Ducol

För den franske kompositören av samtida musik, se Bruno Ducol .

Ducol eller "D"-stål är namnet på ett antal höghållfasta låglegerade stål med varierande sammansättning, först utvecklade från tidigt 1920-tal av den skotska firman David Colville & Sons , Motherwell .

Tillämpningar har inkluderat konstruktion av krigsskeppsskrov och lätt armering, vägbroar och tryckkärl inklusive lokomotiv ångpannor och kärnreaktorer.

Historia

Det ursprungliga Ducol, eller "D"-stålet, är ett mangan-kiselstål, en härdad version av de nya, beprövade standardkonstruktionsstålen utvecklade av David Colville & Sons strax efter WW1.

Det var en förbättring av brittiska amiralitetets "HT" (High Tensile) stål, ett skeppsbyggnads- och lätt pansarstål utvecklat c1900 och användes genom slutet av första världskriget. HT var ett kolstål med en liten mängd nickel, vilket gjorde att det kunde härdas till en högre nivå utan att spricka (dvs ökad "seghet"). Utländska liknande stål – till exempel tyskt "låg-%" Nickel Steel och US High Tensile Steel (HTS) – var mer komplexa legeringar som använde krom, vanadin och molybden. [ bättre källa behövs ]

Fram till omkring 1945 innehöll Ducol i allmänhet endast mangan och kisel som legeringsämnen. Nyare svetsbara kvaliteter (Ducol W21, W25, W30 och W30 kvaliteter A & B) inkluderar varierande mängder nickel, krom, koppar, molybden och vanadin.

Sammansättning

Sammansättning av olika stål av Ducol-typ
Kvalitet % C % Mn % Si % P % S % Ni % Cr % Mo % Cu % V Anteckningar
Royal Navy "HT" stål 0,35~0,40 0,8~1,2 0,15
§R. Sumida broar 0,24~0,30 1,4~1,6
IJN Ducol 0,25~0,30 1,20~1,60 ?

Ducol, RN "D"-stål 0,24~0,30 1,50 0,06~0,10 spår spår
§Chelsea Bridge 0,25 1,52 0,13 0,03 0,03 0,36
Ducol W21 0,23 1.7 0,5 max 0,25 max
Ducol W25 0,2 max 1,5 max 0,5 max 0,3 max 0,3 max
Ducol W30 0,18 max 1,4 max 0,5 max 0,8 max 0,25 max 0,5 max 0,1 max

Ducol W30 Grade A 		0,11~0,17 1,0~1,5 0,4 max 0,7 max 0,4~0,7 0,2~0,28 0,3 max 0,04~0,12

Ducol W30 Grade B 		0,09~0,15 0,9~1,5 0,4 max 0,7~1,0 0,4~0,7 0,2~0,28 0,3 max 0,04~0,12
§Sizewell 'A' 0,1 1.4 ? 0,2 0,5 0,25 0,1

Svetsbarhet

Även om moderna kvaliteter av Ducol kallas "svetsbara", betyder detta inte nödvändigtvis "lätt svetsbara". En rapport från 1970 om en explosion i en cylinder gjord av Ducol 30 fann att i Ducol W30 förekommer försprödning av den värmepåverkade zonen (HAZ) i svetsar om inte värmebehandling efter svetsning sker vid en tillräcklig temperatur (675C).

Dessutom var originalprodukten från 1920-talet också svetsbar (dvs. 'kapabel att svetsas'), men med tvivelaktiga resultat. Den kejserliga japanska flottan byggde stora krigsfartyg med helsvetsade Ducol-strukturelement, vilket snabbt ledde till allvarliga problem med kryssarna i Mogami-klassen . [ citat behövs ]

Ansökningar

Fartyg

Ducol har använts för skott i både allmän konstruktion och mot torpeder , och för lätt rustning i krigsfartyg från flera länder, inklusive den brittiska , japanska och kanske italienska flottan. Efter andra världskriget var de högsta kvaliteterna av de kommersiella skeppsbyggnadsstålen baserade på denna typ av stål.

Kungliga flottan

Rodney bombarderar tyska positioner längs Caen- kusten, 7 juni 1944

Ducol-stål användes i HMS Nelson och HMS Rodney (1927) för att spara vikt.

Den användes i brittiska anti-torpedsystemdesignövningar i sina sista slagskepp. De interna skrov- och torpedskotten och inre däck var gjorda av Ducol eller "D"-klass stål, en extra stark form av HTS . Mycket av de bärande delarna av King George V-klassens slagskepp inklusive väderdäcket och skotten var gjorda av Ducol

HMS Ark Royals helt slutna pansarhangar och det pansrade flygdäcket som den stödde var konstruerade av Ducol. [ citat behövs ]

Andra typer av rustningar som används på marinens fartyg:

kejserliga japanska flottan

Hiyō för ankar
Tre av de fyra Mogami-klasskryssarna i den sjunde skvadronen

Den kejserliga japanska flottan (IJN) använde avsevärt Ducol som gjorts under licens av Japan Steel Works i Muroran , Hokkaidō , Japan : företaget grundades med investeringar från Vickers , Armstrong Whitworth och Mitsui .

Kryssarna i Mogami -klassen designades ursprungligen med helsvetsade Ducol-skott som sedan svetsades fast i fartygets skrov. De resulterande felen orsakade av elektrisk svetsning som användes i de strukturella delarna av skrovet resulterade i deformation, och de viktigaste kanontornen kunde inte tränas ordentligt. De byggdes om med nitad konstruktion, och de andra två gjordes om.

Alla följande fartyg eller klasser (listan är inte fullständig) använde Ducol i strukturella skott och skyddande plätering:

  1. Japanska hangarfartyget Kaga (1928)
  2. Japanska kryssaren Takao
  3. Mogami -klass kryssare (x2, 1931), (x2 1933-34)
  4. Nagato -klass slagskepp x2, (1920, uppgraderad 1934-36)
  5. Japanska hangarfartyget Shōkaku (1939)
  6. Japanska slagskeppet Yamato (1940)
  7. Japanska slagskeppet Musashi (1940)
  8. Japanska hangarfartyget Hiyō (1941)
  9. Japansk kryssare Oyodo (1941)
  10. Agano -klass kryssare x4, (1941-44)
  11. Japanska hangarfartyget Shinano (1944)

Dessutom hade IJN:s '25-ton'-typ flodmotorpistolbåt ett helsvetsat skrov, skyddat av 4-5 mm Ducol-stål.

italienska flottan

Den italienska marinen använde en liknande typ av stål som Ducol i sitt Pugliese torpedförsvarssystem . Detta undervattens-"bulge"-system introducerades i de italienska slagskeppen av Littorio-klassen och i de helt ombyggda versionerna av det italienska slagskeppet Duilio och slagskeppen av Conte di Cavour-klassen . Den inåtvända sidan bestod av ett lager av kisel-mangan höghållfast stål från 28-40 mm tjockt kallat "Elevata Resistenza" (ER) stål, vilket troligen liknade det brittiska Ducol ("D" eller "Dl"). Stål som användes för lätt pansar- och torpedskott under andra världskriget.

"Men kraften i torpederna som användes under andra världskriget överklassade snabbt även de bästa utbuktningsskyddssystemen och magnetpistolen, när den till slut fulländades, tillät torpeden att helt kringgå utbuktningen genom att detonera under kölen på skeppet."

Tankar

Under andra världskriget använde många sovjetiska stridsvagnar stål av Ducol-typ på grund av brist på krom och nickel.

Broar

Sumidafloden

Kiyosu-bashi hängbro

Eitai-bashi (1926) och Kiyosu-bashi (1928) broarna över Sumidafloden i Tokyo verkar ha varit några av de första broarna som gjordes med Ducol, på den tiden en toppmodern teknik.

Broarna byggdes av Kawasaki Dockyard Co. , för att ersätta tidigare korsningar som förstördes i 1923 års stora Kanto-jordbävning . Höghållfast Ducol användes för de nedre stöden av Eitai-bashi bunden bågebron och för de övre kablarna på den självförankrade hängbron Kiyosu-bashi . Stålet tillverkades på Kawasakis Hyogo Works, Kobe .

"Ducol-stålet användes som material i fall av konstruktionen av Eitai bashi och Kiyosu bashi. Författaren är inte medveten om om materialet tidigare har använts för en bro. Materialet som undersökts av författaren har C-innehållet
av 0,24-0,30% och Mn på 1,4-1,6% ger en draghållfasthet 63-71kg/mm2, töjning 20-23% i 200mm tjocklek och elasticitetsgräns 42kg/mm2.Ducol-
stålet verkar vara att föredra som brobyggmaterial både i kvalitet och kostnad jämfört med andra som Ni-stål, Si-stål och C-stål."

Chelsea Bridge

Chelsea Bridge underifrån

Chelsea Bridges förstyvningsbalkar (1934-1937) förenade med HTS-nitar. En liten mängd koppar sattes till blandningen för att förbättra korrosionsbeständigheten.

Glen Quoich Road Bridge

Används vid konstruktionen av Glen Quoich Road Bridge, Aberdeenshire , byggd 1955 av Sir William Arrol & Co. som korsar Qoich-vattnet mellan Mar Lodge och Allanaquoich , inte långt från där den går samman med floden Dee .

Tryckkärl

SR 850 Lord Nelson , restaurerad

Ducol har använts i tryckkärl inklusive ångpannor och massiva väggar av ammoniakomvandlare som används i Haber–Bosch-processen . Normaliserad och härdad Ducol W30 har använts i tungväggiga kärnreaktorer .

I Storbritannien är den brittiska standarden för låglegerade stål som används för högtemperaturtryck BS EN 10028-2:2006. Den ersatte den gamla BS1501 Part 2: 1988.

Ånglok

Pannplattorna för Southern Railway 4-6-0 Lord Nelson-klasslok , designade av Richard Maunsell 1926 för att fungera vid 250 psi (1 700 kPa), var gjorda av Ducol.

Incidenter

Ett antal tryckkärl och pannor konstruerade med Ducol (eller liknande material) har misslyckats. Sådana fel har alla berott på felaktig tillverkning eller testning av kärlet, snarare än själva stålet.

Sizewell 'A'

Sizewell 'A' kärnkraftverk

Ducol användes i pannans skal vid Sizewell 'A' kärnreaktor.

Fel på Sizewell 'A' panna under hydrostatiskt test, maj 1963. "Pannan var 18,9 m lång, 6,9 m diameter, och tillverkades av plåtar 57 mm tjocka i ett låglegerat stål, i enlighet med BW87A-specifikationen (liknande Ducol W30, men med lägre C), med sammansättningen 0,1C, 1,4Mn, 0,5Cr, 0,25Mo, 0,2Ni, 0,1 V. Orsaken till felet tillskrevs en stötbelastning, när träklossarna som fartyget vilade på under hydrotestet gav plötsligt vika."

Ducol skulle ha använts för de senare stationerna, men ersattes av förspända betongtryckkärl ( PCPV). Fördelen med förspänd betong är att när den initiala kompressionen har applicerats har det resulterande materialet egenskaperna hos höghållfast betong när det utsätts för efterföljande kompressionskrafter, och av formbart höghållfast stål när det utsätts för dragkrafter .

John Thompson tryckkärl

december 1965 byggdes en panna av Ducol av John Thompson , Wolverhampton , för ICI :s ammoniakfabrik vid Fisons Immingham-verk . Den höll på att trycktestas efter värmebehandling när den exploderade och kastade en bit som vägde 2 ton rakt igenom verkstadsväggen och landade 50 meter bort.

I Ducol W30 sker försprödning av den värmepåverkade zonen (HAZ) i svetsar om inte värmebehandling efter svetsning sker vid en tillräcklig temperatur (675C). Mängden förvärmning och typen av svetstillsatsmaterial (t.ex. låg vätehalt} kan påverka väteförsprödning (eller sprickbildning) i svetsen.

Cockenzie kraftverk

Cockenzie kraftverk

En panntrumma gjord med Ducol-plattor, tillverkad av Babcock & Wilcox Ltd (nu Doosan Babcock) i Renfrew , nära Glasgow, till BS 1113 (1958) installerades vid Cockenzie Power Station i East Lothian , Skottland. Den exploderade den 6 maj 1967 under upprepade tryckprovningar. Enligt Jim Thomson orsakades felet av en spricka (skapad under den ursprungliga tillverkningsprocessen) som inträffade bredvid ett economisermunstycke som byttes ut under testningen; sprickan hade trängt in halvvägs genom tryckkärlets tjocka vägg.

Se även

Notes
Citations

Källor

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ducol&oldid=1125747071 "