Opis patentowy opublikowano: 88 09 30 142 925 CZ . tLNlA \j. ..10 Pat*nio*ego Int Cl.4 C22C 38/22 Twórca wynalazku: Uprawniony z patentu: Uhion Carbide Corporation, Danbury (Stany Zjednoczone Ameryki) STAL NISKOSTOPOWA Erzedmiotem wynalazku jest stal niskostopowa, przeznaczona do wykonywania z niej zbiorników gazu, przykladowo gazów przemyslowych takich jak tlen, azot, argon itp.Cisnieniowe zbiorniki gazów przemyslowych, czyli tak zwane butle gazowe, przezna¬ czone do magazynowania gazów i ich transportowania, musza spelniac wiele bardzo ostrych wymagan bezpieczenstwa, a w zwiazku z tym musza byc wykonywane ze stali o specjalnie do¬ bieranych skladach, spelniajacych wszelkie parametry wytrzymalosciowe. Typowa stal nisko¬ stopowa, stosowana do wytwarzania zbiorników gazu, zawiera wagowo wegiel w ilosci mniejszej niz 1,096, chrom w ilosci mniejszej niz 5,096, fosfor w ilosci do 0,196, siarke w ilosci do 0,0596, oraz zelazo i srodki odtleniajace. Ze stali o podanym wyzej skladzie mozna wy¬ konywac zbiorniki gazu o scisle okreslonych pojemnosciach, a ponadto zbiorniki te prze¬ znaczone sa do obciazenia cisnieniem o scisle okreslonych wartosciach granicznych, Wartosci pojemnosci i cisnienia, ze wzgledów wytrzymalosciowych nie moga byc przekraczane, chociaz w praktyce wystepuja czesto przypadki zapotrzebowania na zbiorniki o znacznie wiekszych pojemnosciach i/lub przenoszacych dzialanie wyzszych cisnien gazu w nich magazynowanego.Zadaniem wynalazku jest opracowanie skladu stali niskostopowej, umozliwiajacej konstrukcje i budowe zbiorników gazu przenoszacych cisnienie o wartosciach wyzszych niz konwencjonalne zbiorniki, majacych znacznie wieksza pojemnosc i odpornosc na dzialanie wy¬ sokich temperatur, a ponadto stal wedlug wynalazku powinna charakteryzowac sie zwiekszona wytrzymaloscia na rozciaganie, lepsza odpornoscia na odpuszczanie i kruche pekanie* Efastawlone zadania spelnia stal niskostopowa wedlug wynalazku, zawierajaca wagowo wegiel w ilosci 0,28 do 0,5096, mangan w ilosci 0,6 do 0,996, chrom w ilosci 0,8 do 1,196, molibden w ilosci 0,15 do 0,2596, wanad w ilosci 0,004 do 0,1096, fosfor w ilosci nie wiek¬ szej niz 0,04096, siarke w ilosci do 0,01596, oraz dwa srodki odtleniajace stanowiace alu-2 142 925 minium w ilosci 0,005 do 0,05% i krzem w ilosci 0,15 do 0,35%, a ponadto zawierajaca pier¬ wiastki ksztaltujace wtracenie, w ilosci zaleznej od ilosci siarki, które stanowi wapn w ilosci 0,8 do 3 razy wiekszej niz ilosc siarki albo pierwiastki ziem rzadkich w ilosci 2 do 4 razy wiekszej niz ilosc siarki* Przedmiot wynalazku zostanie dokladniej opisany na podstawie rysunku, na którym fig* 1 przedstawia w uproszczeniu typowa konstrukcje cylindrycznego zbiornika gazu w prze¬ kroju podluznym, fig. 2 - wytrzymalosc na rozciaganie w temperaturze pokojowej w funkcji temperatury odpuszczania dla cylindrycznego zbiornika gazu wykonanego ze stali wedlug wy¬ nalazku, i dla cylindrycznego zbiornika gazu wykonanego ze znanej stali, fig* 3 - odpornosc na kruche pekanie w temperaturze pokojowej w funkcji wytrzymalosci na rozciaganie w tempe¬ raturze pokojowej dla cylindrycznego zbiornika wykonanego ze stali wedlug wynalazku oraz dla cylindrycznego zbiornika gazu wykonanego ze znanej stali, a fig* 4 przedstawia wytrzy¬ malosc udamosciowa Charpy'ego w funkcji wytrzymalosci na rozciaganie w temperaturze pokojo¬ wej dla cylindrycznego zbiornika gazu wykonanego ze stali wedlug wynalazku i dla cylindrycz¬ nego zbiornika gazu wykonanego ze znanej stali* Jak pokazana na fig« 1 cylindryczny zbiornik gazu 10 zlozony jest z plaszcza zawie¬ rajacego cylindryczna czesc srodkowa 11 o stosunkowo równomiernej grubosci scianki bocznej, czesc denna 13, która jest nieco grubsza niz scianka boczna i czesc górna 12, która tworzy zwezony obszar szyjkowy, przeznaczony do wspierania zaworu gazowego i regulatora, który moze byc potrzebny do napelniania i wyprowadzania gazu z butli* Czesc denna 13 ma przekrój wklesly do wewnatrz, aby lepiej mogla wytrzymywac wewnetrzne cisnienie w butli* Zbiornik ta¬ ki jest przeznaczony do ustawiania go w pozycji pionowej na czesci dennej* Zbiorniki takie jak przedstawiony na fig* 1 sa szeroko stosowane do przechowywania i transportowania wielu róznych gazów z miejsca wytwarzania lub napelniania do miejsca uzy¬ cia* Kiedy zbiornik jest oprózniony, jest on odsylany do powtórnego napelniania* W trakcie tego zbiornik moze podlegac znacznemu zuzyciu w postaci wyszczerbien, wgniecen i przypalen przy spawaniu* Takie oznaki zuzycia moga stanowic równiez wady, które wystepuja od czasu jej wykonania* Takie wady pierwotne lub powstale w czasie eksploatacji zostaja powiekszone przez powtórne naladowanie, rozladowanie, powtórne naladowanie itd*, którym to zabiegom butla podlega, jak równiez przez wystawienie na dzialanie srodowiska powodujacego korozje* Oczywiscie zbiornik cylindryczny nie musi ulegac zniszczeniu pomimo niewlasciwego obchodzenia sie z nim podczas normalnej eksploatacji* 0 osiagach cylindrycznego zbiornika gazu decyduje glównie material* z którego zbiornik jest wykonany* Stwierdzono, ze stal nis- kostopowa wedlug wynalazku zadowalajaco spelnia wszelkie warunki, które cylindryczne zbior¬ niki gazu normalnie powinny spelniac, z równoczesnym zapewnieniem zwiekszonej wytrzymalosci na rozciaganie i odpornosci na kruche pekanie w porównaniu z konwencjonalnymi zbiornikami* Lepsze parametry stali stopowej wedlug wynalazku powoduja mniejsze zuzycie materialu po¬ trzebnego dla wykonania zbiornika cylindrycznego niz w przypadku konwencjonalnych zbiorników* Stal niskostopowa wedlug wynalazku dobrze dostosowana do specyficznych problemów pojawiajacych sie podczas eksploatacji takich butli, zawiera pewne specjalne pierwiastki w dokladnie okreslonych ilosciach* Wlasnie to dokladne okreslenie skladu stopu umozliwia doskonale dostosowanie go w charakterze materialu na cylindryczne zbiorniki gazu.Stal wedlug wynalazku zawiera 0,28-0,5096 wagowych wegla, który jest najwazniejszym pierwiastkiem powodujacym twardosc i wytrzymalosc na rozciaganie hartowanej i odpuszczanej stali martenzytycznej* Zawartosc wegla ponizej 0,28% wagowo nie wystarcza dla uzyskania wytrzymalosci na rozciaganie w zadanym zakresie 1035-1200 MPa po odpuszczeniu w tempera¬ turze wiekszej niz mozliwa dla znanych stali* Takie odpuszczanie w podwyzszonej temperatu¬ rze powoduje, ze stal wedlug wynalazku ma zwiekszona zaroodpornosc w porównaniu ze stala dotychczas uzywana na butle gazowe. Zawartosc wegla powyzej 0,50% wagowych moze powodowac pekanie po hartowaniu. Tak wiec okreslony zakres zawartosci wegla zapewnia wystarczajaca142 925 3 ilosc wegla dla zadanej wytrzymalosci na rozciaganie po odpuszczeniu, a równoczesnie ilosc wegla wystarczajaco mala, aby wykluczyc pekanie podczas hartowania butli w celu wytworzenia struktury martenzytycznej. Wegiel w podanej ilosci polepsza równiez hartownosc i pomaga do osiagniecia calkowitej struktury martenzytycznej scianek butli.Wazne jest zapewnienie struktury koncowej, która Jest zasadniczo odpuszczona struk¬ tura martenzytyczna, w calym przekroju scianki butli. Taka mikrostruktura zapewnia najwyz¬ sza odpornosc na kruche pekanie przy koniecznych wartosciach wytrzymalosci, przy czym odpor¬ nosc na kruche pekanie oznacza miare odpornosci materialu na rozszerzanie sie ostrego pekniecia* Stal powinna zawierac wystarczajaca ilosc pierwiastków takich jak mangan, krzem, chrom, molibden, nikiel i wanad, dla zapewniania odpowiedniej hartownosci. Hartownosc musi byc wystarczajaca, aby uzyskac przynajmniej okolo 90# struktury martenzytycznej w sciance butli po jednostronnym hartowaniu albo w oleju, albo w syntetycznym polimerowym osrodku hartujacym, który symuluje hartowanie w oleju. Silniejsze hartowanie wodne nie jest zaleca¬ ne ze wzgledów na wieksze prawdopodobienstwo spowodowania pekniec hartowniczych, które po¬ waznie zaszkodzilyby strukturalnej calosci zbiornika. Zawartosc wegla zostala ograniczona do 0,50# wagowych, aby jeszcze bardziej zmniejszyc mozliwosc takich pekniec hartowniczych.Okreslanie hartownosci danej stali dokonuje sie przez obliczanie idealnej srednicy krytycznej lub przez przeprowadzenie koncowej próby hartowniczej, takiej jak próba Jominy'ego.Poniewaz zadany poziom hartownosci zalezy od grubosci scianki, czynnika hartujacego i wa¬ runków hartowania, stanu powierzchni, wymiarów cylindra i temperatury itp., trzeba stosowac takie metody doswiadczalne, aby okreslic mozliwy do przyjecia poziom hartownosci i odpo¬ wiedni sklad stopu dla zapewnienia takiej hartownosci. Znormalizowane sposoby, takie jak mikroskopia optyczna lub dyfrakcja promieni rentgenowskich sa stosowane dla okreslenia za¬ wartosci struktury martenzytycznej.Innym wymaganiem materialowym, które stal stopowa musi spelniac, jest wystarcza¬ jaca odpornosc na odpuszczanie. Korzystne jest zapewnienie temperatury odpuszczania przy¬ najmniej 537°C, najkorzystniej przynajmniej 593°C. Zdolnosc do odpuszczania do wytrzyma¬ losci na rozciaganie 1035-1200 MPa przy zastosowaniu tego zakresu temperatur odpuszczania zapewni ponadto optymalnie zahartowana i calkowicie odpuszczona mikrostrukture podczas obróbki cieplnej.Odpornosc na odpuszczanie i wystarczajaco wysoki zakres temperatur odpuszczania sa równiez wazne ze wzgledu na ewentualne dzialanie podwyzszonych temperatur podczas eksplo¬ atacji zbiornika. Moze to miec miejsce na przyklad podczas pozaru lub na skutek niezamie¬ rzonego zetkniecia z" lukiem elektrycznym przy spawaniu. Wysoka temperatura odpuszczania zmniejsza do minimum stopien mieknienia materialu przy takim narazeniu. Rmadto stal stopo¬ wa, która umozliwia wysoka'temperature odpuszczania, bedzie równiez miala wyzsza wytrzyma¬ losc w wysokiej temperaturze. Spowoduje to zwiekszenie odpornosci zbiornika cylindrycz¬ nego na wybrzuszenie sie i pekanie przy dzialaniu takich warunków podczas eksploatacji.Ela spelnienia tych celów stal stopowa powinna zawierac wystarczajace ilosci pierwiastków z grupy obejmujacej mangan, krzem, chrom, molibden i wanad, aby umozliwic stosowanie tempe¬ ratury odpuszczania przynajmniej 537°C« Minimalna zawartosc wegla 0,2896 wagowo zostala podana równiez z tego samego powodu.Stal stopowa wedlug wynalazku zawiera 0,6-0,9# wagowych manganu. Ta okreslona ilosc w polaczeniu z innymi podanymi pierwiastkami powoduje, ze stal stopowa wedlug wyna¬ lazku ma wystarczajaca hartowno sc dla zapewnienia calkowicie martenzytycznej struktury przy predkosciach hartowania nie prowadzacych do pekniec hartowniczych. Jest to wazne dla otrzymania optymalnego polaczenia wytrzymalosci na rozciaganie i odpornosci na kruche pekanie. Mangan sluzy równiez do wiazania siarki w postaci siarczku manganu, zamiast w postaci siarczku zelaza.4 142 925 Siarczek zelaza wystepuje w stalach w postaci cienkich warstw na granicach ziaren sustenitu i jest bardzo szkodliwy dla odpornosci na kruche pekanie* Stal stopowa wedlug wynalazku zawiera siarke zasadniczo w postaci tlenosiarczków wapnia. Trudno jest jednak zapewnic, aby absolutnie cala ilosc siarki wystepowala w tego typu wtraceniach. Obecnosc manganu w podanej ilosci rozwiazuje ten problem i uwalnia material od potencjalnie nie¬ bezpiecznych cienkich warstw siarczku zelaza.Stal stopowa wedlug wynalazku zawiera 0,15-0,3596 wagowych krzemu. Krzem wystepuje jako srodek odtleniajacy, który wspomaga dzialanie dodatków aluminium, wapnia i pier¬ wiastków ziem rzadkich. Krzem przyczynia sie równiez do uzyskania wytrzymalosci na odpusz¬ czanie, a w konsekwencji polepsza zaroodpornosc materialu butli. Ibnadto krzem jest Jednym z pierwiastków polepszajacych hartownosc. Zawartosc krzemu ponizej 0,1596 wagowych nie wy¬ starcza dla osiagniecia dobrego uzysku pózniej wprowadzanych- dodatków stopowych. Zawartosc krzemu wieksza niz 0,3596 wagowych nie da w wyniku dalszego zmniejszenia zawartosci tlenu w stopie.Stal stopowa wedlug wynalazku zawiera 0,8-1,196 wagowych chromu. Chrom ma na celu zwiekszenie hartownosci stali. Przyczynia sie on równiez do uzyskania wytrzymalosci na odpusz¬ czanie, która jest istotna dla zaroodpornosci. Zawartosc chromu ponizej 0,896 wagowych w polaczeniu z innymi wymienionymi pierwiastkami nie wystarcza dla uzyskania odpowiedniej hartownosci. Przy zawartosci chromu powyzej 1,196 wagowych efektywnosc chromu w dalszym zwiek¬ szeniu hartownosci jest znacznie zmniejszona.Stal stopowa wedlug wynalazku zawiera 0,15-0,2596 wagowych molidbenu. Molibden jest pierwiastkiem szczególnie przyczyniajacym sie do zwiekszania hartownosci oraz zwieksza wytrzymalosc na odpuszczanie i wytrzymalosc na wysoka temperature* Molibden dziala szcze¬ gólnie dobrze w polaczeniu z chromem, a okreslony zakres zawartosci molibdenu odpowiada ilosciom molibdenu, które sa szczególnie skuteczne przy podanym zakresie zawartosci chromu.Stal stopowa wedlug wynalazku zawiera 0,005-0,0596 wagowych aluminium, które wpro¬ wadzono jako odtleniacz i ze wzgledu na jego pozytywny wplyw na zawartosc wtracen. Zawar¬ tosc aluminium ponizej 0,00596 wagowych moze nie wystarczac dla uzyskania zawartosci nie rozpuszczonego tlenu ponizej 40 czesci na milion (ppm), która jest potrzebna dla zmniejsza¬ nia do minimum powstawania wtracen tlenkowych podczas krzepniecia, fbnadto zawartosc alu¬ minium ponizej 0,00596 wagowych nie wystarcza dla unikniecia powstawania wtracen tlenkowych typu krzemianowego, które sa plastyczne i zmniejszalyby odpornosc na kruche pekanie w kierunku poprzecznym. Zawartosc aluminium wieksza niz 0,0596 wagowych dawalaby w wyniku stal bardziej zanieczyszczona, zawierajaca pasmowe wtracenia tlenku glinowego.Stal niskostopowa wedlug wynalazku zawiera 0,04-0,1096 wagowych wanadu, wykazujace¬ go silna tendencje do tworzenia azotków i weglików, która wspomaga wtórne utwardzanie i stanowi glówna przyczyne zwiekszonej odpornosci na odpuszczanie, która wyraznie pokazano na fig.2 . Zawartosc wanadu ponizej 0,0496 wagowych w polaczeniu z innymi wymienionymi pier¬ wiastkami bedzie niewystarczajaca dla osiagniecia zadanego zwiekszenia odpornosci na odpusz¬ czanie. Rmiewaz duze zawartosci wanadu maja tendencje do zmniejszania hartownosci, za¬ wartosc wanadu powyzej 0,1096 wagowych bylaby niepozadana i niepotrzebna, Jesli chodzi o odpornosc na odpuszczanie. Zawartosci wegla i manganu wedlug wynalazku sa podane dla skom¬ pensowania ewentualnego mozliwego zmniejszenia hartownosci na skutek podanej zawartosci wanadu.Stal stopowa wedlug wynalazku zawiera nie wiecej niz 0,04096 wagowych fosforu* Za¬ wartosc fosforu wieksza niz 0,04096 wagowych bedzie zwiekszala prawdopodobienstwo wystepo¬ wania kruchosci na granicach ziaren i w konsekwencji spowoduje utrate odpornosci na kruche pekanie.142 925 5 Stal stopowa wedlug wynalazku zawiera nie wiecej niz 0,015# wagowych siarki* Obec¬ nosc wiecej niz 0,015% wagowych siarki gwaltownie zmniejsza odpornosc na kruche pgcanie, zwlaszcza w kierunku poprzecznym* fbniewaz najwieksze naprezenie butli jest naprezeniem obwodowym! wazne jest. aby odpornosc na kruche pekanie w kierunku poprzecznym byla zwie¬ szona do maksimum. Ograniczenie zawartosci siarki do nie wiecej niz 0,015# wagowych, zwlaszcza w polaczeniu z iloscia wapnia lub pierwiastków ziem rzadkich, daje zadana odpor¬ nosc na kruche pacanie w kierunku poprzecznym - przynajmniej 77 MFa*m ' f korzystnie 93 MBa*m ' . tak aby uzyskac uprzednie przeciekanie przed naglym pgcnieclem przy zakresie wytrzymalosci na rozciaganie 1035-1200 MR&« Stal stopowa wedlug wynalazku zawiera wapn w ilosci 0,8-3 razy zawartosc siarki* Siarka ma szkodliwy wplyw na odpornosc na kruche pgcanie w kierunku poprzecznym* ze wzgledu na obecnosc podluznych wtracen siarczku manganu* Obecnosc wapnia w ilosci zasadniczo równej ilosci siarki powoduje, ze siarka wystepuje w postaci sferycznych wtracen tlenowo-slarczko- wych, a nie w postaci podluznych wtracen siarczku manganu* Fblepsza to znacznie odpornosc na kruche pekanie w kierunku poprzecznym* Obecnosc wapnia powoduje równiez powstawanie kon¬ trolowanych wtracen tlenkowych o ksztalcie kulistym, zamiast wtracen pasmowych tlenku gli¬ nowego* fbwoduje to dalsze polepszenie odpornosci na kruche pikanie w kierunku poprzecznym* Wapn polepsza równiez plynnosc stali, co moze zmniejszyc utlenianie wtórne, polepszyc czys¬ tosc stali i zwiekszyc wydajnosc produkcji stali* Kontrola ksztaltu wtracen uzyskiwana przy obecnosci wapnia moze byc równiez osiag¬ nieta przy obecnosci pierwiastków ziem rzadkich lub cyrkonu* Ody dla takiej kontroli ksztaltu wtracen stosuje sie pierwiastki ziem rzadkich takie jak lantan, cer, prazeodym* neodym itp* wystepuja one w ilosci 2-4 razy ilosc siarki* Oprócz wyzej wymienionych skladników stal wedlug wynalazku powinna zawierac nie wiecej niz 0,012% wagowych azotu* Zawartosc azotu wigcsza niz 0,012% wagowych moze zmniej¬ szyc odpornosc na kruche pekanie, powodujac w wyniku pekanie miedzyziarnowe i doprowadzic do zmniejszonej obrabialnosci na goraco* Korzystnie, stal wedlug wynalazku zawiera nie wiecej niz 0,010% wagowych tlenu* Hen w stali wystepuje w postaci wtracen tlenkowych* Zawartosc tlenu wieksza niz 0,010% wagowych spowoduje nadmierna liczbe wtracen, które zmniejszaja odpornosc stali na pekanie i obnizaja jej wspólczynnik mikroczystosci* Ebnadto stal wedlug wynalazku zawiera nie wiecej niz 0,20% wagowych miedzi* Za¬ wartosc miedzi wieksza niz 0,20% wagowych ma szkodliwy wplyw na obrabialnosc na goraco i zwlgcsza prawdopodobienstwo naderwan, które moga spowodowac przedwczesne pekniecie zme¬ czeniowe.Innymi normalnymi zanieczyszczeniami stali* które moga wystepowac w sladowych ilosciach, sa olów, bizmut, cyna, arsen, antymon, cynk itp* Zbiorniki gazu sa wytwarzane ze stali niskostopowej wedlug wynalazku w dowolny sposób znany w teclnice* Czesto stosowa¬ nym sposobem wytwarzania zbiorników gazu jest wytlaczanie plaszcza cylindrycznego* Sposób ten* chociaz bardzo wydajny w produkcji sprzyja rozciaganiu kazdej wady w kierunku osio¬ wym zbiornika* Rmiewaz glówne naprezenia w materiale napelnionego zbiornika sa napreze¬ niami obwodowymi w sciance cylindra* wszystkie takie osiowo wydluzone wady zorientowane bylyby poprzecznie do glównego naprezenia w zbiorniku* co zwieszaloby do maksimum szkodli¬ wy wplyw na calosc zbiornika* Stwierdzono* ze stal stopowa wedlug wynalazku ma zaskakujaco równomierna wytrzymalosc kierunkowa 1 ciagliwosc oraz doskonala odpornosc na kruche pacanie w kierunku poprzecznym, to znaczy, ze stal ta ma zadziwiajaca niska anizotropowosc* Ta niska anizotropowosc skutecznie przeciwdziala utracie integralnosci konstrukcji na skutek wydluzenia wad* Ta cecha stall stopowej wedlug wynalazku jeszcze bardziej zwieksza jej przydatnosc Jako materialu na budowe cylindrycznych zbiorników gazu*6 142 925 Dalsze zalety stali niskostopowej wedlug wynalazku w stosunku do znanych stali nisko- stopowych wynikaja z wykresu na fig. 2, 3 i 4, gdzie porównano wlasciwosci materialu wedlug wynalazku z materialem konwencjonalnym zbiorników. Na fig. 2, 3 i 4 linia A-F sa to najlepsze krzywe z pewnej liczby prób zbiorników cylindrycznyeh• Kazdy zbiornik cylindryczny moze miec poszczególne wlasnosci materialu nieco lepsze lub gorsze niz odpowiednia krzywa.Na fig. 2 linia A przedstawia wytrzymalosc na rozciaganie w temperaturze pokojowej stali stopowej wedlug wynalazku w funkcji temperatury odpuszczania, a linia B przedstawia wytrzymalosc na rozciaganie w temperaturze pokojowej w funkcji temperatury odpuszczania zna¬ nej stali. Wytrzymalosc na rozciaganie jest wazna, poniewaz im wieksza Jest wytrzymalosc na rozciaganie materialu i odpowiedni zalozony poziom naprezen, tym mniej potrzeba materialu na konstrukcje danego zbiornika. Tb zmniejszenie zuzycia materialu jest korzystne ekonomicznie nie tylko jako takie, ale ponadto zmniejszony ciezar powoduje znaczne zwiekszenie wydajnosci zbiornika, która rozumie sie jako stosunek pojemnosci zbiornika do jego ciezaru. Jak poka¬ zano na fig. 2 dla podanej obróbki cieplnej wytrzymalosc na rozciaganie stali stopowej wedlug wynalazku jest znacznie wieksza niz stali konwencjonalnej, która jak juz wspomniano poprzed¬ nio jest materialem normalnie stosowanym do wytwarzania zbiorników gazu. Polepszona wytrzy¬ malosc na rozciaganie stali stopowej wedlug wynalazku uzyskiwana jest wraz z mozliwa do przy¬ jecia odpornoscia na kruche pekanie, jak to pokazano na fig. 3* Nie jest tak w przypadku znanej stali, która na niedopuszczalnie mala odpornosc na kruche pekanie, przy zwiekszonej wytrzymalosci na rozciaganie, Ponadto, poniewaz zaleznosc wytrzymalosci na rozciaganie od temperatury odpuszczania dla stali stopowej wedlug wynalazku ma mniejsze pochylenie niz w przypadku znanej stali, mozna stosowac szerszy zakres temperatur odpuszczania dla dostosowa¬ nia do zadanego zakresu wytrzymalosci na rozciaganie dla stali stopowej wedlug wynalazku, co umozliwia wieksza elastycznosc wytwarzania.Figura 2 ilustruje jeszcze inna zalete stali stopowej wedlug wynalazku. Jak widac wytrzymalosc na rozciaganie stali wedlug wynalazku przy odpuszczaniu w temperaturze 593°C jest w przyblizeniu taka sama jak wytrzymalosc na rozciaganie znanej stali, przy odpusz¬ czaniu w temperaturze tylko 482°C. Pdniewaz stal stopowa wedlug wynalazku moze byc obrabiana cieplnie do uzyskania zadanej wytrzymalosci przy wyzszej temperaturze odpuszczania niz dla znanej stali, zatem stal stopowa wedlug wynalazku ma wieksza wytrzymalosc w podwyzszonej temperaturze i dlatego ma daleko lepsza zaroodpornosc Jiiz znana stal. Cecha ta jeszcze bar¬ dziej zwieksza przydatnosc stali stopowej wedlug wynalazku jako materialu na konstrukcje zbiorników gazu.Polepszona zaroodpornosc stali stopowej wedlug wynalazku w stosunku do znanej stali przedstawiona zostala w tabeli I, gdzie podano wyniki badan przeprowadzonych dla znanej stali, odpuszczanej w temperaturze 482°C i dla stali stopowej wedlug wynalazku, odpuszcza¬ nej w temperaturze 579°C. Prety z kazdej z tych stali o nominalnym przekroju poprzecznym 4,8 x 9,5 mm ogrzewano indukcyjnie w podanej temperaturze przez 15 min., a nastepnie zmie¬ rzono wytrzymalosc kazdego preta na rozciaganie. Wyniki dla stali stopowej wedlug wynalazku (kolumna A) i dla znanej stali (kolumna B) podano w tabeli I.Jak widac stal stopowa wedlug wynalazku ma znacznie lepsza zaroodporno sc w sto¬ sunku do znanej stali.Tabela I Temperatura I i 537 593 648 760 I _ J Wytrzymalo sc na rozciaganie j ! - Ag MBa | Bg - MPa 802 Wytrzymalo sc } Wzrost na rozciaganie | % 622 400 211 700 470 364 186 15 33 10 12142 925 7 Na fig, 3 linia C przedstawia odpornosc na kruche pekanie w kierunku poprzecznym w temperaturze pokojowej dla stali wedlug wynalazku, w funkcji wytrzymalosci na rozciaganie w temperaturze pokojowej, a linia D przedstawia odpornosc na kruche pekanie w kierunku poprzecznym w temperaturze pokojowej, w funkcji wytrzymalosci na rozciaganie w temperaturze pokojowej dla znanej stali* Odpornosc na kruche pekanie jest waznym parametrem, poniewaz jest ona miara zdolnosci zbiornika gazu do utrzymania swej calosci strukturalnej pomimo wad wy¬ stepujacych i ewentualnie pogarszajacych sie podczas wytwarzania oraz wgniecen, wyszczerbien i nadpalen przy spawaniu, które wystepuja podczas eksploatacji* Jak widac z fig* 3 odpor¬ nosc na kruche pekanie w kierunku poprzecznym dla stali stopowej wedlug wynalazku jest znacz¬ nie wieksza niz dla znanej stali* Odpornosc na pekanie jest waznym parametrem równiez z innych przyczyn* Rzadane jest, by zbiorniki cisnieniowe przeciekaly przed peknieciem* Oznacza to, ze jezeli zbiornik cis¬ nieniowy ma zostac uszkodzony, to powinien on byc uszkadzany stopniowo, tak aby jego spre¬ zona zawartosc mogla uchodzic bez przeszkód, w przeciwienstwie do naglego pekniecia, które moze byc bardzo niebezpieczne* W zbiorniku gazu kazda niewielka wada w plaszczu istniejaca od poczatku lub spowodowana podczas eksploatacji bedzie sie zwiekszac wraz z powtarzalnym ladowaniem zbiornika i ewentualnie takie okresowe obciazenie scianki zbiornika spowoduje, ze wada taka lub pekniecie osiagnie wielkosc krytyczna, tak ze nastapi awaria zbiornika pod obciazeniem* Wady takie moga rozrastac sie równiez na skutek poddania zbiornika dzialaniu srodowiska sprzyjajacego korozji w warunkach dzialania cisnienia* Ogólnie przyjeta norma przecieku przed pekaniem jest to, ze zbiornik cylindryczny musi utrzymac swa integralnosc konstrukcyjna w obecnosci wady przechodzacej przez scianke o dlugosci przynajmniej równej dwom grubosciom scianki* Odpornosc materialu na pekanie okresla zaleznosc pomiedzy wartoscia naprezenia a krytycznymi wymiarami wady* Stal stopowa 1/2 wedlug wynalazku ma odpornosc na pekanie wynoszaca przynajmniej 77 MIfe*m , korzystnie 1 /2 93 MPa*m , przy wytrzymalosci na rozciaganie wynoszacej przynajmniej 1032 MPa* Stal stopo¬ wa wedlug wynalazku o ulepszonej odpornosci na kruche pekanie, w porównaniu z materialem sluzacym konwencjonalnie do wykonywania zbiorników cylindrycznych, zdolna jest do zachowa¬ nia cechy omawianej jako przeciekanie przed peknieciem dla wiekszych wad i wiekszych napre¬ zen niz w przypadku konwencjonalnego materialu* Cecha ta stanowi dalsze wskazanie, ze stal stopowa wedlug wynalazku jest odpowiednia jako material dla budowy zbiorników gazu* Inny sposób przedstawienia polepszonej odpornosci na kruche pekanie stali stopowej wedlug wynalazku w stosunku do znanej stali jest wytrzymalosc udarnosciowa wedlug Charpy'ego.Dane te przedstawione sa w postaci graficznej na fig* 4* Linia E przedstawia wytrzymalosc udarnosciowa wedlug Charpy*ego w temperaturze pokojowej dla stali stopowej wedlug wynalazku w funkcji wytrzymalosci na rozciaganie, a linia F przedstawia wytrzymalosc udarnosciowa wedlug Charpy'ego w temperaturze pokojowej w funkcji wytrzymalosci na rozciaganie znanej stali* Jak widac z fig* 4 wytrzymalosc udarnosciowa wedlug Charpy*ego dla stali stopowej wedlug wynalazku jest znacznie wieksza niz dla znanej stali* W tabeli II przedstawiono i porównano parametry zbiornika gazu wykonanego ze stali wedlug wynalazku (kolumna A) i majacego porównywalne wymiary zbiornika gazu wykonanego ze znanej stali (kolumna B), gdy magazynowanym gazem jest tlen* Objetosc tlenu obliczono przy temperaturze 18°C i przy cisnieniu atmosferycznym* Tabela II 1 Parametr 1 Maksymalne cisnienie gazu j Rjemnosc dla tlenu (m3) j (kG) 1 -4- 1 1 1 1 L . 1 1 A 20,6 34,2 14,3 _ -—"T-———————-, 1 l 1 1 1 18,1 | . L. —... l ! 29,7 j8 142 925 c.d. tabeli II -r- -+- I I I Zbiornik cylindryczny - srednica wewnetrzna (cm) - grubosc scianki (mm) - wysokosc (cm) - ciezar (kG) 22 5,1 140 51 22 140 66 maksymalne naprezenie eksplo¬ atacyjne (MPa) maksymalna wytrzymalosc na rozciaganie (MPa; wydajnosc (nr02/kg butli) 470 1035 0,67 j 305 i i ?23 — ! 0,45 Jak wynika z tabeli II cylindryczny zbiornik gazu wykonany ze stali wedlug wynalazku ma znacznie lepsze parametry od zbiorników wykonanych z konwencjonalnych stali* W szczegól¬ nosci zbiornik gazu wykonany ze stali wedlug wynalazku ma wydajnosc w przyblizeniu 0,7 w porównaniu z wartoscia 0,45 dla zbiornika wykonanego ze znanej stali• Oznacza to polepszenie o okolo 48%. PL PL PL