Książęcy - Ducol

Ducol lub „D”-stal to nazwa wielu wysokowytrzymałych stali niskostopowych o różnym składzie, opracowanych po raz pierwszy od wczesnych lat dwudziestych XX wieku przez szkocką firmę David Colville & Sons , Motherwell .

Zastosowania obejmowały budowę kadłubów okrętów wojennych i lekkie opancerzenie, mosty drogowe i zbiorniki ciśnieniowe, w tym kotły parowe do lokomotyw i reaktory jądrowe.

Historia

Oryginalna stal Ducol lub „D” jest stalą manganowo-krzemową, hartowaną wersją nowych, sprawdzonych standardowych stali konstrukcyjnych opracowanych przez David Colville & Sons tuż po I wojnie światowej.

Było to ulepszenie stali brytyjskiej Admiralicji „HT” (High Tensile), stali do budowy statków i lekkiej stali pancernej opracowanej w 1900 r. i używanej do końca I wojny światowej. HT była stalą węglową z niewielką zawartością niklu, co pozwoliło na utwardzenie jej do większego poziomu bez pękania (czyli zwiększonej „wiązkości”). Zagraniczne podobne stale – na przykład niemiecka „Low-%” Nickel Steel i amerykańska High Tensile Steel (HTS) – były bardziej złożonymi stopami wykorzystującymi chrom, wanad i molibden.

Aż do około 1945 roku Ducol generalnie zawierał tylko mangan i krzem jako pierwiastki stopowe. Nowsze gatunki spawalne (gatunki A i B Ducol W21, W25, W30 i W30) zawierają różne ilości niklu, chromu, miedzi, molibdenu i wanadu.

Kompozycja

Skład różnych stali typu Ducol

Stopień	% C	% Mn	% Si	% P	% S	% Ni	% Cr	% miesiąca	% Cu	% V	Uwagi
Stal Royal Navy „HT”	0,35~0,40	0,8~1,2	0,15
§R. Mosty Sumida	0,24~0,30	1,4~1,6
IJN Ducol	0,25~0,30	1,20 ~ 1,60	?
Ducol, RN „D”-stal	0,24~0,30	1,50	0,06~0,10	ślad	ślad
§Most Chelsea	0,25	1,52	0,13	0,03	0,03				0,36
Dukol W21	0,23	1,7				0,5 maks.	maks. 0,25
Dukol W25	0,2 maks.	1,5 maks				0,5 maks.	0,3 maks.	0,3 maks.
Dukol W30	0,18 maks.	1,4 maks				0,5 maks.	0,8 maks.	maks. 0,25	0,5 maks.	0,1 maks.
Ducol W30 klasa A	0,11~0,17	1,0~1,5	0,4 maks.			0,7 maks	0,4 ~ 0,7	0,2~0,28	0,3 maks.	0,04~0,12
Ducol W30 klasa B	0,09~0,15	0,9 ~ 1,5	0,4 maks.			0,7~1,0	0,4 ~ 0,7	0,2~0,28	0,3 maks.	0,04~0,12
§Wielka 'A'	0,1	1,4	?			0,2	0,5	0,25		0,1

Spawalność

Chociaż współczesne gatunki Ducolu są określane jako „spawalne”, niekoniecznie oznacza to „łatwo spawalne”. Raport z 1970 roku dotyczący wybuchu w cylindrze wykonanym z Ducol 30 wykazał, że w Ducol W30 kruchość strefy wpływu ciepła (HAZ) występuje w spoinach, chyba że obróbka cieplna po spawaniu odbywa się w wystarczającej temperaturze (675C).

Ponadto oryginalny produkt z lat dwudziestych był również spawalny (tj. „nadający się do spawania”), ale z wątpliwymi wynikami. Imperial Japanese Navy zbudowany przy użyciu dużych okrętów wszystko spawane Ducol elementów konstrukcyjnych, które szybko doprowadziły do poważnych problemów z krążowników Mogami-klasowych .

Aplikacje

Statki

Ducol był używany jako grodzie zarówno w budownictwie ogólnym, jak i przeciwko torpedom , a także jako lekki pancerz okrętów wojennych kilku krajów, w tym marynarki brytyjskiej , japońskiej i być może włoskiej . Po II wojnie światowej na bazie tego gatunku stali bazowały najwyższe gatunki stali handlowych do budowy statków.

Royal Navy

Stal Ducol została użyta w HMS  Nelson i HMS  Rodney (1927) w celu zmniejszenia masy i mogła przyczynić się do początkowych uszkodzeń konstrukcji podczas strzelania z dużych dział.

Był używany w brytyjskiej praktyce projektowania systemów przeciwtorpedowych w ostatnich pancernikach. Wewnętrzne grodzie kadłuba i torped oraz pokłady wewnętrzne wykonano ze stali Ducol lub klasy „D”, bardzo mocnej formy HTS . Wiele części nośnych pancerników klasy King George V, w tym pokład pogodowy i grodzie, wykonano z Ducola.

Całkowicie zamknięty opancerzony hangar HMS  Ark Royal i opancerzony pokład lotniczy, który podtrzymywał, zostały zbudowane z Ducol.

Inne rodzaje opancerzenia używane na okrętach Marynarki Wojennej:

• HTS = Stal o wysokiej wytrzymałości
• STS = Stal o specjalnej obróbce = jednorodny pancerz

Cesarska japońska marynarka wojenna

Imperial Japanese Navy (IJN) wykonane znaczne wykorzystanie Ducol wykonane na podstawie licencji przez Japan Steel Works w Muroran , Hokkaido , Japonia : Spółka została utworzona z inwestycji z Vickers , Armstrong Whitworth i Mitsui .

W Mogami krążowniki -class zostały pierwotnie zaprojektowane z all-spawanych grodzi Ducol które następnie spawanych do kadłuba okrętu. Powstałe w ten sposób usterki spowodowane spawaniem elektrycznym zastosowanym w częściach konstrukcyjnych kadłuba spowodowały deformację, a wieże dział głównych nie były w stanie prawidłowo trenować. Zostały przebudowane z nitowaną konstrukcją, a pozostałe dwa zostały przeprojektowane.

Wszystkie poniższe statki lub klasy (lista nie jest kompletna) wykorzystywały Ducol w grodziach konstrukcyjnych i poszyciach ochronnych:

1. Japoński lotniskowiec Kaga (1928)
2. Japoński krążownik Takao
3. Mogami - krążowniki klasy (x2, 1931), (x2 1933-34)
4. Pancerniki klasy Nagato x2, (1920, zmodernizowane 1934-36)
5. Japoński lotniskowiec Shōkaku (1939)
6. Japoński pancernik Yamato (1940)
7. Japoński pancernik Musashi (1940)
8. Japoński lotniskowiec Hiyō (1941)
9. Japoński krążownik Oyodo (1941)
10. Krążownik klasy Agano x4, (1941-44)
11. Japoński lotniskowiec Shinano (1944)

Ponadto, ważąca 25 ton łódź motorowa IJN typu „25 ton” miała całkowicie spawany kadłub, chroniony 4-5 mm stalą Ducol.

Włoska marynarka wojenna

Włoska marynarka wojenna użyła podobnego rodzaju stali co Ducol w swoim systemie obrony torpedowej Pugliese . Ten podwodny system „wybrzuszenia” został wprowadzony we włoskich pancernikach klasy Littorio , a także w całkowicie przebudowanych wersjach włoskiego pancernika  Duilio i pancerników klasy Conte di Cavour . Strona wewnętrzna składała się z warstwy krzemowo-manganowej stali o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie o grubości 28-40 mm, zwanej stalą „Elevata Resistenza” (ER), która prawdopodobnie była nieco podobna do brytyjskiego Ducola („D” lub „Dl”). ) Stal używana na lekkie opancerzenie i grodzie torpedowe podczas II wojny światowej.

„Jednak moc torped używanych podczas II wojny światowej szybko zdeklasowała nawet najlepsze systemy ochrony przed wybrzuszeniem, a pistolet magnetyczny , kiedy w końcu został udoskonalony, pozwolił torpedie całkowicie ominąć wybrzuszenie, detonując pod kilem statku”.

czołgi

Podczas II wojny światowej wiele radzieckich czołgów używało stali typu Ducol ze względu na brak chromu i niklu.

Mosty

Sumida

Mosty Eitai-bashi (1926) i Kiyosu-bashi (1928) na rzece Sumida w Tokio wydają się być jednymi z pierwszych mostów wykonanych przy użyciu Ducola, wówczas najnowocześniejszej technologii.

Mosty zostały zbudowane przez Kawasaki Dockyard Co . , aby zastąpić wcześniejsze przeprawy , które zostały zniszczone podczas wielkiego trzęsienia ziemi w Kanto w 1923 roku . Ducol o wysokiej wytrzymałości został użyty do dolnych podpór mostu łukowego Eitai-bashi oraz do górnych lin samozakotwionego mostu wiszącego Kiyosu-bashi . Stal została wyprodukowana w zakładzie Kawasaki w Hyogo Works w Kobe .

„Stal Ducol została użyta jako materiał w przypadku konstrukcji bashi Eitai i bashi Kiyosu. Autor nie wie, czy materiał ten był wcześniej używany do budowy mostu.

Badany przez autora materiał zawiera 0,24-0,30% C i 1,4-1,6% Mn, co daje wytrzymałość na rozciąganie 63-71kg/mm2, wydłużenie 20-23% przy grubości 200mm i granicę sprężystości 42kg/mm2.

Wydaje się, że stal Ducol jest lepszym materiałem do budowy mostów zarówno pod względem jakości, jak i kosztów w porównaniu z innymi, takimi jak stal Ni, stal Si i stal C”.

Most Chelsea

Ducol został również użyty do budowy dźwigarów usztywniających mostu Chelsea (1934-1937) łączonych nitami HTS. Do mieszanki dodano niewielką ilość miedzi, aby poprawić odporność na korozję.

Most drogowy Glen Quoich

Wykorzystywany do budowy mostu Glen Quoich Road Bridge w Aberdeenshire – zbudowany w 1955 roku przez Sir Williama Arrol & Co., przechodzący przez rzekę Qoich Water między Mar Lodge i Allanaquoich , niedaleko miejsca, w którym uchodzi do rzeki Dee .

Zbiorniki ciśnieniowe

Ducol był stosowany w zbiornikach ciśnieniowych, w tym w kotłach parowych i płaszczach konwertorów amoniaku o litych ścianach, stosowanych w procesie Haber-Bosch . Normalizowany i odpuszczany Ducol W30 był stosowany w reaktorach jądrowych o grubych ściankach .

W Wielkiej Brytanii brytyjską normą dla stali niskostopowych wykorzystywanych do zastosowań w wysokich temperaturach ciśnieniowych jest BS EN 10028-2:2006. Zastąpił starą BS1501 Part 2: 1988.

Lokomotywy parowe

Płyty kotłowe dla lokomotyw Southern Railway 4-6-0 Lord Nelson , zaprojektowane przez Richarda Maunsella w 1926 roku do pracy przy 250 psi (1700 kPa), zostały wykonane z Ducolu.

Incydenty

Wiele zbiorników ciśnieniowych i kotłów zbudowanych z Ducolu (lub podobnych materiałów) uległo awarii. Wszystkie takie awarie były spowodowane wadliwym wykonaniem lub testowaniem statku, a nie samą stalą.

Rozmiar „A”

Ducol został użyty w płaszczach kotłów w reaktorze jądrowym Sizewell 'A' .

Awaria kotła Sizewell „A” podczas próby hydrostatycznej, maj 1963. „Kocioł miał 18,9 m długości, 6,9 m średnicy i został wykonany z płyt o grubości 57 mm ze stali niskostopowej, zgodnie ze specyfikacją BW87A (podobnie jak Ducol W30, ale z niższym C), o składzie 0,1C, 1,4Mn, 0,5Cr, 0,25Mo, 0,2Ni, 0,1 V. Przyczyną uszkodzenia przypisano udarowemu obciążeniu udarowemu, gdy drewniane podkładki, na których spoczywał statek podczas test wodny nagle ustąpił."

Ducol byłby używany na późniejszych stacjach, ale został zastąpiony przez zbiorniki ciśnieniowe z betonu sprężonego (PCPV). Zaletą betonu sprężonego jest to, że po wstępnym ściskaniu uzyskany materiał ma właściwości betonu o wysokiej wytrzymałości pod działaniem kolejnych sił ściskających oraz ciągliwej stali o wysokiej wytrzymałości pod działaniem sił rozciągających .

Zbiornik ciśnieniowy Johna Thompsona

W grudniu 1965 roku kocioł wykonany z Ducol był w trakcie budowy przez Johna Thompsona , Wolverhampton , dla ICI „s instalacji amoniaku w Fisons ” Immingham działa . Poddawany był testom ciśnieniowym po obróbce cieplnej, kiedy eksplodował, rzucając jednym kawałkiem ważącym 2 tony przez ścianę warsztatu i lądując 50 metrów dalej.

W Ducol W30 kruchość strefy wpływu ciepła (SWC) w spoinach występuje, chyba że obróbka cieplna po spawaniu odbywa się w wystarczającej temperaturze (675C). Ilość podgrzewania wstępnego i rodzaj materiałów spawalniczych (np. o niskiej zawartości wodoru) mogą wpływać na kruchość (lub pękanie) wodorową spoiny.

Elektrownia Cockenzie

Walec kotła wykonany z płyt Ducol, wyprodukowany przez Babcock & Wilcox Ltd (obecnie Doosan Babcock) w Renfrew , niedaleko Glasgow, zgodnie z BS 1113 (1958) został zainstalowany w elektrowni Cockenzie w East Lothian w Szkocji. Eksplodował 6 maja 1967 r. podczas powtarzanych prób ciśnieniowych. Według Jima Thomsona awaria była spowodowana pęknięciem (powstałym podczas pierwotnego procesu produkcyjnego), które wystąpiło obok dyszy ekonomizera wymienionej podczas testów; pęknięcie przebiło się częściowo przez grubą ścianę naczynia ciśnieniowego.

Zobacz też

• Lista nazwanych stopów

Bibliografia

Uwagi

Cytaty

Źródła

Linki zewnętrzne

• Most Kiyosu, Tokio, ok. 1930 1930 . Stare Tokio .