DE1452533A1

DE1452533A1 - Verfahren zur Herstellung von Druckbehaeltern mit hoher Zugfestigkeit und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1452533A1
Application number: DE19631452533
Authority: DE
Inventors: Aleck Benjamin Jacob
Original assignee: ARDE PORTLAND Inc
Current assignee: ARDE PORTLAND Inc
Priority date: 1962-03-28
Filing date: 1963-03-25
Publication date: 1969-02-20

Description

Verfahren zur Herstellung von Druckbehältern mit hoher Zugfestigkeit und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein metallurgisches Verfahren zur Herstellung von Druckbehältern mit hoher Zugfestigkeit aus metallischem Material, insbesondere aus Metallen, die wenigstens zwei verschiedene Kristallstrukturen haben, die'beide bei Raumtemperatur beständig sind. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des metallurgisohen Verfahrens. Bekanntlich erhöht sich die Anzahl der #mwendungsgebiete für Druckbehälter mit hoher Zugfestigkeit von Jahr zu Jahr. Bei einigen spielt das Gewicht des Behälters eine große Holle. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn der Druckbehälter vori,einer Person getragen werden soll, z: B. bei tragbaren xoethylenbehältern. In diesem Pall muß der Behälter so leicht wie möglich sein und trotzdem die notwendige Pestigkeit haben.

Von besonderer Bedeutung. sind leichte Druckbehälter bei mit festem Brennstoff angetriebenen Raketen, wo der feste Brennstoff in den Druckbehältern gelagert wird und auch während der Zündung und Verbrennung darin verbleibt. Während dieser Zeit ist der Behälter äußerst hohen Drücken unterworfen. Es liegt auf der Hand, da.ß ein Fehler in dem Druckbehälter auch eine fehlerhafte Rakete bedeutet, so daß die Behälter eine erhebliche Druckfestigkeit haben müssen. Das Gewicht spielt bei Druckbehältern in der Raketentechnik deswegen eine so wesentliche Rolle, weil es das Gesamtgewicht der Nutzlast beeinflußt. Es ist daher auch aus diesem Grunde wichtig, sehr leichte Druckbehälter herzustellen. Wenn das Ausgangsmaterial für die Behälter eine sehr hohe Zugfestigkeit hat, so wird auch die gesamte riestigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Druck für ein gegebenes Gewicht des Materials erhöht. Somit ist es möglich, leichte Druckbehälter herzustellen, wenn ein Material mit sehr hoher Zugfestigkeit verfügbar ist. Es sind zahlreiche metallurgische Verführen zum Verfestigen von Stählen und anderen für die Herstellung von Druckbehältern, insbesondere für Raketen mit festem Brennstoff, geeigneten Metallen bekannt. So gibt es kaltgewalzte, nichtrostende Stähle, die nach dem Kaltwalzen eine sehr hohe Zugfestigkeit haben. Es ist jedoch zur Herstellung der Behälter aus.solchen Stoffen im allgemeinen notwendig, den kaltgewalzten, nichtrostenden Stahl zusammenzuschweißen. Während des Schweißens wird das Metall in der Schweißsone stark erhitzt, wobei die Wärme im allgemeinen die durch das Kaltwalzen erhöhte Festigkeit wieder zerstört. Der fertige Behälter hat daher,. obschon-er-aus-Material mit hoher Zugfestigkeit hergestellt ist, Zonen geringerer Zugfestigkeit in der-Nähe-der-Schweißnähte, so daß die Gesamtfestigkeit des Behälters begrenzt ist. Bei der Herstellung von Druckbehältern aus Stoffen, die schwierig zu schweißen sind, z. B. aus Titan, ist es oft notwendig, die Enden der £-Abschnitte des Rohbehälters, die stumpf aneinandergeschweißt werden müssen, zu verdicken, um eine zusätzliche Festigkeit in der Schweißnaht zu erhalten. Die zusätzliche Festigkeit ist nicht nur wegen der Schwierigkeit, eine gute Schweißung durchführen zu können» erforderlich, sondern auch deswegen, weil das Schweißen einen Verlust der vorher durch metallurgische Verfahren erhaltenen Festigkeit nach sich zieht. Das Verdicken der Enden ist äußerst kostspielig, weil bis zum heutigen Tage die verdickten Enden der Behälter aus dem Material herausgearbeitet werden, wobei ein Flanscü oder dergleichen gebildet wird. Die hohen Kosten sind sowohl auf die Bearbeitungskosten zurückzuführen als auch darauf, daß bei der Bearbeitung wertvolles Material, z. B. Titan, verloren geht. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch-ein metallurgisches Verfahren Druckbehälter herzustellen, die bei einem gegebenen Gewicht eine äußerst hohe Zugfestigkeit haben. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein metallurgisches Verfahren zur Herstellung Von Druckbehältern, bei dem das metallische ?Material, aus dem der Behälter besteht, eine sehr hohe Zugfestigkeit erhält. Gemäß der Erfindung sollen auch geschweißte Druckbehälter mit hoher Zugfestigkeit hergestellt werden. Die Erfindung sieht ferner die Herstellung der Behälter nach einem metallurgischen Verfahren aus metallischen Stoffen vor, die zwei unterschiedliche Kristallstrukturen aufweisen, die bei Raumtemperatur beständig sind. Gemäß der Erfindung wird der Rohbehälter aus Metüll vorzugsweise durch Schweißen hergestellt. An.-z;cillicßend wird der Rohbehälter in eine Form ge-

bracht, die größer ist -als der Behälter selbstß und. man

setzt ihn von innen, z. B. durch EindUsen -oder Ein-

pressen eines Wediums, unter hohen Dracicg wobei der

Deck so hoch gew>hlt wird, daß sich das Metall, aus

dem der Behälter besteht, debrt. Das Dehnen des- De-

hälters ruft gleichzeitig ein Dehnen der Schweißiläh- -

te und der Zonen um die Schweißnaht herum: hervor.

Dadurch wird die Festigkeit des gesamten Rohbehäl- -.

ters einschließliah der Schweißstellern erhöht;.

Es ist auch möglich, den :Druck so zu wählen, daß nur

die Schweißzonen ges treckt werden, wodurch die Fe-

stigkei.t der Sch@meißzoner, gesteigert wird.

Die Verformung-durch Strecken Läim in Kombination

mit verschiedenen :metallurgischen Verfahren ange-

wandt werden, z. D. zusarünen -mit einer Wärmebehand-

lung oder einer Aushärtung, um die Festigkeit des

Druokbehälters noch- re'zu erhöhen. /23. B. kann. bei.

Metallen, bei denen eine Umwandlung in Martensit

eintritt, diese, wen der ßtreek.vorgang bei. bestimm-

- teil Temperaturen beendet ist, worgenammen werden,

so daß man einen :Druckbehälter mit besonders hoher

Zugfestigkeit erhält, derer ganz oder teilweise ein-

sch,? icßlich der Schweißzonen aus martensitischem

Material besteht. Die Srfindung wird. anhand der

Zeichnung näher erläutert-. Es zeigen.;

Figa 1 eine schematische Darstellung einer Vor-

rJ.chtung zur Herstellung von Rohbehältern

bei. kryoZenetischen Temperaturen,

Fig. 2 e-.nn Querschnitt durch einen Druckbehäl--

t-er f der nach dein Verfahren gemäß vorlie-

gender Brfndung hergestellt und innerhalb

einer Form angeordnet ist,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Druckbehälters,

Eig. 4a, 4b und 4c einzelne Stufen zul Herstellung eines an einem Ende offenen Druckbehälters mit einer Gewindebohrung, Fig: 5a, 5b und 5c verschiedene Stufen der Herstellung einseitig offener Druckbehälter, Fig. 6 ein Spannungs-Behnungs-Schaubild eines typischen dehnbaren Metallee und Fig. 7 eine Seitenansicht eines zylindrischen, geachweißten Rohbehälters. Auf Fig. 7 ist ein üblicher Rohbehälter 100 für hohe Drucke dargestellt. Er besteht üblicherweise aus metallischem Material; die Herstellung erfolgt aus einem Blech, aua dem ein Zylinder 102 geforutt wird, den man längs der Iaht 104 durch Schweißen zusammenfügt. Auf dieaea zylindrische Stück vterden zwei Behälterköpfe 106 und 108 aufgeschweißt; die entsprechenden Schweißnähte sind mit 110 und 11? bezeichnet. Die Behälterköpfe 106 und 108 können eben. sein, sind jedoch vorzugsweise konvex gewölbt. Ausgehend davon, daß das Gefäß 100 aus einem Material mit sehr hoher Zugfestigkeit besteht, das vorher in bekannter Weise behandelt worden ist, z. B. durch Kaltwalzen oder dergleichen, ist die Gesamtfestigkeit des Behälters weit unter der, die theoretisch bezogen auf die Festigkeit des Ausgangsmateriale möglich wäre. Die starke Erniedrigung der Festigkeit des Behälters ist darauf zurückzuführen, daß beim Sehweißen an den Nähten 104, 110 und 112 die Verteile der metallurgieehen Wärmebehandlung, die man. zur Erhöhung der Festigkeit angewandt hat, wenigstens teilweise durch die beim Schweißen unumgängliche Erwärmung verloren geht. Obschon das Material an sich äußerst fest ist und eine hohe Zugfestigkeit-hat, werden die Zonen in unmittelbarer Nähe der Schweißnähte erheblich geschwächt, so daß die Gesamtfestigkeit des `Behälters stark herabgesetzt wird. Gemäß der Erfindung wird der Rohbehälter 100 einem von innen wirkenden Druck solcher Stärke-unterworfen,-daß die Blastizitätsgrenze des Mäterials zu-.

mindest in den Schweißzonen überschritten wird, um die Schweißnähte und die benachbarten Bezirke, vorzugsweise das gesamte Material, zu streeken. Durch das Strecken können, wie weiter unten erläutert wird, die mechanischen Eigenschaften der Schweißnähte und des Materials verbessert werden. Ferner kann ein Jechsel in der kristallographischen Struktur der Schweißnähte oder des Materials eintretend Darüber hinaus ist es möglich, den gesamten Rohbehälter nach dem Formen einer anderen bekannten metallurgischen Behandlung zu unterwerfen, wobei eine hohe Zugfestigkeit des ganzen Gefäßes einschließli.eh der Schweißnähte sichergestellt wird. Eis liegt auf der Ran=d, daß nach der Druckanwendung die Zonen geringerer Zugfestigkeit, d. h. die Gebiete um die . Schweißstellen, als erstes fließen, ohne daß die Blastitizitätsgrenze des festeren Materials überschritten wird, das durch den Schweißvorgang nicht verändert worden ist, bis die Schweißstellen die gleiche Festigkeit haben wie das übrige Material.
Wenn der aufgewandte Druck weiter einwirkt, streckt _ sich der Rohbehälter einschließlich der inzwischen gestreokten Schweißzonen, und der Behälter erhält Im ganzen eine zusätzliche Festigkeit.

Fig. 6 zeigt ein Spannungs-Dehnungs-Schalabild für ein typißchea, verfoxmbares x kalthär tbares Betall, wie z. B. austeitischen, nichtroatenden Stil. Die wahre Spannung ist dargestellt in p.s.i. (pounds per aquare inch), die wahre Dehnung in Prozenten der Verformung (diametrales Strecken). Wie der Fachmann wei,L, i'st die wahre Spannung gleich der Zugkraft auf das 'Material, dividiert durch den jeweiligen Querschnitt des Materials. Die wahre Spannung ist zu unterscheiden von der Nenn- oder technischen Spannung, die gleich der wirklichen Zugkraft geteilt durch den' Nenn- oder Anfangsquerschnitt des Materials ist. Die währe Dehnung ist definiert als der natürliche Logarithmus der Verformungseinheit, d. h. loge , der gleich ist Aus der Kurve ergibt sich, daß in dem Abschnitt, der durch das Bezugszeichen 120 bezeichnet ist, die Kurve fest senkrecht und im wesentlichen linear ansteigt. Dieser Abschnitt der Kurve gibt die reine, elastische Verformung wieder und das Material gehorcht dem Hook#schen Gesetz. Wenn die Belastung innerhalb dieses Abschnittes der Kurve aufhört, kehrt das Metall elastisch im wesentlichen in seinen -Ausgangszusts~nd."zurück..Wenn jedoch die Blastizitätegrenze am Punkt 122 überschritten wird, beginnt das Material zu fließen bei geringfügiger Erhöhung der Belastung; dieser Abschnitt der Kurve verläuft im wesentlichen horizontal vom Punkt 122 zu dem funkt, der dreh den (feil 124 bezeichnet ist. Dieser angenähert horizontale Abschnitt der Kurve ist durch das Bezugszeichen 126 gekennzeichnet. In diesem A:bschnitt der Kurve fließt das Material beträchtlich

r

und das nook' sohs Gesetz wird nicht e,-!füllt*

scheu dem x "-u-"#ü-#t 124- und .dem Funk t12 8steigt die

Y:urve nach oben an; von. diesem [email protected]:s°.ni.;t an mu.ß

beträchtliche aufgebracht werden, mß die

Zugfestigkeit des Materials zu erhöhen. Dieser

schnitt ist durch das ezugszeichen 13R gekenn-

zeichnet. Oberhalb des Kurvenabschnittes 1:0C3 steigt

die Spannungs-Dehnuzhskur-tre seharf nz""ch oban, - im

Wesentlichen linear. Dieser Abeschzitt der sZu.t"''ve, ist

mit demezugszpichex@ 132 bezeichnet, Bei-weitewer

L:liähung der Belastung verläuft die Kurve mehr und

zehr horizontal, geht jedoch niemals nach unten,

denn =wenn di-e Tendenz auftreten würde, rß[email protected] das

Material. z.llgemein wird bevorzugt, das Material

während des Streckens in de---n Abs chni. tt 132 Zwischen

den Pfeilen 128 und 334 zu verfestigen. wobe.i., die

stigkeit wesentlich erhöht wird,

Unter Bezugx@ahme auf Pigq 6 sei bemert; daes:_=

notwendig ist o die Vvrfomung jenseits d-ea gutes

124 vovzunehnen, um die Festigkeit wesentlich :zu

steigern.. D. h. es ist

den. -Ro%heh 1-- .

ter genügend. zu de.n, um zumindest in, den. konkav

nach oben gehenden Abschnitt 130 der Kurve zu, ge-

-

langen* Noch 'besser ist es,- den- Behälter-.oberhalb

des Abschnittes 130 der Kurve zu dehnen"- »ud -in

den - -Abschnitt 1;32 -zu gelangen. für .n.ä.btxos'ex@dc- ..

Stle, insbesondere für die Stahlqu@Ix tät -_J81,,

Nf.- 301 " wird der funkt 7,24 erreicht --be:ei.n ..

-Veefor=-lrlg von -un@°efr 5 % » (d.. h. F _-=-. -5 dies. ,

ie°L ..sie un tere . Grenze der ° Verformung,.-- obgrhalb der

eine vresentliche Erhöhung -dcr-;a;,.etgkei.:-

reich:t werden - kgnn., 2Ur nicht? ostc@1äeu. Stab.: "'r.

301 ist es

das Material des Druckbe-

hälters ungefähr zwischen-.lU.,und:..4 fäk-f.T. vsrfor-.. ..

men-- (d. h. = 1.0 - bis-.8.;3 ..,.st e oeh,: eine t ,

Verbesserung Tier mechanischen Eigenschaften des

Behälters auch bei Dehnungen unterhalb des Punktes 124 (d. h. E -er 5 56) möglich, wa: für bestfite un.-wenäungsgebiete Vorteile haben kann. Bei einer Reihe von Metallen erfolgt ixt an sich bekannter Weise eine martensitumwandlurxg. Hierbei handelt es sich um eine Änderung der Kristallstruktur, ohne daß sich die chemische Zusammensetzung des-Kristallaufbaues ändert. Sie erfolgt ohne Diffusion. Derartige Umwandlungen erfolgen bei bestimmten Temperaturen spontan. 7tenn beispielsweise die Temperatur des Materials gesenkt wird, erreicht man eine Temperatur, bei der die Martensitbildung spontan beginnt. Diese Temperatur wird als Ms-ffemperatur bezeichnet. Die Martensitumwandlung schreitet fort, wenn die Temperatur des Materials weiter gesenkt-wird bis zu einer bestimmten Temperatur, die allgemein als Xf-Temperatur bezeichnet wird. Bei dieser Temperatur ist die Geschwindigkeit der Martengitbildung am größten und es wird so viel Marteneit gebildet, wie entstehen kann. Es wurde gefunden, daß die Martensitbildung auch oberhalb der Is-Temperatur eingeleitet werden kann, wenn das Material verformt wird, d. h. wenn mechanische Arbeit in das Material eingebracht wird. Es gibt eine maximale Temperatur, oberhalb der keine Mar tensitbildung -eintritt, auch wenn eine Dehnung stattfindet. Diese Temperatur wird allgemein als MB-Temperatur bezeichnet. De.ruber hinaus wurde gefunden, daß bei Temperaturen unterhalb der Mo-Temperatur die Martenoitbildung spontan weitergeführt werden kann, als es normalerweise der Fall ist, wenn das Material bei dieoer Temperatur mechanisch verformt ist.

.äufgrund dieser Erkenntnisse wurde gefunden, daß es zur Herstellung von Druckbehältern aus einem Material, bei dem eine Martensitbildun@: eintritt, vorteilhaft ist, den Rohbehälter bei einer Temperatur unterhalb vier Md-Temperatur zu verformen, und zwar " vorzugsweise in der Nähe der Ms--Temperatur. Besonders gute Ergebnisse erzielt man dann, wenn man bei oder furz unterhalb üer i4s-Temperatur arbeitet.

Fährt man die Verformung der Druckbehälter..bei die- . sen Temperaturen aus, so erhält man nicht nur eine Festigkeitssteigerung aufgrund der Verformung des Materials, sondern auch wegen der gleichzeitig auftretenden kristallographischen Umwandlung des IVIaterials in die härtere Martensitphase. Wenn es auch vorteilhaft ist, das martensitbildende Material etwa bei der NS-Temperatur zu dehnen, bei der es verhältnismäßig leicht dehnbar ist und der Druckbehälter bei gleichzeitiger Bildung von Martensit verformt werden kann, 3-brinen wesentliche Festigkeitssteigerungen bei Temperaturen unterhalb der MS-Temperatur erhalten werden, bei der schon ein beträchtlicher Anteil an Martensit vorhanden ist und sogar bei oder unterhalb der Mf-Temperatur,bei der der gesamte Martensit, der sich bilden kann, gebildet wird. Die folgende Aufstellung zeigt die Urs-emperatur für eine Reihe von Stoffen:

ängenähe.r te

t O f lia@'.@[email protected].

Titan 1570

dw:uizi uni-T@:upfe r-

I:egieruug ( tilg 11,5 740

1310 4`ä0

. 1590 130

i t#>hl JSI %r. 1U34 740

1035 t 50

1050 610

1u 9 5 420

234(J 520

- >194 300

... 4130 690

,, - 4330 630

4330 + 0 ,17 Y 610

.. 4340 = 550

r@g,.@i ) 995 975

._ -.. , _ . .. . 14,5 - _ 660

lg,C? 410

23,75 250

. .. -. , 2a., o 45

2923 -2G

29,7 -45

3U , 7 -10i3

31,7 -175

52,4 -230

Q227 -290

:J J , Ü -j70

Zusätzlich Zu dera ir) der Tabelle auf ;efWirten Stof-

:en wusteYLitischer, nichtrü zyender Stahl

Ldurtensit bilden. Für diese Stu-1lsorte bes seht ei-

3e Cleichung zur L'rreibrs1.'.r.g der wugenäherüeen D<s.-

-emperatur. Diese Gl eihurilautet:

Mp `7 r,

s

0 %-L,33

3f, 0 0 (03068 #- fd j°ö -#- i! %,.

Sei Anwendung der obigen Formel wrturü- gefu.ndexi, daC

De? gier öt:iilera i'olgerdes eintrittz bei einem nicht-

.@ä@@

Gr 3 09027 Ggi j 09

ij3. 9 i@ 9 @¢°t s@ -@ .w 9

j@ 14112 9 :@',e 0 t Fe

"!,94 Q @J säi9

wurde die is-Tei@erL:-@ar rJit 71 olle errecm:t. Die ge--

resSene Ms-l'emperatux# betrug .36oF, Bei folgenden

nichtrostender 2tählen [email protected]; erusai.@[email protected]: üvuri`

Gr I7 t 0

1v i 7956 Un 1933 094 Ä

09031 v

l 0905

Fe EG s t

wurde eine von -95 OP. erreclaret, wäh-

rend die Messung nach bekannter- Verfahren -60oFo er-

Bei einem nichtrostenden Stahl mit der zr-ju.sar.-

rie n s e t @un@ .

1697 %

IN i 1012 Kn 1,42 ä

gis. 0y46 %

h 1042 .f

#4#

110 l 0 t

i

wurde eine bis-Temperatur von -2970r. errechnet,

während die kessung eine emperüur voll iu..;-cfähr

--32009. ergab.

Ein anderer nichtrostender Stahl hatte die mensetzung

Cr 1l,7

Ni 14,8 iin l , 2 5

si 0,33

C 0,052 N 09035 Fe Aes t

Fei diesem Material ivirde eine ;,a-°[email protected] von

-47907., was offensichtlich unmöglic)i ist, errech-

net, während die Messung eine 1s-Temperatur vCJn

4520f. ergeben hat.

Frei allen martensitbildenden Otoffcn nLeut man

vorzugsweise, wie schon erwähnt wurde, die Verfor-

mung bei einer Temperatur unteralulb der Ild--'Tpmpe-

ratur zweckaäßig bei oder unterhalb <aer Nts-Tampe-

ratur vor,, um eine Martenzitbilduyig weriit;steiis durch

Verformung und innerhalb de3 bevorzugten Temperatur-

bereiches teilweise durch Deformaton, teilweisa

durch spontane Umwandlung durch die yeraperatur al-

lein zu erzielen. In allen Yä@.len wurde gefunden,

daß,unter der Voraussetzung; aer liolibehälter ge-

schweißt würde, die Schweißzonen auch gestreckt

werden und die Martensitbildun; darin ebenso statt-

findet wie in den nicht geschweißtezl xibochni LteL

des Behälters, wobei. die

das 3e-

E> einschließlich der Schweißzonen wesentlich

gesteigert wird.

Die vorstehend beschriebene lierforiuunÜ kann auch

i n Verbindung mit anderen metiillurcisehvn Behand-

lungen als denen, die eine märtensitiscIie Urawand-

1 ung bewirken, .,naiendung , finden. Ü1.. :r3eisl,:iel kwri.n

iaan bei Eisonwerkstoffen herkä@.lich#3 ;drrtiebehaxic?-

tun ~,sverfahren anwenden, um eine perlitische Um-

wandlung oder eine Umwandlung in Bainit, vorZugs-

weise in Sekundär- (niedrigeres) Bw'nit, in :@zwam-

m.er.hang mit dem Verformun-;sverfahren zu bewirk,en4

@d@nn man beispielsweise einen Rohbehälter verfor-

men und Bainit erhalten will, erhitzt man den Roh-

behälter auf eine Temperatur oberhalb der Umwand®

hungstemperatur des @eh@:[email protected], schreckt

auf eine Temperatur iin Bereich der isotherini-

svhen Umwandl unstemperätur des Materials ab, um

das gewUnschte niedrigere Bainit zu bilden, und

hält dann die Temperatur des Behälters während des

Verformen s im wesentlichen konstant. Da. ün.@;äben

fUr die Bestimmung isotlierrr.ischer Uriiwa.n:luiigsberei-

ehe für verschiedenartige Eisenwerkstoffe, die für

die Bainitbildung notwendig sind, aus der bekann-

ten Zeit Temperatur Umwandlungskurtten (M'U-Kurven)

verfügbar sind, wird-als Beispiel die folgende

belle vor- Temperaturbereichen für typische Stoffe

gegeben

Tsotiiermischer Ufmwazid-

S t o f f lungstelaperaturber?ich

Nickel Stahl (19 @@ Wi, 1010C).- ?000F. bis 800°F.

410 här tbarer, nirhtrop

stender Stahl 8000f. bis 13ƒ;i011'.

1L7Ö.lL 4340 gUahl 600®11. bis 110V0.1.

AIS4A 1080 stahl 500°:f. bis 11000f.

Viihwe nd der isothermischen Periode des Verfahrens

wird sich das Material in Ba.ini t umwandeln. Jen.n die

Temperatur am Ende des Bereiches liegt, wird sich

dass allgemein als '°niedrigeres" bekannte Bainit, ein

sehr festes, zähes Material, bilden.

Dias dem Vorhergehenden ist ersicltlich, da=? die

Verforauiig von Druckbehältern il. 11-ombination mit

verschiedenen metallurgischen [email protected], nu @ru:k-

behältern mit sehr hoher Zugfestigkeit führt. Die

Verformung durch. ;trecken ist besonders ntz üzl:@ch

bei geschweiften Behältern, weil die 2c@ivje-ßilähte

des vehälters nach dessen Herstellung @sus.nL@nen r£i-t

dem übricen Behältermaterial behandelt vierüen, um

deri ganzen Behälter, eine hohe Festigkeit zu geben,

die gewöhnlich durch die üblichen Verfahren nicht

erreichbar ist, bei welchen das 2sehälterlfiaterial,

bevor man einen Druckbehälter däraus herstellt,

behandelt wird und die Vorteile der Lehanlung wäh-

rend des Schweißens in der Nähe dercää:vei%nähte

verlorengehen. Der Vorteil der Verformung durch

";trecken kann auf eine Verbesserun;_; ix-- der Korn-

struktur der gesamten 3ohbenälter oder das i-mtei--

gen der ätreckgrenze bei der Bearbeitung oder ei-

nes davon in Verbindung mit den Vorteilen bekann-

ter metallurgischer Verfahren zurückzuführen sein.

Bei der Verformunf@ von Aohbehältern in Behälter

hoher Zugfestigkeit können verschiedene Verfahren

.Ln:s>endung finden, die in Verbindung mit der Zeich-

nung, besonders zeit den Fig. 1 bis 5c, erläutert

werden. Dabei wird von einem Rohkessel was nicht-

rostendem Stahl, bezeichnet als xISI Nr. 3U2, aus-

gegangen, der die folgende Zusammensetzung hat:

Kohlenstoff G, @.5 % zaz#.x.

Iaangan - 2 % max.

.. Silizium

Chrom lfi bis 19 Uckel 8 bis 1U

ho:)lor Q,041 ä max.

Qchwefel 0,ü3 Q maxp

LLustenitisches Iasen liest

Einige nichtrostende Stähle im- Bereich des Stahles xISI Nr. 302 haben eine MS-Temperatur in der Nähe von -320°F. Wenn man also während des Verformens eine martensitische Umwandlung eines solchen nichtrostenden Stahles herbeiführen will, ist es notwendig, deeo%ehälter vorzugsweise bei der MS-Temperatur von -320°F. zu verformen. Natürlich kann ein. bestimmter Teil der martensitischen Umwandlung auch während der Verformung bei höheren Temperaturen bis zur MA-Temperatur des Stahles erreicht werden. Es wird jedoch bevorzugt, bei der Ms= oder einer darunter liegenden Temperatur zu arbeiten, um den Anteil der martensitischen Umwandlung auf das Maximum zu bringen. Um die Verformung des Stahles 302 bei der Ms-Temperatur zu bewirken, muß man natürlich Kühlvorrichtungen in Verbindung mit der Streckvorrichtung benutzen. Die Kühlvorrichtung ist in Pig. 1 mit dem Bezugszeichen 12 versehen, der Rohbehälter mit 10 bezeichnet. Die Vorrichtung 12 besteht aus einer Form 14, deren innere Oberfläche im wesentlichen, indentisch ist mit--der Oberfläche des aus dem Rohbehälter 10 geformten fertigen Druckbehälters. Die Form 14 befindet sich in einer Kühlkammer 16, eines isolierenden Kasten 18 mit einer relativ dicken wärmeisolierenden Wand 20, die die Kammer 16 umgibt. Die Wand 20 ist mit einer Tür oder einer Klappe für den Zugang zur Kammer 16 versehen. Die Tür 21 kann mit Scharnieren versehen sein, wie bei 23, und 'einen Hand- . griff 25 haben. Weiter sind in der Kammer 16 Kühlschlangen-oder -Flächen 22 untergebracht. Die Kühl- ' elemente 22 sollen die Form 14 auf die gewünschte Temperatur von vorzugsweise -3200F. abkühlen, bei der eine martensitische Umwandlung eintritt. Das - , Abkühlen der Form ist, obwohl vorteilhaft, zur Durchführung des Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung nicht unbedingt erforderlich, da wesentlich nur das Äbkühlen des Rohbehälters ist, das man auch ohne eine Vorkühlung der Form erreichen kann. Um die sehr niedrigen Temperaturen in der Größenordnung von -3200F. zu erreichen, verwendet man vorzugsweise ein Kühlmittel, beispielsweise Stickstoff. Es ist in einem Tank 24 mit einem äuslaß 26 untergebracht, der mit einer Leitung 28 zum Ablassen des flüssigen Stickstoffs aus dem Tank 24 verbunden ist. Über das Ventil 30 wird das Auslaufen des Kühlmittels geregelt. Der flüssige Stickstoff wird den Kühleinrichtungen 22 durch eine Zweigleitung-32 mit einem eingebauten Kontrollventil 34 zugeführt. Die Leitung 28 ist mit einer zweiten Zweigleitung 36 versehen, die zu vier Binlaßöffnung einer 2unpe 38 führt. Diese hat eine abgehende Leitung 40, in der ein Ventil 42 sitzt. Die Zeitung 40 verläuft durch die ßeolierende Wand 20 des Kühlbehälters 18 in die Kammer 16. In der Kammer 16 tritt das Rohr 40 durch eine Öffnung 44 in die Form 14 ein und ist durch ein Gewinde mit dem Rohbehälter 10 an einem darin befindlichen, mit einem -Gewinde versehenen Einlaß 46 verbunden. Die Form 14 hat än ihrem anderen Ende eine Öffnung 48, an die ein Ableitungsrohr 50 angeschlossen ist. Dieses hat ein Ventil 52 zur Regelung der durchfließenden Medien. Man kann, wenn man will, die Zeitungen 32, 36 und 40 mit Rückschlagventilen 54 versehen, um den Druck darin zu begrenzen. ferner kann man Temperaturmeßinstrumente einbauen, um die Temperatur verschiedener Teile, wie die der Form, der Kühleinrichtungen und der Kammer, zu überwachen. Es ist ferner ein Ventil 58 in der Leitung 40 vorge-

sehen, um den Druck im Druchbehälter 10 am .Ende der

Druckbehandlung abzulassen, wie nachstehend noch

beschrieben wird. Um das Kühlmittel vor Erwärmung

zu schützen, können die Rohre und Zeitungen 281 52,

36 und 40 gegen Wärme isoliert werden, beispiels-

weise durch die Isolierung 59.

Uni in der Vorrichtung 12 einen Druckbehälter gemäß

vorliegender Erfindung herzustellen, wird * das Ven-

til 30 zunächst geschlossen, und die Rohre ,32 und

40 werden durchlüftet, um. daraus den flüssigen

Stickstoff zu entfernen. Die Tür 21 in der isolie-

rcnder! Wand 20 des Kühlbehälters 18 und ebenso die

Form 14 werden geöffnet. Die Form 14 kann ran öff-

nen., indem man sie mit einem abnehmbaren Abschnitt

versiebt: Wie fig. 1 zeigt, ist einer ihrer halb-

ku"elförmigen iUbschnitte 60 an dem. mittleren zylin-

derförmigen Abschnitt 62 durch (nicht dargestellte

mit Gewinde versehene Befestigungselemente dnge-

bracht, die man entfernen kann, um den halbl-,ugel-

förm a gen Abschnitt 60 von der form 14 abzunehmen,

Darauf kann der Roiibehäl üer i n das Inntiere der Fo=

@4 gebracht werden. Die äußeren 2.bmessun#en des

Rohbehälters 10 sind kleiner als die iimere Ober-

iläche der Form 14. Wenn der Hohbehälter 10 sich

in vier- Form befindet, kann man das Rohr 40 mit dem

Dinlaß 46 verbinden, und den abnefmbaren halbkuGel-

förmigen Abschnitt 60 an der Form 14 befestigen, zu:,i

sie zu schließen. Danach kann. die Tür21

eschlossen

werden.

Nachdem der Rohbehäl ter 10 in die Form 14 einge-

aetzt ist, öffnet man die Ventile 30 und 34., damit

der in dem Tank 24 befindliche flüssige Stickstoff

unter seinem eigenen Druck in die Kühlelemente 22

fließen und so die Temperatur der Form 14 herab-

setzen kann. Zur gleichen Zeit oder kurz darauf

wird die Pumpe 38 in Betrieb gesetzt, und das Ventil 42 wird geöffnet, um den flüssigen Stickstoff unter einem Druck in der Größe von 2000 bis 2500 psi (140 - 175 at) durch das Rohr 40 'in das Innere des Rohbehälters 10 zu bringen. iYenn der flüssige Stickstoff sich sowohl im Innern des Rohbehälters als auch.in den Kühlelementen befindet, sinkt die Temperatur der Form und des Rohbehälters 10 schnell auf annähernd die Temperatur des flüssigen Stickstoffes, nämlich -320°F. Ferner zwingt der unter hohem Druck in das Innere des Rohbehälters 10 eingeführte flüssige ;tickstoff den Rohbehälter, sich nach außen zu dehnen, bis seine äußere Oberfläche mit der inneren Oberfläche der Form 14 übereinstimmt. Diese Dehnung beträgt 10 bis 20 und liegt oberhalb der Elastizitätsgrenze des Rohbehältermaterials, so daL eine plastische Verformung eintritt. Diese Verformung bei der Arbeitstemperatur von -320°F. hat einen wesentlichen Anteil an der Umwandlung in die martensitische Phase und führt zu einer erheblichen Steigerung der Festigkeit, die weit über der liegt, die durch die Kalthärtung erzielt wird. Wenn der Druck im Inneren des Rohbehälters 10 abgelassen ist, geht der Rohbehälter nicht in seine ursprüngliche Form.üurück, sondern hat, abgesehen von einer leichten elastischen Schwingung, im we-

sentlichen die Gestalt der IrT'I-1äche der Form 14.

Such der Druckbehandlung wird der Druck dadurch ent-

lastet, daß man die 1#umpe 38 abstellt, das Ventil

42 schließt und die Auslaßöffnung 48 öffnet, so daß

der in Tank befindliche flüssige ötickstoff in die

Atmosphäre abziehen lz-,@nn. Gleichzeitig wird das Ven-

til 30 geschlossen, um die Zuführung flüssigen

;;tickstoffeä in die Kühlelemente 22 zu unterbrechen.

Dunach wird die Tür 21 in der Wand 20 geöffnet, der

hIilrikueelförriige [email protected] 60 der Form 14 von der

form °#wbgeno@ruüen und der zu seiner vollen Größe aus-

gedehnte Druckbehälter aus der Form heran sgenormreii.

Dann. I-wrin das Verfahren wiederholt werden.

T.an kann dein Druc1,behälter, nachdem er zu voller

Größe ausgedehnt ist, leicht -tu s der Foria hercus-

nehmen, da er, wenn der Behälter nicht mehr unter

Druck steht, leicht i nner@aälb fies elustisc;-:en Be-

reiches einschrumpft und sich so von der Sand der

Form absetzt.

Die ...#tlüftungsleitung 50 ist :aus folgenden Gründen

vorgesehen: Da die Form 14 relativ gut abgedichtet

ist und. sich zwischen der äußeren Oberfläche des

Rohbehälters und der inneren Oberfläche der Form

Luft befindet, wird, wenn Druck auf dz#.s Innere des

llohbehälters 10 ausgeübt wird, um seine Dehnung

herbeizuführen, die Luft in dem üwischenraum zwi-

schen dem Behälter und der form 1>oniprinliert. Wenn

man diese Luft aus deüi' "wischenrauiii nicht abziehen

läßt, wird sie Deformierungen des Druckbehälters

verursachen. Die Entlüftungsleitung 50 dient also

dazu, die Luft aus dein Üwischenraum zwischen dem

Behälter und der Form durch das Ventil 52 in die

,Ltmosphäre entweichen zu lassen.

Die Gestalt des Rohbehälters 10 ist von Bedeutung,

tun einen Druckbehälter mit den gewünschten schafteri zu erhalten. ;die Fig. 1 und 2 zeigen, hat

der Rohbehälter 10 eire gleichmäßige Wandstärke

er besteht aus zYxei halbkugelförmigen Bridab schrit-

ten, die an einen zylinderförmigen Mittelabscluxi tt

=geschweißt oder. auf andere 1`;'ei;@e mit ihm verbun-

den sind. Vährend diese besondern Form sich zur

Tierstellung eines Druckbehälters hoher Zugfestig-

keit' mit geschlossenen Enden gut cit;riet, hat sich

lierausges-te:llt, aaß sicü liz;ilbkui@,elförrni"e zLbsciinit-

te und zylinderförrni,re zbschnitte bei gleichmäßigem

Druck in verschiedenem Maße dehnen. Insbesondere

können die halbkugelförmigen @bsehnitte linear

nicht so viel gestreckt werden wie der Zylinderför-

mige Abschnitt bei gleicher prozentualer Flächen-

vergrößerung. Dementsprechend würde anstatt der in

Teilansicht in Fiä. 1 dargestellten Form des Rollbe-

hälters vielleicht ein Rohbehälter, der die Form

eines ";1undeknochens't hat, vorzuziehen seixi, um zu

einem Behälter zu gelangen, der un ullen Stellen

eine gleichmäßige Festigkeit hat. @ciere Formen von

Rohbehältern köruien je nach der gewünschten Form

des Endproduktes ausgedacit bzw. berechnet werden.

Während das hier beschriebene Verfahren in hohem

Maße bei der Herstellung von Druckbehältern hoher

Zugfestigkeit mit geschlossenen Enden und gleich-

mäßiger ;landdicke angewandt wird, ;>unn rri.,n es zur

Herstellung eines Behälters mit offenan Enden nicht

gut benutzen. %`venn Lzan den Versuch machen würde,

einen ::inseitig offenen Behälter herzustellen. und

vol, einem Rohbehälter üusginge, der in dürr Gestalt

ähnlich, aber kleiner als der gewünschte Behälter

finit offenem Ende ist, würde sich, wenn das Innere

des Rohbehälter;; unter :ruck gesetzt wird, das of-

fene Ende strechen, und dabei würde jede daran be-

findliche Jibdichtung für den Druck brechen. ils

Folge davon würde der :ruck absinken und eine nur

klein; ätreckun-; erzielt.

D,:iher müssen zusätzliche MÜßnahmen durchgefährt

werden, uni nach dem Verfahren gemäß vorliegender

Erf indung einen Behälter von hoher Bugfestigkeit

mit offenem Ende herzustellen. Die einfachste Ue-

thode ist die, einen Rohbehälter reit geschlossenen

öden, wie vorstehend beschrieben wurde, herzustel-

len, diesen zu verformen, so daß der Endbehälter,

der aus der Form. kommt, die Form zweier Behälter

mit offenem Ende hat, deren ofy`en v Enden- aneinan-

de:rgefügt sind. Danach schneidet man den Behälter

an der Verbindungslinie der beiden -@e-il-älter mit

offenem Ende durch. Nach dem Durchschneiden hat

man. zwei BehUlter der gewünschten Form.. Dies ist

in Piig. 3 der Zeichnung@dargestellt, die einen

fertigen verformten Behälter 101 :mit geschlosse-

nem iMde zeigt. Die punktierte Linie 64 in Fig. j

:ist die Verbindungsstelle zweier identischer Be-

hälter mit offenem Ende. Flenn also der verformte

Behälter 10f entlang der Linie 6$ durchsci-uiitten

wird, vvverden zwei Behälter mit offenem Ende h@:rge-

stellt.

yir?statt gleichzeitig zwei Behälter mit offenem

Ende herzustellen, wie im vorhergehenden Absclmnitt

beschrieben wurde, kann man einen einzigen ofieuen

Behälter , o herstellen, daß man einer geschlosse-

).i.en Rohbehälter herstellt und diesen, wie oben be-

schrieben, mit Lusnalb-.e des unerwünschten Endes,

in die gewünschte Form streckt. 11.3c111 ;der Verfor-

mung bei Temper-turen unter Null kann -ii,@n das un-

erwünschte Ende abschneiden oder auf andere t@rt

entfernen, um den gewünschten offenen Behälter ;u

bekomm-en.

Oftmals ist es wünschenswert, einen Druckbehälter

hoher Zugfestigkeit mit einem, verdickten ';ie.ndteil

herzustellen. In diesem Falle muß das in Zusammen-

hang mit Fig. 1 beschriebene Verfahren geändert

werden. Denn wenn ein Teil der egand des Rohbehäl-

ters dicker ist als die übrige Wand, findet bei

der Druckanwendung keine gleichmäßige@Verfogmung

statt.

Ure. -diese Schwierigkeit zu. beseitigen, können zu-

sätzliche Mittel zum H.erausdrUcken oder Strecken

des verdickten Wandteiles benutzt werden, z. B.

ein mehrarmiger Hebebock 74, wie er in den Fig.

4A and 4B dargestellt ist. Anstatt des L=iebebockes

74 :uit mehreren winhelir zueinander stehenden aus-

fahrbaren @.rmerl kann man mehrere winkelig zuein-

:.xnder 4 und angeordnete 4B ist der 1Iebeböcke Rohbehälter benutzen. 1011 mit In zwei den halb- Fit, L->

hugeligen Endabschnitten 66 und 66 gleichmäßiger.

Dicke und einen mittleren zylinderförmigen Abschnitt

70 mit einem. nach innen gerichteten Flansch 72 dar-

gestellt. Wenn solch ein Rohbehälter in die Form

1411 käme und von innen ein Druck ausgeübt würde,

um ihn die Form der inneren Oberfläche der Form 14''

zu geben, würden die verhältnismäßig dürrvrandigen

!eile des Roribehälters 10" sich strecken, bis sie

reit der Form. übereinstimmen, während der dickvtan--

üige Teil der Verformung widerstehen würde. Das

Enderzeugnis hätte also nicht die gewünschte Form.

Uni dies bei der Verformung des 11..ohbehälters 10' '

zu vermeiden, wird der mehrarmige Hebebock 74 in

den Rohbehälter in HUhe des Flansches 7G angeord-

net. Nach Fertigstellung des Rohbehälters 1011

bringt man ihn in die Pol= 14'' und verbindet den

Einlaß für die Druckflüssigkeit mit dem Rohr 40".

Den Rohbehälter kann man entweder dadurch kühlen,

riaß man die Form mittels der riühlflächen 22 kühlt

o(Üer daß mun, das Kühlmittel in das Innere des Roh-

behälters einleitet. 'Jachdem der Rohbehälter auf

die erforderliche Temperatur gekühlt ist, fährt

;x-.ii die @=e des Iiebebocks 74 aus und streckt so

den dicken Teil der andung (flansch 72). @C.schlie-

Lend wird Druck auf das Innere des Rohbehälters

.;u:; geübt, uiu die diIiznen Wandteile, wie vorher be-

schrieben, zu streclen. auf diese ,','eise kann ein

@ruckt;eawlti:r :"it unterschiedlicher Wandstärke ver- .

fcrm1: "i7E:Z'U(:ll.

Zur Herstellung eines einseitig offenen Druckbehäl-

ters mit einem verdickten Vländabschnitt, wie er in

Fig. 4C dargestellt ist, kann mun einen Druckbehäl-

ter, wie er in Fig. 4B gezeigt ist, nach Herausneh-

zUen aus der Form in der Mitte durchschneiden und

erhält so zwei fertige, einseitig offene Drucicbe-

a

' '.älter, wie in Fig. 4v dargestellt. »Oft wird der in-

nere Flansch eines offenen Druckbehälters dazu be-

nutzt, eine Schraubverbindung anzubringen; aus die-

sem Grunde ist, wie in Fig. 40, der Flansch 72 mit

einem Gewinde 73 versehen.

Nach dem Verfahren gemäß vorliegender :rfindung ist

es auch möglich, einen einzelnen offenen Druckbehäl-

ter herzustellen. Hin solcher Behälter kann einen

verdickten Wandabschnitt haben oder die Wandung kann

. überall die gleiche Stärke haben. Das Verformungs-

verfahren, das auf den Fig: 5A bis 50 dargestellt

ist, ist im wesentlichen das gleiche. Der Druckbe-

hälter 10' ' ' hat einen Flansch 76 an seinem offenen

Ende 77. Bei der Herstellung eines offehen Druckbe-

hälters, ausgehend von einem offenen Rohbehälter

1()1111 wird zunächst der Rohbehälter nach der Her-

stellung in eine Form 14''1 gebracht, dessen Innen-

fläche die Fora hat, die der fertige Behälter haben

soll. Der Rohbehälter wird dann gekielt, vorzugs-

weise, indem man die Form kühlt; man kann ihn auch

direkt kühlen.

innschließend wird mit mechanischen Mitteln das of-

fene Ende 77 gedehnt, bis es die Form hat, die es

im Endzustand haben soll. Der übrige Teil des Roh- -

behälters bleibt bis zu -diesem Zeitpunkt unge-

streekt. Da, zu seiner endgültigen Gestalt ver-

formte offene finde 77 wird anschlieljend mit einer

abdiehtung versehen, um den noch nicht gestreckten

Teil des Gefäh:es unter Druck set :en zu können; die

Abdichtung bleibt erhalten, da das Ende 77 sich nicht mehr weiter ausdehnen kann. 'ffenn der Behälter unter Druck gesetzt wird, dehnt er sich aus, bis er die Gestalt der Form und somit die gewünschte Gestalt des fertigen Behälters angenommen hat.

Auf den Fig. 5A, 5B und 5C ist ein liohbehälter 10111

mit einem offenen Ende 77 dargestellt. Der Rohbe-

hälter 10''' hat einen Flansch 76, der in der Nähe

des offenen Endes sitzt. Wie bereits gesagt, kann

das Verfahren auch dann angewandt werden, wenn die

Rohbehälter eine gleichmäßige Wandstärke haben.

Der Rohbehälter 1ü''' wird in die Form 14''' ein-

gelegt, dessen innere Oberfläche der endgültigen

Form des Behälters entspricht. Mschliemend wird

der Rohbehälter 10'e' gekühlt. Vorzugsweise erfolgt

das Kühlen so, daß man ein Kühlruittel in die Kühl-

einrichtungen, z. B. in die Kühlschlangen 22, der

Fig. 1 einleitet. Wenn der Rohbehälter auf die un-

ter Null Grad liegende gewünschte Temperatur gekühlt

ist, wird das offene Ende 77 mit mechanischen Ein-

richtungen gestreckt. Man kann einen vielarmigen

Hebebock, wie in Zusammenhang mit den Eig. 4A und

4B erläutert, benutzen. Statt dessen kann: man auch

einen kegelförmigen Dorn nehmen, der in das offene

Ende 77 des gekühlten Rohbehälters eingesetzt wird.

Äuf den mit dem Dorn 78 verbundenen Schaft 80 läßt

man eine Kraft einwirken, um den Dorn in das Inne-

re des Rohbehälters zu drücken und so das offene

Ende 77 zu strecken. In dem bis an die Form gestreck-

ten Ende des Rohbehälters bringt man nun eine Dich-

tung an, beispielsweise eine hatte 84 und einen

Ring 86. Die hatte 84 ist vorzugsweise mit einer

Einlaßöffnung 88 versehen, un die das Rohr 40'

angeschlossen werden kann, um das Druckmittel, z. B.

flüssigen Stickstoff, von einer pumpe in das Innere

des Rohbehälters einzuleiten. Dabei dehnt sich der

;Rohbehälter bis an die Innenwandung vier Form. :aus.

Nach Ablassen des Druckes kann der Behälter aus

der form herausgenommen werden; er hat die gewünsch-

üe Form und eine äußerst hehe Zugfestigkeit.

r,.ian kann auch den Dorn 78 so ausbilden, daß er selbst

die Abdichtung für das offene Ende darstellt. In

diesem .falle wird der Dorn mit einer Öffnuhg -.um

Einleiten des Druckmittels in das Innere, des Rohbe-

hälters versehen, nachdem das offene Ende gestrec.ct

ist. Wenn ein verdickter Abschnitt der Wand nicht

an dem offenen Ende, sondern irgendwo anders ist,

werden geeignete Streckeinrichtungen, u. B. viel-

armige Hebeböcke 7$, so angeordnet, daß sie den ver-

dickten Abschnitt der ,fand unabhängig von übrigen

Abschnitten des Behälters dehnen können.

Die Verwendung des Kühlmittels als Druckmittel hat

sich als vorteilhaft erwiesen. Das Verfahren kann

jedoch auch dann ausgeführt werden, wenn der 'J-"ehä.1-

ter mit anderen Mitteln unter Druck gesetzt wird.

Beispielsweise kann der rotwendige Druck d--durch

erzeugt werden, daß man E::plosionen innerhalb des

Hohbehälters stattfinden läßt. Die Verwendung des

Kühlmittels als Druckmittel hat deswegen erhebli-

che Vorteile, weil das X-Uhlmittel gleichzeitig für

eine schnelle OLbkühlun; des Inneren des Hohbehäl-

teru sorgt und diesen gleichzeitig mit Sicherheit

auf niedrigen Temperaturen hält. kan kann in die-

sem falle auf Kühlmittel für die Form, wie z. F3.

Kühlelemente 22, verzichten und trotzdem Gien Roh-

behälter auf der gewünschten Temperatur halten. traf

diese 31eise ist es möglich, die Kosten zur Durch-

fÜhrung des Verfahrens gemäß vürlierender Erfindung

zu senken. Es besteht auch nicht die Gefahr, däB

korrodierende Kondensationen auftreten, die iiäg-

lieh sind, wenn man inndere Mittel in das Innere de;

Behälters einleitet, um diesen zu strecken. Darüber

hin:-Ius sind einige Kühlmittel, z. B. Nasser, nach-

tei.i.iö, da sie gefrieren und so die @.ufrechterhal-

tung des inneren Druckes verhindern können. Aus die-

sem Grunde wird vorzugsweise das Kühlmittel gleich-

zeitig als Druckmittel benutzt.

.Bei der oben geschilderten Ausführungsform wird so-

wohl die Schweißzone als auch der übrige Teil des

Behälters bei der Druckbehandlung gestreckt. Man kann

auch einen Rohbehälter aus einem Metall mit sehr ho-.

her Zugfestigkeit herstellen und den Rohbehälter

durch Schweißen fertigen. Es wurde bereits dargelegt,

daß beim Schweißen des Rohbehälters die durch vor-

hergehende metallurgische Behandlungen erzielten

Vorteile in der Schweißnaht wegen der auftretenden

Erwärmungen verloren gehen, so daß ein Rohbehälter

aus einem Material mit hoher Zugfestigkeit, jedoch

mit weniger festen .4'Lbschnittexi in und um die

Schweißnaht herum, entsteht. Bei einem solchen Be-

hälter braucht man nur die Schweißzonen zu strek-

kerj, um ihre Festigkeit zu erhöhen, ohne daß das

übrige Muterial gedehnt wird. Dies ist deswegen

ohne weiteres möglich, weil sich das Material in

..en Scnvieißzcnen, ciu. es weniger fest ist, zuerst

äelunt.

Von dieser M#:zßnuhme macht man vor allem dann Ge-

l;räuch, wenn sehr große Rohbehälter verformt wer-

den müssen. Die Kosten für die Herstellung von For-

meri für große Druckbehälter, beispielsweise zur

t@ufnuhme der festen Brennstoffe für interkontinen--

t.:.lF@ b«llistische 11keteri, sind oo groß, daß das

Verfuhren f#emüb vorliegender Erfindung unwirtschaft.-

licii uerden körnte. Zur Fertigung eines solchen Roh-

r,eiiülters stellt m-n ü#zher zunächst einzelne Ab-

schritte :.@@:: ei-liegt i:@@-@crial mit äußerst hoher Zug-

festigkeit, z. 1. kaltgewalztem, nichtrostendem

Mahl, her. Diese @ibschnitte sind im wesentlichen

zylindrisch und werden., z. B. durch Schweißen, zu-

sammengefügt, wobei man das Material ,in den Sch@;eiB-

zonen schwächt, jedoch einen sehr großen Behälter

aus äußerst festem Material erhält. Daraufhin wird

der Behälter, ahne daß man eine Form benutzt, von

innen unter Druck gesetzt, um die >@chifaeißzonen zu

strecrlen und dabei die Festigkeit in den Schweißzo-

nen zu erhöhen. Will man gleichzeitig an den Schrl7eii-

zoners eine kartensitumwandlung des Materials erhal-

ten, so mulü man die Ter-,peratur örtlich, und zwar

vor dem ;;trecken, in den Schtgeißzonen in die Nähe

der Ms-Temperatur bringen, so dau' beim Strecken der

Zonen eine wesentliche I*;artensitumformung eintritt.

enn der Behälter aus nichtrostendem Stahl besteht,

ist es notwendig, die Schweißzonen durch flüssigen

Stickstoff oder ein ähnliches Mittel zu kühlen, um

den rostfreien Stahl in den Schweißzonen auf die

erforderliche Temperatur abzukühlen. Das Verfahren

erfordert also keine Form und kann ohne großen Luf-

wand durchgeführt werden.

Darüber hinaus ist es möglich, daß an Druckbehälter

mit hoher Zugfestigkeit nach der Verformung Eisen-

teile angebracht werden müssen. Des öfteren müssen

diese Teile durch Schweißen oder andere Verfahren,

bei denen der Behälter erhitzt wird, angebracht wer.-

den, so daß das Behältermaterial in der Zone, in der

die Eisenteile sitzen, zum Glühen gebracht wird. Um

dda)3ehältermaterial. an diesen Stellen wieder auf die

ursprüngliche Zugfestigkeit zu bringen, ist es iiot- .

wendig, den Behälter .nur an. den Stellen zu strecken,

wo die Eisenteile angebracht sind. In diesen Fällen

dehnt man nur diese bestimmten Abschnitte und kann,

auf diese Uieise den Arbeitsaufwand erheblich herab-

setzen.

Claims

Iatentansprüche

9 1. Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters aus metallischem Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst wenigstens teilweise durch Schweißen einen Rohbehälter herstellt und dann die Schweißnaht durch Streckenverformt. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, daß das Strecken der Schweißnaht dadurch erfolgt, daß man auf den Rohbehälter vor., innen einen Druck ausübt.

3. Verfahren nach .@nsj,ruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strecken der Schweißnaht so vorgenommen wird, daß in das Innere des Behälters ein Druckmittel eingeleitet wird. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden kLnsprü- che, dadurch gekennzeichnet, daß das material, aus dem der Behälter besteht, ein Metall ist, dessen Spannungs-Dehnungs-Kurve einen konkav nach oben verlaufenden Abschnitt hat und daß das Strecken eines aus solchem Material gefer- tigten Rohbehälters in "der Weise erfolgt, daß das Metall wenigstens bis in den erwähnten nach oben verlaufenden :Lbschnitt der Kurve gedehnt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, daß das metalli- sehe Material, aus ders der Rohbehälter gefertigt ist, eine Spannungs-Dehnungs-Kurve solcher Art hat, daB, wenn die wahre Dehnung sich erhöht,

die wahre Spannung zunächst verhältnismäßig schnell und linear ansteigt, dann im Wesentlichen konstant bleibt und nach einem konkav aufwärts verlaufenden Abschnitt in einer leicht konkav nach unten verlaufenden Kurve weiter ansteigt, und daß der gesamte Rohbehälter einer Streckverformung unterworfen wird, bei der das metallische %"uterial wenigstens bis in den leicht konkav nach unten verlaufenden Abschnitt der Kurve gestreckt wird. &. Verfahren nach Jaispruch 1, dadurch gekennzeich- nete daß zusätzlich zu der Schweißnaht der ge- sU.mte ßohbehälter gestreckt wird.

7. Verfahren nach jinspruch 6, dadurch gekennzeich- net, daß das Strecken in der iNfeise vorger..ommen wird, daß man ein Druckmittel in das Innere des Behälters einleitet.

B. Verfahren nach einem der vorhergehenden AnsprüL- ehe, dadurch gekennzeichnet, daß das Material, aus dem der Rohbehälter besteht, ein Metall ist, bei dem eine Martensitumwandlung eintritt und daß das Strecken unterhalb der MB-Temperatur des metallischen Materials vorgenommen wird, um eine Martensitbildung wenigstens eines Teiles des Materials zu erhalten.

9. Verfahren nach lunspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Streckverformung ungefähr bei oder MS-Temperatur des Materials durchgeführt wird. 1ß. Verfahren nach Anspruch 8 und 9, dadurch ge- kennzeichnet, daß das Strecken in der Weise er- folgt, daß man bei der Verformungstemperatur in das Innere des Rohbehälters ein Yedium ein- leitet und dieses unter Druck setzt.

11. Verfahren nach jüisl=ruch 10, dadurch öekennzeich- net, daß das Druckmittel vorgekühlt und zur Küh- lung des Rohbehälters benutzt wird.

12. Verfahren nach isgruch 11, dadurch gekennzeich- net, ö.aß als Druck- und Kühlmittel flüssiger Stickstoff verwendet wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ärasprü- che, dadurch gekennzeichnet, daß die Streckver- formung des Rohbehälters innerhalb einer form vorgenommen wird unti daß der Rohbehälter soweit gedehnt wird, bis er die Gestalt der Innenfläche dieser Fora angenommen hat.

14. Verfahren nach !tnspruch 11, dadurch gekennzeich- net, daß, ausgehend von einem Rohbehälter mit einem offenen und einem geschlossenen Ende, das offene Ende mit mechünischen Mitteln derart ge- streckt wird, daß es an der Ilulenfläche der Form anliegt, daß man es dann. mit einer Dichtung ver- sieht und darauf in das Innere des Rohbehälters ein Druckmittel einleitet, derart, daß die übri- gen @.bscbnitte res Rohbehälters an die Innenflä- che der Form. gedrückt werden.

1151. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohbehälter verhältnismäßig dünne und verdickte Wandabschnit- te hat und daß die dickeren Wandabschnitte mit mechanischen Mitteln gedehnt werden und anschlie- ßend die dünnwandigen übschnitte dadurch verformt werden, daß ein Druckmittel in das Innere des Rohbehälters eingeleitet wird.