Ducol - Ducol

Ducol или же "Д" -сталь это название ряда высокопрочные низколегированные стали различного состава, впервые разработанные в начале 1920-х годов шотландской фирмой Дэвид Колвилл и сыновья, Мазервелл.

Применения включали конструкцию корпуса и легкую броню военных кораблей, автомобильные мосты и сосуды высокого давления, включая паровые котлы локомотивов и ядерные реакторы.

История

Оригинальная сталь Ducol, или D-сталь, представляет собой марганцево-кремниевую сталь, усиленную версию новых, проверенных стандартных конструкционных сталей, разработанных Дэвид Колвилл и сыновья сразу после Первой мировой войны.[а]

Это была усовершенствованная сталь британского Адмиралтейства HT (высокопрочная), кораблестроительная и легкая броневая сталь, разработанная в 1900 году и использовавшаяся до конца Первой мировой войны. HT был углеродистая сталь с небольшим количеством никеля, что позволило упрочнить его до более высокого уровня без образования трещин (т.е. с повышенной «вязкостью»). Зарубежные аналогичные стали - например, немецкая никелевая сталь с низким процентным содержанием никеля и американская высокопрочная сталь (HTS) - были более сложными сплавами с использованием хрома, ванадия и молибдена.[3][нужен лучший источник ]

Примерно до 1945 года Ducol обычно содержал в качестве легирующих элементов только марганец и кремний. Более новые свариваемые марки (Ducol W21, W25, W30 и W30 марки A и B) включают в себя различные количества никеля, хрома, меди, молибдена и ванадия.

Сочинение

Состав различных сталей типа Ducol
Оценка% C% Mn% Si% П% S% Ni% Cr% Mo% Cu% VПримечания
Сталь "HT" Royal Navy0.35~0.400.8~1.20.15[4]
§Р. Сумидские мосты0.24~0.301.4~1.6[5]
IJN Ducol0.25~0.301.20~1.60?

[6]

Дуколь, RN "Д" -сталь0.24~0.301.500.06~0.10следслед[5]
§Мост Челси0.251.520.130.030.030.36[7]
Ducol W210.231.70,5 макс0,25 макс.[8]
Ducol W250,2 макс1,5 макс0,5 максНе более 0,3Не более 0,3[8]
Ducol W300,18 макс.1,4 макс0,5 макс0,8 макс0,25 макс.0,5 макс0,1 макс[8]
Ducol W30
Оценка отлично
0.11~0.171.0~1.5Не более 0,40,7 макс0.4~0.70.2~0.28Не более 0,30.04~0.12[8]
Ducol W30
Оценка B
0.09~0.150.9~1.5Не более 0,40.7~1.00.4~0.70.2~0.28Не более 0,30.04~0.12[8]
§Sizewell 'A'0.11.4?0.20.50.250.1[9]

Свариваемость

Хотя современные марки Ducol называют «свариваемыми», это не обязательно означает «легко свариваемые». Отчет 1970 года о взрыве в цилиндре из Ducol 30 обнаружил, что в Ducol W30 охрупчивание зона термического влияния (HAZ) встречается в сварные швы если только термообработка после сварки не проводится при достаточной температуре (675 ° C).[10]

Кроме того, исходный продукт 1920-х годов также можно было сваривать (т. Е. «Сваривать»), но с сомнительными результатами. В Императорский флот Японии построили большие военные корабли с использованием цельносварных конструктивных элементов Ducol, что быстро привело к серьезным проблемам с Крейсера типа "Могами".

Приложения

Корабли

Ducol использовался для переборок в обоих общее строительство и против торпед, и для света броня в боевых кораблях ряда стран, в том числе Британский, Японский и, возможно Итальянский флот.[11] После Великой Отечественной войны из этой марки стали производились самые высокие марки стали для товарного судостроения.[12]

Королевский флот

Родни бомбардировки немецких позиций с Канское побережье, 7 июня 1944 г.

Сталь Ducol использовалась в HMSНельсон и HMSРодни (1927) для экономии веса и, возможно, способствовал начальному повреждению конструкции при стрельбе из крупнокалиберных орудий.[13]

Он использовался в британской практике проектирования противоторпедных систем на последних линейных кораблях. Внутренние переборки корпуса и торпеды, а также внутренние палубы были изготовлены из стали Ducol или D-класса, особо прочной формы HTS. По словам Натана Окуна, Линкоры King George V-класса имел самую простую конструкцию брони среди всех крупных кораблей послевоенного периода. «Большинство несущих частей корабля были построены из сверхвысокопрочной кремний-марганцевой высокопрочной конструкционной стали British Ducol (« D »или« D.1 »), включая защитную палубу и переборки».[14]

HMSАрк Ройал полностью закрытый бронированный ангар и бронированная кабина экипажа которые он поддерживал, были построены из Ducol.[нужна цитата ]

Другие виды брони, применяемые на кораблях ВМФ:

Императорский флот Японии

Hiy на якоре
Три из четырех Крейсера типа "Могами" седьмой эскадрильи

В Императорский флот Японии (IJN) широко использовали Ducol, созданный по лицензии Японский металлургический завод в Muroran, Хоккайдо, Япония: компания создана на инвестиции от Виккерс, Армстронг Уитворт и Mitsui.[15]

В Могамикрейсера класса изначально были спроектированы с цельносварными переборками Ducol, которые затем приваривались к корпусу корабля. Возникающие в результате неисправности, вызванные электросварка использованные в конструктивных частях корпуса приводили к деформации, и орудийные башни не могли нормально тренироваться. Они были перестроены с использованием клепаных конструкций, а два других были переработаны.[16][17][18]

Все следующие корабли или классы (список неполный) использовали Ducol в конструкционных переборках и защитной обшивке:

  1. Японский авианосец Кага (1928)
  2. Японский крейсер Такао[b][20]
  3. Могамикрейсера класса (2 шт., 1931 г.), (2 шт., 1933-34 гг.)
  4. Нагато-классовые линкоры x2, (1920, модернизировано 1934-36)
  5. Японский авианосец Сёкаку (1939)[c]
  6. Японский линкор Ямато (1940)[14][d]
  7. Японский линкор Мусаси (1940)
  8. Японский авианосец Hiy (1941)[24]
  9. Японский крейсер Ойодо (1941)[25]
  10. Аганокрейсера класса х4, (1941-44)
  11. Японский авианосец Синано (1944)

Кроме того, река типа «25 тонн» IJN артиллерийский катер имел цельносварной корпус, защищенный сталью Ducol толщиной 4-5 мм.[26]

Итальянский флот

Военно-морской флот Италии использовал сталь, аналогичную Ducol. Система торпедной защиты Pugliese. Эта подводная система «выпуклостей» была представлена ​​в итальянской Линкоры типа Littorio, а в полностью переделанных версиях Итальянский линкор Caio Duilio и Линкоры типа Conte di Cavour. Внутренняя сторона состояла из слоя кремний-марганцевой высокопрочной стали толщиной 28-40 мм под названием «Elevata Resistenza» (ER), которая, вероятно, была чем-то похожа на британский Ducol («D» или «Dl»). ) Сталь использовалась для легкой брони и переборок торпед во ВОВ.[27]

«Однако мощность торпед, использовавшихся во время Второй мировой войны, быстро превзошла даже самые лучшие системы защиты от выпуклостей и магнитный пистолет доработанная, позволяла торпеде полностью обходить выступ за счет детонации под килем корабля ».[27]

Танки

Согласно одному источнику, во время Второй мировой войны русские танки были изготовлены из стали аналогичного типа из-за критического отсутствия легирующих элементов, таких как хром и никель.[12]

Мосты

Река Сумида

Подвесной мост Киёсу-баши

Мосты Эйтай-баши (1926 г.) и Киёсубаши (1928 г.) через Река Сумида в Токио Кажется, это были одни из первых мостов, построенных с использованием Ducol, в то время самой современной технологии.

Мосты построили Kawasaki Dockyard Co., чтобы заменить предыдущие переходы, которые были разрушены в 1923 г. Великое землетрясение Канто. Для нижних опор Eitai-bashi использовался высокопрочный Ducol. арочный мост, а для верхних тросов Киёсу-баши подвесной мост на самоакке. Сталь была изготовлена ​​на заводе Kawasaki Hyogo Works, Кобе.[28]

«Сталь Ducol использовалась в качестве материала при строительстве Eitai bashi и Kiyosu bashi. Автор не знает, использовался ли ранее этот материал для моста.
Материал, исследованный автором, имеет содержание C 0,24–0,30% и Mn 1,4–1,6%, что дает предел прочности на разрыв 63–71 кг / мм2, удлинение 20–23% при толщине 200 мм и предел упругости 42 кг / мм2.
Сталь Ducol кажется предпочтительнее в качестве материала для строительства мостов как по качеству, так и по стоимости по сравнению с другими, такими как сталь Ni, сталь Si и сталь C. " [5]

Челси Бридж

Мост Челси снизу

Ducol также использовался при строительстве балок жесткости Челси Бридж (1934-1937) соединены заклепками HTS. В смесь было добавлено небольшое количество меди для улучшения коррозионной стойкости.[7]

Мост Глен Куойч

Используется при строительстве моста Glen Quoich Road Bridge, Абердиншир - построен в 1955 г. Сэр Уильям Аррол и Ко. пересекая Qoich Water между Mar Lodge и Allanaquoich, недалеко от того места, где он присоединяется к Ривер Ди.[29][30][31]

Сосуды под давлением

SR 850 Лорд Нельсон, восстановлено

Ducol использовался в сосуды под давлением включая паровые котлы и сплошные стены аммиак оболочки преобразователя, используемые в Процесс Габера-Боша. Нормализованный и улучшенный Ducol W30 использовался в толстостенных ядерные реакторы.[32]

В Великобритании Британский стандарт для низколегированных сталей, используемых при высоких температурах и давлении, - BS EN 10028-2: 2006. Он заменил старый BS1501 Часть 2: 1988.[33]

Паровозы

Котельные плиты для Южная железная дорога 4-6-0 Класс лорда Нельсона локомотивы[e] разработано Ричард Маунселл в 1926 году для работы под давлением 250 фунтов на квадратный дюйм (1700 кПа) были изготовлены из Ducol.[34]

Инциденты

Ряд сосудов под давлением и котлов, построенных из Ducol (или аналогичных материалов), вышли из строя. Все такие отказы произошли из-за неправильного изготовления или испытаний сосуда, а не самой стали.[35]

Sizewell 'A'

Атомная электростанция Sizewell 'A'

Ducol использовался в корпусах котлов на Sizewell ‘A’ ядерный реактор.[36][37]

Отказ котла Sizewell «A» при гидростатических испытаниях, май 1963 года. «Котел имел длину 18,9 м, диаметр 6,9 м и был изготовлен из пластин толщиной 57 мм из низколегированной стали, соответствующей спецификации BW87A (аналогично Ducol W30, но с более низким C) состава 0.1C, 1.4Mn, 0.5Cr, 0.25Mo, 0.2Ni, 0.1 V. Причина разрушения была отнесена к ударной нагрузке, когда деревянные подушки, на которых находилось судно во время гидроиспытания внезапно уступили место ".[38][39]

Ducol должен был использоваться для более поздних станций, но был заменен на сосуды под давлением из предварительно напряженного бетона (PCPV).[40] Преимущество предварительно напряженного бетона заключается в том, что после приложения начального сжатия полученный материал имеет характеристики высокопрочного бетона при любых последующих воздействиях. силы сжатия, а также из высокопрочной пластичной стали при воздействии силы натяжения.[41]

Сосуд под давлением Джона Томпсона

В декабре 1965 г. строился котел из Ducol. Джон Томпсон, Вулверхэмптон, за ICI аммиачный завод на Fisons ' Иммингем работает. После термообработки он подвергался испытанию давлением, когда взорвался, один кусок весом 2 тонны отбросил прямо через стену цеха и приземлился в 50 метрах.[42][43]

В Ducol W30 охрупчивание зона термического влияния (HAZ) в сварные швы происходит, если только термическая обработка после сварки не проводится при достаточной температуре (675 ° C).[10] Количество предварительного подогрева и тип сварочные материалы (например, низкий уровень водорода} может повлиять на хрупкость водорода (или растрескивание) сварного шва.[44]

Электростанция Кокензи

Кокензи Электростанция

Барабан котла из пластин Ducol производства Бэбкок и Уилкокс Ltd (ныне Doosan Babcock) в Ренфрю, недалеко от Глазго, до BS 1113 (1958) был установлен в Кокензи Электростанция в Восточный Лотиан, Шотландия. Он взорвался 6 мая 1967 года при повторных испытаниях под давлением. По словам Джима Томсона, отказ был вызван трещиной (образовавшейся во время первоначального производственного процесса), которая возникла рядом с форсункой экономайзера, замененной во время испытаний; трещина частично пробила толстую стенку сосуда высокого давления.[45]

Смотрите также

Рекомендации

Примечания
  1. ^ Colville & Sons поставила, например, конструкционную сталь для восстановления Банк Англии (1925-39).[1][2]
  2. ^ Японский тяжелый крейсер Такао, вместе с Японский линкор Нагато и авианосец Кага и последующие конструкции использовались торпеда выпуклости - внутренние изгибы, образованные переборками, состоящими из двух 29-миллиметровых пластин, обеспечивающих 58-миллиметровую защиту. Также на Такао, Ducol использовался на боевая рубка (средний мостик). Торпедо боеголовки также были защищены стальным кожухом Ducol.[19]
  3. ^ "Как уже отмечалось, по сравнению с предыдущими Hiryu, Сёкаку Значительно улучшена броневая защита. Стальные пластины 25 мм Ducol Steel (DS) защищали ее. журналы и 132-мм нецементированная дека New Vickers (NVNC). Поясная броня состояла из 16-мм пластин NVNC ».[21]
    Ленгерер значительно отличается в том, что было сделано из Ducol, возможно, из-за обширного ремонта в 1934-1936 годах? «Нижняя планка брони поддерживалась 50 миллиметрами (2,0 дюйма) стали Ducol. Журналы были защищены 165 миллиметрами (6,5 дюйма) нецементированной брони New Vickers (NVNC) с наклоном до 25 °. и сужались до толщины 55–75 миллиметров (2,2–3,0 дюйма). Лётная и обе ангарные палубы были незащищены, а двигательная установка корабля была защищена 65-миллиметровой (2,6 дюйма) палубой брони с ЧПУ.
    В Сёкакуs были первыми японскими авианосцами, в которых использовалась система поясов для торпед. Сама переборка торпеды состояла из внешней пластины Ducol толщиной 18–30 миллиметров (0,71–1,18 дюйма), которая была приклепана к пластине диаметром 12 мм (0,47 дюйма) ».[22]
  4. ^ Основная часть центральной продольной конструкции была сделана Ducol - склепанная, а не сварная, после проблем с Могамикрейсера класса. Также дано покрытие палубы 9 мм.[23]
  5. ^ Не путать с Линкоры типа Нельсон, который также использовал Ducol
Цитаты
  1. ^ "Фотографии зданий со стальным каркасом, построенных компанией David Colville and Sons Limited, 1920-1951 гг.". Jisc Archives Hub. Получено 14 июля 2019.
  2. ^ Хорошее фото на "Наша история". Банк Англии. Получено 14 июля 2019.
  3. ^ Окунь, Натан (2006). «Спросите у Инфосера». Военный корабль Интернэшнл. Международная организация военно-морских исследований. 43 (1): 34. JSTOR  44895756.
  4. ^ Лакруа 1977, п. 351 н20.
  5. ^ а б c Танияма 1929, п. 268.
  6. ^ Лакруа 1981, п. 75 н56.
  7. ^ а б Керенский 1949, стр. 278-9.
  8. ^ а б c d е Фрик 2000, п. 364.
  9. ^ Knott 2014.
  10. ^ а б Аллен, Смит и приложения 1970 г., п. II, 9, 10.
  11. ^ Окунь, Натан. "Профиль брони линкора К. М. Бисмарк". Получено 14 августа 2019.
  12. ^ а б Окунь, Натан. «Таблица металлургических свойств морской брони и строительных материалов: средние сверхвысокопрочные стали после Первой мировой войны» D «Кремний-марганцевые высокопрочные стали». Получено 15 июля 2019.
  13. ^ Иордания 2011, п. 95.
  14. ^ а б Окунь, Натан. «Броневая защита линкора КМ Бисмарк». Получено 15 августа 2019.
  15. ^ «Корпоративный гид JSW» (PDF). JSW: The Japan Steel Works, Ltd. Октябрь 2018 г. стр. 1. Получено 15 августа 2019.
  16. ^ Каруана 1966, п. 58.
  17. ^ Лакруа 1981a С. 323-367.
  18. ^ Лакруа 1984 С. 246-305.
  19. ^ Скульски 2004, п. 19.
  20. ^ Лакруа 1983, pp. 232-282.
  21. ^ Парри, Аллан (ред.). "Военные корабли Императорского флота Японии, том 6 - класс Сёкаку, Сойру, Хиро, класс Унрю, Тайхо" (PDF). CombinedFleet.com. Английский перевод файла фотографий Kojinsha. Получено 15 августа 2019.
  22. ^ Ленгерер 2015, стр. 100-101, 102–106, 107-9.
  23. ^ Скульски 2017 С. 12-13.
  24. ^ Ленгерер и Рем-Такахара 1985, стр. 9–19, 105–114, 188–193.
  25. ^ Ленгерер 2018 С. 102, 104, 198.
  26. ^ ""25-тонные речные артиллерийские катера типа "(1940-1944) (1164-ГО)". Navypedia.com. Получено 15 августа 2019.
  27. ^ а б Окун, Натан (1978). Шейдель-младший, Чарльз В. (ред.). «Спроси инфосера». Военный корабль Интернэшнл. Международная организация военно-морских исследований. 15 (1): 67–82. JSTOR  44890131.Плюс хорошая информация на стр. 72 о названиях британских мониторов Первой мировой войны inc. HMSМаршал Ней & HMSМаршал Сульт.
  28. ^ "История Кавасаки: 1910-1949". Кавасаки. Получено 15 июля 2019.
  29. ^ Макдональд, Мириам (1998). "Коллекция сэра Уильяма Аррола" (PDF). Королевская комиссия по древним и историческим памятникам Шотландии. п. 25.
  30. ^ «Пункт 3: Письмо господам Colvilles Ltd., повторно фотография, показывающая использование стали DUCOL, которая использовалась на мосту Glen Quoich Road». Кэнмор: Зарегистрируйтесь в исторической среде. Получено 15 августа 2019.
  31. ^ Pix в: "Глен Куойч, мост". Национальный рекорд исторической среды. Получено 15 августа 2019.
  32. ^ МакКетта 1992, стр. 217-8.
  33. ^ "Каковы основные стандарты стали EN?". Oakley Steel. Получено 18 июля 2019.
  34. ^ «Сводный перечень чертежей Южного железнодорожного локомотива» (PDF). Национальный железнодорожный музей. п. [98]. Получено 15 июля 2019.
  35. ^ Ланкастер 1997, п. 392.
  36. ^ Торн, Дж. Д., изд. (15 января 1963 г.). Исследование эталонного дизайна Civil H.T.R. Проект Дракон. Министерство энергетики США: Управление научной и технической информации. С. 13, 25.
  37. ^ Прайс, М.С. «Истоки, достижения и наследие проекта« Дракон »(аннотация)». Международная система ядерной информации МАГАТЭ. Получено 17 июля 2019.
  38. ^ Knott 2014, стр. 319-354.
  39. ^ Выписка со страшной картинкой на «Вопросы конструкции и материалов для повышения сопротивления разрушению / усталости и структурной целостности на электростанциях». Хрупкий переход: ScienceDirect.com. Получено 17 июля 2019.
  40. ^ Стюарт 2013, п. 337.
  41. ^ Warner, R. F .; Фолкс, К. А. (1988). «Предварительно напряженный бетон» (2-е изд.). Мельбурн, Австралия: Лонгман Чешир. С. 1–13. ISBN  0582712254.
  42. ^ "Сосуд высокого давления Джона Томпсона". Институт сварки (TWI). Получено 15 августа 2019.
  43. ^ Век, Р. (июнь 1966 г.). «Хрупкое разрушение толстостенного сосуда высокого давления». Бюллетень Британской ассоциации исследований в области сварки. 7 (6).
  44. ^ Бейли, Н. (апрель 1972 г.). «Установление процедур безопасной сварки сталей» (PDF). Welding Research: приложение к журналу Welding Journal. Получено 15 июля 2019.
  45. ^ Томсон, Джим (2013). "Отказ парового барабана Кокензи, 1966" (PDF). Уроки невежества - отказы сосудов под давлением с XIX века. ООО «Безопасность в машиностроении» с. 13–16.

Источники

внешняя ссылка