteyte-tyn maakaasun (tai muiden paineistettujen, kryogeenisten juoksevien aineiden) kuljettamiseen tarkoitettujen 20 säiliöiden rakentamiseen, koska säiliössä oleva paine, tyypillisesti noin 2760 kPa (400 psia), on huomattavasti * ( suurempi kuin tavanmukaisessa nesteytetyn maakaasun )kuljettamisessa käytetty paine, joka yleensä on sama kuin ) · ilmakehän paine tai on lähellä sitä. Paineistetun, • * · 25 nesteytetyn maakaasun varasto- ja kuljetussäiliötä varten '* ’ tarvitaan tiukemmat sitkeysvaatimukset ja siitä syystä hitsejä, joilla on paremmat sitkeysominaisuudet kuin mitä • · * :·1 : tällä hetkellä nesteytetyn maakaasun varastosäiliöiden
• I
*·· rakenteissa käytetään. US patenttijulkaisussa 3,097,294 : 30 (Kubli et ai.) on esitetty hitsauslanka, joka vastaa teollisuuden vaatimuksia rakenneterästen hitsauksessa, jossa rakenneteräksellä tarkoitetaan teräksiä kuten HY-80 t » ja T-l, jotka ovat olleet tunnettuja maaliskuussa 1961.
Muita erilaisia tekniikan tason hitsaukseen liittyviä 35 menetelmiä ja materiaaleja on esitetty mm. julkaisuissa 116273 5 US 3,745,322, US 3,853,611, US 4,068,113 ja US 5,523,540. Peruslevyn materiaali 5 Paineistettuja, kryogeneenisiä juoksevia aineita, kuten paineistettua, nesteytettyä maakaasua varten tarkoitettuja varastosäiliöitä rakennetaan edullisesti erillisistä levyistä, jotka on valmistettu ultralujasta vähäseostei-sesta teräksestä. Kolmessa samanaikaisesti vireillä ole-10 vassa provisorisessa US-patenttihakemuksessa esitetään erilaisia hitsattavia, ultralujia, vähäseosteisia teräksiä, joilla on erinomainen sitkeys kryogeenisissä lämpötiloissa ja jotka soveltuvat paineistetun, nesteytetyn maakaasun ja muiden paineistettujen, 15 kryogeenisten juoksevien aineiden kuljetukseen tarkoitettujen varastosäiliöiden valmistukseen. Nämä teräkset on kuvattu samanaikaisesti vireillä olevassa "ULTRA-HIGH STRENGTH STEELS WITH EXCELLENT CRYOGENIC TEMPERATURE TOUGHNESS"- nimisessä provisorisessa US-pa-20 tenttihakemuksessa, jonka prioriteettipäivämäärä on • : 19.12.1997 ja joka on rekisteröity USA:n patentti- : ·.. virastossa (United States Patent and Trademark Office, : USPTO) hakemusnumerolla 60/068194; samanaikaisesti
:\j vireillä olevassa "ULTRA-HIGH STRENGTH AUSAGED STEELS
25 WITH EXCELLENT CRYOGENIC TEMPERATURE TOUGHNESS"-nimisessä provisorisessa US-patenttihakemuksessa, jonka prioriteettipäivämäärä on 19.12.1997, ja joka on • rekisteröity USA:n patenttivirastossa hakemusnumerolla C". 60/068252; ja samanaikaisesti vireillä olevassa "ULTRA-
30 HIGH STRENGTH DUAL PHASE STEELS WITH EXCELLENT CRYOGENIC
• t * TEMPERATURE TOUGHNESS"-nimisessä provisorisessa US- • » ‘I* patenttihakemuksessa, jonka prioriteettipäivämäärä on 19.12.1997, ja joka on rekisteröity USA:n : patenttivirastossa hakemusnumerolla 60/068816. Nämä 35 teräkset soveltuvat erityisesti useisiin kryogeenisiä lämpötiloja varten tarkoitettuihin sovellutuksiin, kuten 116273 6 paineistetun, nesteytetyn maakaasun kuljetukseen, koska niillä on seuraavat ominaisuudet edullisesti noin 2,5 cm (1 tuuma) tai suuremmille levyn paksuuksille: (i) transitiolämpötila välillä sitkeä-hauras alhaisempi kuin 5 noin -73°C (-100°F) , edullisesti alhaisempi kuin noin -107°C (-160°F) perusteräksessä ja muuttumisvyöhykkeessä, (ii) vetolujuus suurempi kuin 830 MPa (120 ksi), edullisesti suurempi kuin noin 860 MPa (125 ksi), ja edullisemmin suurempi kuin noin 900 MPa (130 ksi), (iii) 10 erinomainen hitsattavuus, (iv) olennaisesti kauttaaltaan samanlainen mikrorakenne ja samanlaiset ominaisuudet läpi koko levyn paksuuden, ja (v) parannettu sitkeys verrattuna normaaleihin ultralujiin, niukkaseosteisiin kauppateräksiin. Yllämainituissa samanaikaisesti vireillä 15 olevissa provisorisissa US-patenttihakemuksissa mainittujen terästen vetolujuus voi olla suurempi kuin noin 930 MPa (135 ksi) tai suurempi kuin noin 965 MPa (140 ksi) tai suurempi kuin noin 1000 MPa (145 ksi).
Muita sopivia teräksiä esitetään 5.2.1997 julkaistussa 20 eurooppalaisessa patenttihakemuksessa, jonka ’·' * kansainvälinen hakemusnumero on PCT/JP96/00157 ja • julkaisunumero WO 96/23909 (08.08.1996 Gazette 1996/36) ‘•h* (näillä teräksillä on edullisesti kuparipitoisuus 0,1 - * * ♦ '· 1,2 painoprosenttia) sekä samanaikaisesti vireillä ole-
V : 25 vassa "ULTRA-HIGH STRENGTH, WELDABLE STEELS WITH
V ; EXCELLENT ULTRA-LOW TEMPERATURE TOUGHNESS"- nimisessä provisorisessa US-patenttihakemuksessa, jonka :.· · prioriteettipäivämäärä on 28.7.1997 ja joka on rekisteröity USA:n patenttivirastossa hakemusnumerolla : λ 30 60/053915.
1 » I
• , Hitsaus I » ( ’ ’’ Tällaisia teräksiä voidaan liittää yhteen muodostamaan 35 varastosäiliöitä paineistettuja, kryogeenisiä juoksevia 7 1 1 6273 aineita varten, kuten paineistettu, nesteytetty maakaasu (PLNG), hitsausmenetelmällä, joka soveltuu aikaansaamaan hitsin, joka antaa riittävän lujuuden ja murtumissitkeyden kyseessä olevassa sovellutuksessa.
5 Tällainen hitsausmenetelmä käsittää edullisesti sopivan hitsausprosessin, kuten esim., mutta rajoittumatta näihin, kaasumetallikaarihitsauksen (Gas Metal Arc Welding, "GMAW"), Wolframi-inerttikaasuhitsauksen (Tungsten Inert Gas, "TIG") tai jauhekaarihitsauksen 10 (Submerged Arc Welding, "SAW"); sopivan sulavan hitsauslangan; sopivan hitsauksessa kuluvan kaasun (mikäli tarvitaan); sopivan hitsausjuoksutteen (mikäli tarvitaan); ja sopivat hitsausolosuhteet, kuten esim., mutta rajoittumatta näihin, esilämmityslämpötilat ja 15 hitsauslämpötehot. Hitsi tarkoittaa hitsaussaumaa, joka käsittää (i) hitsimetallin, (ii) muuttumisvyöhykkeen (Heat-Affected Zone, "HAZ") ja (iii) perusmetallin muuttumisvyöhykkeen "välittömässä läheisyydessä".
;·. Hitsimetalli tarkoittaa hitsausprosessia suoritettaessa 20 sulavasta hitsauslangasta (ja hitsausjuoksutteesta jos sellaista käytetään) syntyvää ja perusmetallilevyn ; sulaneen osan laimentamaa ainetta. Muuttumisvyöhyke on se / osa perusmetallista joka ei sula hitsausprosessissa, mutta jonka mikrorakenne ja mekaaniset ominaisuudet muut-25 tuvat hitsausprosessin lämmön vaikutuksesta. Se osa pe-. . rusmetallista, jonka katsotaan olevan muuttumisvyöhykkeen "välittömässä läheisyydessä" ja joka sen takia muodostaa osan hitsistä, vaihtelee riippuen tekijöistä jotka ovat * alan ammattimiehille tunnettuja, kuten esim., mutta 30 rajoittumatta näihin, hitsin leveydestä, hitsatun perusmetallilevyn mitoista ja hitsien välisistä etäisyyksistä.
116273 8
Paineistetun, nesteytetyn maakaasun (PLNG) sovellutuksia varten halutut hitsin ominaisuudet
Paineistetun, nesteytetyn maakaasun ja muiden paineistet-5 tujen, kryogeenisten juoksevien aineiden varastosäiliöiden valmistamiseen halutaan hitsausmenetelmä, joka käsittää sulavan hitsauslangan, hitsauksessa kuluvan kaasun, hitsausprosessin ja hitsaustoimenpiteitä ja jolla aikaansaadaan hitsejä, joiden vetolujuudet ja murtumissit-10 keydet tunnettujen murtumismekaniikan periaatteiden mukaan, kuten tässä esitetään, soveltuvat kohteena oleviin kryogeenisiin sovellutuksiin. Paineistetun, nesteytetyn maakaasun varastosäiliöiden valmistamiseen halutaan tarkemmin sanottuna hitsausmenetelmä, jolla aikaansaadaan 15 sellaisia hitsejä, joiden vetolujuudet ovat suuremmat kuin noin 900 MPa (130 ksi) ja joiden tunnettujen murtumismekaniikan periaatteiden mukaiset murtumissitkeydet soveltuvat paineistetun, nesteytetyn maakaasun sovellutuksiin, kuten tässä esitetään.
20 Tällaisten hitsien vetolujuus on edullisesti suurempi kuin noin 930 MPa (135 ksi), edullisemmin suurempi kuin noin 965 MPa (140 ksi) ja vielä edullisemmin ainakin noin ; 1000 MPa (145 ksi). Nykyiset kaupallisesti saatavissa j" j olevat hitsausmenetelmät, joissa käytetään kaupallisesti 25 saatavissa olevia sulavia hitsauslankoja, eivät sovellu yllämainittujen, erittäin lujien, niukkaseosteisten » teräksien hitsaamiseen eivätkä aikaansaa hitsejä, joilla ; ,·, on halutut ominaisuudet kaupallisiin kryogeenisiin, paineistettuihin sovellutuksiin.
,’·' 30 i > * •y Esillä olevan keksinnön pääasiallinen tarkoitus onkin siksi parantaa tähänastista hitsaustekniikkaa sovellet-’·' ; tavaksi ultralujiin, niukkaseosteisiin teräksiin : * : sellaisen hitsausmenetelmän aikaansaamiseksi, jolla 35 aikaansaadaan hitsejä, joiden vetolujuudet ovat suuremmat kuin noin 900 MPa (130 ksi) ja joiden murtumissitkeydet 116273 9 tässä kuvattujen, tunnettujen murtomekaniikan periaatteiden mukaisina soveltuvat kohteena oleviin kryogeenisiin sovellutuksiin.
5 KEKSINNÖN PÄÄPIIRTEET
On aikaansaatu hitsausmenetelmä (johon kuuluu sulava hit-sauslanka, hitsausprosessityyppi ja tiettyjen hitsausparametrien ja -toimenpiteiden valitseminen), 10 jonka avulla voidaan liittää yhteen ultralujia, niukkaseosteisia teräksiä, joilla on erinomainen, kryogeenisiltä sovellutuksilta vaadittava kryogeeninen murtumissitkeys. Keksinnön mukainen hitsausmenetelmä on formuloitu siten, että sillä aikaansaadaan mikrorakenne, 15 jonka mekaaniset ominaisuudet vastaavat niitä tiukkoja vaatimuksia, joita asetetaan paineistetuille kryogeenisille nesteille, kuten paineistetulle nesteyte-tylle maakaasulle, tarkoitetuille sovellutuksille. Hitsausmenetelmällä aikaansaadaan hitsimetalli, jossa on val-20 litsevana hyvin hienorakeinen tilakeskinen kuutiokidera-. kenne (Body Centered Cubic, BCC, crystal structure) .
Hitsausmenetelmällä aikaansaadaan myös hitsimetalli, , jolla on alhainen epäpuhtauspitoisuus, ja siten alhainen ,·, ; epämetallisten sulkeutumien pitoisuus ja joka lisäksi ·, 25 synnyttää yksittäisiä, kooltaan pieniä sulkeumia. Pienen raekoon olennainen vaikutus rakenneterästen lujuuteen ja sitkeyteen, kuten myös pienen sulkeumapitoisuuden olennainen vaikutus sitkeyteen on alan ammattimiehille yleisesti tunnettua. Tekniikka tällaisten ominaisuuksien 30 aikaansaamiseksi hitsimetalleissa paineistetulle, nestey-: tetylle maakaasulle tarkoitettuja sovellutuksia varten ei * sen sijaan ole yleisesti tunnettu. Keksinnön mukaisella hitsausmenetelmällä aikaansaadulla hitsillä on vetolu-juus, joka on suurempi kuin noin 900 MPa (130 ksi) sekä 35 paineistetun, nesteytetyn maakaasun sovellutusta varten tunnettujen murtumismekanismin periaatteiden mukainen 1 1 6273 10 riittävä sitkeys.
PIIRUSTUKSIEN SELITYS
5 Esillä olevan keksinnön edut käyvät selvemmin ilmi seuraavasta yksityiskohtaisesta selityksestä sekä oheisista piirustuksista, joissa:
Kuvio lÄ esittää tietynpituisen halkeaman kriittisen sy-10 vyyden CTOD-murtumissitkeyden ja jäännösjännityksen funktiona; ja
Kuvio 1 B esittää halkeaman geometrian (pituus ja syvyys) .
15
Vaikka keksintöä tullaan seuraavassa selittämään viittaamalla sen edullisimpiin suoritusmuotoihin, niin keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa niihin. Keksinnön on päinvastoin tarkoitus kattaa kaikki vaihtoehdot, muunnokset ja 20 vastaavuudet liitteenä olevien patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.
; KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN KUVAUS
* · t
‘ I
'· 25 Esillä oleva keksintö kohdistuu hitsausmenetelmään, joka on tarkoitettu käytettäväksi liitettäessä yhteen ultralu- * jia, niukkaseosteisia teräksiä, jolloin tuloksena ole-!, . villa hitseillä on erittäin korkeat lujuudet ja , erinomaiset sitkeydet kryogeenisissä lämpötiloissa. Nämä ,30 halutut ominaisuudet ovat seurausta pääasiallisesti kahdesta hitsimetallin mikrorakenteeseen aikaansaadusta ominaispiirteestä. Ensimmäinen ominaispiirre on erittäin : pienirakenteinen tilakeskinen kuutiokiderakenne ja toinen ; erikoispiirre on alhainen epämetallisten sulkeutumien 35 pitoisuus, jossa yksittäiset sulkeumat ovat kooltaan pieniä. Hitsausmenetelmä käsittää sulavan hitsauslangan, 116273 11 hitsausprosessityypin ja tiettyjen hitsausparametrien ja -käytäntöjen valinnan. Edullisia hitsausprosesseja keksinnön mukaista menetelmää varten ovat kaikki suojakaasuhitsausprosessit, kuten 5 kaasumetallikaarihitsaus, TIG-hitsaus, plasmakaarihitsaus (Plasma Arc Welding, PAW) tai niiden muunnokset.
Edullisia hitsausparametrejä ja käytäntöjä, kuten lämpöteho ja suojakaasun koostumus, selitetään seuraavassa tarkemmin.
10
Hitsimetallin kemiallinen koostumus
Eräässä suoritusmuodossa keksinnön mukaisen hitsimetallin kemiallinen koostumus sisältää suunnilleen alla olevassa 15 taulukossa 1 esitetyt määrät rautaa ja seosaineita.
Taulukko 1
Seosaine Edullinen alaraja Edullinen yläraja (painoprosenttia) (painoprosenttia) 20 hiili (C) 0,06 0,10 ;'· mangaani (Mn) 1,60 2,05 : pii (Si) 0,20 0,32 nikkeli (Ni) 1,87 6,00 · kromi (Cr) 0, 30 0, 87 ; 25 molybdeeni (Mo) 0,40 0,56 . . kupari (Cu) 0 0,30 alumiini (AI) 0 0,020 ; . sirkoni (Zr) 0 0,015 ,· , titaani (Ti) 0 0,010 30
Nikkelipitoisuuden yläraja on edullisemmin noin 4,00 painoprosenttia.
• . Pienen raekoon vaikutus 35
Pieni raekoko keksinnön mukaisen hitsimetallin mikrora- 116273 12 kenteessa lisää hitsin lujuutta dislokaatioesteiden ansiosta. Pieni raekoko lisää lohkositkeyttä lyhentämällä dislokaatiokasautumien pituutta, mikä pienentää suurinta mahdollista jännityksen intensiteettiä yksittäisen 5 kasautuman alussa. Tämä tekee mikrosäröjen syntymisen vähemmän todennäköiseksi. Alhaisempi kasautumaintensiteetti parantaa lohkositkeyttä vähentämällä paikallisia mikrovenymiä, joka tekee mikro-onkaloiden muodostumisen vähemmän todennäköiseksi. Pieni 10 raekoko lisää lisäksi yleistä sitkeyttä aikaansaamalla useita "tiesulkuja" säröjen etenemiselle. (Ks. sanastosta selitykset käsitteille dislokaatioeste, lohkositkeys, dislokaatiokasautuma, mikrosärö, mikrovenymä ja mikro-onkalo) .
15
Mikrorakenteen ja raekoon aikaansaaminen
Hienorakeisessa tilakeskisessä kuutiorakenteessa (BCC) dominoi edullisesti itsepäästyvä sälemartensiitti.
20 Rakenne sisältää toisin sanoen vähintään noin 50 tilavuusprosenttia, edullisemmin vähintään noin 70 tilavuusprosenttia ja vielä edullisemmin vähintään noin 90 tilavuusprosenttia itsepäästyvää sälemartensiittia.
. ‘ - j Siinä voi kuitenkin olla huomattavia määriä alempaa . 25 bainiittia, esim. jopa noin 49 tilavuusprosenttia. Pieniä . määriä muita aineosia, kuten neulasmaista ferriittiä, polygonaalista ferriittiä ja ylempää bainiittia (tai : ,·, muita degeneroituja bainiitin muotoja) voi myös olla läsnä pieninä määrinä, mutta ne edullisesti eivät 30 muodosta hallitsevaa osaa rakenteesta. Haluttu ; : martensiittinen/bainiittinen mikrorakenne aikaansaadaan käyttämällä sopivaa hitsimetallin kemiallista koostumusta 1 ! ja oikein hallittua hitsimetallin jäähtymisnopeutta.
: Useita esimerkkejä, joissa kemiallista koostumusta 35 käsitellään, annetaan edempänä. Pienellä lämpöteholla tapahtuvaa hitsausta käytetään, jotta hitsimetalli 116273 13 jäähtyisi nopeammin kuin tyypillisesti käytetyllä suuremmalla lämpöteholla. Lämpöteholla tarkoitetaan hitsaus j ännitettä kerrottuna hitsausvirralla ja jaettuna hitsauksen etenemisnopeudella, ts. kaaritehoa. Pienellä 5 lämpöteholla tapahtuvassa hitsauksessa, jota käytetään keksinnön mukaisessa hitsausmenetelmässä, käytetään kaa-ritehoja, jotka ovat edullisesti noin 0,3 - 2,5 kJ/mm (7,6 - 63,5 kJ/tuuma), ja edullisemmin noin 0,5 - 1,5 kJ/mm (12,7 - 38 kJ/tuuma). Useita eri "raekoon" tasoja 10 voidaan soveltaa haluttuun mikrorakenteeseen ja pienen lämpötehon hitsaustekniikalla pyritään pienentämään jokaisen yksikön kokoa. Pienen hitsauslämpötehon avulla muodostuu kooltaan pieni pylväsmäinen rae, kooltaan pieni alkuausteniittinen rae, kooltaan pieni martensiitti-15 /bainiitti-paketti ja leveydeltään pieni martensiitti-ja/tai bainiitti-säle. "Hienorakeinen" tarkoittaa tässä rakenteeseen viitaten, että pylväsmäisen rakeen koko (leveys) on edullisesti pienempi kuin noin 150 pm ja edullisemmin pienempi kuin noin 100 pm; että alku-20 austeniittisen rakeen koko on edullisesti pienempi kuin noin 50 pm, edullisemmin pienempi kuin noin 35 pm ja ·,, vielä edullisemmin pienempi kuin noin 20 pm; ja että • ; martensiitti-/bainiittipaketin koko on edullisesti : pienempi kuin noin 20 pm, edullisemmin pienempi kuin noin ; 25 15 pm ja vielä edullisemmin pienempi kuin noin 10 pm.
. "Raekoko" tarkoittaa tässä raekokoa määritettynä alan ammattimiehille tunnetulla viivamenetelmällä (line : . . intercept method).
30 Pienen sulkeumapitoisuuden vaikutus * ;' Pieni sulkeumapitoisuus lisää lohkositkeyttä eliminoi- : maila mahdollisia särön alkamiskohtia ja/tai vähentämällä j ’ : mikrojännityksen keskittymiskohtien lukumäärää. Pieni 35 sulkeumapitoisuus lisää sitkeästi tapahtuvaa murtumislujuutta vähentämällä mikro-onkaloiden 116273 14 syntymiskohtien lukumäärää.
Keksinnön mukaan tehdyillä hitseillä on edullisesti alhainen sulkeumapitoisuus, mutta ne eivät ole täysin ilman 5 sulkeumia. Sulkeumat voivat merkittävästi edesauttaa optimaalisten hitsimetalliominaisuuksien saavuttamista.
Ensiksi ne toimivat pelkistiminä sulan hitsimetallin muodostamassa lammikossa. Alhainen happipitoisuus suojakaasussa keksinnön mukaisia hitsauksia 10 suoritettaessa on eduksi, koska se vähentää hapenpoiston tarvetta; jonkinlainen pelkistyspotentiaali sulassa hitsimetallilammikossa on kuitenkin eduksi. Toiseksi sulkeumat voivat olla hyödyllisiä pylväsmäisen ja alkuausteniittisen rakeen kasvun hallitsemisessa koska se 15 lukitsee raerajat. Rajoittamalla rakeen kasvua korotetussa lämpötilassa edistetään pientä raekokoa huoneenlämpötilassa. Koska pieni lämpöteho keksinnön mukaisia hitsejä muodostettaessa kuitenkin auttaa rajoittamaan raekokoa, sulkeumat voidaan rajoittaa 20 sellaiselle tasolle että ne edistävät sitkeyttä, mutta kuitenkin aikaansaavat hyödyllisen raerajojen lukitsemi-: sen.
: Keksinnön mukaan muodostetuissa hitseissä saavutetaan 25 suuria lujuuksia, kuten yllä on todettu. Pienemmän lujuu-.·;·. den omaavien hitsimetallien ollessa kyseessä on yleistä, että aikaansaadaan huomattava tilavuusosuus Ti-pohjaisia : .·. sulkeumia neulamaisen ferriitin ydintymiseksi. Näille pienemmän lujuuden omaaville hitseille neulamainen 30 ferriitti on edullisin mikrorakenne sen hyvien lujuus- ja · sitkeysominaisuuksien ansiosta. Esillä olevalle ';·* keksinnölle, jossa pyritään suurempaan lujuuteen, on ’·' l kuitenkin tunnusomaista välttää suurta ! tilavuuspitoisuutta sulkeumia, jotka toimivat neulamaisen 35 ferriitin ytiminä. On ennemminkin edullista luoda mikrorakenne, jossa sälemartensiitti on vallitsevana.
116273 15
Halutun sulkeumakoon/-pitoisuuden aikaansaaminen
Haluttu pieni sulkeumapitoisuus keksinnön mukaisissa hit- 5 seissä aikaansaadaan valitsemalla ja syöttämällä sopivaa suojakaasua, ylläpitämällä hyvää puhtautta hitsissä ja käyttämällä sulavaa hitsauslankaa, joka sisältää vähäisiä määriä rikkiä, fosforia, happea ja piitä. Sulavan hitsa- uslangan erityinen kemiallinen koostumus on suunniteltu 10 antamaan hitsimetallille haluttu koostumus, joka puolestaan valitaan haluttujen mekaanisten ominaisuuksien perusteella. Halutut mekaaniset ominaisuudet riippuvat kyseessä olevan säiliön rakenteesta; ja keksintö kattaa laajan valikoiman hitsimetallin kemiallisia koostumuksia, 15 joilla voidaan toteuttaa erilaisia rakenteita.
Käyttämällä keksinnön mukaista hitsausmenetelmää hitsimetallimassa laimenee minimaalisesti perusmetallin vaikutuksesta ja sulavan hitsauslangan kemiallinen koostumus on sen vuoksi lähes sama kuin tässä selostetun 20 hitsimetallin. Keksinnön mukaisen hitsaustekniikan mukaan odotettavissa oleva laimennus on pienempi kuin noin 15 %, mutta usein pienempi kuin noin 10 %. Hitsimetallin . keskustan lähellä olevilla alueilla odotettavissa oleva : laimennus on pienempi kuin noin 5 %. Käyttämällä mitä ♦ » 25 tahansa yleisesti tunnettua käänteislaimennuksen laskentamenetelmää alan ammattimies pystyy helposti
I I I
laskemaan, millainen kemiallisen koostumuksen on oltava ; , , keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävässä sulavassa hitsauslangassa halutun kemiallisen koostumuksen 30 aikaansaamiseksi hitsimetalliin. Suojakaasun C02- ja/tai : 02-pitoisuus on edullisesti pieni. Suojakaasu sisältää edullisesti vähemmän kuin noin 10 tilavuusprosenttia, : edullisemmin vähemmän kuin noin 5 tilavuusprosenttia ja : · : vielä edullisemmin vähemmän kuin noin 2 tilavuusprosent- 35 tia C02:ta ja/tai 02:ta. Suojakaasun suurin aineosa on edullisesti argoni; ja suojakaasu sisältää edullisesti 16 1 1 6273 noin 80 tilavuusprosenttia tai enemmän argonia ja edullisemmin enemmän kuin noin 90 tilavuusprosenttia.
Heliumia voidaan lisätä suojakaasuun aina 12 tilavuusprosenttiin asti kaaren 5 käyttäytymisominaisuuksien tai hitsautumissyvyyden ja hitsauspalon profiilin parantamiseksi. Tietylle varasto-säiliörakenteelle voidaan, mikäli tarpeellista, edelleen vähentää epäpuhtauksia suojakaasusta, jotka pyrkivät muodostamaan epämetallisia sulkeutumia hitsimetalliin, kuten 10 alan ammattimiehille on tunnettua, syöttämällä kaasu "nanochem"-suodattimen läpi, joka on TIG-tarkkuushitsauksessa käytetty, ammattimiehille tunnettu väline. Pienen sulkeumapitoisuuden saavuttamiseksi hitsi-metallissa sulavan hitsauslangan ja perusmateriaalin 15 happi-, rikki- ja fosforipitoisuudet ovat edullisesti alhaiset. Yllämainitut keksinnön mukaisen hitsausmenetelmän piirteet aikaansaavat hitsimetallin, joka sisältää edullisesti vähemmän kuin noin 150 ppm fosforia, mutta edullisemmin vähemmän kuin noin 50 ppm 20 fosforia, vähemmän kuin noin 150 ppm rikkiä, mutta ; edullisemmin vähemmän kuin noin 30 ppm rikkiä, ja 1 vähemmän kuin noin 300 ppm happea, mutta edullisemmin ; vähemmän kuin noin 250 ppm happea. Tietyissä kryogeenisissä varastosäiliörakenteissa hitsimetallin 25 happipitoisuus rajoitetaan edullisesti pienempään arvoon ;T': kuin noin 200 ppm.
: ,Mitä sulkeumien kokoon tulee, alhainen hitsauslämpöteho, /'. joka on edullinen keksinnön mukaisten hitsien ,30 valmistamiseksi, valitaan aikaansaamaan rajoitettu ylikuumentuminen ja nopea jäähtyminen, joka rajoittaa
t I
;·’ sulkeumien kasvuaikaa sulan hitsimetallin muodostamassa ':"ί lammikossa. Lisäksi pieniä määriä AI, Ti ja Zr (vähemmän • kuin 0,015 painoprosenttia kutakin) voidaan lisätä 35 yksitellen tai yhdessä muodostamaan pieniä oksideja. Nämä aineosat valitaan niiden korkean happeen yhtymistai- 116273 17 pumuksen takia. Mitä Ti:iin tulee, tämän aineen määrä on pidettävä pienenä, edullisesti pienempänä kuin noin 0,010 painoprosenttia liiallisen neulamaisen ferriitin ydinty-misen estämiseksi. Sulkeumat, jotka keksinnön mukaan syn-5 tyvät, ovat keskimäärin halkaisijaltaan pienemmät kuin noin 700 nm, mutta edullisesti halkaisijaltaan alueella noin 200 - 500 nm. Halkaisijaltaan suurempien kuin noin 1000 nm ei-metallisten sulkeumien lukumäärä alueyksikköä kohti, esim. keksinnön mukaan aikaansaatua hitsin 10 leikkauspintaa kohti, on edullisesti pieni, eli edullisesti pienempi kuin noin 250/mm2.
Esilämmityksen ja lämpötehon välinen tasapaino 15 Paineistetulle, nesteytetylle maakaasulle tarkoitettua sovellutusta varten tarvitaan erittäin luja teräs, mikä voi vaatia jonkintasoista esilämmitystä hitsaussäröjen estämiseksi. Esilämmitys voi muuttaa hitsin jäähtymisnopeutta (korkeampi esilämmitys edistää 20 hitaampaa jäähtymistä), ja tämän keksinnön eräänä : tarkoituksena on tasapainottaa esilämmitystä ja hitsauslämpötehoa (1) hitsaussäröjen ehkäisemiseksi ja : (2) hienorakeisen mikrorakenteen aikaansaamiseksi.
· Esilämmitys suoritetaan edullisesti huoneen lämpötilan ja : : 25 noin 200°C:n (392°F) väliseen lämpötilaan, mutta kuten : alan ammattimiehille on tunnettua, siten että kulloinkin kyseeseen tuleva esilämmityslämpötila valitaan ottaen :; : huomioon materiaalin hitsattavuus ja hitsauslämpöteho.
; Materiaalin hitsattavuus voidaan määrittää käyttämällä ;’ 30 jotakin alan ammattimiehille tunnettua koestusmenetelmää, kuten esim. hallitun lämpötehon koetta (Controlled Thermal Severity Test), Y-railokoetta tai Welding Institute of Canadan koetta. "Mallit" voivat myös palvella tätä tarkoitusta, jolloin todellisia perus- ja hit-35 simetalleja liitetään yhteen käyttämällä kokeiltavia vai- 18 1 1 6273 mistusmenetelmiä. Mallit ovat edullisesti niin isoja, että olosuhteet niissä vastaavat todellisissa varastosäiliössä esiintyviä oloja.
5 Sykähtelevä tehonsyöttö
Sykähtelevää tehonsyöttöä voidaan yleensä käyttää minkä tahansa suojakaasuprosessin yhteydessä, jota käytetään edullisesti keksinnön mukaisessa hitsausmenetelmässä.
10 Kaaren vakavuuden tai tunkeutumissyvyyden langan/kaasun kemiallisesta koostumuksesta johtuvia häiriöitä voidaan huomattavalta osalta korjata käyttämällä sykähtelevää tehonsyöttöä. Kun keksintöä sovelletaan esim. käyttämällä pienlämpötehoista TIG-hitsausta ja matalarikkistä sulavaa 15 hitsauslankaa, voidaan hitsautumissyvyyttä edistää käyttämällä sykähtelevää tehonsyöttöä.
Murtumien hallinta 20 Kuten alan ammattimiehille on tunnettua, huomioonotetta-viin käyttöolosuhteisiin paineistettujen, kryogeenisten juoksevien aineiden kuljettamiseen tarkoitettuja, hitsa-, tusta teräksestä valmistettuja varastosäiliöitä suunni- ‘ ; teltaessa kuuluvat mm. käyttöpaine ja -lämpötila kuten 25 myös lisärasitukset, joille teräs ja hitsit todennäköi sesti joutuvat alttiiksi. Normaaleja murtumismekaniikan mittoja, kuten (i) kriittinen jännitysintensiteettiker-roin (KIC) , joka on tasomuodonmuutoksen murtumissitkeyden ( mitta ja (ii) särön kärjen avauma (Crack Tip Open Displa- 30 cement, CTOD), jota voidaan käyttää elastis-plastisen : murtumissitkeyden mittana, molemmat alan ammattimiehille ··’ tunnettuja, voidaan käyttää teräksen ja hitsien : murtumissitkeyden määrittämiseen. Teräsrakenteille ylei- ’ ; sesti hyväksyttyjä teollisuusnormeja, kuten esim. BSI- 35 julkaisussa esitettyä "Guidance on methods for assessing the acceptability of flaws in fusion welded structu- 116273 19 res",josta yleensä käytetään nimitystä "PD 6493: 1991", voidaan käyttää määrittämään säiliön suurinta sallittua säröä perustuen teräksen ja hitsin (muuttumisvyöhyke ΗΔΖ mukaanluettuna) murtumissitkeyteen ja rasituksiin, joille 5 säiliö joutuu alttiiksi. Alan ammattimies voi kehittää murtumien hallintaohjelman, jolla estetään murtumien syntyminen (i) säiliön asianmukaisella rakenteella, joka minimoi syntyvät jännitykset (ii) asianmukaisella, viat minimoivalla valmistuksen laadunvalvonnalla, (iii) 10 asianmukaisella säiliöön sen eliniän aikana vaikuttavan kuormituksen ja paineiden valvonnalla, ja (iv) asianmukaisella tarkkailuohjelmalla säiliössä syntyvien halkeamien ja vikojen havaitsemiseksi. Edullinen suunnittelufilosofia keksinnön mukaan hitsattuja 15 varastosäiliöitä varten on, kuten alan ammattimiehille on tunnettua, "vuoto ennen murtumista". Näitä näkökohtia kutsutaan yleisesti tässä "tunnetuiksi murtumismekaniikan periaatteiksi".
20 Seuraavassa esitetään eräs näitten tunnettujen murtumis- mekaniikan periaatteiden sovellutusesimerkki, mutta siihen rajoittumatta, jossa tietynpituiselle halkeamalle lasketaan halkeaman kriittinen syvyys käytettäväksi j murtumien hallintaohjelmassa murtumisen alkamisen 25 estämiseksi painesäiliössä.
Kuvio IB esittää halkeaman, jonka pituus on 315 ja syvyys 310. PD6493:a käytetään kuviossa IA esitetyn kriittisen halkeamakoon käyrästön 300 arvojen laskemiseen. Kuvio IA 30 perustuu seuraaviin mitoitusedellytyksiin: Säiliön halkaisija 4,57 m (15 ft) ; Säiliön seinämän paksuus 25,4 mm (1,00 tuuma)
Mitoituspaine 3445 kPa (500 psi) 35 Sallittu rengasjännitys 333 MPa (48,3 ksi) 116273 20
Esimerkissä oletetaan, että pintahalkeaman, esim. hitsisaumassa sijaitsevan aksiaalisen halkeaman, pituus on 100 mm (4 tuumaa). Käyrästö 300 kuviossa IA esittäää halkeaman kriittisen syvyyden CTOD-murtumissitkeyden ja 5 jäännösjännityksen funktiona jäännösjännitystasoille 15, 50 ja 100 % myötöjannityksestä. Jäännösjännityksiä voi syntyä valmistuksen ja hitsauksen yhteydessä; ja PD6493 suosittelee sellaisen jäännösjännityksen käyttöä, jonka arvo on 100 % hitsien (muuttumisvyöhyke mukaanluettuna) 10 myötöjännityksestä, mikäli hitseille ei ole suoritettu jännityksenpoistoa käyttämällä hitsauksen jälkeistä hehkutusta (Post Weld Heat Treatment, PWHT) tai mekaanista jännityksenpoistoa.
15 Paineastiateräksen CTOD-murtumissitkeyden perusteella al-haisimmassa käyttölämpötilassa voidaan säiliön valmistus järjestää niin, että jäännösjännitykset vähenevät, ja tarkastusohjelma (sekä alustava että käynnin aikana tapahtuva) voidaan toteuttaa halkeamien havaitsemiseksi ja 20 mittaamiseksi kriittiseen halkeamakokoon vertaamista var-ten. Tässä esimerkissä, jos teräksen CTOD-sitkeys on , _ 0,025 mm alhaisimmassa käyttölämpötilassa (mitattuna . laboratoriokoekappaleesta) ja jäännösjännitykset on : vähennetty 15 prosenttiin teräksen myötölujuudesta, on .· t 25 halkeaman kriittinen syvyys noin 4 mm (ks. piste 320 .* , kuviossa IA). Käyttämällä samankaltaisia, alan i * ammattimiehille tunnettuja laskentamenetelmiä voidaan ;, , halkeamien kriittiset syvyydet määrittää eripituisille ja
t I I
erimuotoisille halkeamille. Näitä tietoja hyväksi *’ 30 käyttämällä voidaan kehittää laadunvalvontaohjelma ja ‘ tarkastusohjelma (koskien tekniikkaa, havaittavissa olevien halkeamien kokoa, esiintymistiheyttä) halkeamien l: ; havaitsemisen ja korjaamisen varmistamiseksi ennen kuin : ·; ne saavuttavat kriittisen syvyyden tai ennen kuin ne 35 joutuvat alttiiksi mitoituskuormitukselle. Julkaistujen Charpy V-lovi-, KiC- ja CTOD- murtumissitkeyden 116273 21 empiiristen korrelaatioiden perusteella vastaa CTOD-sitkeysarvo 0,025 mm yleensä noin 37 J Charpy V-loviarvoa. Tämän esimerkin tarkoituksena ei ole rajoittaa keksintöä millään tavalla.
5 ESIMERKKEJÄ
Seuraavissa esimerkeissä käytetään keksinnön mukaista hitsausmenetelmää sen tyyppisen perusteräksen 10 hitsaamiseen, joka on kuvattu vireillä olevassa "ULTRA-HIGH STRENGTH, WELDABLE STEELS WITH EXCELLENT ULTRA-LOW TEMPERATURE TOUGHNESS"-nimisessä provisorisessa US-patenttihakemuksessa, jonka prioriteettipäivämäärä on 19.12.1997 ja joka on rekisteröity USA:n 15 patenttivirastossa hakemusnumerolla 60/068816. Näissä esimerkeissä käytetty perusteräs sisältää: 0,05 painoprosenttia hiiltä, 1,70 painoprosenttia mangaania, 0,075 painoprosenttia piitä, 0,40 painoprosenttia kromia, 0,2 painoprosenttia molybdeenia, 2,0 painoprosenttia 20 nikkeliä ja 0,05 painoprosenttia niobia ja muita seosaineita patenttihakemuksessa nro 60/068816 esi-tetyissä rajoissa sisältäen vähintään noin 0, 008 - 0, 03 ; painoprosenttia titaania, noin 0,001 - 0,05 painoprosent- · tia alumiinia ja noin 0,002 - 0,005 painoprosenttia · 25 typpeä. Lisäksi jäännösainemäärät on edullisesti olennaisesti minimoitu perusteräksessä, esim. fosforipitoisuus (P) on edullisesti pienempi kuin noin ; 0,01 painoprosenttia, rikkipitoisuus (S) on edullisesti , pienempi kuin noin 0,004 painoprosenttia ja happi- 30 pitoisuus (O) on edullisesti pienempi kuin noin 0,002 * painoprosenttia. Teräsaihio, jonka kemiallinen koostumus I t edellisen mukainen, on järjestetty aikaansaamaan ’> ultralujan, kaksifaasisen teräslevyn, jonka mikrorakenne * sisältää noin 10 - 40 tilavuusprosenttia ensimmäistä 35 faasia, joka on olennaisesti 100 tilavuusprosenttia ("oleellisesti") ferriittiä ja noin 60 - 90 tila- 116273 22 vuusprosenttia toista faasia, joka pääasiallisesti muodostuu hienorakeisesta sälemartensiitista, hienorakei-sesta alemmasta bainiitista tai näiden seoksesta. Tarkemmin sanottuna esimerkeissä käytetty perusteräs aikaansaa-5 daan muodostamalla yllä kuvatun, halutun kokoomuksen omaava aihio; kuumentamalla aihio noin 955 - 1065°C:n (1750 - 1950°F) lämpötilaan; kuumavalssaamalla aihio teräslevyn muodostamiseksi yhdessä tai useassa valssausvai-heessa, jolloin aikaansaadaan noin 30 - 70 prosentin ohe-10 neminen ensimmäisellä lämpötila-alueella, jossa auste- niitti kiteytyy uudelleen, ts. noin Tnr lämpötilan yläpuolella, kuumavalssaamalla teräslevy edelleen yhdessä tai useassa vaiheessa, jolloin aikaansaadaan noin 40 - 80 prosentin oheneminen toisella lämpötila-alueella noin Tnr 15 lämpötilan alapuolella ja noin muutoslämpötilan Ar3 yläpuolella, ja viimeistelyvalssaamalla teräslevy yhdessä tai useassa vaiheessa, jolloin aikaansaadaan noin 15 - 50 prosentin oheneminen kriittisellä lämpötila-alueella, : .* joka ulottuu noin muutoslämpötilan Ar3 alapuolelta noin 20 muutoslämpötilan Ai yläpuolelle. Kuumavalssattu teräslevy sammutetaan sen jälkeen jäähdytysnopeudella noin 10 - 40°C (18 - 72°F) sekuntia kohti sopivaan sammutuksen ' loppulämpötilaan (Quench Stop Temperature, QST), edul lisesti noin muutoslämpötilan Ms + 200°C (360°F) alapuo-25 lelle, jolloin sammutus lopetetaan. Teräslevyn annetaan ’ jäähtyä huoneen lämpötilaan sammutuksen loputtua. (Ks.
sanastoa koskien lämpötilaa Tnr ja muutoslämpötiloja : Ar3, Ari ja Mg .) 30 ESIMERKKI 1
Ensimmäisessä keksinnön mukaisen menetelmän esimerkissä käytetään kaasumetallikaarihitsausprosessia aikaansaamaan sellainen hitsimetallin kemiallinen koostumus, joka kä-35 sittää rautaa ja noin 0,07 painoprosenttia hiiltä, noin 116273 23 2,05 painoprosenttia mangaania, noin 0,32 painoprosenttia piitä, noin 2,20 painoprosenttia nikkeliä, noin 0,45 painoprosenttia kromia, noin 0,56 painoprosenttia molybdeenia, vähemmän kuin noin 110 ppm fosforia ja vähemmän kuin 5 noin 50 ppm rikkiä. Hitsi tehdään teräkseen, kuten yllä kuvattuun perusteräkseen, käyttämällä argonipohjaista suojakaasua, jossa on vähemmän kuin noin 1 painoprosentti happea. Hitsauslämpöteho on noin 0,3 - 1,5 kJ/mm (7,6 -38 kJ/tuuma). Hitsaamalla tällä tavalla aikaansaadaan 10 hitsi, jonka vetolujuus on suurempi kuin noin 900 MPa (130 ksi), edullisesti suurempi kuin noin 930 MPa (135 ksi), edullisemmin suurempi kuin noin 965 MPa (140 ksi) ja vielä edullisemmin ainakin noin 1000 MPa (145 ksi). Hitsaamalla tällä tavalla aikaansaadaan lisäksi 15 hitsimetalli, jonka transitiolämpötila on alle noin -73°C (-100°F) , edullisesti alle noin -96°C (-140°F) , edullisemmin alle noin -106°C (-160°F) ja vielä edullisemmin alle noin -115°C (-175°F).
20 ESIMERKKI 2 1 ·
1 I
I
Toisessa keksinnön mukaisen menetelmän esimerkissä käyte-!tään kaasumetallikaarihitsausprosessia aikaansaamaan sel-lainen hitsimetallin kemiallinen koostumus, joka käsittää 25 rautaa ja noin 0,10 painoprosenttia hiiltä (edullisesti * vähemmän kuin noin 0,10 painoprosenttia hiiltä, edulli semmin noin 0,07 - 0,08 painoprosenttia hiiltä), noin ’ 1,60 painoprosenttia mangaania, noin 0,25 painoprosenttia * f ’ piitä, noin 1,87 painoprosenttia nikkeliä, noin 0,87 pai- > I j 30 noprosenttia kromia, noin 0,51 painoprosenttia molybdee- : : nia, vähemmän kuin noin 75 ppm fosforia ja vähemmän kuin , : noin 100 ppm rikkiä. Hitsauslämpöteho on noin 0,3 - 1,5 . kJ/mm (7,6 - 38 kJ/tuuma) ja esilämmitystä noin 100°C:een (212°F) käytetään. Hitsi tehdään teräkseen, kuten yllä ku-35 vattuun perusteräkseen, käyttämällä argonipohjaista 116273 24 suojakaasua, jossa on vähemmän kuin noin 1 painoprosentti happea. Hitsaamalla tällä tavalla aikaansaadaan hitsi, jonka vetolujuus on suurempi kuin noin 900 MPa (130 ksi), edullisesti suurempi kuin noin 930 MPa (135 ksi), 5 edullisemmin suurempi kuin noin 965 MPa (140 ksi) ja vielä edullisemmin ainakin noin 1000 MPa (145 ksi). Hitsaamalla tällä tavalla aikaansaadaan lisäksi hitsimetalli, jonka transitiolämpötila on alle noin -73°C (-100°F) , edullisesti alle noin -96°C (-140°F) , 10 edullisemmin alle noin -106°C (-160°F) ja vielä edullisemmin alle noin -115°C (-175°F).
ESIMERKKI 3 15 Kolmannessa keksinnön mukaisen menetelmän esimerkissä käytetään TIG-hitsausprosessia aikaansaamaan sellainen hitsimetallin kemiallinen koostumus, joka käsittää rautaa ja noin 0,07 painoprosenttia hiiltä (edullisesti vähemmän kuin noin 0,07 painoprosenttia hiiltä), noin 1,80 paino-20 prosenttia mangaania, noin 0,20 painoprosenttia piitä, noin 4,00 painoprosenttia nikkeliä, noin 0,5 painoprosenttia kromia, noin 0,40 painoprosenttia molybdeenia, noin 0,02 painoprosenttia kuparia, noin 0,02 painopro- » senttiä alumiinia, noin 0,010 painoprosenttia titaania, t 25 noin 0,015 painoprosenttia sirkonia, vähemmän kuin noin 50 ppm fosforia ja vähemmän kuin noin 30 ppm rikkiä. Hit-sauslämpöteho on alueella noin 0,3 - 1,5 kJ/mm (7,6 - 38 ’ kJ/tuuma) ja esilämmitystä noin 100°C:een (212°F) käytetään. Hitsi tehdään teräkseen, kuten yllä kuvatussa ; 30 perusteräkseen, käyttämällä argonipohjaista suojakaasua, j jossa on vähemmän kuin noin 1 painoprosentti happea.
- j Hitsaamalla tällä tavalla aikaansaadaan hitsi, jonka vetolujuus on suurempi kuin noin 900 MPa (130 ksi), edullisesti suurempi kuin noin 930 MPa (135 ksi), 35 edullisemmin suurempi kuin noin 965 MPa (140 ksi) ja 116273 25 vielä edullisemmin ainakin noin 1000 MPa (145 ksi). Hitsaamalla tällä tavalla aikaansaadaan lisäksi hitsimetalli, jonka transitiolämpötila on alle noin -73°C (-100°F) , edullisesti alle noin -96°C (-140°F), 5 edullisemmin alle noin -106°C (-160°F) ja vielä edullisemmin alle noin -115°C (-175°F) .
Samanlaisia hitsimetallin kemiallisia koostumuksia kuin yllä esitetyissä esimerkeissä voidaan aikaansaada käyttä-10 mällä joko kaasumetallikaarihitsausta tai TIG-hitsausta. TIG-hitsien voidaan kuitenkin odottaa sisältävän vähemmän epäpuhtauksia ja hienomman mikrorakenteen kuin kaasumetallikaarihitsauksella aikaansaatujen hitsien, ja siten niillä on parempi sitkeys alhaisissa lämpötiloissa.
15
Keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa edullisina esimerkkeinä esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan sitä voidaan muunnella ja soveltaa patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Keksinnön mukaista 20 hitsausmenetelmää voidaan soveltaa käyttäen muita teräk-siä kuin yllä kuvattuja ultralujia, niukkaseosteisia teräksiä, jotka on esitetty ainoastaan esimerkkeinä.
* I · 116273 26
Sanasto muutoslämpötila Ari: lämpötila, jossa austeniitin muuttuminen ferriitiksi tai 5 ferriitiksi ja sementiitiksi on loppuun saatettu lämpötilan laskiessa muutoslämpötila Ar3: lämpötila, jossa austeniitti alkaa muuttua ferriitiksi 10 lämpötilan laskiessa BCC (Body-Centered Cubic): tilakeskinen kuutio 15 Charpy V-lovisitkeys:
Charpy V-lovisen koesauvan murtumiseen tarvittava energia ft-lbs tai Joule lohkositkeys: 20 teräksen lohkomurtumislujuus, joka ominaisuus voidaan mi-tata esim., mutta siihen rajoittumatta, käyttämällä CTOD-koetta tai voidaan määrittää käyttämällä Charpy V-; lovikokeista saatua transitiolämpötilan arvoa • ‘ 25 jäähtymisnopeus: .jäähtymisnopeus levyn paksuuden keskikohdassa tai olennaisesti keskikohdassa .·· . kryogeeninen lämpötila: , V 30 lämpötila, joka on alempi kuin noin -40°C (-40°F) ! CTOD (Crack Tip Opening Displacement): särön kärjen avauma 35 CVN (Charpy V-notch): 116273 27
Charpy V-lovi DBTT (Ductile-to-Brittle Transition Temperature): transitiolämpötila välillä sitkeä-hauras; erottaa 5 rakenneterästen kaksi murtumismuotoa toisistaan; transitiolämpötilan alapuolella murtuma tapahtuu pääasiallisesti pienellä energialla lohkomaisesti (hauraasti), transitiolämpötilan yläpuolella sen sijaan pääasiallisesti suurella energialla ja sitkeästi 10 dislokaatio: kiteen yksiulotteinen hilavika dislokaatioeste: 15 ilmiö, jossa jokin este (kuten raeraja tai erkauma) estää tai vaikeuttaa dislokaatioiden etenemistä metallissa dislokaatiokasautuma: syntyy kun useita dislokaatoita, jotka liikkuvat samassa 20 tai lähes samassa liukutasossa, törmää esteeseen ja kasautuu toistensa viereen oleellisesti: > olennaisesti 100 tilavuusprosenttia 25 : hienorakeinen rakenne: tarkoittaa, että pylväsmäisen rakeen koko (leveys) on ’. , edullisesti pienempi kuin noin 150 pm ja edullisemmin . pienempi kuin noin 100 pm; että alkuausteniittisen rakeen 30 koko on edullisesti pienempi kuin noin 50 pm, ; * edullisemmin pienempi kuin noin 35 pm ja vielä ;·’ edullisemmin pienempi kuin noin 20 pm; ja että : martensiitti/bainiittipaketin koko on edullisesti pienempi kuin noin 20 pm, edullisemmin pienempi kuin noin 35 15 pm ja vielä edullisemmin pienempi kuin noin 10 pm 116273 28 GMAW (Gas Metal Arc Gelding): kaasumetallikaarihitsaus 5 raekoko: raekoko määritettynä viivamenetelmällä (line intercept method) HAZ (Heat-Affected Zone): 10 muuttumisvyöhyke kriittisten lämpötilojen väli: noin muutoslämpötilasta Ar3 noin muutoslämpötilaan Αχ lämpötilan laskiessa 15
Kic: kriittinen jännitysintensiteettikerroin kJ: 20 kilojoule : ·.. kPa: kilopascal '· 25 ksi: » kilopounds per square inch niukkaseosteinen teräs: teräs, joka sisältää rautaa ja vähemmän kuin noin 10 pai-\ 30 noprosenttia seosaineita t hitsaus pienellä lämpöteholla: "· hitsaus, jonka kaariteho on edullisesti noin 0,3 - 2,5 kJ/mm (7,6 - 63,5 kj/tuuma), mutta edullisemmin noin 0,5 35 - 1,5 kJ/mm (12,7 - 38 kJ/tuuma) 116273 29 pieni epämetallisten sulkeumien pitoisuus: epämetallisten sulkeumien lukumäärä alueyksikköä kohti, esim. keksinnön mukaan aikaansaatua hitsin leikkauspintaa 5 kohti, joiden halkaisija on suurempi kuin noin 1000 nm, joka edullisesti on pienempi kuin noin 250/mm2 suurimman sallitun halkeaman koko: halkeama, jonka pituus ja syvyys on kriittinen 10 mikrosärö: materiaalin murtumisen ensimmäinen aste lohkomurtumisen alkaessa 15 mikrovenymä: venymä, joka syntyy hienoraemittakaavassa yksittäisen epäjatkuvuuskohdan (tai epäjatkuvuuskohtien ryhmän) ympärillä, joka voi käsittää esim. sulkeuman, erkauman tai toisen faasin pienen alueen 20 mikro-onkalo: onkalo, joka esiintyy teräsmatriisissa epäjatkuvuuskohdan, kuten sulkeuman, erkauman tai toisen : faasin pienen alueen läheisyydessä 25 MPa: megapascal muutoslämpötila Ms: 30 lämpötila, jossa austeniitti alkaa muuttua martensiitiksi : lämpötilan laskiessa : ppm: ; parts per million 35 sammutus: 30 1 1 6273 käsillä olevaa keksintöä selostettaessa nopeutettu jäähdytys millä tahansa tavalla, jossa käytetään sammutusainetta, jonka teräkseen kohdistuva jäähdytysteho on suurempi kuin ilman 5 QST (Quench Stop Temperature): sammutuksen loppulämpötila; levyn pinnan korkein tai olennaisesti korkein lämpötila, johon vaikuttaa levyn kuumemmasta sisuksesta sammutuksen loputtua siirtynyt 10 lämpö aihio: teräskappale, jonka mitat voivat olla mitkä tahansa 15 vetolujuus: suurimman kuormituksen suhde alkuperäiseen poikkipinta-alaan vetokokeessa TIG-hitsaus: 20 Tungsten Inert Gas » » : it lämpötila Tnr: ; lämpötila, jonka alapuolella austeniitti ei kiteydy uu- : delleen : 25 , hitsi: hitsaussauma, joka käsittää (i) hitsimetallin, (ii) muut- : , tumisvyöhykkeen (HAZ) ja (iii) perusmetallin , muuttumisvyöhykkeen "välittömässä läheisyydessä". Se osa 30 perusmetallista, jonka katsotaan olevan : muuttumisvyöhykkeen "välittömässä läheisyydessä" ja sen ’ vuoksi muodostaa osan hitsistä, vaihtelee riippuen : tekijöistä jotka ovat alan ammattimiehille tunnettuja, : esimerkiksi, mutta näihin rajoittumatta, hitsin levey- 35 destä, hitsatun kappaleen koosta, kappaleen hitsaamiseen tarvittavien hitsien lukumäärästä ja hitsien välisistä 116273 31 etäisyyksistä .
USPTO (United States Patent and Trademark Office): USA:n patenttivirasto 5 «

Claims (9)

116273 32
1. Menetelmä perusmetallin hitsaamiseksi, aikaansaamaan hitsin jonka vetolujuus on suurempi kuin 900 Mpa, 5 käyttämällä suojakaasuhitsausprosessia, argonpohjaista suojakaasua ja sulavaa hitsauslankaa, tunnettu siitä, että sulava lanka käsittää rautaa ja: 0,06 - 0,10 painoprosenttia hiiltä 1,60 - 2,05 painoprosenttia mangaania 10 0,20 - 0,32 painoprosenttia piitä 1,87 - 6,00 painoprosenttia nikkeliä 0,30 - 0,87 painoprosenttia kromia 0,40 - 0,56 painoprosenttia molybdeeniä, ja jossa menetelmässä käytetään lämpömäärää, joka on 15 alueella 0,3 - 1,5 kJ/mm, jolloin aikaansaadaan hitsimetalli, jonka transitiolämpötila välillä sitkeä-hauras on alhaisempi kuin noin -73°C ja jonka kiderakenne on hienorakeinen tilakeskinen kuutio, jossa on vähintään noin 50 tilavuusprosenttia päästettyä sälemäistä mar-20 tensiittia ja vähemmän kuin noin 250/rnm2 epämetallisia ' · sulkeumia, joiden halkaisija on suurempi kuin noin 1000 nm, mitattuna hitsimetallin leikkauspinnasta.
’ : 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu •7 : 25 siitä, että hitsimetalli lisäksi sisältää ainakin yhden ‘7 : lisäaineen ryhmästä, johon kuuluu 0 - noin 0,30 painoprosenttia kuparia, 0 - noin 0,020 painoprosenttia . ; : alumiinia, 0 - noin 0,015 painoprosenttia sirkonia ja 0 - : noin 0,010 painoprosenttia titaania. 30
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suojakaasuhitsausprosessi on kaasumetallikaarihitsaus, ja hitsimetalli sisältää rautaa ja noin 0,07 painoprosenttia hiiltä, noin 2,05 35 painoprosenttia mangaania, noin 0,32 painoprosenttia 33 116273 piitä, noin 2,20 painoprosenttia nikkeliä, noin 0,45 painoprosenttia kromia, noin 0,56 painoprosenttia molybdeenia, vähemmän kuin noin 110 ppm fosforia ja vähemmän kuin noin 50 ppm rikkiä. 5
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suojakaasuhitsausprosessi on kaasumetallikaarihitsaus, ja hitsimetalli sisältää rautaa ja noin 1,60 painoprosenttia mangaania, noin 0,25 10 painoprosenttia piitä, noin 1,87 painoprosenttia nikkeliä, noin 0,87 painoprosenttia kromia, noin 0,51 painoprosenttia molybdeenia, vähemmän kuin noin 75 ppm fosforia, vähemmän kuin noin 100 ppm rikkiä ja vähemmän kuin noin 0,10 painoprosenttia hiiltä. 15
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu suojakaasu sisältää vähemmän kuin noin 1 painoprosenttia happea.
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu • siitä, että suojakaasuhitsausprosessi on TIG-hitsaus ja hitsimetalli sisältää rautaa ja noin 1,80 painoprosenttia : mangaania, noin 0,20 painoprosenttia piitä, noin 4,00 : painoprosenttia nikkeliä, noin 0,50 painoprosenttia : 25 kromia, noin 0,40 painoprosenttia molybdeenia, noin 0,30 ; painoprosenttia kuparia, noin 0,02 painoprosenttia alumiinia, noin 0,010 painoprosenttia titaania, noin ;; 0,015 painoprosenttia sirkonia, vähemmän kuin noin 50 ppm ’ ; fosforia, vähemmän kuin noin 30 ppm rikkiä ja vähemmän 30 kuin noin 0,07 painoprosenttia hiiltä.
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suojakaasuhitsausprosessi suoritetaan esilämmityksellä noin 100°C:n (212°F) lämpötilaan. 35 1 1 6273 34
8. Hitsi, joka muodostuu hitsaamalla ainakin kaksi perusmetallin reunaa käyttämällä suojakaasuhitsausproses-sia, argonpohjaista suojakaasua ja sulavaa hitsauslankaa, jossa hitsin vetolujuus on vähintään noin 900 MPa (130 5 ksi), tunnettu siitä, että se käsittää: (i) hitsimetallin, jonka transitiolämpötila välillä sitkeä-hauras on alhaisempi kuin noin -73°C (-100°F) ja jonka kiderakenne on hienorakeinen tilakeskinen kuutio, jossa on vähintään noin 50 tilavuusprosenttia päästettyä 10 sälemäistä martensiittia ja vähemmän kuin noin 250/mm2 epämetallisia sulkeumia, joiden halkaisija on suurempi kuin noin 1000 nm mitattuna hitsimetallin leikkauspinnasta, ja joka lisäksi sisältää rautaa ja seuraavat seosaineet: 15 noin 0,06 - 0,10 painoprosenttia hiiltä noin 1,60 - 2,05 painoprosenttia mangaania noin 0,20 - 0,32 painoprosenttia piitä noin 1,87 - 4,00 painoprosenttia nikkeliä noin 0,30 - 0,87 painoprosenttia kromia 20 noin 0,40 - 0,56 painoprosenttia molybdeeniä: : (ii) muuttumisvyöhykkeen; ja (iii) perusmetallin osia muuttumisvyöhykkeen välittömässä : läheisyydessä. ; 25
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen hitsi, tunnettu siitä, ; että hitsimetalli lisäksi sisältää ainakin yhden lisäaineen ryhmästä, johon kuuluu nollasta noin 0,30 : painoprosenttiin kuparia, nollasta noin 0,020 : painoprosenttiin alumiinia, nollasta noin 0,015 30 painoprosenttiin sirkonia ja nollasta noin 0,010 painoprosenttiin titaania. 116273 35
FI992679A 1997-06-20 1999-12-14 Ultraluja kryogeeninen hitsi FI116273B (fi)

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US5028097P 1997-06-20 1997-06-20
US5028097 1997-06-20
US5396697P 1997-07-28 1997-07-28
US5396697 1997-07-28
US8546298P 1998-05-14 1998-05-14
US8546298 1998-05-14
US9812738 1998-06-18
PCT/US1998/012738 WO1998058758A1 (en) 1997-06-20 1998-06-18 Ultra-high strength cryogenic weldments

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI19992679A FI19992679A (fi) 2000-02-18
FI116273B true FI116273B (fi) 2005-10-31

Family

ID=27367715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI992679A FI116273B (fi) 1997-06-20 1999-12-14 Ultraluja kryogeeninen hitsi

Country Status (42)

Country Link
US (1) US6114656A (fi)
EP (1) EP1017531B1 (fi)
JP (1) JP3964467B2 (fi)
KR (1) KR100358826B1 (fi)
CN (1) CN1261299A (fi)
AR (1) AR015124A1 (fi)
AT (1) AT410418B (fi)
AU (1) AU733606B2 (fi)
BG (1) BG64249B1 (fi)
BR (1) BR9810200A (fi)
CA (1) CA2292737C (fi)
CH (1) CH693769A5 (fi)
CO (1) CO5050284A1 (fi)
CZ (1) CZ295944B6 (fi)
DE (1) DE19882488B4 (fi)
DK (1) DK176042B1 (fi)
DZ (1) DZ2532A1 (fi)
EG (1) EG22049A (fi)
ES (1) ES2167196B1 (fi)
FI (1) FI116273B (fi)
GB (1) GB2341130B (fi)
GE (1) GEP20043261B (fi)
HR (1) HRP980347B1 (fi)
HU (1) HUP0003580A3 (fi)
ID (1) ID25606A (fi)
IL (1) IL133330A (fi)
MY (1) MY118794A (fi)
NO (1) NO318671B1 (fi)
NZ (1) NZ502045A (fi)
OA (1) OA11238A (fi)
PE (1) PE42099A1 (fi)
PL (1) PL186658B1 (fi)
RO (1) RO120535B1 (fi)
SE (1) SE520133C2 (fi)
SI (1) SI20153A (fi)
SK (1) SK172099A3 (fi)
TN (1) TNSN98099A1 (fi)
TR (1) TR199903172T2 (fi)
TW (1) TW387832B (fi)
UA (1) UA57788C2 (fi)
WO (1) WO1998058758A1 (fi)
YU (1) YU67799A (fi)

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW396253B (en) * 1997-06-20 2000-07-01 Exxon Production Research Co Improved system for processing, storing, and transporting liquefied natural gas
TW359736B (en) * 1997-06-20 1999-06-01 Exxon Production Research Co Systems for vehicular, land-based distribution of liquefied natural gas
JP3519966B2 (ja) * 1999-01-07 2004-04-19 新日本製鐵株式会社 低温靱性に優れた超高強度ラインパイプおよびその製造法
GC0000233A (en) * 2000-08-07 2006-03-29 Exxonmobil Upstream Res Co Weld metals with superior low temperature toughness for joining high strength, low alloy steels
FR2815562B1 (fr) * 2000-10-23 2003-01-03 Air Liquide Procede de soudo-brasage tig
US6852175B2 (en) * 2001-11-27 2005-02-08 Exxonmobil Upstream Research Company High strength marine structures
CA2468163A1 (en) 2001-11-27 2003-06-05 Exxonmobil Upstream Research Company Cng fuel storage and delivery systems for natural gas powered vehicles
JP4528089B2 (ja) * 2003-10-22 2010-08-18 新日本製鐵株式会社 耐脆性破壊発生特性を有する船体用大入熱突合せ溶接継手
FR2865151A1 (fr) * 2004-01-21 2005-07-22 Air Liquide Procede de soudage par laser d'acier, en particulier ferritique
US7842903B2 (en) * 2005-10-31 2010-11-30 Lincoln Global, Inc. Short arc welding system
US9333580B2 (en) * 2004-04-29 2016-05-10 Lincoln Global, Inc. Gas-less process and system for girth welding in high strength applications
US8759715B2 (en) 2004-10-06 2014-06-24 Lincoln Global, Inc. Method of AC welding with cored electrode
US8704135B2 (en) * 2006-01-20 2014-04-22 Lincoln Global, Inc. Synergistic welding system
US20070221643A1 (en) * 2004-04-29 2007-09-27 Lincoln Global, Inc. Gas-less process and system for girth welding in high strength applications including liquefied natural gas storage tanks
JP2006225718A (ja) * 2005-02-17 2006-08-31 Kobe Steel Ltd 低温靭性および耐SR割れ性に優れた高強度Cr−Mo鋼用溶着金属
AT8860U1 (de) * 2005-04-13 2007-01-15 Magna Steyr Fahrzeugtechnik Ag Modularer behälter für kryogene flüssigkeiten
DE102005018876A1 (de) * 2005-04-22 2006-10-26 Linde Ag Schweißen hochfester Stähle
EA013206B1 (ru) * 2005-12-22 2010-04-30 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Способы увеличения деформационной способности без разрушения сварочного соединения и определения геометрии сварочного соединения, система сваренных трубчатых элементов и устройство для определения геометрии сварочного соединения
JP5365217B2 (ja) * 2008-01-31 2013-12-11 Jfeスチール株式会社 高強度鋼板およびその製造方法
JP5365216B2 (ja) * 2008-01-31 2013-12-11 Jfeスチール株式会社 高強度鋼板とその製造方法
CN101920412A (zh) * 2010-09-07 2010-12-22 上海交通大学 耐高温低合金钢电焊条药皮及其焊条
CN103338889B (zh) * 2011-01-28 2015-11-25 埃克森美孚上游研究公司 具有优异延性抗扯强度的高韧性焊缝金属
TWI544976B (zh) 2012-12-27 2016-08-11 Metal Ind Res & Dev Ct Method for manufacturing advanced high strength steel rim and its fixture
ES2627220T3 (es) 2014-05-09 2017-07-27 Gestamp Hardtech Ab Métodos para la unión de dos formatos y los formatos y los productos obtenidos
WO2016001706A1 (en) * 2014-07-03 2016-01-07 Arcelormittal Method for producing a high strength steel sheet having improved strength and formability and obtained sheet
WO2016001702A1 (en) * 2014-07-03 2016-01-07 Arcelormittal Method for producing a high strength coated steel sheet having improved strength, ductility and formability
AU2016377688B2 (en) 2015-12-22 2022-03-10 Thermatool Corp. High frequency power supply system with closely regulated output for heating a workpiece
WO2017192619A1 (en) * 2016-05-02 2017-11-09 Exxonmobil Research And Engineering Company Field girth welding technology for high manganese steel slurry pipelines
RU2018141283A (ru) * 2016-05-02 2020-06-03 ЭкссонМобил Рисерч энд Энджиниринг Компани Труба из стали с высоким содержанием марганца с зоной сварного шва, имеющей чрезвычайно высокую эрозионно-коррозионную стойкость, и способ ее получения
CN109604863B (zh) * 2019-01-14 2021-07-13 上海连山金属材料有限公司 一种高强韧气体保护焊丝
DE102019113181A1 (de) 2019-05-17 2020-11-19 Krones Aktiengesellschaft Umreifungsvorrichtung, Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines wenigstens einen Artikel umfassenden Gebindes

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3097294A (en) * 1963-07-09 Electric arc welding and wire therefor
US3769491A (en) * 1969-08-15 1973-10-30 Teledyne Inc Production of an improved non-austenitic steel weld deposit
US3745322A (en) * 1969-12-24 1973-07-10 Sumitomo Metal Ind Welding process preventing the bond brittleness of low-alloy steels
US3732393A (en) * 1970-09-03 1973-05-08 Messer Griesheim Gmbh Electric arc welding process
JPS5114975B1 (fi) * 1971-04-10 1976-05-13
US3716691A (en) * 1971-04-27 1973-02-13 Allegheny Ludlum Ind Inc Shielded arc welding with austenitic stainless steel
US3919519A (en) * 1972-01-27 1975-11-11 Int Nickel Co Welding material
JPS5653472B2 (fi) * 1974-11-27 1981-12-18
GB2259881B (en) * 1991-08-30 1994-07-20 Nippon Kokan Kk Method for gas-shield arc welding of a pipe and weld wire for use in the welding method
AU4111193A (en) * 1992-05-27 1993-12-30 Alloy Rods Global, Inc. Welding electrodes for producing low carbon bainitic ferrite weld deposits
KR100222302B1 (ko) * 1995-02-03 1999-10-01 아사무라 타카싯 저항복비를 가지는 저온인성이 우수한 고강도 라인파이프강재

Also Published As

Publication number Publication date
ES2167196B1 (es) 2003-10-16
ID25606A (id) 2000-10-19
CA2292737A1 (en) 1998-12-30
TR199903172T2 (xx) 2000-06-21
NO996355L (no) 2000-02-21
EP1017531B1 (en) 2003-10-22
DK176042B1 (da) 2006-02-06
SI20153A (sl) 2000-08-31
BG104001A (en) 2000-12-29
CZ295944B6 (cs) 2005-12-14
CO5050284A1 (es) 2001-06-27
PE42099A1 (es) 1999-05-19
MY118794A (en) 2005-01-31
OA11238A (en) 2003-05-26
BG64249B1 (bg) 2004-07-30
JP2001508705A (ja) 2001-07-03
AR015124A1 (es) 2001-04-18
KR20010014026A (ko) 2001-02-26
US6114656A (en) 2000-09-05
AU733606B2 (en) 2001-05-17
GEP20043261B (en) 2004-06-25
YU67799A (sh) 2001-05-28
GB2341130B (en) 2002-01-09
BR9810200A (pt) 2000-08-08
SE520133C2 (sv) 2003-05-27
RO120535B1 (ro) 2006-03-30
NO318671B1 (no) 2005-04-25
PL337532A1 (en) 2000-08-28
CH693769A5 (de) 2004-01-30
HRP980347A2 (en) 1999-02-28
KR100358826B1 (ko) 2002-10-31
SE9904575L (sv) 2000-02-10
HUP0003580A3 (en) 2001-05-28
HUP0003580A2 (hu) 2001-04-28
GB9930090D0 (en) 2000-02-09
TNSN98099A1 (fr) 2000-12-29
PL186658B1 (pl) 2004-02-27
JP3964467B2 (ja) 2007-08-22
EG22049A (en) 2002-06-30
IL133330A0 (en) 2001-04-30
ATA907498A (de) 2002-09-15
CA2292737C (en) 2005-06-14
WO1998058758A1 (en) 1998-12-30
CZ9904554A3 (cs) 2000-11-15
DE19882488T1 (de) 2000-08-03
IL133330A (en) 2003-06-24
SK172099A3 (en) 2000-08-14
CN1261299A (zh) 2000-07-26
HRP980347B1 (en) 2002-06-30
UA57788C2 (uk) 2003-07-15
NZ502045A (en) 2000-12-22
ES2167196A1 (es) 2002-05-01
DK199901825A (da) 1999-12-20
AU8152298A (en) 1999-01-04
NO996355D0 (no) 1999-12-20
DZ2532A1 (fr) 2003-02-08
FI19992679A (fi) 2000-02-18
DE19882488B4 (de) 2004-08-12
AT410418B (de) 2003-04-25
EP1017531A4 (en) 2000-10-04
GB2341130A (en) 2000-03-08
TW387832B (en) 2000-04-21
EP1017531A1 (en) 2000-07-12
SE9904575D0 (sv) 1999-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI116273B (fi) Ultraluja kryogeeninen hitsi
US6085528A (en) System for processing, storing, and transporting liquefied natural gas
PL187657B1 (pl) Sposób transportu sprężonego, skroplonego gazu ziemnego układem sieci rurociągowej i układ sieci rurociągowej dystrybucji sprężonego, skroplonego gazu ziemnego
WO2001063974A1 (en) Welding consumable wires
US6852175B2 (en) High strength marine structures
RU2198771C2 (ru) Сверхвысокопрочные криогенные сварные соединения
MXPA99011349A (es) Soldaduras criogenicas de muy alta resistencia
Hickmann et al. Production and properties of high strength nickel alloy steel plates for low temperature applications
Hickmann et al. Production and Properties of 9% Nickel Steel for LNG Applications
Hansson Control of weldability: research leading to the development of two new quenched and tempered tool steels
OA11995A (en) Improved system for processing, storing, and transporting liquefied natural gas.

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 116273

Country of ref document: FI

MA Patent expired