CH371095A - Verfahren zur Herstellung von mit Druck belastbaren Gefässen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von mit Druck belastbaren Gefässen

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CH371095A CH6292058A CH6292058A CH371095A CH 371095 A CH371095 A CH 371095A CH 6292058 A CH6292058 A CH 6292058A CH 6292058 A CH6292058 A CH 6292058A CH 371095 A CH371095 A CH 371095A
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Description


  
 



  Verfahren zur Herstellung von   niit    Druck belastbaren Gefässen
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von geschweissten, mit Druck belastbaren Gefässen. Hierunter sind Gefässe zu verstehen, die einem vorbestimmten maximalen inneren Überdruck, dem Arbeitsdruck des Gefässes, widerstehen, z. B. geschlossene Druckgefässe, wie Autoklaven und Gasbehälter, ferner auch hohe offene Gefässe zum Aufbewahren von Flüssigkeiten, welche insbesondere an ihren unteren Teilen einem grossen statischen inneren Überdruck gewachsen sein müssen.



   Für Druckgefässe bestehen bekanntlich von staatlichen Behörden genehmigte Vorschriften. So gelten z. B. in Schweden die  Druckgefäss-Normen , die von der     Druckgefäss-Kommission     herausgegeben und von dem    Königl.      Arbeiterschutz-Amt       geneh-    migt worden sind. Die durch diese Normen vorgeschriebenen Formeln zur Berechnung der   Wand    stärken von Druckgefässen enthalten einen Faktor   s. r,    der ein Mass für die Festigkeit des Materials darstellt und für die Wandstärke massgebend ist.



   Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, eine Verbesserung der bisher üblichen Verfahren zur Herstellung von geschweissten Gefässen der genannten Art zu schaffen, und zwar in der Weise, dass die   Wand    stärke auf Grund eines   aber-Wertes    bestimmt werden kann, der die bisher zugrunde gelegten Werte für das betreffende Material wesentlich übersteigt. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass viele Stähle, die sich zur Herstellung von derartigen Gegenständen eignen, die Eigenschaft besitzen, dass sie ihre Festigkeit erheblich steigern, falls sie unterhalb ihrer Umkristallisierungstemperatur, beispielsweise bei Zimmertemperatur, einer Zugspannung ausgesetzt werden, ohne dass dadurch ihre Dehnbarkeit in allzu hohem Grade herabgesetzt wird.

   Typische derartige Stähle sind austenitische oder vorwiegend austenitische Stähle, beispielsweise austenitische rostfreie Stähle.



   Erfindungsgemäss verfährt man dabei so, dass man als Werkstoff zur Herstellung des geschweissten Gefässes einen Stahl wählt, der als wesentlichen Struk  turpestandtelil    Austenit enthält, und dass man das Gefäss bei einer Temperatur unterhalb der Umkristallisierungstemperatur des erwähnten Stahles einem so grossen hydraulischen oder pneumatischen inneren   Überdruck    aussetzt, dass eine bleibende Dehnung erfolgt, wobei diese   Kaitreckung    ohne Verwendung einer äusseren, die Dehnung begrenzenden Form ausgeführt wird.



   Das beschriebene Verfahren bringt noch den Vorteil mit sich, dass örtliche Spannungskonzentrationen sich ausgleichen und zugleich eine Konstruktion mit gleichmässigerer Festigkeit ihrer einzelnen Teile erreicht wird.



   Die Kaltreckung des Materials wird zweckmässigerweise dadurch erreicht, dass in das Gefäss Wasser oder eine andere Flüssigkeit unter einem die gewünschte bleibende Dehnung ergebenden Druck eingepresst wird und dadurch dem Material Festigkeitseigenschaften verliehen werden, die mit Rücksicht auf den vorgeschriebenen Sicherheitsfaktor bei dem für die Konstruktion bestimmten Betriebsdruck ausreichend sind.



   Da zur Durchführung des Verfahrens keine das Gefäss umschliessenden Formen oder   dergleichen    benötigt werden, um die Ausdehnung des Gefässes zu begrenzen, ist seine betriebsmässige Anwendung äusserst einfach.



     Falls    nach der Druckbehandlung oder Kaltrekkung Rohrstutzen, Mannlochstutzen und ähnliche Anschlüsse durch Schweissen am Gefäss anzubringen sind, muss berücksichtigt werden, dass die beim Schweissen auftretende Erhitzung eine örtliche Beseitigung Wirkung der   Kaitreckung    hervorruft. Eine Kompensierung dieser örtlichen Schwächung lässt  sich dadurch erreichen, dass die Stellen für den Anschluss der   anzuschliessendenTeüe    kräftiger bemessen werden, als sonst erforderlich wäre. Auch diejenigen
Stellen des Behälters, an denen Löcher und Stutzen anzubringen sind, können bereits im voraus kräftiger als die umgebenden Teile bemessen werden, beispielsweise so viel kräftiger, dass dort keine bleibende Dehnung entsteht. Eine Kombination der angedeuteten
Massnahmen ist auch möglich.



   Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, in der
Fig. 1 ein geschweisstes zylindrisches Druckgefäss vor der Druckbehandlung und
Fig. 2 dasselbe Druckgefäss in fertig hergestelltem Zustand darstellt.



   Es sei angenommen, dass der Behälter aus einem rostfreien Stahl mit 18% Chrom und   8%    Nickel, also aus einem ausgeprägt austenitischen Material, hergestellt wird. Der Behälter besteht aus zwei gewölbten Stirnwänden 10 und 11 und einem diese miteinander verbindenden, ganz geschweissten, zylindrischen Mantel 12 von durchaus gleichmässiger Wandstärke. Mitten in jeder der Stirnwände befindet sich eine Öffnung mit eingeschweissten zylindrischen Stutzen 13 bzw. 14, während zwei zylindrische Stutzen 15 und 16 jeweils in Öffnungen im Mantelteil eingeschweisst sind. Jeder der Stutzen ist an seiner äusseren Mündung vorübergehend durch einen angeschweissten, gewölbten Deckel 18 abdichtend verschlossen. Mitten in einem der Deckel ist ein Anschlussstutzen 17 für eine nichtgezeigte   Druckwasser-    pumpe eingeschweisst.

   Bei der Einführung von Druckwasser in den Behälter erfährt dieser eine maximale Dehnung in der Längsmitte des Mantels 12 in Umfangsrichtung des Behälters, während die Dehnung der durch die Stirnwände versteiften Endteile des Mantels etwas kleiner wird. Die Dehnung wird vermessen, und die Zuführung des Druckwassers wird unterbrochen, wenn der gewünschte Dehnungswert erreicht worden ist.



   Die für jeden einzelnen Fall geeignete Dehnung hängt in erster Reihe von den Eigenschaften des zur Anwendung gelangenden Materials ab. In der Regel ist eine bleibende Dehnung des Materials der schwächsten Teile des Gefässes erforderlich, die wesentlich grösser als   0,2%    ist, um eine erhebliche Verbesserung der Festigkeitseigenschaften des Gefässes bzw. eine erhebliche Erhöhung der Streckgrenze des Stahles zu gewährleisten. Vorzugsweise wählt man den   Kaltreckungsdruck    hoch genug, um eine bleibende Dehnung der schwächsten Teile von 1 bis 4%, höchstens aber 10%, zu erreichen.



   Nach erfolgter Kaltreckung werden die vorübergehend angeschweissten Deckel 18 weggeschnitten.



  Gemäss Fig. 2 wird anstelle der entfernten Deckel 18 an den Stutzen 13 und 14 jeweils ein Flanschstück 20, am Stutzen 15 ein gerades Rohr 21 und am verstärkten Stutzen 16 ein geflanschtes Knierohr 22 angeschweisst. Es ist zu bemerken, dass die Wandstärke der Stutzen 13 und 15 verhältnismässig klein bemes sen ist, während die Behälterwand rings um diese Stutzen durch Aufschweissen eines zusätzlichen Bleches verstärkt ist und dass die Wandstärke des Stutzens 14 so gross ist, dass er allein eine ausreichende Versteifung des angrenzenden Teils der Stirnwand gewährleistet, um der durch das Loch in dieser Stirnwand hervorgerufenen Schwächung Rechnung zu tragen. Wenn man die Stutzen erst nach der Kaltverformung anschweissen will, muss man die Verstärkungen noch etwas stärker bemessen.



   Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist im Mantelteil 12 ein Blech 19 eingeschweisst, das wesentlich stärker ist als die übrigen Mantelbleche. Nach der Kaltreckung des Behälters wird aus diesem Blech eine Öffnung ausgeschnitten, in der ein Mannlochring 23 eingeschweisst wird (siehe Fig. 2). Dieser Mannlochring ist derart bemessen, dass er lediglich der durch das Loch hervorgerufenen Schwächung Rechnung trägt.



  Die Stärke des ebenfalls der Kaltreckung unterworfenen Bleches 19 ist dagegen so bemessen, dass sie für den durch das Schweissen entfernten Kaltreckungseffekt Kompensation leistet. Der Mannlochdeckel ist mit 24 und der Mannlochbügel mit 25 bezeichnet.



   Ein Behälter der auf der Zeichnung dargestellten Art wurde aus einem austenitischen Material hergestellt, dessen Streckgrenze anfangs bei 25,0   kgmm2    lag. Dadurch, dass in den Behälter bei Zimmertemperatur Wasser unter einem solchen Druck eingepresst wurde, dass eine maximale bleibende Dehnung des   Mantels von 2,3 % erfolgte, wurde eine Erhöhung    der Streckgrenze um 7,5   kgi'mm2    auf 32,5   kgXmm2    erreicht. Zugleich stellte sich eine nur geringfügige Absenkung des Dehnbarkeitswertes des Materials ein, und zwar von 53 auf   495o.    Die angegebenen Zahlenwerte beziehen sich in diesem Falle auf das Material des Behälters vor bzw. nach der Druckbehandlung.

   In dem beschriebenen Falle ergab sich durch die Anwendung der Erfindung bei gleichbleibendem Sicherheitsfaktor eine Materialersparung von etwa 23%.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von geschweissten, mit Druck belastbaren Gefässen, dadurch gekennzeichnet, dass man als Werkstoff für das Gefäss einen Stahl wählt, der als wesentlichen Strukturbestandteil Austenit enthält, und dass man das Gefäss bei einer Temperatur unterhalb der Umkristallisierungstem peratur des erwähnten Stahles einem so grossen hydraulischen oder pneumatischen inneren Überdruck aussetzt, dass eine bleibende Dehnung erfolgt, wobei diese Kaltreckung ohne Verwendung einer äusseren, die Dehnung begrenzenden Form ausgeführt wird.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäss aus austenitischem rostfreiem Stahl hergestellt wird.
    2. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäss einem inneren Überdruck ausgesetzt wird, der eine bleibende Dehnung der schwächsten Teile desselben ergibt, die mehr als 0,2% beträgt.
    3. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck hoch genug gewählt wird, um eine bleibende Dehnung der schwächsten Teile von mindestens 1% und höchstens 2,3 % zu gewährleisten.
    4. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck hoch genug gewählt wird, um eine bleibende Dehnung der schwächsten Teile von höchstens 10% zu gewährleisten.
    5. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand stärke des Gefässes so klein bemessen wird, dass erst nach der Kaitreckung das Gefäss dem inneren Druck unter Einhaltung der vorschriftsgemässen Sicherheitsmarge zu widerstehen vermag.
    6. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Stat- zen und andere Anschlüsse vor der Kaltreckung eingeschweisst werden.
    7. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Einzelteile des Gefässes derart bemessen werden, dass in diesen Teilen bei der Kaltreckung keine bleibende Dehnung erhalten wird.
    8. Verfahren nach Patentanspruch, wobei Stutzen und andere Anschlüsse nach der Kaitreckung eingeschweisst werden, dadurch gekennzeichnet, dass Stutzen und andere Anschlüsse derart bemessen werden, dass dadurch der durch die Schweisshkze hervorgerufenen Her absenkung der Kaltreckungswirkung Rechnung getragen wird.
CH6292058A 1957-08-16 1958-08-14 Verfahren zur Herstellung von mit Druck belastbaren Gefässen CH371095A (de)

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