DE707647C

DE707647C - Process for the production of multi-layer high-pressure containers of particularly large dimensions

Info

Publication number: DE707647C
Application number: DED78060D
Authority: DE
Inventors: Julius Grossweischede; Johannes Heinemann; Martin Roeckner; Jose Severin
Original assignee: DEUTSCHE ROEHRENWERKE AG
Current assignee: DEUTSCHE ROEHRENWERKE AG
Priority date: 1938-05-25
Filing date: 1938-05-25
Publication date: 1941-06-28

Description

Verfahren zur Herstellung von Mehrlagenhochdruckbehältern von besonders großen Abmessungen Die Industrie, insbesondere die chemische Industrie, benötigt Druckbehälter, die sehr hohe Drücke aushaltenmüssen. SolcheDruckbchälter sind bereits durch Schmieden, Ziehen oder Walzen nahtlos hergestellt worden. Der immer fortschreitenden Steigerung der Betriebsdrücke kann aber durch diese Verfahren nicht immer Rechnung getragen werden, insbesondere wenn es sich um Behälter mit großem Durchmesser handelt, da die heute zur Verfügung stehenden Einrichtungen der Schmiede-, Preß- und Walzwerke nicht ausreichen. Die dann erforderlichen Wandstärken gehen dann über das Maß hinaus, bei dem noch eine ausreichend gleichmäßige Durcharbeitung des Werkstoffes gewährleistet werden kann, welche es gestattet, die natürlichen Festigkeitswerte des zur Anwendung kommenden Werkstoffes voll und ganz auszunutzen. Außerdem sind für geschmiedete und gezogene Behälter die in den Industrieländern vorhandenen Einrichtungen nicht in der Lage, den Bedarf zu decken,' während die vorhandenen Walzwerke hierzu nicht in der Lage sind, weil ihnen durch die Herstellungsmöglichkeit für die,erforderlichen Hohlblöcke bezüglich ihrer Gewichte Grenzen gezogen sind.Process for the production of multi-layer high-pressure containers of particularly large dimensions The industry, especially the chemical industry, needs Pressure vessels that have to withstand very high pressures. Such pressure vessels are already seamlessly produced by forging, drawing or rolling. The always advancing one However, this process cannot always take account of an increase in the operating pressure be carried, especially if the container is large in diameter, as the forging, pressing and rolling mills available today not suffice. The wall thicknesses then required then go beyond the measure in which a sufficiently even processing of the material is guaranteed which allows the natural strength values of the to be used to take full advantage of the coming material. Also are for forged and drawn containers do not exist in the industrialized countries able to meet demand, while the existing rolling mills cannot are able, because of the manufacturing capability for them, required Hollow blocks are limited in terms of their weights.

Es sind dann Versuche gemacht worden, die Befriedigung eines großen Bedarfs an Hochdruckbehältern dadurch zu decken, daß man Mehrlagenbehälter und Verfahren zu ihrer Herstellung entwickelt hat.Attempts have then been made to satisfy a great one To meet the need for high pressure vessels by using multi-layer vessels and processes developed for their manufacture.

Ein hierher gehörendes Verfahren besteht darin, daß zunächst ein gewalztes Blech durch Biegen zu ,einem zylindrischen Schuß geformt und an den zusammenstoßenden Längskanten durch Schweißung verbunden wird. Ein zweites Blech wird dann auf diesen Schuß aufgewickelt und seine Längsnaht ebenfalls geschweißt. So wird weiter verfahren, bis ein mehrlagiger Schuß mit der gewünschten Wanddicke erhalten. wird. Die so hergestellten Schüsse werden dann durch Rundschweißnähte verbunden, und schließlich werden an den äußeren Enden Flanschen oder Böden angeschweißt. Es hat sich herausgestellt, daß die so hergestellten Hohlkörper von einer gewissen Wandstärke einen höheren Druck aushalten als einwandige Hohlkörper mit gleicher Wandstärke und aus gleichem Baustoff, und zwar dann, wenn die Wandstärke mindestens den Wert von Durchmesser io bat. Es ist dieses zum Teil darauf zurückzuführen, daß es möglich ist, die einzelnen verhältnismäßig dünnen bleche, die die Lagen bilden, besser durchzuarbeiten als die entsprechend dicke Wand eines einwandigen Behälters. Trotzdem trägt aber der aus mehreren Lagen genrickelte und geschweißte Behälter Gefahren in sich. Jede Schweißnaht bietet bei der Herstellung Möglichkeiten zum Entstehen von Fehlern. Die einzelnen, Schweißnähte können aber nach der Fertigstellung des Behälters insbesondere bei der Erprobung des Behälters durch Druck nicht mehr beobachtet werden. Ist aber nur eine der Schweißnähte des aus übereinandergelegten Blechschüssen bestehenden Mehrlagenbehälters nicht vollwertig, so wird dadurch die Sicherheit des ganzen Behälters gefährdet. Es können dann ungewollte überbeanspruchungen der übrigen Schweißnähte eintreten, was zu Ermüdungserscheinungen führen kann, die sich vielleicht erst nach einer Reihe von Jahren katastrophal auswirken können. Besonders groß ist die Gefahr der Überlastung einzelner Schweißnähte in den Fällen, in denen man die so hergestellten 1lehrlagenbehälter nach der Zusammensetzung durch Einwirkung von Innendruck dazu veranlaßt, sich in ihren Lagen satt aufeinanderzulegen. Es ist aber nicht einmal erforderlich, daß etwaige Fehler in der Schweißnaht so groß sind, daß dadurch ihre Widerstandsfähigkeit gegen den vorgesehenen Druck erheblich beeinträchtigt wird. Es genügt vielmehr bereits, daß beispielsweise in einer der Rundschweißnähte oder in der innersten Schweißnaht eine die Haltbarkeit an sich nicht beeinträchtigende Undichtigkeit vorhanden ist, durch die sich der Druck, der im Innern des Behälters herrscht, auf den Raum zwischen den einzelnen Lagen auswirkt. Selbst wenn der Druck, der durch solche Undichtigkeiten zwischen den Lagen entsteht, nicht dazu genügt, den Behälter zu sprengen, kann er dazu genügen, Überanstrengungen zu verursachen, die Ermüdungserscheinungen mit ihren zerstörenden Folgen ,einleiten können.One method that belongs here is that a rolled Sheet metal by bending to form a cylindrical section and to the butting Long edges is connected by welding. A second sheet will be then wound onto this weft and its longitudinal seam also welded. So the process continues until a multi-layer shot with the desired wall thickness is obtained. will. The sections produced in this way are then connected by circular weld seams, and finally flanges or bottoms are welded to the outer ends. It has been found that the hollow body produced in this way from a certain Wall thickness can withstand a higher pressure than single-walled hollow bodies with the same Wall thickness and made of the same building material, if the wall thickness is at least the value of diameter io bat. This is partly due to the fact that it is possible to use the individual relatively thin sheets that form the layers, better to work through than the correspondingly thick wall of a single-walled container. Nevertheless, the container, which is knickled and welded from several layers, carries Dangers in itself. Each weld seam offers opportunities for manufacturing Creation of mistakes. The individual weld seams can, however, after completion of the container, especially when testing the container by pressure to be observed. But is only one of the welds of the superimposed Sheet metal shots existing multi-layer container is not full, this is the Security of the whole container endangered. There can then be unwanted overstressing the remaining welds occur, which can lead to fatigue, the may take a number of years to become disastrous. The risk of overloading individual weld seams is particularly high in cases in which the 1lehrpositions container produced in this way is carried out according to the composition The effect of internal pressure causes them to lie on top of each other in their positions. But it is not even necessary that any defects in the weld seam so are large that thereby their resistance to the intended pressure is considerable is affected. Rather, it is already sufficient that, for example, in one of the Round weld seams or in the innermost weld seam one of the durability itself There is a non-impairing leak that is causing the pressure, the prevails inside the container, affects the space between the individual layers. Even if the pressure created by such leaks between the layers, not enough to blow up the container, it can be enough to overexert to cause the symptoms of fatigue with its destructive consequences can.

Um derartige Möglichkeiten zu verhindern, wird für Behälter für inneren Druck erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die innerste Lage, des aus mehreren aufgewickelten und in sich verschweißte Lagen bestehenden Behälters ein nahtlos hergestellter Hohlkörper ist, wobei im Sinne der Erfindung die Wanddicke dieses innersten Hohlkörpers so gewählt ist, daß bei seiner Herstellung eine durchaus sichere und gleichmäßige Durcharbestumg des Werkstofres gewährleistet ist, die es ermöglicht, die Festigkeitseigenschaften des Werkstoffes voll auszunutzen. Eine Llndichtigkeit in den Schweißnähten der zur Verstärkung auf diesen als Seele dienenden Hohlkörper aufgebrachten Blechlagen kann sich, wenn die Schweißnaht den Festigkeitsansprüchen genügt, dann niemals zu einer Katastrophe auswirken. Wird dann die Wandstärke des Seelenrohres so gewählt, daß es allein in der Lage ist, die in axialer Richtung auftretenden Beanspruchungen aufzunehmen, so erübrigt es sich, zur Anbringung von Flanschen und Böden Rundschweißnähte zwischen den geschweißten Lagen und den Endteilen anzuwenden. Auch ist es dann nicht erforderlich, die auf die Seele aufgewickelten Verstärkungen durch Rundschweißnähte miteinander zu verbinden. Bei Behältern für äußeren Druck wird sinngemäß die äußere Lage als nahtloser Hohlkörper ausgeführt.In order to prevent such possibilities, containers for inner Pressure proposed according to the invention that the innermost layer, the wound from several and welded layers of the existing container a seamlessly manufactured hollow body is, in the sense of the invention, the wall thickness of this innermost hollow body so is chosen that in its manufacture a thoroughly safe and even Durcharbestumg of the material is guaranteed, which enables the strength properties of the material to be fully exploited. A leak in the welds of the to Reinforcement on this serving as a core hollow body applied sheet metal layers can If the weld seam meets the strength requirements, then it never becomes one Disaster impact. If the wall thickness of the core tube is then chosen so that it alone is able to withstand the stresses occurring in the axial direction there is no need for circular welds to attach flanges and floors to be used between the welded layers and the end parts. It is also not then necessary, the reinforcements wound onto the core by means of circular weld seams to connect with each other. In the case of containers for external pressure, the external Layer designed as a seamless hollow body.

Es ist bereits bekannt, Mehrlagenhohlkörper dadurch herzustellen, daß man die einzelnen Hohlkörper zunächst außen und innen bearbeitet und dann übereinandersteckt. Dieses Übereinanderstecken erfolgt in kaltem Zustande mit Hilfe von Pressen oder in warmem Zustande, so daß ein Aufschrumpfen erfolgt. Um diese übereinandergezogenen Hohlkörper dann untereinander zu satter Anlage zu brinr gen, werden sie durch Aufdornen oder Aufwalzen in kaltem oder erwärmtem Zustande geweitet. Man hat auch vorgeschlagen, die .über. einandergezogenen Körper in erwärmtem Zustande zusammenzuschmieden oder zusammenzuwalzen, wodurch eine feste Auflage und .möglicherweise sogar .eine Verschweißung der einzelnen Lagen miteinander erreicht werden soll. Beim Zusammenschmieden kann das Ergebnis nur unvollkommen sein, da der Schmiedevorgang zu langsam vor sich geht und da eine etwa wirklich erreichte satte Anlage an .einzelnen Stellen durch erforderliches Wiederholen des Erwärmens ge. stört wird. Ein -einwandfreies Zusammenschweißen der einzelnen Lagen ist auf diesem Wege unmöglich. Es kann niemals ein Mehrlagenhohlkörper hergestellt werden, dessen einzelne Lagen so fest aufeinanderliegen, daß ein ungestörter Wärmefluß und eine ungestörte Übertragung der aufzunehmenden Kräfte auf die einzelnen Lagen möglich sind. Auch durch Zusammenwalzen von mehreren Lagen kann nicht ohne weiteres ein Mehrlagenbehälter erzeugt werden, dessen einzelne Lagen satt aufeinanderliegen oder gar miteinander verschweißt werden, wenn auch die Verhältnisse beim Zusammenwalzen günstiger sind als beim L bereinanderschmieden, da beim Walzen der Arbeitsvorgang kontinuierlich und in der Regel in einer Wärme vorgenommen werden kann.It is already known to produce multi-layer hollow bodies by that the individual hollow bodies are first machined outside and inside and then plugged one on top of the other. This stacking takes place in the cold state with the help of presses or in a warm state, so that shrinking occurs. To these superimposed Hollow bodies are then made to rest properly against one another by expanding them or widened rolling in cold or heated condition. It has also been suggested the above. forging together drawn bodies in a heated state or to roll together, creating a solid support and .possibly even. a weld of the individual layers should be achieved together. When forging together, you can the result will only be imperfect as the forging process is too slow and there is an approximately really achieved full system at .individual places by what is required Repeat the heating. is bothering you. A flawless welding together of the individual layers is impossible in this way. It can never be a multi-layer hollow body be produced, whose individual layers lie so tightly on top of each other that an undisturbed heat flow and an undisturbed transmission of the to be recorded Forces on the individual layers are possible. Also by rolling several together A multi-layer container cannot be produced easily, its individual Layers lie on top of one another or are even welded together, albeit the conditions when rolling together are more favorable than when forging L together, because when rolling, the work process is continuous and usually in one heat can be made.

Bei den bisher bekanntgewordenen Verfahren zur Herstellung von Mehrlagenbehältern durch L bereinanderwalzen oder übereinanderschmieden ist man so vorgegangen, daß man die einzelnen übereinanderzulegenden Schüsse bereits annähernd in den Abmessungen herstellte. die diese Schüsse nachher im fertigen Behälter haben sollten. Das Schmieden, Walzen oder Pressen wurde nur so weit angewandt, daß eine verhältnismäßig geringe Änderung des Durchmessers erzielt wurde, die dann das satte Anliegen oder die Verschweißung bewirken sollte.In the previously known processes for the production of multi-layer containers by rolling L over one another or forging one on top of the other, one has proceeded in such a way that the individual shots to be placed one on top of the other are already approximately in their dimensions manufactured. which these shots should have in the finished container afterwards. Forging, Rolling or pressing has only been used so far that a relatively small one Change in diameter was achieved, which is then the full concern or the weld should effect.

Da diese Verfahren unvollkommen sind und am fertigen Mehrlagenbehälter Unsicherheiten belassen, wird erfindungsgemäß ein neues Verfahren zur Herstellung derartiger Behälter vorgeschlagen, das auf der Erkenntnis beruht, daß ein sattes Anliegen der einzelnen Lagen, wie es für eine gleichmäßige Kraftübertragung oder ein Verschweißen der einzelnen Lagen sowie für gleichmäßigen Wärmeflirß erforderlich ist, nur erreicht werden kann, wenn die Zusammenfügung der einzelnen Lagen durch Aufeinanderwalzen in kontinuierlichem Arbeitsvorgang unter erheblicher Formänderung, insbesondere Längsstreckung, und bei gleichmäßiger, nicht absatzweiser Erwärmung erfolgt. Es wird dabei wie folgt verfahren: Die ineinandergesteckten fertig durchgearbeiteten Hohlkörper werden in einem an sich nur zum Durcharbeiten geringerer Wanddicken ausreichenden Walzwerk, z. B. in einem Radial-,valzwerk, zusammengewalzt. Die einzelnen Lagen liegen bei dem Zusammenfügen vor dem Walzen nicht satt aufeinander; es sind vielmehr Zwischenräume vorgesehen, die bei etwa i ooo mm Durchmesser der Schüsse bis etwa io mm betragen. Es fällt also bei diesem Verfahren zur Herstellung von Mehrlagenbehältern das schwierige Ineinanderpassen oder Ineinanderschrumpfen der eingehenden Lagen fort. Dabei ergibt sich der große Vorteil, daß die einzelnen Lagen, wenn sie durch Walzen, Ziehen oder auch durch Schmieden hergestellt werden, an den zur Anlage kommenden Flächen vor dem Zusammensetzen nicht durch Drehen bearbeitet zu werden brauchen. Es wird jedoch erfindungsgemäß dafür Sorge getragen, daß die einzelnen Lagen sich in ihrer Längsrichtung während des Walzens nicht gegeneinander verschieben können und weiter dafür, daß die zwischen den einzelnen Lagen vorhandene Luft während des Walzens entweichen kann. Beides wird, dadurch erreicht, daß man die Enden der einzelnen Lagen etwas überstehen läßt und leicht ankümpelt. Unter der Einwirkung der Kaliberwalzen des Walzwerkes werden dann die ineinandergesteckten Lagen erstens zusammengepreßt und erfahren zweitens eine Strekkung in der Längsrichtung. Dadurch wird ein sattes Anliegen der einzelnen Lagen. aneinander erreicht.Because these processes are imperfect and on the finished multilayer container Leaving uncertainties, according to the invention, a new process for the production proposed such a container, which is based on the knowledge that a full Concern of the individual layers, as it is for an even power transmission or a welding of the individual layers as well as for even heat flow is necessary is, can only be achieved if the joining of the individual layers through Rolling on top of each other in a continuous process with considerable change in shape, especially longitudinal stretching, and with uniform, non-intermittent heating he follows. The procedure is as follows: The nested and finished ones Hollow bodies are in themselves only sufficient for working through smaller wall thicknesses Rolling mill, e.g. B. in a radial, rolling mill, rolled together. The individual layers do not lie on top of each other when they are joined together before rolling; rather they are Interstices are provided which are up to about 100 mm in diameter of the shots io mm. So it falls in this process for the production of multi-layer containers the difficult fit or shrinking of the incoming layers away. This has the great advantage that the individual layers when they are through Rolling, drawing or forging can be produced on the coming to the plant Surfaces do not need to be machined by turning before assembling. According to the invention, however, care is taken that the individual layers are aligned can not move against each other in their longitudinal direction during rolling and further that the air present between the individual layers during the Rolling can escape. Both are achieved by taking the ends of each Layers can survive a little and easily bulged. Under the action of the caliber rollers of the rolling mill, the nested layers are then firstly pressed together and, secondly, experience a stretching in the longitudinal direction. This will make a full Concern of the individual locations. reached each other.

Legt man besonderen Wert darauf, daß eine innige Verbindung der Lagen der Behälter miteinander erfolgt, so kann man die Fugen zwischen den übereinandergeschobenen Lagen durch Schweißung derartig abschließen, daß mit Hilfe von eingeschweißten Gaszuleitungen und Gasableitungen ein jede Oxydation zwischen den Lagen verhinderndes Gas zwischen diesen hindurchgeleitet wird, wie das von der Herstellung plattierter Bleche bereits bekannt und erprobt ist. In diesem Falle kann man die einzelnen Lagen des Behälters je nach Lage der Verhältnisse mit den beschriebenen Spielräumen ineinanderschieben, auch nahezu passend ineinanderfügen. Auf diese Weise kann man die Lagen des Behälters, auch bei Verwendung verschiedenartiger Baustoffe, bis zur innigen Verschweißung zusammenfügen.If you attach particular importance to an intimate connection between the layers the container is done with each other, so you can make the joints between the pushed one on top of the other Complete layers by welding in such a way that with the help of welded gas supply lines and gas vents a gas preventing any oxidation between the layers this is passed through, as is already the case for the manufacture of clad sheets is known and proven. In this case, the individual layers of the container can be used depending on the situation with the described leeway, also fit together almost perfectly. In this way you can determine the positions of the container, even when using different building materials, up to the intimate welding put together.

Soll ein Verschweißen der Lagen vermieden werden, so kann man die zusammenkommenden Flächen der einzelnen Lagen, mit einer entsprechenden Schutzschicht streichen, wähnend man insbesondere dann, wenn. Verschweißungerwünscht ist, diese Flächen durch Sandstrahlung oder Beizen zweckmäßig reinigt.If welding of the layers is to be avoided, the converging surfaces of the individual layers, with a corresponding protective layer delete, especially when. Welding is desirable, this Purposefully clean surfaces by sandblasting or pickling.

Schließlich ist es noch möglich, auf die satte Anlage der einzelnen Schichten des Mehrlagenbehälters durch sachgemäße Wärmebehandlung einzuwirken. Je nachdem, ob man die äußeren oder die inneren Lagen des Behäa#ters beschleunigt abkühlt, während man die anderen Lagen normal abkühlt oder sie warm hält, kann man Behälter erzeugen, denen einzelne Lagen Vorspannung besitzen.Finally, it is still possible to rely on the whopping investment of each Acting layers of the multi-layer container through appropriate heat treatment. Ever depending on whether the outer or inner layers of the container are cooled at an accelerated rate, containers can be used while the other layers are normally cooled or kept warm generate, which individual layers have prestress.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß mit einem gegebenen Walzwerk einwandfreie Hohlkörper hergestellt werden können, die, in Lagen unterteilt, eine sicher und gleichmäßig durchgearbeitete Wandstärke haben, welche ein Mehrfaches der Einzelwandstärke ist, deren sichere und gleichmäßige Durcharbeitung von dem gleichen Walzwerk gewährleistet wird.The main advantage of the method according to the invention is that that perfect hollow bodies can be produced with a given rolling mill, which, divided into layers, have a safe and evenly worked through wall thickness have which is a multiple of the single wall thickness, their safe and uniform processing is guaranteed by the same rolling mill.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of multi-layer high-pressure containers of particularly large dimensions, e.g. B. of high pressure vessels for hydrogenation the coal, characterized in that the nested finished worked Hollow body in one operation in one only to work through less Wall thickness sufficient rolling mill, z. B. in a radial rolling mill, rolled together, rolled will. a. Method according to claim i, characterized in that the individual Layers are nested with gaps that allow unprocessed Pre-workpieces, as they fall for drawing, forging or rolling, without processing to be able to use by turning. 3. The method according to claim i and i, characterized in that that the ends of the individual layers reach over one another and are slightly bunched up are. q. Method according to claim. i to 3, characterized in that to achieve an intimate connection -between the individual layers protective gas during the heating is guided between the individual layers. 5. According to claim i to q. manufactured Multi-layer high-pressure container, the individual layers of which are partly made up of consist of welded sheets at their longitudinal edges, characterized in that the innermost layer is designed as a seamless hollow body. 6. According to claim i to q. manufactured multi-layer high-pressure container, the individual layers of which are partly made of sheet metal wrapped one on top of the other and welded at their longitudinal edges characterized in that the outermost layer is designed as a seamless hollow body.