Ducol - Ducol

Pro francouzského skladatele soudobé hudby viz Bruno Ducol.

Ducol nebo "D" ocel je název řady vysokopevnostní nízkolegované oceli různého složení, poprvé vyvinuta od počátku 20. let skotskou firmou David Colville & Sons, Motherwell.

Mezi aplikace patřila konstrukce trupu válečné lodi a lehké pancéřování, silniční mosty a tlakové nádoby včetně parních kotlů lokomotiv a jaderných reaktorů.

Dějiny

Původní Ducol neboli „D“ ocel je mangan-křemíková ocel, tvrzená verze nové, osvědčené standardní konstrukční oceli vyvinuté David Colville & Sons těsně po 1.sv.v.[A]

Bylo to vylepšení oceli „HT“ (High Tensile) z britské admirality, loďařské a lehké pancéřové oceli vyvinuté c1900 a používané až do konce první světové války. HT byl a uhlíková ocel s malým množstvím niklu, což umožnilo jeho vytvrzení na vyšší úroveň bez praskání (tj. zvýšená „houževnatost“). Zahraniční podobné oceli - například německá „nízkoprocentní“ niklová ocel a americká vysokopevnostní ocel (HTS) - byly složitějšími slitinami používajícími chrom, vanad a molybden.[3][je zapotřebí lepší zdroj ]

Až do roku 1945 obsahoval Ducol jako legující prvky pouze mangan a křemík. Novější svařovatelné druhy (Ducol W21, W25, W30 a W30 třídy A a B) zahrnují různá množství niklu, chrómu, mědi, molybdenu a vanadu.

Složení

Složení různých ocelí typu Ducol
Školní známka% C% Mn% Si% P% S% Ni% Cr% Mo% Cu% VPoznámky
Ocel „HT“ královského námořnictva0.35~0.400.8~1.20.15[4]
§R. Sumidské mosty0.24~0.301.4~1.6[5]
IJN Ducol0.25~0.301.20~1.60?

[6]

Ducol, RN "D" - ocel0.24~0.301.500.06~0.10stopastopa[5]
§ Chelsea Bridge0.251.520.130.030.030.36[7]
Ducol W210.231.70,5 max0,25 max[8]
Ducol W250,2 max1,5 max0,5 max0,3 max0,3 max[8]
Ducol W300,18 max1,4 max0,5 max0,8 max0,25 max0,5 max0,1 max[8]
Ducol W30
Známka A		0.11~0.171.0~1.50,4 max0,7 max0.4~0.70.2~0.280,3 max0.04~0.12[8]
Ducol W30
Stupeň B		0.09~0.150.9~1.50,4 max0.7~1.00.4~0.70.2~0.280,3 max0.04~0.12[8]
§Sizewell 'A'0.11.4?0.20.50.250.1[9]

Svařitelnost

Ačkoli se moderní druhy Ducolu nazývají „svařitelné“, nemusí to nutně znamenat „snadno svařitelné“. Zpráva z roku 1970 o výbuchu ve válci vyrobeném z Ducolu 30 zjistila, že v Ducolu W30 křehnutí tepelně ovlivněná zóna (HAZ) se vyskytuje v svary pokud po svařování nedochází k tepelnému zpracování při dostatečné teplotě (675 ° C).[10]

Kromě toho byl původní výrobek z 20. let 20. století také svařitelný (tj. „Schopný svařování“), ale s pochybnými výsledky. The Japonské císařské námořnictvo stavěl velké válečné lodě pomocí celo svařovaných konstrukčních prvků Ducol, což rychle vedlo k vážným problémům s Křižníky třídy Mogami.

Aplikace

Lodě

Ducol byl použit pro přepážky v obou obecná konstrukce a proti torpédům a pro světlo zbroj ve válečných lodích několika zemí, včetně britský, japonský a možná italština námořnictva.[11] Po druhé světové válce byly nejvyšší druhy komerčních ocelí pro stavbu lodí založeny na tomto typu oceli.[12]

královské námořnictvo

Rodney bombardování německých pozic mimo EU Pobřeží Caen, 7. června 1944

Ducol ocel byla použita v HMSNelson a HMSRodney (1927), aby se ušetřila váha, a mohla přispět k počátečnímu poškození konstrukce, když byly vypáleny velké zbraně.[13]

To bylo používáno v britské praxi protitorpedového systému při konstrukci jeho posledních bitevních lodí. Vnitřní přepážky trupu a torpéd a vnitřní paluby byly vyrobeny z oceli třídy Ducol nebo „D“, což je mimořádně silná forma HTS. Podle Nathana Okuna je Bitevní lodě třídy King George V měl nejjednodušší pancéřové uspořádání ze všech válečných lodí po první světové válce. „Většina nosných částí lodi byla vyrobena z britské oceli Ducol („ D “nebo„ D.1 “) s extra vysokou pevností v silikonové a manganové konstrukci z oceli s vysokou pevností v tahu, včetně nepromokavé desky a přepážek.“[14]

HMSArk Royal je plně uzavřený obrněný hangár a obrněná pilotní kabina které podporoval, byly postaveny z Ducolu.[Citace je zapotřebí ]

Další typy brnění používané na námořních lodích:

Japonské císařské námořnictvo

Ahoj na kotvě
Tři ze čtyř Křižníky třídy Mogami sedmé eskadry

The Japonské císařské námořnictvo (IJN) značně využívala Ducol vyrobený na základě licence od Japan Steel Works v Muroran, Hokkaido, Japonsko: společnost byla založena s investicí od Vickers, Armstrong Whitworth a Mitsui.[15]

The Mogami-křižníky třídy byly původně navrženy s plně svařovanými přepážkami Ducol, které byly poté přivařeny k trupu lodi. Výsledné poruchy způsobené elektrické svařování použité v konstrukčních částech trupu vedly k deformaci a hlavní dělové věže nebyly schopny správně cvičit. Byly přestavěny s nýtovanou konstrukcí a další dva byly přepracovány.[16][17][18]

Všechny následující lodě nebo třídy (seznam není úplný) používají Ducol v konstrukčních přepážkách a ochranných obloženích:

  1. Japonská letadlová loď Kaga (1928)
  2. Japonský křižník Takao[b][20]
  3. Mogami- křižníky třídy (x2, 1931), (x2, 1933-34)
  4. Nagato-třída bitevních lodí x2, (1920, upgradováno 1934-36)
  5. Japonská letadlová loď Shokaku (1939)[C]
  6. Japonská bitevní loď Yamato (1940)[14][d]
  7. Japonská bitevní loď Musashi (1940)
  8. Japonská letadlová loď Ahoj (1941)[24]
  9. Japonský křižník Oyodo (1941)[25]
  10. Agano-křižníky třídy x4, (1941-44)
  11. Japonská letadlová loď Shinano (1944)

Kromě toho řeka typu IJN „25 tun“ motorový člun měl celo svařovaný trup, chráněný 4-5 mm Ducol ocelí.[26]

Italské námořnictvo

Italské námořnictvo použilo podobný typ oceli jako Ducol Pugliese torpédový obranný systém. Tento podvodní systém „boule“ byl zaveden v italštině Bitevní lodě třídy Littorio a ve zcela přestavěných verzích Italská bitevní loď Caio Duilio a Bitevní lodě třídy Conte di Cavour. Vnitřní stranu směřující k vnitřní straně tvořila vrstva silikon-manganové vysokopevnostní oceli o tloušťce 28-40 mm s názvem „Elevata Resistenza“ (ER), která byla pravděpodobně poněkud podobná britské Ducol („D“ nebo „Dl“ ) Ocel použitá pro lehké pancéřování a přepážky torpéd ve druhé světové válce.[27]

„Síla torpéd používaných během druhé světové války však rychle překonala i ty nejlepší systémy ochrany proti boulí a magnetická pistole, když byl nakonec zdokonalen, umožnil torpédu úplně obejít bouli detonací pod kýlem lodi. “[27]

Tanky

Podle jednoho zdroje během druhé světové války ruština tanky byly vyrobeny z podobného typu oceli kvůli kritickému nedostatku legujících prvků, jako je chrom a nikl.[12]

Mosty

Řeka Sumida

Visutý most Kiyosu-bashi

Mosty Eitai-bashi (1926) a Kiyosu-bashi (1928) přes Řeka Sumida v Tokio Zdálo se, že to byly některé z prvních mostů, které byly vyrobeny pomocí Ducolu, v té době nejmodernější technologie.

Mosty byly postaveny Kawasaki Dockyard Co., nahradit dřívější přechody, které byly zničeny v roce 1923 Velké zemětřesení v Kanto. Vysokopevnostní Ducol byl použit pro spodní podpěry Eitai-bashi most se svázaným obloukem, a pro horní kabely Kiyosu-bashi samo-ukotvený visutý most. Ocel byla vyrobena v závodě Hyogo Works společnosti Kawasaki, Kobe.[28]

„Ducolová ocel byla použita jako materiál v případech výstavby Eitai bashi a Kiyosu bashi. Autor si není vědom, zda byl materiál dříve použit pro most.
Materiál zkoumaný autorem má obsah C 0,24–0,30% a Mn 1,4–1,6%, což dává pevnost v tahu 63–71 kg / mm2, prodloužení 20–23% v rozměru 200 mm a mez pružnosti 42 kg / mm2.
Ocel Ducol se zdá být vhodnější jako mostní stavební materiál jak v kvalitě, tak v nákladech ve srovnání s jinými, jako je Ni ocel, Si ocel a ocel C. “ [5]

Chelsea Bridge

Chelsea Bridge zdola

Ducol byl také použit při stavbě výztužných nosníků Chelsea Bridge (1934-1937) spojený HTS nýty. Do směsi bylo přidáno malé množství mědi, aby se zlepšila odolnost proti korozi.[7]

Silniční most Glen Quoich

Používá se při stavbě mostu Glen Quoich Road Bridge, Aberdeenshire - postaven 1955 Sir William Arrol & Co. přejezd přes Qoich voda mezi Mar Lodge a Allanaquoich, nedaleko od místa, kde se připojuje k Řeka Dee.[29][30][31]

Tlakové nádoby

SR 850 Lord Nelsonobnoveno

Ducol byl použit v tlakové nádoby včetně parních kotlů a pevné stěny amoniak převaděč skořápky, jak se používá v Proces společnosti Haber-Bosch. Normalizovaný a temperovaný Ducol W30 byl použit u silných stěn jaderné reaktory.[32]

Ve Velké Británii je Britský standard pro nízkolegované oceli používané pro vysokoteplotní účely je BS EN 10028-2: 2006. Nahradil starou část BS1501 část 2: 1988.[33]

Parní lokomotivy

Kotlové desky pro Jižní železnice 4-6-0 Třída lorda Nelsona lokomotivy,[E] navrhl Richard Maunsell v roce 1926 pracovat na 250 psi (1700 kPa), byly vyrobeny z Ducolu.[34]

Incidenty

Řada tlakových nádob a kotlů vyrobených z Ducolu (nebo podobných materiálů) selhala. Všechny takové poruchy byly způsobeny spíše vadnou výrobou nebo testováním nádoby než samotnou ocelí.[35]

Sizewell 'A'

Sizewell „A“ jaderná elektrárna

Ducol byl použit ve skořápkách kotle v Sizewell „A“ nukleární reaktor.[36][37]

Selhání kotle Sizewell 'A' při hydrostatické zkoušce, květen 1963. "Kotel byl dlouhý 18,9 m, průměr 6,9 m a byl vyroben z desek o tloušťce 57 mm z nízkolegované oceli podle specifikace BW87A (podobně jako Ducol W30, ale s nižším C), složení 0,1C, 1,4Mn, 0,5Cr, 0,25Mo, 0,2Ni, 0,1 V. Příčina poruchy byla přičítána rázovému rázovému zatížení, kdy dřevěné klíny, na kterých plavidlo odpočívalo hydro-test najednou ustoupil. “[38][39]

Ducol by byl použit pro pozdější stanice, ale byl nahrazen předpjaté betonové tlakové nádoby (PCPV).[40] Výhodou předpjatého betonu je to, že po aplikaci počátečního stlačení má výsledný materiál vlastnosti vysokopevnostního betonu, pokud je vystaven jakémukoli následnému tlakové síly a z tvárné vysokopevnostní oceli, pokud je předmětem napínací síly.[41]

John Thompson tlaková nádoba

V prosinci 1965 byl ve výstavbě kotel vyrobený z Ducolu John Thompson, Wolverhampton, pro ICI závod na čpavek v Fisons ' Immingham funguje. Byla podrobena tlakové zkoušce po tepelném zpracování, když explodovala, odhodila jeden kus o hmotnosti 2 tuny přímo skrz zeď dílny a přistála 50 metrů daleko.[42][43]

V Ducol W30, křehkost tepelně ovlivněná zóna (HAZ) v svary nastane, pokud tepelné zpracování po svařování neproběhne při dostatečné teplotě (675 ° C).[10] Množství předehřevu a typ svařovací spotřební materiál (např. nízký obsah vodíku} může ovlivnit vodíková křehkost (nebo praskání) ve svaru.[44]

Elektrárna Cockenzie

Elektrárna Cockenzie

Kotelní buben vyrobený z desek Ducol, výrobce Babcock & Wilcox Ltd (nyní Doosan Babcock) ve společnosti Renfrew, poblíž Glasgow, k BS 1113 (1958) byl instalován v Elektrárna Cockenzie v East Lothian, Skotsko. To explodovalo 6. května 1967 pod opakovaným tlakovým testováním. Podle Jima Thomsona byla porucha způsobena prasklinou (vytvořenou během původního výrobního procesu), ke které došlo vedle trysky ekonomizéru vyměněné během testování; trhlina pronikla na část cesty silnou stěnou tlakové nádoby.[45]

Viz také

Reference

Poznámky
  1. ^ Colville & Sons dodala například konstrukční ocel pro přestavbu Bank of England (1925-39).[1][2]
  2. ^ Japonský těžký křižník Takao, spolu s Japonská bitevní loď Nagato a letadlová loď Kaga a následné použité vzory torpédo boule - vnitřní křivky tvořené přepážkami složenými ze dvou 29mm desek poskytujících 58mm protetika. Také na Takao, Ducol byl použit na velitelská věž (střední mostovka). Torpédo hlavice byly také chráněny ocelovým pláštěm Ducol.[19]
  3. ^ „Jak již bylo uvedeno, ve srovnání s předchozím Hiryu, Shokaku Pancéřová ochrana byla podstatně vylepšena. Chránily ji 25mm ocelové plechy z oceli Ducol (DS) časopisy a 132 mm necementovaná deska Vickers (NVNC). Brnění pásu se skládalo z 16 mm NVNC desek. “[21]
    Lengerer se značně liší v tom, co bylo vyrobeno z Ducolu, snad kvůli rozsáhlému seřízení v letech 1934-36? „Dolní síla brnění byla podpořena 50 milimetry (2,0 palce) oceli Ducol. Zásobníky byly chráněny 165 milimetry (6,5 palce) pancéřování New Vickers Non-Cemented (NVNC), skloněného pod úhlem až 25 ° a zúžené na tloušťky 55–75 milimetrů (2,2–3,0 palce). Letová a obě hangárové paluby byly nechráněné a pohonné stroje lodí byly chráněny 65mm (2,6 palce) palubou CNC brnění.
    The Shokakujako první japonští dopravci začleňovali systém torpédových pásů. Samotná torpédová přepážka se skládala z vnější Ducolovy desky o tloušťce 18–30 milimetrů (0,71–1,18 palce), která byla nýtována na 12-milimetrovou desku. ““[22]
  4. ^ Hlavní část střední podélné konstrukce byla vyrobena s Ducol - nýtovanou, nevařenou, po problémech s Mogami-křižníky třídy. Také dáno 9mm pokovování paluby.[23]
  5. ^ Nesmí být zaměňována s Bitevní lodě třídy Nelson, který také používal Ducol
Citace
  1. ^ „Fotografické záznamy budov z ocelového rámu postavených Davidem Colville a Sons Limited, 1920–1951“. Centrum archivů Jisc. Citováno 14. července 2019.
  2. ^ Dobrá fotka na "Naše historie". Bank of England. Citováno 14. července 2019.
  3. ^ Okun, Nathan (2006). "Zeptejte se InfoSer". Warship International. Mezinárodní organizace pro námořní výzkum. 43 (1): 34. JSTOR  44895756.
  4. ^ Lacroix 1977, str. 351 n20.
  5. ^ A b C Taniyama 1929, str. 268.
  6. ^ Lacroix 1981, str. 75 n56.
  7. ^ A b Kerensky 1949, str. 278-9.
  8. ^ A b C d E Frick 2000, str. 364.
  9. ^ Knott 2014.
  10. ^ A b Allen, Smith & Apps 1970, str. ii, 9, 10.
  11. ^ Okun, Nathane. „Brnění Profession of the Battleship KM Bismarck“. Citováno 14. srpna 2019.
  12. ^ A b Okun, Nathane. „Tabulka metalurgických vlastností námořního brnění a stavebních materiálů: průměrné vysoce silné oceli„ D “křemík-manganu HT po první světové válce. Citováno 15. července 2019.
  13. ^ Jordan 2011, str. 95.
  14. ^ A b Okun, Nathane. "Brnění ochrana bitevní lodi KM Bismarck". Citováno 15. srpna 2019.
  15. ^ "Korporátní průvodce JSW" (PDF). JSW: The Japan Steel Works, Ltd. říjen 2018. s. 1. Citováno 15. srpna 2019.
  16. ^ Caruana 1966, str. 58.
  17. ^ Lacroix 1981a, str. 323-367.
  18. ^ Lacroix 1984, str. 246-305.
  19. ^ Skulski 2004, str. 19.
  20. ^ Lacroix 1983, str. 232-282.
  21. ^ Parry, Allan (ed.). „Válečné lodě japonského císařského námořnictva, sv. 6 - třída Shokaku, Soyru, Hiro, třída Unryu, Taiho“ (PDF). CombinedFleet.com. Anglický překlad fotografického souboru Kojinsha. Citováno 15. srpna 2019.
  22. ^ Lengerer 2015, str. 100–101, 102–106, 107–9.
  23. ^ Skulski 2017, s. 12-13.
  24. ^ Lengerer & Rehm-Takahara 1985, s. 9–19, 105–114, 188–193.
  25. ^ Lengerer 2018 102, 104, 198.
  26. ^ ""25tunový „říční motorový člun typu (1940-1944) (1164-GO)“. Navypedia.com. Citováno 15. srpna 2019.
  27. ^ A b Okun, Nathan (1978). Scheidel Jr., Charles W. (ed.). „Zeptejte se Infosera“. Warship International. Mezinárodní organizace pro námořní výzkum. 15 (1): 67–82. JSTOR  44890131.Plus dobrá informace na str. 72 o jménech britských monitorů první světové války vč. HMSMaršál Ney & HMSMaršál Soult.
  28. ^ "Historie Kawasaki: 1910-1949". Kawasaki. Citováno 15. července 2019.
  29. ^ McDonald, Miriam (1998). „Sbírka sira Williama Arrola“ (PDF). Královská komise pro starověké a historické památky Skotska. str. 25.
  30. ^ „Položka 3: Dopis pánům. Colvilles Ltd., fotografie zachycující použití oceli DUCOL používané na mostě Glen Quoich Road Bridge“. Canmore: Zaregistrujte se do historického prostředí. Citováno 15. srpna 2019.
  31. ^ Pix v: „Glen Quoich, Bridge“. Národní záznam historického prostředí. Citováno 15. srpna 2019.
  32. ^ McKetta 1992, str. 217-8.
  33. ^ „Jaké jsou klíčové normy EN Steel?“. Oakley Steel. Citováno 18. července 2019.
  34. ^ "Složený seznam výkresů lokomotiv jižní železnice" (PDF). Národní železniční muzeum. str. [98]. Citováno 15. července 2019.
  35. ^ Lancaster 1997, str. 392.
  36. ^ Thorn, J. D., ed. (15. ledna 1963). Civil H.T.R Reference Design Study. Project Dragon. Americké ministerstvo energetiky: Úřad pro vědecké a technické informace. 13, 25.
  37. ^ Cena, M. S. T. „Původ, úspěchy a dědictví Dragon Project (abstrakt)“. Mezinárodní jaderný informační systém IAEA. Citováno 17. července 2019.
  38. ^ Knott 2014 319-354.
  39. ^ Extrahujte se strašidelným obrázkem na „Problémy s konstrukcí a materiálem při zlepšování odolnosti proti lomu / únavě a strukturální integrity v elektrárnách“. Křehký přechod: ScienceDirect.com. Citováno 17. července 2019.
  40. ^ Stuart 2013, str. 337.
  41. ^ Warner, R. F .; Faulkes, K. A. (1988). „Předpjatý beton“ (2. vyd.). Melbourne, Austrálie: Longman Cheshire. s. 1–13. ISBN  0582712254.
  42. ^ „Tlaková nádoba John Thompson“. Svařovací institut (TWI). Citováno 15. srpna 2019.
  43. ^ Weck, R. (červen 1966). „Křehká zlomenina tlusté tlakové nádoby“. Bulletin Britské asociace pro výzkum svařování. 7 (6).
  44. ^ Bailey, N. (duben 1972). „Stanovení bezpečných postupů svařování ocelí“ (PDF). Výzkum svařování: Dodatek k časopisu Welding Journal. Citováno 15. července 2019.
  45. ^ Thomson, Jim (2013). „Selhání parního bubnu Cockenzie, 1966“ (PDF). Poučení z nevědomosti - selhání tlakové nádoby od 19. století. Safety In Engineering Ltd. str. 13–16.

Zdroje

externí odkazy