CZ9904555A3 - Akumulační palivové a přívodní systémy LNG pro vozidla poháněná zemním plynem - Google Patents
Akumulační palivové a přívodní systémy LNG pro vozidla poháněná zemním plynem Download PDFInfo
- Publication number
- CZ9904555A3 CZ9904555A3 CZ455599A CZ455599A CZ9904555A3 CZ 9904555 A3 CZ9904555 A3 CZ 9904555A3 CZ 455599 A CZ455599 A CZ 455599A CZ 455599 A CZ455599 A CZ 455599A CZ 9904555 A3 CZ9904555 A3 CZ 9904555A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- fuel
- plng
- temperature
- kpa
- psia
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 349
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 title claims description 41
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 24
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 title abstract description 10
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 209
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 209
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 73
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 claims abstract description 71
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 172
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 72
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 50
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 24
- 229910000922 High-strength low-alloy steel Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 13
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims description 10
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 8
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims description 7
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims description 7
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 5
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 4
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- DBIMSKIDWWYXJV-UHFFFAOYSA-L [dibutyl(trifluoromethylsulfonyloxy)stannyl] trifluoromethanesulfonate Chemical compound CCCC[Sn](CCCC)(OS(=O)(=O)C(F)(F)F)OS(=O)(=O)C(F)(F)F DBIMSKIDWWYXJV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 7
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 43
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 40
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 31
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 31
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 31
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 26
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 24
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 description 21
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 description 19
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 15
- 238000013461 design Methods 0.000 description 15
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000003915 liquefied petroleum gas Substances 0.000 description 12
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 12
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 12
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 12
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 12
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 11
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 10
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 9
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 7
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 7
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 7
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 6
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- ZLANVVMKMCTKMT-UHFFFAOYSA-N methanidylidynevanadium(1+) Chemical class [V+]#[C-] ZLANVVMKMCTKMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 3
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000002051 biphasic effect Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000002939 deleterious effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000004881 precipitation hardening Methods 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 2
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 2
- 238000007778 shielded metal arc welding Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QIJNJJZPYXGIQM-UHFFFAOYSA-N 1lambda4,2lambda4-dimolybdacyclopropa-1,2,3-triene Chemical group [Mo]=C=[Mo] QIJNJJZPYXGIQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 1
- 239000005041 Mylar™ Substances 0.000 description 1
- 229910000797 Ultra-high-strength steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005429 filling process Methods 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 238000009863 impact test Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006101 laboratory sample Substances 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y02T10/32—
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Jsou popsány akumulační palivové a přívodní systémy pro
ukládání paliva, kterým je stlačený zkapalněný plyn o tlaku
přibližně od 1035 kPa do přibližně 7590 kPa a teplotě
, přibližně od -123 °C do přibližně -62 °C, přivádění
vypařeného paliva zemního plynu pro spalování v motoru.
Akumulační palivové a přívodní systémy mají akumulační
palivové nádrže (10) zhotovené z ultra vysoce pevné
nízkolegované oceli obsahující méně než 9 % hmotn. niklu a
mající pevnost v tahu vyšší než 830 MPa a teplotě přechodu
z tažného do křehkého stavu nižší než přibližně -73 °C.
Systémy jsou konstruovány pro vozidla s motory (24) pro
spalování zemního plynu.
Description
Oblast vynálezu
Tento vynález se týká akumulačních palivových a přívodních systémů pro ukládání stlačeného zkapalněného zemního plynu (PLNG) a přivádění vypařeného PLNG paliva k odběru pro spalování v motoru. Tento vynález se zvláště týká takových akumulačních palivových a přívodních systémů, které mají akumulační palivové nádrže zhotovené z ultra vysoce pevné nízkolegované oceli obsahující méně než 9 % hmotn. niklu, a které mají odpovídající pevnost a lomovou houževnatost při kryogenních teplotách, aby v nich mohlo být PLNG palivo. I když se tím nijak předložený vynález neomezuje, je vhodný zvláště pro automobily, autobusy, nákladní auta a další vozidla se spalovacími motory konstruovanými pro provoz na zemní plyn.
Dosavadní stav techniky
V následující specifikaci jsou používány různé termíny. Z tohoto důvodu je bezprostředně před patentové nároky vložen slovníček výrazů.
Zákony, jako je Zákon o čistotě ovzduší z roku 1990 (Clean Air Act) a Zákon o energetice z roku 1992 (Energy Policy Act), které zákonem nařizují zajišťování vozidel s alternativním pohonem (AFV) vyvolaly několik závážných obchodních iniciativ ve vývoji vozidel.s pohonem na zemní plyn (NGV). Přestože byly tyto zákony motivovány snahou o čistotu ovzduší, vytvořily ekonomické stimuly, které vyvolaly skutečnou aktivitu v zavádění NGV. Pro svůj zásadní charakter čistého spalování zemního plynu, vytváří NGV k vozidlům poháněným benzinem trvale alternativní konkurenční prostředí.
Pro zavedení AFV typu NGV spolu soutěží tři technologie: stlačený zemní plyn (CNG), zkapalněný zemní plyn (LNG) a zkapalněný ropný plyn (LPG). Při technologii CNG je plynné palivo (zemní plyn) ukládán při velmi vysokých tlacích od přibližně 20684 kPa do 24132 kPa (3000 - 3500 psia). Technologie CNG má přinejmenším
- 2 čtyři hlavní nedostatky, které omezují její úspěšný rozvoj: malý akční rádius vozidla (malý energetický výkon paliva vzhledem k objemu nádrže), bezpečnostní hledisko spojené s vysokým tlakem v nádrži, hmotnost a vysokou cenu (většinou neodpovídající) palivové nádrže ve vozidle a vysoké náklady na čerpací stanice, které musejí mít vysokotlaké kompresní systémy. Technologie LNG předchází energeticky málo účinnému omezení CNG tím, že v jednotkovém objemu lze akumulovat mnohem více energie. Další výhoda LNG nad CNG tkví v tom, že LNG mají nižší hmotnost akumulačního palivového systému vozidla a vyšší objemovou kapacitu akumulační palivové nádrže. Hmotnost typického akumulačního palivového systému plněného CNG ve vozidle je 2,5 krát vyšší než u typického systému LNG. Přesto má extrémně nízká úložná teplota -162 °C (-260 °F), kterou systém LNG vyžaduje, za důsledek vysoké náklady na akumulační palivové nádrže, které jsou většinou vyráběny ze speciálních drahých slitin, jako je komerční ocel obsahující nikl (např. 9 % hmotn. niklu), nebo hliníkové slitiny (např. AI-5083). Dále nutnost přivádět stlačený zemní plyn do vstřikovacích trysek motoru přidává na složitosti a ceně palivového přívodního systému. Nedávné poptávkové řízení Brookhaven National Laboratory DOE na technologii LNG pro NVG učinilo středem pozornosti potřebu přívodního systému LNG pro středotlaké vstřikovací trysky paliva. Alternativou pro LNG s podobně čistými spalovacími charakteristikami je zkapalněný ropný plyn (LPG). LPG předchází omezením jak CNG, tak LNG v tom, že LPG nabízí vyšší objemovou akumulaci energie v nádrži než CNG nebo LNG a pracuje v porovnání s CNG při relativně nízkém tlaku (okolo 827 kPa (120 psia)) a při okolní teplotě. Dodávky LPG jsou však omezené a LPG je mnohem dražší než LNG.
Pět současně projednávaných předběžných US patentových přihlášek („Patentové přihlášky PLNG“) nazvaných „Zdokonalený systém pro zpracování, skladování a přepravu zkapalněného zemního plynu“ popisuje zásobníky a tankery pro skladování a námořní přepravu stlačeného zkapalněného zemního plynu (PLNG) při tlacích v širokém rozmezí od přibližně 1035 kPa (150 psia) do přibližně 7590 kPa (1100 psia) a při teplotě v širokém rozmezí od přibližně -123 °C (-190 °F) do přibližně -62 °C (-80 °F). Nejposlednější ze jmenovaných patentových přihlášek má datum priority 14. květen 1998 a je žadateli označena registračním číslem 97006P4 a Patentovým • *
- 3 úřadem USA („USPTO) číslem přihlášky 90/085467. První ze jmenovaných patentových přihlášek PLNG má datum priority 20. červen 1997 a je USPTO označena číslem přihlášky 60/050280. Druhá ze jmenovaných patentových přihlášek PLNG má datum priority 28. červenec 1997 a je USPTO označena číslem přihlášky 60/053966. Třetí ze jmenovaných patentových přihlášek PLNG má datum priority 19. prosinec 1997 a je USPTO označena číslem přihlášky 60/068226. Čtvrtá ze jmenovaných patentových přihlášek PLNG má datum priority 30. březen 1998 a je USPTO označena číslem přihlášky 60/079904. Patentové přihlášky PLNG popisují dále systémy a nádrže pro zpracování, skladování a přepravu PLNG.
PLNG nabízí alternativu cenově přístupného zdroje paliva pro vozidla, které má výhody v čistém spalování CNG, LNG a LPG. PLNG nabízí navíc vyšší energetický výkon na akumulační palivovou nádrž než CNG a je oproti LNG méně nákladným pochodem a předchází nevýhodě LPG v omezených dodávkách. Podle našich vědomostí však běžně neexistují dosud žádné akumulační palivové a přívodní systémy pro ekonomické ukládání PLNG paliva a přívod odpařeného PLNG paliva ke spalování v motorech vozidel. Pokud by takový systém byl k dispozici, nabídl by PLNG zdroj paliva pro vozidla, který by neměl nevýhody CNG, LNG a LPG. Nastává tedy potřeba takových akumulačních a přívodních systémů paliva, které by ekonomicky ukládaly PLNG palivo, a aby se vypařené palivo mohlo přivádět ke spalování v motorech.
Primárním předmětem předloženého vynálezu je následně zajistit systémy pro akumulaci a přívod paliva vhodné pro ukládání paliva PLNG a přívod vypařeného PLNG paliva ke spalování v motorech.
Podstata vynálezu
V souladu s výše uvedenými předměty předloženého vynálezu jsou uváděny akumulační palivové a přívodní systémy pro ukládání paliva stlačeného zkapalněného zemního plýnu (PLNG) při tlacích od přibližně 1035 kPa (150 psia) do přibližně 7590 kPa (1100 psia) a teplotách od přibližně -123 °C (-190 °F) do přibližně -62 °C (-80 °F) a přívody vypařeného PLNG paliva k odběru pro spalování v motoru. PLNG je přednostně ukládán při tlaku přibližně od 1725 kPa (250 psia) do
- 4 přibližně 7590 kPa (1100 psia) a pn teplotě od přibližně -112 °C (-170 °F) do přibližné -62 °C (-80 °F). Lepší je ukládat PLNG palivo v rozmezí tlaků přibližně od 2415 kPa (350 psia) do přibližně 4830 kPa (700 psia) a teplotě v rozsahu od přibližně -101 °C (-150 °F) do přibližně -79 °C (-110 °F). Ještě lepší je, pokud dolní hranice tlaku a teploty pro palivo PLNG je okolo 2760 kPa (400 psia) a okolo -96 °C (140 °F). Akumulační palivové a přívodní systémy paliva podle tohoto vynálezu mají akumulační nádrže a další komponenty systémů zhotovované z materiálu, kterým je ultra vysoce pevná nízkolegované ocel obsahující méně než 9 % hmotn. niklu a mající odpovídající pevnost v tahu a lomovou houževnatost, aby v nich mohl být stlačený zkapalněný zemní plyn. Ocel má ultra vysokou pevnost, např. pevnost v tahu (jak je zde definováno) vyšší než 830 MPa (120 ksi) a DBTT flak je zde definováno) nižší než přibližně -73 °C (-100 °F).
Přehled obrázků
Pro lepší pochopení předloženého vynálezu bude vhodné odkazovat na následující podrobný popis a připojené obrázky, ve kterých:
Obr. 1 je schematickým znázorněním akumulačního palivového a přívodního systému podle tohoto vynálezu připojeného k motoru;
Obr. 2 je schematickým znázorněním mikroprocesoru (CPU) použitého pro regulaci paliva v akumulačním palivovém a přívodním systému podle předloženého vynálezu; a
Obr. 3 je podrobné znázornění akumulační nádrže na palivo a s tím spojené palivové absorbční patrony používané v akumulačním palivovém a přívodním systému podle předloženého vynálezu.
Obr. 4A znázorňuje diagram závislosti kritické hloubky trhliny při dané délce trhliny jako funkci lomové houževnatosti CTOD a zbytkového napětí; a Obr. 4B znázorňuje geometrii (délku a hloubku) trhliny.
Vynález bude popisován ve spojení s výhodným provedením vynálezu, avšak musí se tím rozumět, že se předmět vynálezu nikterak neomezuje. Na druhé straně se vynálezem požaduje pokrytí všech alternativ, modifikací a ekvivalentů, které může v duchu a ve svém rozsahu tento vynález zahrnovat tak, jak to je definováno v připojených patentových nárocích.
• ·· »
- 5 Podrobný popis vynálezu
Předložený vynález se týká akumulačních palivových a přívodních systémů LNG a jejich jednotlivých komponentů pro ukládání PLNG paliva a přívod vypařeného PLNG paliva k odběru pro spalování v motorech vozidel. Akumulační palivové a přívodní systémy jsou vybaveny pro uložení paliva stlačeného zkapalněného zemního plynu (PLNG) při tlacích od přibližně 1035 kPa (150 psia) do přibližně 7590 kPa (1100 psia) a teplotách od přibližně -123 °C (-190 °F) do přibližně -62 °C (-80 °F) a přivádění vypařeného PLNG paliva k odběru pro spalování v motoru, kde akumulační palivové a přívodní systémy mají palivové nádrže a další komponenty konstruované z materiálu, kterým je ultra vysoce pevná nízkolegovaná ocel obsahující méně než 9 % hmotn. niklu a mající pevnost v tahu vyšší než 830 MPa (120 ksi) a DBTT nižší než-73 °C (-100 °F). Dále jsou akumulační palivové přívodní systémy vybaveny pro uložení PLNG paliva o tlaku přibližně od 1725 kPa (250 psia) do přibližně 4830 kPa (700 psia) a při teplotě od přibližně -112 °C (-170 °F) do přibližně -79 °C (-110 °F) a přivádění odpařeného PLNG paliva k odběru a pro spalování motorem vozidla, kde akumulační palivové a přívodní systémy mají akumulační palivové nádrže a další komponenty, které (i) jsou zhotoveny z materiálu, kterým je ultra vysoce pevná nízkolegovaná ocel obsahující méně než 9 % hmotn. niklu a (ii) mají odpovídající pevnost v tahu a lomovou houževnatost, aby v nich mohl být stlačený zkapalněný zemní plyn. Dále jsou akumulační palivové a přívodní systémy vybaveny pro ukládání PLNG paliva a přivádění vypařeného PLNG paliva pro odběr motorem vozidla a vyznačují se tím, že akumulační palivové a přívodní systémy mají palivové akumulační nádrže a další komponenty zhotovené z materiálu, kterým je ultra vysoce pevná nízkolegovaná ocel obsahující méně než 9 % hmotn. niklu a mající pevnost v tahu vyšší než 830 MPa (120 ksi) a DBTT nižší než přibližně -73°C (-100°F). Dále jsou akumulační palivové a přívodní systémy vybaveny pro uložení PLNG paliva a přivádění vypařeného PLNG paliva k odběru pro spalování motorem vozidla, kde akumulační palivové a přívodní systémy mají akumulační palivové nádrže a další komponenty, které (i) jsou zhotovené z materiálu, kterým je ultra vysoce pevná nízkolegovaná ocel obsahující méně než 9 % hmotn. niklu a (ii) mají odpovídající pevnost v tahu a lomovou houževnatost, aby mohly obsahovat jmenovaný stlačený zkapalněný zemní plyn.
» λ λ a • ·
- 6 Oceli pro konstruování nádrží akumulačních palivových a přívodních systémů a dalších komponentů
Jak zde bude popsáno, nádrže pro akumulační palivové a přívodní systémy a další komponenty pro kryogenní kapaliny jako je PLNG pro provozní podmínky podle předloženého vynálezu jsou zhotovovány z ultra vysoce pevné nízkolegované oceli obsahující méně než 9 % hmot. niklu podle principů lomové mechaniky. Příkladem oceli pro použití podle předloženého vynálezu, a to aniž by tím byl tento vynález nějak omezován, je svařitelná ultra vysoce pevná nízkolegovaná ocel obsahující méně než 9 % hmotn, niklu a mající pevnost v tahu vyšší než 830 MPa (120 ksi) a takovou odpovídající lomovou houževnatost, aby se zabránilo vzniku lomu, tj. takovým situacím, které mohou nastat při provozních podmínkách za kryogenní teploty. Jiným příkladem oceli podle předloženého vynálezu, a to aniž by tím byl tento vynález nějak omezován, je svařitelná ultra vysoce pevná nízkolegovaná ocel obsahující méně než 3 % hmotn. niklu a mající pevnost v tahu vyšší než 1000 MPa (145 ksi) a takovou odpovídající lomovou houževnatost, aby se zabránilo vzniku lomu, tj. takovým situacím, které mohou nastat při provozních podmínkách za kryogenní teploty. Takové oceli podle těchto příkladů mají přednostně DBTT nižší než přibližně -73 °C (-100 °F).
Pokrok v technologii ocelí v poslední době umožnil výrobu nových ultra vysoce pevných nízkolegovaných ocelí s vynikající houževnatosti při kryogenních teplotách. Například tři US patenty přiznané Koo, et al., 5,531,842; 5,545,269; a 5,545,270 popisují nové oceli a způsoby zpracování těchto ocelí na ocelové plechy s pevností v tahu okolo 830 MPa (120 ksi), 965 MPa (140 ksi) a vyšší. Zde popsané oceli a způsoby jejich zpracování bylý zdokonaleny a modifikovány, aby bylo umožněno zkombinování vhodného složení a způsobu zpracování k výrobě ultra vysoce pevných nízkolegovaných ocelí s vynikající odolností za kryogenních teplot jak v základní oceli, tak v tepelně namáhané zóně (HAZ) při svařování. Tyto ultra vysoce pevné nízkolegované oceli zvýšily hodnotu houževnatosti nad normu komerčně používaných dostupných ultra vysoce pevných nízkolegovaných ocelí. Zdokonalené oceli jsou popsány v dosud projednávané prozatímní patentové US přihlášce nazvané „Ultra vysoce pevné oceli s vynikající houževnatostí za kryogenní teploty“, s
- 7 datem priority 19. prosince 1997 a US patentovým úřadem („USPTO“) registrovanou pod prozatímním číslem přihlášky 60/068194; v dosud projednávané prozatímní patentové US přihlášce nazvané „Ultra vysoce pevné vyzrálé [ausaged] oceli s vynikající houževnatostí za kryogenní teploty“, s datem priority 19. prosince 1997 a USPTO registrovanou pod prozatímním číslem přihlášky 60/068252; v dosud projednávané prozatímní patentové US přihlášce nazvané „Ultra vysoce pevné dvoufázové oceli s vynikající houževnatostí za kryogenní teploty“, s datem priority 19. prosince 1997 a USPTO registrovanou pod prozatímním číslem přihlášky 60/068816 (společně označené „Patentové přihlášky ocelí“).
Nové oceli popsané v Patentových přihláškách ocelí a dále popsané na příkladech jsou zvláště vhodné pro zhotovováni nádrži akumulačních palivových a přívodních systémů a dalších komponentů podle tohoto vynálezu, s tím, že oceli mají následující charakteristiky a to přednostně u ocelových desek o tloušťce 2,5 cm (1 palec) a tlustších: (i) DBTT nižší než -73 °C (-100 °F) lépe nižší než přibližně -107 °C (-160 °F) pro základní ocel a zónu ovlivněnou svarem (HAZ); (ii) pevnost v tahu větší než 830 MPa (120 ksi), lépe větší než 860 MPa (125 ksi) a nejlépe větší než 900 MPa (130 ksi); (iii) vynikající svařitelnost; (iv) dostatečně homogenní mikrostrukturu a vlastnosti v průřezu celé tloušťky; a (v) zlepšenou houževnatost nad komerčně dostupnou normalizovanou hodnotu ultra vysoce pevných nízkolegovaných ocelí. Ještě lepší je, pokud tyto oceli mají pevnost v tahu větší než přibližně 930 MPa (135 ksi) nebo větší než 965 MPa (140 ksi) nebo větší než 1000 MPa (145 ksi).
První příklad oceli
Jak je uvedeno výše, dosud společně projednávaná předběžná patentová přihláška US s datem priority 19. prosinec 1997 nazvaná „Ultra vysoce pevné oceli s vynikající houževnatostí za kryogenní teploty“, a USPTO registrovaná pod prozatímním číslem přihlášky 60/068194 předkládá popis oceli vhodných pro využití podle předloženého vynálezu. Tento způsob je určen pro přípravu ultra vysoce pevných ocelových plechů s mikrostrukturou obsahující převážně popouštěný jemnozrnný jehlicový martenzit, popouštěný jemnozrnný dolní bainit nebo jejich směs vyznačující se tím, že sestává z těchto kroků: (a) ohřívání ocelové tabule na dostatečně vysokou teplotu k (i) podstatné homogenizaci ocelové tabule, (ii) k podstatnému rozpuštění všech karbidů * · 8 a karbonitridů niobu a vanadu v ocelové tabuli a (iii) k vytvoření jemných austenitických zrn v ocelové tabuli; (b) ztenčení ocelové tabule za tepla na ocelový plech jedním nebo více průchody válcovací stolicí v první teplotní oblasti, ve které austenit rekrystalizuje; (c) dalšího ztenčení ocelového plechu za tepla jedním nebo více průchody válcovací stolicí ve druhé teplotní oblasti pod teplotou Tnr a nad transformační teplotou Ar3; (d) kalení ocelového plechu při rychlosti ochlazování od 10 °C za sekundu do 40 °C za sekundu (18 °F.s'1 až 72 °F.s'1) až do teploty při zastavení kalení pod transformační teplotou Ms plus 200 °C (360 °F); (e) zastavení kalení; a (f) popouštění ocelového plechu při popouštěcí teplotě od přibližně 400 °C (752 °F) až do transformační teploty Aci, lépe až do této teploty, avšak nezahrnující tuto transformační teplotu Aci, po dostatečně dlouhou dobu tak, aby nastala precipitace vytvrzujících částic, tj. jedné nebo více modifikací mědi ε, M02C nebo karbidů a karbonitridů niobu a vanadu. Doba potřebná k tomu, aby nastala precipitace vytvrzujících částic závisí předně na tloušťce ocelového plechu, složení ocelového plechu a popouštěcí teplotě a stanovit ji může pracovník zkušený oboru. (Viz slovníček definic, týkající se převážně termínů vytvrzující částice, teplota ΤηΓ, transformační teplota Ar3, Ms a Aci a M02C.)
K zajištění houževnatosti při okolní a kryogenní teplotě, musí mít ocel podle tohoto prvního příkladu přednostně mikrostrukturu sestávající převážně z popouštěného jemně zrnitého dolního bainitu, jemně zrnitého jehlicového martenzitu nebo jejich směsi. Nejlépe je, když se minimalizuje tvorba křehkých složek jako je horní bainit, dvojčatový martenzit a MA. Tak, jak se v tomto prvním příkladu a v patentových nárocích používá termínu „převážně“, míní se tím alespoň 50 % obj. Lepší je, pokud struktura obsahuje nejméně od 60 % do 80 % obj. popouštěného jemně zrnitého dolního bainitu, jemně zrnitého jehlicového martenzitu nebo jejich směsi. Vůbec nejlepší je, pokud mikrostruktura obsahuje nejméně 90 % obj. popouštěného jemně zrnitého dolního bainitu, jemně zrnitého jehlicového martenzitu nebo jejich směsi. Vůbec nejlepší je, pokud mikrostruktura obsahuje 100 % obj. popouštěného jemně zrnitého jehlicového martenzitu.
Ocelové tabule zpracovávané podle tohoto prvního příkladu se vyrábějí na zakázku a sestávají například ze železa a dalších legujících prvků o složení uvedeném v následující tabulce I:
- 9 • ’· ·«
| Tabulka I | |
| Legující prvek | Rozsah (% hmotn.) |
| uhlík (C) | 0,04 až 0,12, lépe 0,04 až 0,07 |
| mangan (Mn) | 0,5 až 2,5, lépe 1,0 až 1,8 |
| nikl (Ni) | 1,0 až 3,0, lépe 1,5 až 2,5 |
| měď (Cu) | 0,1 až 1,5, lépe 0,5 až 1,0 |
| molybden (Mo) | 0,1 až 0,8, lépe 0,2 až 0,5 |
| niob (Nb) | 0,02 až 0,1, lépe 0,03 až 0,05 |
| titan (Ti) | 0,008 až 0,03, lépe 0,01 až 0,02 |
| hliník (Al) | 0,001 až 0,05, lépe 0,005 až 0,03 |
| dusík (N) | 0,002 až 0,005, lépe 0,002 až 0,003 |
Vanad (V) se někdy přidává do oceli přednostně až do koncentrace okolo 0,10 % hmotn. a lépe od přibližně 0,02 % hmotn. do přibližně 0,05 % hmotn.
Chrom (Cr) se někdy přidává do oceli přednostně až do koncentrace okolo 1,0 % hmotn. a lépe od přibližně 0,2 % h. do přibližně 0,6 % hmotn.
Křemík (Si) se někdy přidává do oceli přednostně až do koncentrace okolo 0,5 % hmotn. a lépe od přibližně 0,01 % hmotn. do přibližně 0,05 % hmotn., avšak nejlépe od přibližně 0,05 % hmotn. do 0,1 % hmotn.
Bor (B) se někdy přidává do oceli přednostně až do koncentrace okolo 0,0020 % hmotn. a lépe od přibližně 0,0006 % hmotn. do přibližně 0,0010% hmotn.
Ocel přednostně obsahuje nejméně 1 % hmotn. niklu. Obsah niklu v oceli může být zvýšen nad 3 % hmotn., pokud to zlepší parametry po svařování. Očekává se, že přídavek každého 1 % hmotn. niklu sníží DBTT oceli o 10 °C (18 °F). Dává se přednost tomu, aby obsah niklu byl nižší než 9 % hmotn., lépe méně než 6 % hmotn. Obsah niklu se minimalizuje hlavně proto, aby se snížila cena oceli. Pokud se obsah niklu zvýší nad přibližně 3 % hmotn, lze snížit obsah manganu pod přibližně 0,5 % hmotn. až k 0,0 % hmotn. Pojato šířeji, dává se proto přednost tomu, aby obsah manganu byl přibližně do 2,5 % hmotn.
·· φφφφ » · φ φ φ φ • * Φφφφ
- 10 Ostatní zbylé prvky se pokud možno v oceli minimalizují. Obsah fosforu (P) je přednostně nižší než 0,01 % hmotn. Obsah síry (S) je přednostně nižší než 0,004 % hmotn. Obsah kyslíku (O) je přednostně nižší než 0,002 % hmotn.
Poněkud podrobněji bude popsán postup úpravy oceli podle tohoto prvního příkladu tvářením ocelových tabulí o složení zde popsaném: tabule se ohřívají na teplotu od přibližně 955 °C až přibližně do 1065 °C (1750 °F - 1950 °F); tabule se válcují za tepla na plech jedním nebo více průchody tak, aby se v první teplotní oblasti, kdy rekrystalizuje austenit dosáhlo 30 - 70 procentního ztenčení, tj. přibližně nad teplotou Tnr 3 dále se plechy v jednom nebo více průchodech válcují za tepla na přibližně 40 až 80 % ztenčení při teplotě druhé oblasti přibližně pod teplotu Tnr a přibližně nad transformační teplotu Ar3. Horké vyválcované plechy se potom zakalí rychlostí okolo 10 °C za sekundu až 40 °C za sekundu (18 °F.s'1 - 72 °F.s'1) na vhodnou QST (jak je definována ve slovníčku) přibližně pod transformační teplotu Ms plus 200 °C (360 °F) kdy kalení skončí. V jednom z případů tohoto prvního příkladu se potom ocelový plech nechá ochladit na okolní teplotu. Tento postup se používá k vytvoření mikrostruktury sestávající převážně z jemně zrnitého jehlicového martenzitu, jemně zrnitého dolního bainitu nebo jejich směsi, avšak je lepší, pokud obsahuje 100% jemně zrnitého jehlicového martenzitu.
Takto přímo kalený martenzit v ocelích podle prvního příkladu má vysokou pevnost, avšak jeho houževnatost lze zlepšit popouštěním při vhodné teplotě přibližně od 400 °C (752 °F) výše až k transformační teplotě Ací. Popouštění oceli v tomto rozsahu teplot vede také ke zmenšení pnutí vzniklého kalením, což naopak vede ke zlepšení houževnatosti. Zatímco popouštění může zlepšit houževnatost oceli, vede běžně ke značné ztrátě pevnosti. V tomto vynálezu se obvyklá ztráta pevnosti vzniklá popouštěním kompenzuje ovlivněním disperzním precipitačním kalením. Disperzního kalení způsobeného jemným měděným precipitátem a směsnými karbidy a/nebo karbonitridy se využívá k optimalizaci pevnosti a houževnatosti během popouštění martenzitické struktury. Jedinečné složení ocelí podle tohoto prvního příkladu umožňuje popouštění v širokém rozmezí od přibližně 400 °C do přibližně 650 °C (750 °F - 1200 °F) bez jakékoliv význačné ztráty pevnosti z kalení. Ocelové plechy se přednostně popouštějí při popouštěcí teplotě od teplot nad přibližně 400 °C (752 °F) až pod transformační teplotu Ací po dostatečně dlouhou dobu k tomu, aby nastala precipitace vytvrzujících částic (jak jsou zde definovány).
4· 4449
4 4 4 4 · · • 4 4 4 4 9 « • 9 · * · · · ·
94 4 4 44 4
4 44 4 9 4 9
- 11 Tento postup usnadňuje transformaci mikrostruktury ocelových plechů na převážně popouštěný jemnozrnný jehlicový martenzit, popouštěný jemnozrnný dolní bainit, nebo jejich směs. Doba dostatečná na to, aby způsobila precipitaci vytvrzujících částic opět závisí hlavně na tloušťce ocelového plechu, složení oceli a na popouštěcí teplotě, kterou zkušený odborník může stanovit.
Β» ·»Β·
ΒΒ
- 12 ΒΒ >· • · ·
Β Β
ΒΒ ΒΒ ΒΒ ··
Druhý příklad oceli
Jak je uvedeno výše, dosud projednávaná předběžná patentová přihláška US s datem priority 19. prosince 1997 nazvaná „Ultra vysoce pevné vyzrálé [ausaged] oceli s vynikající houževnatostí za kryogenní teploty“, a USPTO registrovaná pod prozatímním číslem přihlášky 60/068252 předkládá popis dalších ocelí vhodných pro využití podle předloženého vynálezu. Tento způsob zajišťuje přípravu ultra vysoce pevných ocelových plechů s mikrolaminární mikrostrukturou obsahující od přibližně 2 % obj. do přibližně 10 % obj. vrstevnatého filmového austenitu a přibližně od 90 % do přibližně 98 % obj. převážně jemnozrnného jehlicového martenzitu a jemnozrnného dolního bainitu, a sestává z těchto kroků: (a) zahřívání ocelové tabule na dostatečně vysokou teplotu k (i) podstatné homogenizaci ocelové tabule, (ii) rozpuštění v podstatě všech karbidů a karbonitridů niobu a vanadu obsažených v ocelové tabuli a (iii) vytvoření zárodečných jemných austenitických zrn v ocelové tabuli; (b) ztenčení ocelové tabule za tepla na ocelový plech jedním nebo více průchody válcovací stolicí v první teplotní oblasti, ve které austenit rekrystalizuje; (c) dalšího ztenčení ocelového plechu za tepla jedním nebo více průchody válcovací stolicí ve druhé teplotní oblasti pod teplotou Tnr a nad transformační teplotou Ar3', (d) kalení ocelového plechu rychlostí přibližně od 10 °C za sekundu do přibližně 40 °C za sekundu (18 °F až 72 °F) až do teploty pro zastavení kalení (QST), která je pod transformační teplotou Ms plus 100 °C (180 °F) a přibližně nad transformační teplotu Ms; a (e) zastavení kalení. V jednom z případů způsob tohoto druhého příkladu oceli obsahuje dále krok ponechávající ocelový plech chladnout na vzduchu z teploty QST na okolní teplotu. V jiném případě obsahuje dále způsob tohoto druhého příkladu oceli krok v ponechání ocelového plechu na izotermické teplotě QST po dobu 5 minut před tím, než se začne ochlazovat vzduchem na okolní teplotu. Ještě v dalším případě obsahuje dále způsob tohoto druhého příkladu oceli krok pomalého ochlazování ocelového plechu s teploty QST rychlostí menší než 1,0 °C za sekundu (1,8 °F.s‘1) po dobu až 5 minut před tím, než se ponechá ochlazovat na vzduchu na okolní teplotu. Ještě v dalším případě způsob podle tohoto vynálezu dále obsahuje krok pomalého ochlazování ocelového plechu s
99 • · · · · 9 · 9 • · 9
9999 99
9999 99 99
9 9 9 9 9 ·
9 9 9 9 9 ·
9 9 9 9 9 9 ·
- 13 teploty QST rychlostí menší než 1,0 °C za sekundu (1,8 °F.s'1) po dobu až 5 minut před tím, než se ponechá ochlazovat na vzduchu na okolní teplotu. Tento způsob úpravy usnadní transformaci mikrostruktury ocelového plechu na přibližně 2 % obj. až 10 % obj. vrstevnatého filmového austenitu a přibližně 90 % obj. až 98 % obj. převážně jemnozrnného jehlicového martenzitu a jemnozrnného dolního bainitu. (Viz slovníček definic, týkající se převážně termínů teplota Tnr, a transformační teplota Ar3 a Ms).
K zajištění houževnatosti při okolní a kryogenní teplotě, musí jehlice v mikrolaminární mikrostruktuře přednostně sestávat z dolního bainitu nebo martenzitu. Nejlepší je, když se minimalizuje tvorba složek působících křehkost jako je horní bainit, dvojčatový martenzit a MA. Tak, jak se v tomto druhém příkladu a v patentových nárocích používá termínu „převážně“, míní se tím alespoň 50 % obj. Zbývající mikrostruktura může obsahovat další jemnozrnný dolní bainit, další jemnozrnný jehlicový martenzit nebo ferrit. Lepší je, pokud struktura obsahuje přibližně nejméně od 60 % obj. do přibližně 80 % obj. dolního bainitu nebo jehlicového martenzitu. Ještě lepší je, pokud mikrostruktura obsahuje nejméně přibližně 90 % obj. dolního bainitu nebo jehlicového martenzitu.
Ocelové tabule zpracovávané podle tohoto druhého příkladu se vyrábějí na zakázku a vyznačují se tím, že v jednom z příkladů obsahují železo a další legující prvky nejlépe o složení uváděném v následující tabulce II:
·
4· *» ·«>·
- 14 • » 4 » ♦ · • * · • * · · ··
| Tabulka II | |
| Legující prvky | Rozsah (% hmotn.) |
| uhlík (C) | 0,04 až 0,12, lépe 0,04 až 0,07 |
| mangan (Mn) | 0,5 až 2,5, lépe 1,0 až 1,8 |
| nikl (Ni) | 1,0 až 3,0, lépe 1,5 až 2,5 |
| měď (Cu) | 0,1 až 1,0, lépe 0,2 až 0,5 |
| molybden (Mo) | 0,1 až 0,8, lépe 0,2 až 0,4 |
| niob (Nb) | 0,02 až 0,1, lépe 0,02 až 0,05 |
| titan (Ti) | 0,008 až 0,03, lépe 0,01 až 0,02 |
| hliník (Al) | 0,001 až 0,05, lépe 0,005 až 0,03 |
| dusík (N) | 0,002 až 0,005, lépe 0,002 až 0,003 |
Chrom (Cr) se někdy přidává do oceli přednostně až do koncentrace okolo 1,0 % hmotn. a lépe od přibližně 0,2 % hmotn. do přibližně 0,6 % hmotn.
Křemík (Si) se někdy přidává do oceli přednostně až do koncentrace okolo 0,5 % hmotn. a lépe od přibližně 0,01 % hmotn. do přibližně 0,5 % hmotn., avšak nejlépe od přibližně 0,05 % hmotn. do 0,1 % hmotn.
Bor (B) se někdy přidává do oceli přednostně až do koncentrace okolo 0,0020 % hmotn. a lépe od přibližně 0,0006 % hmotn. do přibližně 0,0010% hmotn.
Ocel přednostně obsahuje nejméně 1 % hmotn. niklu. Obsah niklu v oceli může být zvýšen nad 3 % hmotn., pokud to zlepší parametry po svařování. Předpokládá se, že přídavek každého 1 % hmotn. niklu sníží DBTT oceli o 10 °C (18 °F). Dává se přednost tomu, aby obsah niklu byl nižší než 9 % hmotn., lépe méně než 6 % hmotn. Obsah niklu se minimalizuje ponejvíce proto, aby se snížila cena oceli. Pokud se obsah niklu zvýší nad přibližně 3 % hmotn., lze snížit obsah manganu pod přibližně 0,5 % hmotn. až k 0,0 % hmotn. Pojato šířeji, dává se proto přednost tomu, aby obsah manganu byl přibližně do 2,5 % hmotn.
«· ·· ·>·· ··
- 15 Ostatní zbylé prvky se pokud možno v oceli minimalizují. Obsah fosforu (P) je přednostně nižší než 0,01 % hmotn. Obsah síry (S) je přednostně nižší než 0,004 % hmotn. Obsah kyslíku (O) je přednostně nižší než 0,002 % hmotn.
Poněkud podrobněji bude popsán postup zpracováni oceli podle tohoto druhého příkladu tvářením ocelových tabulí o složení zde popsaném: tabule se ohřívají na teplotu přibližně od 955 °C až přibližně do 1065 °C (1750 °F až 1950 °F); tabule se válcují za tepla na plech jedním nebo více průchody tak, aby se v první teplotní oblasti, kdy rekrystalizuje austenit, dosáhlo 30 až 70 procentního ztenčení, tj. přibližně nad teplotu Tnr a dále se plechy v jednom nebo více průchodech válcují za tepla na přibližně 40 až 80 % při teplotě druhé oblasti přibližně pod teplotu Tnr a nad transformační teplotu Ar3. Horké vyválcované plechy se potom zakalí rychlostí okolo 10 °C za sekundu až 40 °C za sekundu (18 °F.s'1 až 72 °F.s‘1) na vhodnou teplotu QST přibližně pod transformační teplotu Ms plus 100 °C (180 °F), a nad transformační teplotu Ms, kdy kalení skončí. V jednom z případů tohoto druhého příkladu se ocelový plech po zakalení nechá ochladit z teploty QST na okolní teplotu. V jiném případě tohoto druhého příkladu oceli se ocelový plech po ukončeném kalení nechá po nějakou dobu na izotermické teplotě při QST, nejlépe do přibližně 5 minut a potom se nechá ochlazovat na vzduchu na okolní teplotu. V ještě jiném případě se ocelový plech po ukončeném kalení nechá ochlazovat pomaleji než probíhá normální ochlazování vzduchem, tj. rychlostí 1 °C za sekundu (1,8 °F.s1), nejlépe po dobu do přibližně 5 minut. V ještě jiném případě se ocelový plech nechá ochlazovat z teploty QST pomaleji než probíhá normální ochlazováni vzduchem, tj. teplotním spádem 1 °C za sekundu (1,8 °F.s'1), nejlépe po dobu do přibližně 5 minut. V neposledním případě tohoto druhého příkladu oceli je transformační teplota Ms okolo 350 °C (662 °F) a tudíž transformační teplota Ms plus 100 °C (180 °F) je okolo 450 °C (842 °F).
Ocelový plech může být udržován v podstatě izotermálně na QST jakýmkoliv vhodným způsobem zkušeným odborníkům známým, jako je umístění tepelné rohože přes ocelový plech. Ocelový plech se může pomalu ochlazovat po ukončení kalení jakýmkoliv vhodným způsobem zkušeným odborníkům známým, jako je umístěni izolační rohože přes ocelový plech.
»· »* • · · • · • · • · ···· ·· ··
- 16 *· • φ • · • t • *
Třetí příklad oceli
Jak je uvedeno výše, dosud projednávaná předběžná patentová přihláška US s datem priority 19. prosinec 1997 nazvaná „Ultra vysoce pevné dvoufázové oceli s vynikající houževnatostí za kryogenní teploty“, a registrovanou USPTO pod číslem přihlášky 60/068816 předkládá popis ocelí vhodných pro využití podle předloženého vynálezu. Tento způsob zajišťuje přípravu ultra vysoce pevných plechů z dvoufázové oceli s mikrostrukturou obsahující přibližně od 10 % obj. do 40 % obj. první fáze, která je v podstatě 100 % obj. ferritem (tj. v podstatě čistá nebo „základní“) a přibližně od 60 % obj. do 90 % obj. druhé fáze převážně jemnozrnného jehlicového martenzitu, jemnozrnného dolního bainitu nebo jejich směsi, a že tento způsob sestává z těchto kroků: (a) zahřívání ocelové tabule na dostatečně vysokou teplotu k (i) podstatné homogenizaci ocelové tabule, (ii) podstatného rozpuštění karbidů a karbonitridů niobu a vanadu v ocelové tabuli a (iii) vytvoření jemných zárodečných austenitických zrn v ocelové tabuli; (b) ztenčení ocelové tabule za tepla na ocelový plech jedním nebo více průchody válcovací stolicí v první teplotní oblasti, ve které austenit zrekrystalizuje; (c) dalšího ztenčení ocelového plechu za tepla jedním nebo více průchody válcovací stolicí ve druhé teplotní oblasti pod teplotou Tnr a nad transformační teplotou Α^; (d) dalšího ztenčení ocelového plechu za tepla jedním nebo více průchody válcovací stolicí v třetí teplotní oblasti pod transformační teplotou Ar3 a nad transformační teplotou Αη (tj. oblast interkritické teploty); (e) kalení jmenovaného ocelového plechu rychlostí přibližně od 10 °C za sekundu do přibližně 40 °C za sekundu (18 °F.sec'1 až 72 °F.sec'1) až do teploty pro zastavení kalení (QST), která je nejlépe pod transformační teplotou Ms plus 200° C (360 °F); a (f) zastavení jmenovaného kalení. V jiném případě tohoto třetího příkladu oceli bude QST nejlépe přibližně pod transformační teplotou Ms plus 100 °C (180 °F) a lépe přibližně pod 350 °C (662 °F). V jednom z případů tohoto třetího příkladu oceli je možno ocelový plech ponechat ochlazovat na okolní teplotu po kroku (f). Toto zpracování usnadní transformaci mikrostruktury ocelového plechu na přibližně od 10 % obj. do 40 % obj. první ferritické fáze a od přibližně 60 % obj. do 90 % obj. druhé fáze s převažujícím jemnozrnným jehlicovým martenzitem, jemnozrnným dolním • 4 44 • 4 4 ·
4 4 · · ·· *944
44 •444 ·4 • * 4 • ♦ 4 • · 4 4 • · 4 4 • 4 44
4 4
4 4 * · *
4 4
- 17 bainitem nebo jejich směsí. (Viz slovníček definic pro termíny teplota Tnr, a transformační teplota Ar3 a An.)
Pro zajištění houževnatosti při okolní a kryogenní teplotě, sestává mikrostruktura druhé fáze oceli tohoto třetího příkladu převážně z jemně zrnitého dolního bainitu, jemně zrnitého jehlicového martenzitu nebo jejich směsi. Nejlépe je, když se podstatně zminimalizuje tvorba křehkých složek jako je horní bainit, dvojčatový martenzit a MA v druhé fázi. Tak, jak se v tomto třetím příkladu a v patentových nárocích používá termínu „převážně“, míní se tím alespoň 50 % obj. Zbývající mikrostruktura druhé fáze může obsahovat další jemnozrnný dolní bainit, další jemnozrnný jehlicový martenzit nebo ferrit. Lepší je, pokud mikrostruktura druhé fáze obsahuje přibližně nejméně od 60 % obj. do přibližně 80 % obj. dolního bainitu, jehlicového martenzitu nebo jejich směsi. Ještě lepší je, pokud mikrostruktura druhé fáze obsahuje nejméně přibližně 90 % obj. dolního bainitu, jehlicového martenzitu nebo jejich směsi.
Ocelové tabule zpracovávané podle tohoto třetího příkladu se vyrábějí na zakázku a vyznačují se tím, že v jednom z možných případů obsahují železo a další legující prvky nejlépe o složení uváděném v následující tabulce III:
·· »»·· •i ♦ ♦ ♦? ♦ · ♦ · 9 9 9 · » 9
99
99
9. 9 9 · •I 9 9 ♦
9 9 9 • 9 9 9
99
- 18 »· ·· • « · * • · 9 • · 9 9
9 9
999· 99
Tabulka III
Legující prvek uhlík (C) mangan (Mn) nikl (Ni) niob (Nb) titan (Ti) hliník (Al) dusík (N)
Rozsah (% hmotn.)
0,04 až 0,12, lépe 0,04 až 0,07 0,5 až 2,5, lépe 1,0 až 1,8 1,0 až 3,0, lépe 1,5 až 2,5 0,02 až 0,1, lépe 0,02 až 0,05 0,008 až 0,03, lépe 0,01 až 0,02 0,001 až 0,05, lépe 0,005 až 0,03 0,002 až 0,005, lépe 0,002 až 0,003
Chrom (Cr) se někdy přidává do oceli přednostně až do koncentrace okolo 1,0 % hmotn. a lépe od přibližně 0,2 % hmotnn. do přibližně 0,6 % hmot.
Molybden (Mo) se někdy přidává do oceli přednostně až do koncentrace okolo 0,8 % hmotn. a lépe od přibližně 0,1 % hmotn. do přibližně 0,3 % hmotn.
Křemík (Si) se někdy přidává do ocel přednostně až do koncentrace okolo 0,5 % hmotn. a lépe od přibližně 0,01 % hmotn. do přibližně 0,5 % hmotn., avšak nejlépe od přibližně 0,05 % hmotn. do 0,1 % hmotn.
Měď (Cu) se někdy přidává do oceli přednostně v rozmezí koncentrací od přibližně 0,1 % hmotn. přibližně do 1,0 % hmotn., lépe od přibližně 0,2 % hmotn. do přibližně 0,4 % hmotn.
Bor (B) se někdy přidává do oceli přednostně až do koncentrace okolo 0,0020 % hmotn. a lépe od přibližně 0,0006 % hmotn. do přibližně 0,0010% hmotn.
Ocel přednostně obsahuje nejméně 1 % hmotn. niklu. Obsah niklu v oceli může být zvýšen nad 3 % hmotn pokud to zlepší parametry po svařování. Očekává se, že přídavek každého 1 % hmotn. niklu sníží DBTT oceli o 10 °C (18 °F). Dává se přednost tomu, aby obsah niklu byl nižší než 9 % hmotn., lépe nižší než 6 % hmotn. Obsah niklu se minimalizuje ponejvíce proto, aby se snížila cena oceli. Pokud se obsah niklu zvýší nad přibližně 3 % hmotn., lze snížit obsah manganu pod přibližně
99 • 9 9 9
9 9
9 9
9 9
9999 99 •9 9999
- 19 9 9 9
9, 9 * >9 · ·9 9 «9
0,5 % hmotn. až k 0,0 % hmotn. Pojato siřeji, dává se proto přednost tomu, aby obsah manganu byl přibližně do 2,5 % hmotn.
Ostatní zbylé prvky se v oceli pokud možno minimalizují. Obsah fosforu (P) je přednostně nižší než 0,01 % hmotn. Obsah síry (S) je přednostně nižší než 0,004 % hmotn. Obsah kyslíku (O) je přednostně nižší než 0,002 % hmotn.
Poněkud podrobněji bude popsán postup zpracování oceli podle tohoto třetího příkladu tvářením ocelových tabulí o složení zde popsaném: tabule se ohřívají na teplotu přibližně 955 °C až přibližně 1065 °C (1750 °F až 1950 °F); tabule se válcují za tepla na plech jedním nebo více průchody tak, aby se v první teplotní oblasti, kdy rekrystalizuje austenit, dosáhlo 30 až 70 procentního ztenčení, tj. přibližně nad teplotou Tnr a dále se horké plechy v jednom nebo více průchodech válcují na přibližně 40 až 80 % při teplotě druhé oblasti přibližně pod teplotou Tnr a nad transformační teplotou Ar3 a válcování se zakončí jedním nebo dvěma průchody válcovací stolicí na přibližně 15 % až 50 % v oblasti interkritické teploty přibližně pod transformační teplotou Ar3 a nad transformační teplotou Αη. Horké vyválcované plechy se potom zakalí rychlostí okolo 10 °C za sekundu až 40 °C za sekundu (18 °F.s'1 až 72 °F.s'1) na vhodnou teplotu QST nejlépe přibližně pod transformační teplotu Ms plus 200°C (360°F), ve které končí kalení. V jiném případě příkladu podle tohoto vynálezu je QST nejlépe přibližně pod transformační teplotou Ms plus 100 °C (180 °F) a lépe přibližně pod 350 °C (662 °F). V jednom z případů tohoto třetího příkladu oceli se ocelový plech po ukončeném kalení ponechá ochladit na vzduchu na okolní teplotu.
Ve třech výše uvedených příkladech oceli se dává přednost tomu, aby byl obsah niklu nižší než přibližně 3,0 % hmotn., lépe méně než přibližně 2,5 % hmotn., ještě lépe méně než přibližně 2,0 % hmotn., avšak nejlépe méně než přibližně 1,8 % hmotn. proto, aby se minimalizovaly náklady na ocel, protože nikl je drahá legura.
Další vhodné oceli v souvislosti s předloženým vynálezem jsou popsány v jiných publikacích popisujících ultra vysoce pevné, nízkolegované oceli obsahující méně ·· φ· • · · · φ · · φφ «»»·
Φ· ·Φ * φ · · φ φ ♦ · φ · · · φ φ φ · ·· »·
- 20 než přibližně 1 % hmotn. niklu a mající pevnost v tahu větší než 830 MPa (120 ksi) a vynikající houževnatost za nízké teploty. Takové oceli jsou například popsány v přihlášce evropského patentu publikovaného 5. února 1997 s číslem mezinárodní přihlášky PCT/JP96/00157 a publikačním číslem mezinárodního patentu WO 96/23909 (08.08.1996 Gazette 1996/36) (takové oceli mají přednostně obsah mědi od 0,1 % hmotn. do 1,2 % hmotn.) a v přihlášce US patentu, který je dosud v řízení s datem priority 28. červenec 1997 a nazvaný „Ultra vysoce pevné svařitelné oceli s vynikající houževnatostí při ultra nízkých teplotách“ označené USPTO číslem přihlášky 60/053915.
Pro všechny oceli, na které bylo výše odkazováno, tak, jak odborníci vědí, zde použitý termín „procento ztenčení“ se rozumí procento ztenčení tloušťky ocelové tabule nebo plechu v porovnání se stavem před tímto ztenčováním, na které je odkazováno. Pouze pro vysvětlení, aniž by tím byl nějak vynález omezován, ocelová tabule o tloušťce přibližně 25,4 cm (10 palců) se může ztenčit o přibližně 50 % (50 procentní snížení) v první teplotní oblasti na tloušťku přibližně 12,7 cm (5 palců), potom ztenčit přibližně o 80 % (80 procentní ztenčení) v druhé teplotní oblasti na tloušťku přibližně 2,5 cm (1 palec). Opět pouze pro vysvětlení, aniž by tím byl nějak vynález omezován, ocelová tabule o tloušťce přibližně 25,4 cm (10 palců) se může ztenčit o přibližně 30 % (30 procentní ztenčení) v první teplotní oblasti na tloušťku přibližně 17,8 cm (7 palců), potom ztenčit přibližně o 80 % (80 procentní ztenčení) v druhé teplotní oblasti na tloušťku přibližně 3,6 cm (1,4 palce) a potom ztenčit přibližně o 30 % (30 procentní ztenčení) ve třetí teplotní oblasti na tloušťku 2,5 cm (1 palec). Pokud je zde použito termínu „tabule“, míní se tím kus oceli mající jakékoliv rozměry.
Jak odborníci jistě rozumí, u kterékoliv oceli na niž bylo výše odkazováno, se ocelová tabule vyhřeje vhodnými prostředky za účelem zvýšení teploty v podstatné části celé tabule, lépe úplně celé tabule na požadovanou teplotu, např. umístěním tabule do pece po určitou dobu. Patřičná teplota zahřátí, jaká se má použít pro ·· ·· • 9 9 · • · ·
9 9
9 9
9999 99 ·· ·»··
99
9 9 · • 9 9 9
9 9 ·
9 9 9
99
- 21 kteroukoliv z výše uvedených ocelí o patřičném složení, může být stanovena zkušeným odborníkem buď pokusně nebo výpočtem na vhodném modelu. Teplota pece a nutná ohřívací doba nutná ke zvýšení teploty podstatné části celé tabule, lépe celé tabule na požadovanou teplotu, může být navíc určena odborníkem podle údajů ze standardních oborových publikací.
Jak tomu odborníci jistě rozumí, teplota Tnr definující hranici mezi rekrystalizační oblastí a nerekrystalizační oblastí pro kteroukoliv z výše uvedených ocelí závisí na chemickém složení oceli a zvláště na teplotě opětného ohřátí před válcováním, obsahu uhlíku, obsahu niobu a míry ztenčení válcováním. Odborníci mohou stanovit tyto teploty pro každé složení oceli buď pokusně nebo výpočtem na modelu. Podobně transformační teploty Aci, Ar1f Ar3 a Ms na které je zde odkazováno mohou být odborníky stanoveny buď pokusně nebo výpočtem na modelu.
Jak tomu odborníci jistě rozumí, jsou teploty na něž se následně odkazuje při popisu postupu podle tohoto vynálezu, vyjma teploty opětného ohřevu, na kterou se ohřeje celá tabule, teplotami měřenými na povrchu oceli. Povrchová teplota oceli se může například měřit optickým pyrometrerm, nebo jiným vhodným zařízením pro měření povrchové teploty oceli. Rychlost ochlazování, na níž se zde odkazuje, se týká středu nebo místa nejblíže středu tloušťky plechu; teplota při zastavení kalení (QST) je nejvyšší nebo v podstatě nejvyšší dosažená teplota na povrchu plechu po ukončení kalení, protože dochází k převodu tepla ze středu tloušťky plechu. Během pokusného zjišťování tepla oceli o složení podle zde uvedených příkladů se termočlánek umístí například do středu nebo dostatečně do středu tloušťky ocelového plechu, aby se mohla změřit teplota ve středu a povrchová teplota se měří optickým pyrometrem.
Zaznamená se korelace mezi teplotou ve středu a povrchovou teplotou, a ta se použije při následném zpracování materiálu o stejném složení nebo v podstatě stejném složení tak, že se teplota ve středu stanoví pomocí povrchové teploty.
4· ··
4 4 · • 4 ·
4 4 • 4 4
4444 44 •4 4»4·
44
4 4
4 4
4 4
4 4
44
- 22 Požadovaná teplota a průtok kalicí kapaliny k provedení požadovaného zrychleného ochlazování může být odborníkem stanovena podle standardních referenčních oborových publikací.
Odborník má požadované znalosti a zkušenosti k využití zde uváděných informací k tomu, aby vyrobil ultra vysoce pevné plechy nízkolegované oceli mající vhodnou pevnost v tahu a houževnatost pro použití při zhotovování nádrží akumulačních palivových a přívodních systémů a dalších komponentů podle předloženého vynálezu. Existují i další vhodné oceli nebo budou později vyvinuty. Všechny takové oceli zapadají do rozsahu předloženého vynálezu.
Odborník má požadované znalosti a zkušenosti k využití zde uváděných informací k tomu, aby vyrobil ultra vysoce pevné plechy nízkolegované oceli mající upravenou tloušťku v porovnání s příklady tlouštěk zde uvedených tak, aby takto vyrobené ocelové plechy měly ještě vhodnou vysokou pevnost a vhodnou houževnatost při kryogenních teplotách pro použití v systémech podle předloženého vynálezu. Odborník může využívat informace zde uvedené k výrobě ocelových plechů o tloušťce přibližně 2,54 cm (1 palec) a o vhodné vysoké pevnosti a vhodné houževnatosti při kryogenních teplotách pro jejich využití pro zhotovování nádrží a dalších komponentů podle předloženého vynálezu. Existují i další vhodné oceli nebo budou později vyvinuty. Všechny takové oceli zapadají do rozsahu předloženého vynálezu.
Pokud se ke zhotovení nádrží akumulačních palivových a přívodních systémů a dalších komponentů podle tohoto vynálezu použijí dvoufázové oceli, zpracovávají se přednostně takovým způsobem, aby doba, po kterou se ponechávají za tímto účelem v oblasti interkritických teplot k vytvoření dvoufázové struktury uběhla před zrychleným ochlazováním nebo kalením. Postupu, kterému se dává přednost, je vytváření dvoufázové struktury během chlazení oceli mezi transformační teplotou Ar3 a transformační teplotou Αη. Další předností ocelí používaných pro zhotovení nádrží podle tohoto vynálezu je to, že mají pevnost v tahu větší než 830 MPa (120 ksi) a BDTT nižší než -73 0 (-100 °C) až po urychleném ochlazování nebo kalení, tj.
• > *·9 · ··· · · · • · · » © · · · · · 9 ···· ·· ·· 44 ··
- 23 bez jakéhokoliv dalšího zpracování vyžadujícího opětný ohřev oceli jako je například temperování. Je lépe, pokud pevnost v tahu hotových ocelí po kalení nebo ochlazení je vyšší než přibližně 860 MPa (125 ksi) a ještě lépe, pokud je vyšší než přibližně 900 MPa (130 psi). U některých aplikací se dává přednost ocelím majícím po dokončení kalení nebo ochlazení pevnost v tahu větší než přibližně 930 MPa (135 ksi) nebo vyšší než přibližně 965 MPa (140 ksi) nebo vyšší než přibližně 1000 MPa (145 ksi).
Způsoby spojování při zhotovování nádrží akumulačních palivových a přívodních systémů a dalších komponentů
Pro zhotovování nádrží akumulačních palivových a přívodních systémů a dalších komponentů podle předloženého vynálezu jsou zapotřebí vhodné způsoby spojování ocelových plechů. Předpokládá se, že vhodnými jsou všechny způsoby spojování zajišťující odpovídající pevnost a houževnatost podle předloženého vynálezu. Pro zhotovování zásobníků a dalších komponentů podle předloženého vynálezu se dává přednost svařování, které zajistí odpovídající pevnost a lomovou houževnatost k tomu, aby tyto nádrže a další komponenty mohly obsahovat kapalinu, nebo aby mohla tato kapalina být přepravována. Takové svařovací způsoby předně vyžadují vhodný svarový drát, vhodný použitelný plyn, vhodný svařovací postup a vhodný způsob práce při svařování. Ke spojení ocelových plechů může být použito například jak obloukové svařování kovem pod ochrannou atmosférou (GMAW), tak svařování wolframovými elektrodami v inertním plynu (TIG), které jsou obě známé v ocelářském průmyslu a to za předpokladu, že se používá vhodné kombinace svarového drátu a plynu.
Prvním příkladem svařování je obloukové svařování kovem pod ochrannou atmosférou (GMAW), kterého se používá ke zhotovení svarů materiálu obsahujícího železo a okolo 0,07 % hmotn. uhlíku, okolo 2,05 % hmotn. manganu, okolo 0,32 % hmotn. křemíku, okolo 2,20 % hmotn. niklu, okolo 0,45 % hmotn. chrómu, okolo
0,56 % hmotn. molybdenu, méně než okolo 110 ppm fosforu a méně než 50 ppm síry. Svary se provádějí na ocelích jako jsou výše uvedené oceli za použití argonu
• · • · · · • · 9 9 9
- 24 jako ochranného plynu obsahujícího méně než 1 % hmotn. kyslíku. Příkon svařovacího tepla se pohybuje v rozmezí od přibližně 0,3 kJ.mm'1 do přibližně 1,5 kJ.mm'1 (7,6 kJ.palec'1 až 38 kJ.palec'1). Svařování tímto způsobem vytváří svarky (víz slovníček) o pevnosti v tahu vyšší než přibližně 900 MPa (130 ksi), lépe vyšší než přibližně 930 MPa (135 ksi), ještě lépe vyšší než přibližně 965 MPa (140 ksi), a nejlépe nejméně přibližně 1000 MPa (145 ksi). Svařování tímto způsobem poskytuje kov o BDTT pod přibližně -73 °C (-100 °F), lépe pod přibližně -96 °C (-140 °F), ještě lépe pod přibližně -106 °C (-160 °F) a nejlépe pod přibližně -115 °C (-175 °F).
Při jiném postupu svařování se používá postup GMAW k vytvoření kovového svaru materiálu obsahujícího železo a okolo 0,10 % hmotn. uhlíku (přednostně méně než přibližně 0,10 % hmotn. uhlíku, lépe od přibližně 0,07 do přibližně 0,08 % hmotn. uhlíku), okolo 1,60 % hmotn. manganu, okolo 0,25 % hmotn. křemíku, okolo 1,87 % hmotn. niklu, okolo 0,87 % hmotn. chrómu, okolo 0,51 % hmotn. molybdenu, méně než okolo 75 ppm fosforu a méně než 100 ppm síry. Příkon svařovacího tepla se pohybuje v rozmezí od přibližně 0,3 kJ.mm'1 do přibližně 1,5 kJ.mm'1 (7,6 kJ.palec'1 až 38 kJ.palec'1) a předehřívá se přibližně na 100 °C (212 °F). Svařování takových ocelí jako jsou výše uvedené oceli se provádí za použití ochranné atmosféry argonu obsahujícího méně než 1 % hmotn. kyslíku. Svařování tímto způsobem vytváří svarky o pevnosti v tahu vyšší než přibližně 900 MPa (130 ksi), lépe vyšší než přibližně 930 MPa (135 ksi), ještě lépe vyšší než přibližně 965 MPa (140 ksi), a nejlépe nejméně přibližně 1000 MPa (145 ksi). Svařování tímto způsobem poskytuje kov o BDTT pod přibližně -73 °C (-100 °F), lépe pod přibližně -96 °C (-140 °F), ještě lépe pod přibližně -106 °C (-160 °F) a nejlépe pod přibližně -115 °C (-175 °F).
Jiným příkladem je svařování wolframovými elektrodami v ochranné atmosféře inertního plynu (TIG), kdy se ke zhotovení kovových svarů využívá materiálů obsahujících železo a okolo 0,07 % hmotn. uhlíku (přednostně méně než přibližně 0,07 % hmotn. uhlíku), okolo 1,80 % hmotn. manganu, okolo 0,20 % hmotn. křemíku, okolo 4,00 % hmotn. niklu, okolo 0,5 % hmotn. chrómu, okolo 0,40 % hmotn. molybdenu, okolo 0,02 % hmotn. mědi, okolo 0,02 % hmotn. hliníku, okolo 0,010 % hmotn. titanu, okolo 0,015 % hmotn. zirkonu (Zr), méně než 50 ppm fosforu a méně než 30 ppm síry. Příkon svařovacího tepla se pohybuje v rozmezí od přibližně 0,3 kJ.mm'1 do přibližně 1,5 kJ.mm1 (7,6 kJ.palec'1 až 38 kJ.palec'1) a předehřívá se přibližně na 100 °C (212 °F). Svary takových oceli jako jsou výše • · · · · · • · · · · ·
- 25 uvedené oceli za použití ochranné atmosféry argonu obsahujícího méně než 1 % hmotn. kyslíku. Svařování tímto způsobem vytváří svarky o pevnosti v tahu vyšší než přibližně
900 MPa (130 ksi), lépe vyšší než přibližně 930 MPa (135 ksi), ještě lépe vyšší než přibližně 965 MPa (140 ksi), a nejlépe nejméně přibližně 1000 MPa (145 ksi). Svařování tímto způsobem poskytuje svarový kov o BDTT pod přibližně -73 °C (-100 °F), lépe pod přibližně -96 °C (-140 °F), ještě lépe pod přibližně -106 °C (-160 °F) a nejlépe pod přibližně -115 °C (-175 °F).
Podobné složení svarových kovů jako je uvedeno v příkladech lze získat jak při svařovacím postupu GMAW, tak TIG. Je však nutno dodat, že svary TIG mají menší obsah nečistot a jemnější mikrostrukturu než svary GMAW a tím zlepšují nízkoteplotní houževnatost.
Zkušeným odborníkům se zde dostalo dostatek informací a zkušeností k tomu, aby mohli provádět vysoce pevné svarové spoje nízkolegovaných ocelových plechů o vhodné vysoké pevnosti a lomové houževnatosti k využívání při zhotovování nádrží a dalších komponentů podle předloženého vynálezu. Mohou existovat i jiné spojovací nebo svařovací postupy, nebo mohou být i později vyvinuty. Všechny takovéto spoje nebo svářovací postupy patří do rozsahu předloženého vynálezu.
Konstrukce nádrží akumulačních palivových a přívodních systémů a dalších komponentů
Tímto se zajišťují nádrže akumulačních palivových a přívodních systémů a dalších komponentů (i) zhotovené z materiálů, kterými jsou ultra vysoce pevná nízkolegované ocel obsahující méně než 9 % hmotn. niklu a (ii) mající odpovídající pevnost a lomovou houževnatost při kryogenní teplotě, aby v nich mohl být PLNG, a to tak, že se tímto popisem tento vynález nijak neomezuje; dále jde o nádrže a další komponenty zhotovené z materiálů, kterými jsou ultra vysoce pevné nízkolegované oceli obsahující méně než 9 % hmotn. niklu a mající pevnost v tahu vyšší než 830 MPa (120 ksi) a DBTT nižší než přibližně -73 °C (-100 °F); dále nádrže a další komponenty (i) zhotovené z materiálů, kterými jsou ultra vysoce pevné nízkolegované oceli obsahující méně než 3 % hmotn. niklu a (ii) mající odpovídající a lomovou houževnatost, aby v nich mohl být PLNG; dále nádrže a další komponenty • · · · ···· · · · · • · · · · · · · • · · · ···· · · · · · · · · · • · · · ·· · · ·· · · ·· • 26 (i) zhotovené z materiálů, kterými jsou ultra vysoce pevné nízkolegované oceli obsahující méně než 3 % hmotn. niklu a mající pevnost v tahu přesahující 1000 MPa (145 ksi) a DBTT nižší než přibližně -73 °C (-100 °F). Takové nádrže akumulačních palivových a přívodních systémů a dalších komponentů jsou přednostně zhotoveny z ultra vysoce pevné nízkolegované oceli s vynikající houževnatostí při kryogenních teplotách, jak to je zde popisováno.
Nádrže akumulačního palivového a přívodního systému a dalších komponentů podle tohoto vynálezu jsou přednostně zhotovovány za samostatných plechů z ultra vysoce pevné oceli s vynikající lomovou houževnatostí za kryogenní teploty. Tam, kde to je možné, mají spoje nádrží a dalších komponentů přibližně stejnou pevnost a houževnatost jako ultra vysoce pevné nízkolegované ocelové plechy. V některých případech lze pro místa s menším napětím ponechat o 5 % až 10 % sníženou pevnost. Spoje o vlastnostech, jimž se dává přednost, lze provádět kteroukoliv spojovací technologií. Spojovací technologie jsou zde popsány pod nadpisem „Způsoby spojování pro zhotovování nádrží a dalších komponentů“.
Jak jistě bude zkušeným odborníkům známo, pro účely hodnocení lomové houževnatosti a kontroly lomivosti při konstruování nádrží k ukládání stlačených kapalin za kryogenních teplot jako je PLNG, lze použít zkoušku vrubové houževnatosti podle Charpyho (CVN), zvláště při přechodové teplotě z tažného do křehkého stavu (DBTT). U strukturních ocelí odděluje DBTT dva lomové režimy. Při teplotách pod DBTT zkouška vrubové houževnatosti podle Charpyho ukazuje na nízkoenergetický štěpivý (křehký) lom, zatímco při teplotách nad DBTT ukazuje na vysokoenergetický tvárný lom. Nádrže, které jsou zhotoveny ze svařované oceli pro ukládání PLNG a další operace za kryogenních teplot, musí mít DBTT (podle stanovení zkouškou vrubové houževnatosti podle Charpyho) hodně pod pracovní teplotou konstrukce, aby se předešlo křehkému lomu. V závislosti na konstrukci, pracovních podmínkách a/nebo požadavcích klasifikační skupiny pro kterou se používá, musí být odpovídající teplota DBTT o 5 až 30 °C (9 až 54 °F), nižší než je pracovní teplota.
Jak je odborníkům známo, provozní podmínky, které se berou v úvahu při konstruování nádrží pro skladování a přepravu stlačených kryogenních kapalin jako • · · · · · ··«· ·· ·· • · · ·· · ···· * · · · · · · · · · • « · · · 9 9 9 9 9 4 4
- 27 je PLNG, zhotovovaných ze svařované oceli, jsou mimo jiné provozní tlak a teplota, rovněž tak jako další namáhání působící na ocel a svarky (viz slovníček).. Ke stanovení lomové houževnatosti oceli a svarů lze použít normalizovaná mechanická měření lomivosti jako je (i) součinitel intenzity kritického napětí (Kic), který je měřením lomové houževnatosti při rovinném napětí, a (ii) změna rozměrů trhliny (CTOD), která může být používána k měření elasticko-plastické lomové houževnatosti, které jsou odborníkům známy. Ke stanovení maximální povolené velikosti trhliny pro nádrže na základě na lomové houževnatosti ocelí a svarů (včetně HAZ) vystavených namáhání lze použít oborové kódy obecně používané pro popis struktury ocelí publikované například v publikaci BSI „Guidance on methods for assessing the acceptability of flaws in fusion welded structures“ [Příručka metod hodnocení přijatelnosti trhlin struktur získaných tavným svařováním] často uváděné jako „PD 6493:1991“. Odborníci mohou vyvinout program kontroly lomivosti ke zmírnění možného vzniku lomů pomoci (i) vhodné konstrukce nádrže minimalizující působící namáhání, (ii) patřičné výrobní kontroly jakosti k minimalizaci defektů, (iii) patřičné kontroly zátěžovými cykly působícími na nádrž, a (iv) patřičného kontrolního programu ke spolehlivému zjišťování trhlin a defektů nádrže. Filozofii, které se podle systému tohoto vynálezu dává přednost je „netěsnost najít před poruchou“, odborníkům známou. Zde jsou tyto úvahy uváděny obecně jako „známé principy lomové mechaniky“.
Podle známých principů lomové mechaniky je dále uveden příklad postupu pro výpočet kritické hloubky trhliny pro danou délku trhliny pro využití k vytvoření kontrolního plánu pro lomy, který má předcházet vzniku lomů v nádrži podle tohoto vynálezu, tento vynález však nikterak neomezující.
Obr. 4B znázorňuje trhlinu o délce 315 a hloubce 310. K výpočtu hodnot kritické velikosti trhliny se použije křivka 300 podle PD 6493 znázorněná na obr. 4A na základě těchto konstrukčních hodnot pro tlakové nádoby a nádrže:
• · ·· ···· ·· * · ···* · · · * · » · ··* ·· · ····
9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
9 9 9 9 9 9 · · · · ···· ·· ·« ·· ·· ··
Průměr nádoby:
Tloušťka stěny nádoby: Návrhový tlak:
Povolené obvodové napětí:
- 28 4,57 m (15 stop)
25,4 mm (1,00 palec) 3445 kPa (500 psi) 333 MPa (48,3 ksi)
Pro účely tohoto příkladu se vyhodnocuje povrchová délka trhliny 100 mm (4 palce), např. osová trhlina situovaná ve švu svaru. S odkazem na obr. 4A, křivka 300 ukazuje hodnotu pro kritickou hloubku trhliny jako funkci lomové houževnatosti CTOD a vnitřního pnutí, pro úroveň vnitřního pnutí 15, 50 a 100 procentního namáhání na mezi trvalé deformace. Vnitřní pnutí může být způsobeno výrobou nebo svařováním; a PD 6493 doporučuje použití hodnoty vnitřního pnutí odpovídající 100% namáhání na mezi trvalé deformace ve svaru (včetně svaru HAZ), pokud není pnutí svaru odstraněno takovou technologií, jako je tepelné zpracování po svařování (PWHT) nebo mechanickým odlehčením namáhání.
Na základě lomové houževnatosti oceli CTOD při minimální provozní teplotě může být ustaven postup výroby nádrží tak, aby se snížilo vnitřní pnuti a pro zjišťování a měření trhlin může být zaveden kontrolní program (jak pro počáteční kontrolu, tak kontrolu během provozu) pro porovnávání s kritickými hodnotami velikosti trhlin. V tomto případě, pokud má ocel při minimální provozní teplotě (měřeno na laboratorních vzorcích) houževnatost CTOD 0,025 mm a vnitřní pnutí je sníženo na 15 procent hodnoty namáhání na mez trvalé deformace, je kritická hodnota hloubky trhliny přibližně 4 mm (viz bod 320 na obr. 4A). Při dodržováni podobného výpočetního postupu, který je odborníkům znám, je možno stanovit kritickou hloubku trhliny pro různé délky trhliny rovněž tak jako pro různé geometrie trhlin. Při použití této informace lze vyvinout program kontroly jakosti a program kontrol (techniky, měřitelné rozměry trhlin, četnost) k zajištění toho, aby byly trhliny zjištěny a odstraněny před dosažením kritické hloubky nebo před vložením plánované zátěže. Na základě publikovaných empirických vztahů mezi CVN, Kic a CTOD lomové houževnatosti odpovídá obecně hodnota CTOD 0,025 mm hodnotě CVN okolo 37 J. Tento příklad však neomezuje žádným způsobem tento vynález.
Nádrže a další komponenty vyžadující ohýbání ocele, např. do válcového tvaru u nádrží nebo tvaru roury pro potrubí, se ocel ohýbá do požadovaného tvaru za okolní • · ···· · · · · • · · · · · · • 9 9 9 9 ·
- 29 teploty, aby se předešlo škodlivému působení na vynikající houževnatost za kryogenní teploty. Pokud už ocel k dosažení požadovaného tvaru musí být po ohýbání ohřívána, ohřívá se na teplotu ne vyšší než přibližně 600 °C (1112 °F), aby se uchránil prospěšný vliv mikrostruktury, jak to je popsáno výše.
Příklad akumulačního palivového a přívodního systému
Jeden z případů akumulačního palivového a přívodního systému podle tohoto vynálezu k ukládání PLNG paliva a přivádění vypařeného PLNG k odběru pro spalování v motoru vozidla a jedinečná výhoda s tím spojená, je popsán dále. Komponenty akumulačního palivového a přívodního systému, například nádrž akumulačního zásobníku, kapalinové vedení, parní vedení a výparníky jsou přednostně zhotovovány a nízkolegovaných ultra vysoce pevných ocelí s vynikající houževnatostí při kryogenních teplotách zde popisovaných, nebo z jiných ocelí majících požadované charakteristiky zde popsané. U těch komponentů, které vyžadují ohýbání oceli, např. do válcového tvaru u nádrží nebo do trubkového tvaru u potrubí, se ocel do požadovaného tvaru ohýbá za okolní teploty, aby se předešlo škodlivému působení na vynikající houževnatost za kryogenní teploty. Pokud už ocel k dosažení požadovaného tvaru musí být po ohýbání ohřívána, ohřívá se na teplotu ne vyšší než přibližně 600 °C (1112 °F), aby se uchránil prospěšný vliv mikrostruktury, jak to je popsáno výše.
Komponenty akumulačních palivových a přívodních systémů
S odkazem na obr. 1 má akumulační palivový a přívodní systém akumulační nádrž paliva 10. Akumulační nádrž paliva 10 je přednostně izolovaná nádrž typu Dewarovy nádoby. Akumulační nádrž paliva 10 je připojena k plnicímu a odplyňovacímu ventilu 13 přes (i) parní výstupní vedení 11., parní vedení 9 (čárkovaně) a parní ventil 14 a (ii) kapalinové výstupní vedení 12, kapalinové vedení 8 (plná čára) a kapalinový ventil 15. Tlakové převodníky 16 a 17 vložené mezi akumulační palivovou nádrž 10 a plnicí a odplyňovací ventil 13 do kapalinového vedení 8 a parního vedení 9. Akumulační palivová nádrž 10 je připojena ke vstupu do rozbočky motoru 24 přes kapalinové výstupní vedení 12, kapalinové vedení 8, kapalinový solenoidový ventil ·· > * · 4
9 i • ·· ·
- 30 18, výparník 20, kapalinové vedení 4 (čárka - tečka -tečka), a regulátor paliva 22. Akumulační palivová nádrž 10 je také připojena ke vstupu do rozbočky motoru 24 přes parní výstupní vedení 11. parní vedení 9, parní solenoidový ventil 19. výparník 20, kapalinové vedení 4 a regulátor paliva 22. Akumulační palivová nádrž 10 je také připojena k bezpečnostnímu ventilu 26 přes parní výstupní vedení 11 a parní vedení 9. Akumulační palivový a přívodní systém podle tohoto příkladu má také tlakový spínač 28 a měrku paliva 29. Tak, jak se zde v následujícím popisu provozu akumulačního palivového a přívodního systému uvádí při zmínce o ventilu termínem „otevřený“, se míní, pokud není uvedeno jinak, „alespoň částečně otevřený“.
Počáteční plnění akumulační palivové nádrže
Před počátečním plněním mívá akumulační palivová nádrž 10 atmosférický tlak a okolní teplotu. Počáteční plnění akumulační palivové nádrže 10 se řídí přednostně předepsaným postupem. Předepsaný postup pro počáteční plnění je přednostně naprogramován do CPU 30 (na obr. 1 neznázorněno, viz obr. 2), a spouští se např. manuálně obsluhovaným spínačem (na výkresech neznázorněno).
Předepsaný postup se běžně skládá z předem stanovených kroků. Za prvé: ve vychlazovacím cyklu je u akumulační palivové nádrže 10 parní ventil 14 otevřen, aby se ustavil průtok par paliva PLNG z čerpací stanice (na výkresech neznázorněno) do akumulační palivové nádrže 10 plnicím a odplyňovacím ventilem 13, parním vedením 9 a parním výstupním vedením 11. Tento průtok par paliva PLNG pokračuje do té doby, než akumulační palivová nádrž 10 dosáhne předem nastavené teploty. Předem nastavená teplota je odvozena předně z charakteristik chladicí křivky a tepelné kontrakce materiálů, ze kterých je akumulační palivová nádrž 10 zhotovena a odborníci ji určí z normovaných oborových publikací. Tento průtok par paliva PLNG do akumulační palivové nádrže 10 také zvýší tlak v akumulační palivové nádrži 10. Když teplota akumulační palivové nádrže 10 dosáhne předem nastavené hodnoty teploty, otevře se kapalinový ventil 1_5, aby umožnil kapalnému palivu PLNG z čerpací stanice plnění plnicím a odplyňovacím ventilem 13, kapalinovým vedením 8 a kapalinovým výstupním vedením 12 proudit do akumulační palivové nádrže 10 pro finální fázi vychlazovacího cyklu. Tak, jak kapalné palivo PLNG vychlazuje akumulační palivovou nádrž 10, vypařuje se kapalné palivo PLNG a přispívá k ···· ·
· • · ·
4 4 · · 4
- 31 ustavení tlaku. Jakmile tlak v akumulační palivové nádrži 10 dosáhne předem nastavené hodnoty tlaku podle rozdílu tlaků mezi akumulační palivovou nádrží 10 a čerpací stanicí, obrátí se tok par paliva PLNG přes parní ventil 14 (tj. z akumulační palivové nádrže 10 do čerpací stanice) a parní ventil 14 se teprve plně otevře, aby udržoval tlakovou rovnováhu mezi akumulační palivovou nádrží 10 a čerpací stanicí. Kapalinový ventil 15 se plně otevře, pokud teplota akumulační palivové nádrže 10 dosáhne předem nastavené hodnoty provozní teploty, tj. po ukončení vychlazovacího cyklu. Kapalné palivo PLNG pokračuje v proudění z čerpací stanice do akumulační palivové nádrže 10, výměnou za v podstatě stejný objem par paliva PLNG z akumulační palivové nádrže 10 proudící zpět do čerpací stanice až do doby, kdy hladinové čidlo (na výkresech neznázorněno) indikuje, že kapalné palivo PLNG v akumulační palivové nádrži 10 dosáhne předem nastaveného množství nebo objemu, kdy se jak parní ventil 14, tak kapalinový ventil 15 uzavřou, aby ukončily počáteční plnicí proces. Tak jako u obecně všech akumulačních palivových nádrží pro kryogenní teploty musí zůstat alespoň 10 % objemu par v akumulační palivové nádrži 10 po ukončeném počátečním plnění volných, jak je odborníkům v uchovávání kryogenních kapalin známo.
Čerpací postup
Před započetím čerpání se zavřeným parním ventilem 14 i kapalinovým ventilem 15 a otevřeným plnicím a odplyňovacím ventilem 13. měří tlakový převodník 16 tlak paliva PLNG v čerpací stanici a sděluje tento tlak do CPU 30 (na obr. 1 neznázorněno, viz obr. 2) jako vstupní signál 31 Před započetím čerpání se také v akumulační palivové nádrži 10 měří tlak paliva PLNG, který je dále během čerpání trvale sledován tlakovým převodníkem 17 a sdělován do CPU 30 jako vstupní signál 31. Tlak paliva PLNG v čerpací stanici zůstává během čerpacího procesu v porovnání s tlakem paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10 v podstatě konstantní. CPU 30 tak během čerpacího procesu trvale sleduje rozdíl tlaků mezi čerpací stanicí a akumulační palivovou nádrží 10. CPU 30 dále trvale sleduje, tj. dostává jako vstupní signál 31 výšku hladiny kapalného PLNG v akumulační palivové nádrži 10 od hladinového čidla jako je laděný hustoměr (na výkresech neznázorněno). Také CPU 30 je předem naprogramován souborem minimálních tlakových rozdílů čerpání, tj. minimálním rozdílem tlaku nutného k zajištění • t ·
- 32 požadovaného průtoku kapalného paliva PLNG z čerpací stanice do akumulační palivové nádrže 10 bez ohledu na čerpadlo. Pokud je rozdíl tlaků mezi čerpací stanicí a akumulační palivovou nádrží 10 menší než přibližně nastavený minimální rozdíl tlaků před a po zahájení čerpání, nebo poklesne na méně než je nastavený přibližný minimální rozdíl čerpacího tlaku během čerpání, CPU 30 patřičně zařídí čerpací proces tak, aby se zajistilo, dosažení nastaveného minimálního rozdílu plnicího tlaku. Tyto tlaky, rozdíly tlaků, hladina kapaliny a nastavená hodnota minimálního rozdílu čerpacího tlaku je CPU 30 využita k řízení čerpacího procesu patřičnou odezvou (otevírání a zavírání) ventilů 14, 15,18 a 19.
Čerpací postup použitý pro akumulační palivový a přívodní systém podle tohoto příkladu je závislý na termodynamickém stavu paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10. Jak je dále vysvětleno, mění se průběh započetí procesu čerpání v závislosti na tom, zda tlak paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10 přičtený k minimálnímu rozdílu čerpacího tlaku je nižší, nebo rovný, nebo vyšší než tlak paliva PLNG v čerpací stanici.
Začátek čerpání, pokud tlak v akumulační palivové nádrži přičtený k nastavenému minimálnímu čerpacímu tlaku je vyšší než tlak v čerpací stanici
Pokud vstupní signál 31 do CPU 30 indikuje, že tlak paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10 přičtený k nastavenému minimálnímu nastavenému rozdílu čerpacího tlaku je vyšší než přibližný tlak paliva PLNG v čerpací stanici, otevře se nejprve parní ventil 14, aby umožnil odvést páry paliva PLNG z akumulační palivové nádrže 10 přes parní výstupní vedení 11, parní vedení 9 a plnicí a odplyňovací ventil 13 do čerpací stanice. Kapalinový ventil 15 se otevře, pokud se tlak paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10 v podstatě vyrovná s tlakem paliva PLNG v čerpací stanici. CPU 30 navíc sdělí čerpací stanici způsobem odborníkům známým, jako například elektronickým signálem, aby se zvýšil tlak paliva PLNG o nejméně nastavené minimum rozdílu plnicího tlaku, aby kapalné palivo PLNG začalo proudit z čerpací stanice přes plnicí a odplyňovací ventil T3, kapalinové vedení 8 a kapalinové výstupní vedení 12 do akumulační palivové nádrže 10.
····
- 33 Začátek čerpání, pokud tlak v akumulační palivové nádrži přičtený k nastavenému minimálnímu čerpacímu tlaku je nižší než tlak v čerpací stanici
Pokud vstupní signál 31 do CPU 30 indikuje, že tlak paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10 přičtený k nastavenému minimálnímu nastavenému rozdílu čerpacího tlaku je nižší nebo rovný než přibližně tlak paliva PLNG v čerpací stanici, otevře se nejprve kapalinový ventil 15, aby umožnil průtok kapalného paliva PLNG z čerpací stanice přes plnicí a odplyňovací ventil 13 a kapalinové vedení 8 do akumulační palivové nádrže 10 a ustavil tak tlak paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10. Potom se otevře parní ventil 14, aby umožnil plynnému palivu PLNG akumulační palivové nádrži 10 proudit do čerpací stanice.
CPU 30 je také předem naprogramován na hodnotu pro nastavení maximálního rozdílu tlaků mezi palivem PLNG v akumulační palivové nádrži 10 a palivem PLNG v čerpací stanici. Aby se předešlo nadměrnému teplotnímu poklesu paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10 vlivem Joule-Thomsonova efektu při překročení tohoto maximálního nastaveného rozdílu tlaků při zavřeném parním ventilu 14 i kapalinovém ventilu 15, vypaří se ve výparníku 20 kapalné palivo PLNG z akumulační palivové nádrže 10 a vrátí se do akumulační palivové nádrže W k natlakování patřičným postupem (otevření a zavření) úplným uzavřením kapalinového solenoidového ventilu 18 a parního solenoidového ventilu 19 regulátorem paliva 22. Použití výparníku 20 tímto způsobem v relativně krátkém kapalinovém vedení 8 a parním vedení 9 je rovnocenné tomu, aby akumulační nádrž 10 měla zařízení na udržování tlaku jako je topné těleso. Pokud se sníží rozdíl tlaků mezi palivem PLNG v akumulační palivové nádrži 10 a čerpací stanici pod nastavený maximální tlakový rozdíl, oba solenoidové ventily 18 a 19 se uzavřou. Současně se otevře kapalinový ventil 15, aby umožnil průtok kapalného paliva PLNG z čerpací stanice do akumulační palivové nádrže 10. Potom se otevře parní ventil 14, aby umožnil parám paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10 proudit do čerpací stanice.
*♦ Φ* * · * ·· ···· • ·
- 34 Ukončení čerpacího postupu
Při čerpání, ve všech případech, pokud tlak paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10 poklesne pod předem nastavenou hodnotu minimálního tlaku (také předem na programovanou v CPU 30), se parní ventil 14 dočasně uzavře, aby umožnil nastavení tlaku paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10 na nejméně předem nastavenou minimální hodnotu tlaku. Jinak pokud kapalné palivo PLNG proudí do akumulační palivové nádrže 10, přepustí se páry paliva PLNG z akumulační palivové nádrže 10 přes parní výstupní vedení H, parní vedení 9, parní ventil 14 a plnicí a odplyňovací ventil 13 do čerpací stanice. Přepouštění par paliva PLNG pokračuje do té doby, než čidlo hladiny (na výkresech neznázorněno) indikuje, že kapalné palivo PLNG v akumulační palivové nádrži 10 dosáhne předem nastaveného množství nebo objemu a kdy se jak parní ventil 14, tak kapalinový ventil 15 na konci čerpacího procesu uzavřou. Tak, jako je tomu obecně u akumulačních zásobníků na kryogenní kapaliny, musí zůstat v akumulační palivové nádrži 10 nejméně 10 % prostoru pro páry během čerpání i po jeho skončení, jak je odborníkům z oblasti uchovávání kryogenních kapalin známo.
Provoz motoru a vozidla
Normální provoz motoru a vozidla
Spotřeba paliva PLNG motorem 24 je přednostně řízena CPU 30. V případě vadné funkce CPU 30 převezme tlakový spínač 28 řízení solenoidových ventilů 18 a 19 přes elektrické spoje 5. Mezi typické vstupní signály 31 do CPU 30 během normálního provozu motoru 24 patří parametry motoru 24, jako jsou: otáčky a zátěž; normální provozní podmínky paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10, jako je normální provozní teplota a tlak paliva PLNG; výstupní teplota z výparniku 20; a poloha regulátoru paliva 22 (tj. zavřený, otevřený z 10 %, atd.). CPU 30 využívá tyto vstupní signály 31 ke generaci výstupních signálů 32 (viz obr. 2) pro řízení regulátoru paliva 22, bezpečnostního odlehčovacího ventilu 26 a solenoidových ventilů 18 a 19, k vedení paliva PLNG přes parní výstupní vedení 11, parní vedení 9, kapalinové výstupní vedení 12, kapalinové vedení 8, výparník 20, palivové vedení 4 ·· ···· • · · · · * · · · · · • · · · · · · · · · • » é · · * · · · · · * • · * · · · · * · · # ···· ·· ·· ·· ·· ··
- 35 a regulátor paliva PLNG 22 do motoru 24.
Požadavek motoru 24 na palivo PLNG pro zrychlení je například splněn přivedením kapalného paliva PLNG z akumulační palivové nádrže 10. Kapalinový solenoidový ventil 18 je otevřen k ustavení průtoku kapalného paliva PLNG přes kapalinové výstupní vedení 12 a kapalinové vedení 8 do výparníku 20. kde se kapalné palivo PLNG vypaří a odměří přes palivové vedení regulátorem paliva 22 do vstupní rozbočky motoru 24. Vypařené palivo PLNG je přivedeno přímo do palivových trysek na vstupu rozbočky. Vstřikovací trysky paliva mohou být například pulzního typu, jak jsou odborníkům známy. Výjimečně vysoká spotřeba paliva PLNG motorem 24 vyúsťuje v odpovídající velké nastříknutí kapalného paliva PLNG z akumulační palivové nádrže 10, která za normálních provozních podmínek vykáže značný pokles tlaku paliva PLNG. S velkým poklesem tlaku je spojen i teplotní pokles. Aby se předešlo jakémukoliv nepříznivému vlivu na vlastnosti materiálu, z kterého je akumulační palivová nádrž 10 vyrobena, např. způsobenému poklesem teploty kapalného paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10 značně pod DBTT materiálu, ze kterého je nádrž zhotovena, spočívá jeden z předmětů tohoto vynálezu v otevření parního solenoidového ventilu 19 k tomu, aby se do parního prostoru v akumulační palivové nádrži 10 vrátila vyšší teplota vypařeného paliva PLNG a podstatně normalizoval tlak a teplota paliva PLNG v akumulační palivové nádrži W. Jiným z předmětů tohoto vynálezu je zařízení k udržování tlaku (na obr. 1 neznázorněno), jako je topné těleso, které je integrální součástí akumulační palivové nádrže 10.
Při normálních provozních podmínkách motoru 24 přecházejícího na normální spotřebu paliva PLNG je do motoru připouštěno patřičné množství paliva PLNG z akumulační palivové nádrže 10. Kapalinový solenoidový ventil 18 je otevřen k nastavení průtoku kapalného paliva PLNG přes kapalinové výstupní vedení 12 a kapalinové vedení 8 do výparníku 20, kde se kapalné palivo PLNG vypařuje a odměřuje přes palivové vedení 4_regulátorem paliva 22 do vstupní rozbočky motoru 24. Vypařené palivo PLNG se přivádí přímo do palivových vstřikovacích trysek na vstupu do rozbočky. Opět se sleduje tlak paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10 a otevře se parní solenoidový ventil 19, aby vrátil vypařené palivo PLNG do akumulační palivové nádrže 10, aby tak pomohl regulovat tlak a teplotu paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10.
·· ·* • · * · • · 9 • 99
9 9
9999 99 ·· ··»·
• · · · • · · · • · · · • · · · • Φ ··
- 36 Chod motoru na volnoběh
Při snížené zátěži motoru jako tomu je při chodu na volnoběh, se odpovídajícím způsobem omezují nároky motoru 24 na palivo PLNG. Za normálních provozních podmínek, tedy tlaku a teplotě paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10 je snížená spotřeba paliva PLNG přednostně kryta parami paliva PLNG přiváděného z akumulační palivové nádrže 10 přes parní výstupní vedení 11, parní vedení 9, výparník 20 (pouze průtokem), kapalinové vedení 4 a regulátor paliva 22 při zavřeném kapalinovém solenoidovém ventilu 18.
Pokud je tlak paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10 pod normálním provozním tlakem, jsou páry paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10 oproti kapalnému palivu PLNG bohatší na methan (a dusík). V případě, že je obsah dusíku v palivu PLNG významný, je výhřevná hodnota par paliva PLNG nižší než hodnota požadovaná pro hladký provoz motoru 24. V takových případech je tlak paliva PLNG v akumulační palivové nádrži ÍO pod normálním provozním tlakem, palivo PLNG pro chod na volnoběh se přivádí z kapalného paliva PLNG a regulátor paliva 22 se využívá k regulování vypařováni malého množství kapalného paliva PLNG nutného k provozu motoru 24 na volnoběh. Současně se otevře parní solenoidový ventil 19, aby umožnil vypařenému palivu PLNG proudit do akumulační palivové nádrže 10 k vyrovnání tlaku. CPU 30 řídí přednostně posloupnost činnosti ventilů 18 a 19 tak, aby přiváděly patřičné množství vypařeného kapalného paliva PLNG do motoru 24 a tak řídí tlak paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10.
Pokud je na druhé straně tlak paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10 vyšší než normální provozní tlak, rozdíl ve složení mezi parami paliva PLNG a kapalným palivem PLNG v akumulační palivové nádrži 10 se zmenší a rozdíl v hodnotě výhřevnosti dvou fází se odpovídajícím způsobem sníží. . V tomto zvláštním případě přicházejí páry paliva PLNG přednostně přímo do akumulační palivové nádrže 10 přes parní výstupní vedení 11, parní vedení 9, výparník 20 (průchodem), kapalinové vedení 4 a regulátor paliva 22 do motoru 24, a tak se sníží tlak paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10 na normální provozní tlak.
9» • 9 9 ·
9 ·
9 9 9 ♦ · · ···· ·· ·· ·99· · 9
9 ·
9 · • · · · • 9 ·· ·· 99 • · 9 9 • 9 · 9 • 99 9 • 9 · ·
- 37 Nastartování motoru
Hodnota výhřevnosti paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10 při startování motoru 24 závisí na počátečním tlaku paliva PLNG, tj. tlaku bezprostředně před startováním, čím je tlak nižší, tím je vyšší pravděpodobnost, že jsou páry paliva PLNG bohatší na těkavější složky jako je methan a dusík, oproti kapalnému palivu PLNG. Zvláště, pokud je obsah dusíku v parách paliva PLNG významný, může být hodnota výhřevnosti parní fáze paliva PLNG nižší než je nezbytné pro start motoru 24. Za takových tlakových podmínek je palivo PLNG pro start motoru 24 přiváděno přednostně z kapalného paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10.
CPU 30 je přednostně využíván k řízení posloupnosti činnosti ventilů 18 a 19. aby dodávaly příslušné množství příslušné fáze, tj. par nebo kapalného paliva PLNG a nepřímo odpovídající složení paliva PLNG do motoru 24.
Pokud se na druhé straně tlak paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10 zvýší, sníží se rozdíl ve složení mezi parami paliva PLNG a kapalným palivem PLNG odpovídajícím způsobem a rozdíl v hodnotě výhřevnosti mezi dvěma fázemi se odpovídajícím způsobem sníží. V tomto zvláštním případě jsou páry paliva PLNG přednostně přiváděny z akumulační palivové nádrže 10 přes parní vedení 9, výparník 20 (průchodem), regulátor paliva 22 a kapalinové vedení 4 do motoru, aby se snížil tlak paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10.
Akumulační palivová nádrž
Nyní podle obr. 3: akumulační palivová nádrž 10 je přednostně zhotovena tak, aby minimalizovala vyvarování kapalného paliva PLNG. V jednom s případů, je akumulační palivová nádrž 10 vakuově izolována izolační vakuovou mezerou 33, aby se minimalizovala konvekční netěsnost a to vhodným pokrytím vnějšího povrchu 34 proti velkému vyzařování a minimalizaci vyzařovaných tepelných úniků vnitřní nádoby 35. Pouze pro tento případ příkladu, který nikterak neomezuje tento vynález, může pokrytí vnějšího povrchu 34 proti velkému vyzařování sestávat z jediné vrstvy obalu z mylaru pokoveného hliníkem. To podstatně omezuje vnikání tepla do akumulační palivové nádrže 10 vedením tepla a pronikáním do nádoby 35. V tomto případě, se celkové pronikání minimalizuje použitím dvou dvouúčelových vedení - kapalinového vedení 8 a parního vedení 9. Kapalinové vedení 8 se používá jak k plnění, tak k ·· ···· tt • · · ·
• · • · ····
9
9
9
9 9 ·· 99
9 9 9 9
9 9 9 9
9 9 9 9 9
9 9 9 9
99 9 9
- 38 vypouštění kapalného paliva PLNG z akumulační palivové nádrže 10; parní vedení 9 se používá jak k plnění, tak k vypouštění par paliva PLNG z akumulační palivové nádrže 10. Jak je konstruktérům kryogenních zařízení známo, tyto speciální konstrukční strategie minimalizují, avšak zcela neodstraní průniky tepla do akumulační palivové nádrže 10. Z toho vyplývá, že pokud není motor 24 (obr. 1) v provozu, tak jako tomu je při parkování a nepoužívání vozidla s motorem 24, dochází k trvalému vyvarování paliva PLNG z akumulační palivové nádrže 10. Trvalé vyvarování má za následek vzrůst tlaku paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10. Návrhový tlak akumulační palivové nádrže 10 je v jednom z řešení optimalizován na časovou maximalizaci udržení paliva PLNG a minimalizaci hmotnosti akumulační palivové nádrže 10. Vyšší hmotnost akumulační palivové nádrže 10 vede ke snížení spotřeby paliva (tj. počet mil na galon) provozem. Akumulační palivová nádrž 10 není konstruována na to, aby v ní byl plný tlak vzniklý úplným vypařením a ohřátím paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10 na okolní teplotu, protože by to mělo nadměrně špatný dopad na spotřebu paliva. Proto se zavádí odvětrávací mechanismus.
Odvětrávání paliva
Akumulační palivový a přívodní systém podle tohoto příkladu se přednostně vybavuje odvětrávacím mechanismem, kdy se páry paliva PLNG odvětrávají z akumulační palivové nádrže 10, ale neuvolňují se do atmosféry. V jednom z případů se k tomu používají dvě úrovně ochrany. V první je akumulační palivová nádrž 10 zkonstruována nejlépe tak, aby umožnila ustavení dvojnásobně většího tlaku než je provozní tlak. V závislosti na počáteční hladině kapalného paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10 se při tomto vysokém návrhovém tlaku ponechá kapalina nejméně po dobu deseti dnů vyvarovat a ustavit rovnováha, tj. nejméně deset dnů se akumulační palivový a přívodní systém nepoužívá bez nutnosti odvětrávat páry paliva PLNG z akumulační palivové nádrže 10. V méně obvyklém případě při delším období nepoužívání akumulační palivové nádrže 10, se může v této nádrži naplněné kapalným palivem PLNG přesáhnout návrhový tlak. Palivová absorbční patrona 36 zajistí způsob, jak uvolnit nadbytečný tlak, který je nad návrhovým tlakem.
Nyní k obr. 3: palivová absorbční patrona 36 je připojena k akumulační palivové nádrži přes parní výstupní vedení ϋ a parní vedení 9. Normálně otevíratelný
9999 ·· • 9 9 9
9 9
9·
9 9
9999 99
9·
9 9
9 9 9 • · ·) 9 t 9
9·
- 39 solenoidový ventil 38 je integrální součástí palivové absorbční patrony 36. Palivová absorbční patrona 36 je přes to oddělená od par paliva PLNG z akumulační palivové nádrže 10 a parního vedení 9 kontrolním ventilem 37. Seřizovači tlak CPU 30 pro otevření kontrolního ventilu 37 závisí na konstrukčním tlaku akumulační palivové nádrže 10. Kontrolní ventil 37 je konstruován tak, aby umožnil průtok par paliva PLNG pouze z akumulační palivové nádrže 10 do palivové absorbční patrony 36 a zabránil zpětnému proudění par paliva PLNG přes parní vedení 9 do motoru 24 nebo akumulační palivové nádrže 10. V jednom z řešení obsahuje palivová absorbční patrona 36 adsorbent jako je aktivní uhlí 39. schopné přednostně absorbovat za okolní teploty a tlaku více než 150 násobek svého objemu. Množství par paliva PLNG adsorbovaného na aktivní uhlí 39 se mění podle teploty a tlaku, kterému je adsorbční aktivní uhlí 39 vystaveno. Adsorbční kapacita adsorbčního aktivního uhlí 39 na páry paliva PLNG se zvyšuje se snižující se teplotou palivové absorbční patrony 36. Adsorbční kapacita adsorbčního aktivního uhlí 39 pár paliva PLNG se také zvyšuje se zvyšujícím se tlakem v palivové absorbční patroně 36. Ve vysoce nepravděpodobném a extrémním případě, kdy tlak v akumulační palivové nádrži 10 přesáhne návrhovou hodnotu, jsou páry PLNG odvětrány do palivové absorbční patrony 36, aby se umožnilo další ustavení tlaku. V jednom z případů může být palivová absorbční patrona 36 použita pro málo pravděpodobný případ jako nouzové odvětráni při prodloužené době nevyužívání následující po načerpání. Jako součást běžné údržby motoru se palivová absorbční patrona 36 po takovéto dlouhé době nepoužívání vyměňuje. V takovém případě je cena výměny minimální, protože palivovou absorbční patronu 36 lze po jednoduché regeneraci absorbčního aktivního uhlí 39 ohřátím znovu použít. Normálně otevřený solenoidový ventil 38 zůstává před a během odstraňování palivové absorbční patrony 36 uzavřený až do otevření při regeneraci.
V jiném případě tohoto vynálezu je palivová absorbční patrona 36 aktivní součástí akumulačního palivového systému PLNG a je tudíž jednoduše palivovou absorbční pátranou 36 pro další uložení paliva PLNG. V tomto případě má palivová absorbční patrona 36 s absorbčním aktivním uhlím 39 regenerační topný článek (na výkresech neznázornéno). Kontrolní ventil 37 se vymění za normálně uzavíratelný solenoidový ventil (na výkresech neznázornéno), který se otevírá, pokud tlak v akumulační palivové nádrži 10 dosáhne předem stanovené nastavené hodnoty, nejlépe
4444
44 • 4 9 4
4 4 • 4 4
- 40 44 4· · 4 4
4 4 4
4>4 4
4444 44 dostatečně pod návrhový tlak, aby ustavil průtok par paliva PLNG do palivové absorbční patrony 36. Jakmile jednou tlak paliva PLNG v akumulační palivové nádrži 10 poklesne pod tlak par paliva PLNG v palivové absorbční patrone 36, zabudovaný regenerační topný článek v palivové absorbční patroně 36 začne absorbční aktivní uhlí 39 regenerovat a převádět páry paliva PLNG zpět do akumulační palivové nádrže 10 k jejich následnému přivádění do motoru 24.
Vozidla plněná PLNG systémy a akumulačními palivovými a přívodními systémy podle vynálezu, nabízejí akční rádius mezi jednotlivými čerpáními srovnatelný s běžnými benzinovými motory. Nižší úložný tlak v porovnání s CNG a vysokoteplotním ukládáním v porovnání s LNG minimalizuje bezpečnostní hlediska. V protikladu s vysokotlakým ukládáním PLNG, je umožněn přívod paliva do středotlakých vstřikovacích trysek a tím se eliminuje nutnost komplexního a nákladného přívodního systému vyžadujícího kryogenní čerpadla nutná pro LNG. Oproti LPG má konečně PLNG základ v zemním plynu s dostatečnou možností dodávek po celém světě. Zatímco předchozí vynález byl popisován jako jeden nebo více případů, kterým se dávala přednost, odborníci z oboru poznají, že lze provádět i různé další změny, úpravy, doplňky a využití, než ty, které zde byly uvedeny, ovšem bez toho, že by tím byl nějak obcházen rozsah vynálezu, který je stanoven v následujících patentových nárocích.
·· ·· • · · · » ft · • · 4
4 4
4444 44 ·· ····
- 41 4 4 4
4 4
4 · • · · 4
44
44
4 4 i • · · ·
4 9 ·
4 4 4
4 4
Slovníček výrazů: Transformační teplota Ac/.
Transformační teplota Ac3:
Transformační teplota Αη:
Transformační teplota Ar3:
Kryogenní teplota:
CTOD:
CVN:
DBTT:
teplota při které se začíná během zahřívání vytvářet austenit;
teplota, při které je během zahřívání ukončena přeměna ferritu na austenit;
teplota, při které se během ochlazování ukončuje přeměna austenitu na ferrit nebo ferrit plus cementit;;
teplota, při které během ochlazování začíná přeměna austenitu na ferrit;
jakákoliv teplota nižší než přibližně -40 °C (-40 °F);
změna rozměrů trhliny;
vrubová houževnatost podle Charpyho;
teplota přechodu z tažného do křehkého stavu odděluje dvě lomové charakteristiky u strukturních ocelí; při teplotě pod DBTT je tendence k nízkoenergetickým štěpným (křehkým) lomům, zatímco při teplotách nad DBTT je tendence k vysokoenergetickým tvárným lomům;
základní:
v podstatě 100 % obj.;
9999
99
9 9 9
9 ·
9 9 9
9 9
9999 99
9 9
9 9
9 9
9 9 9
99
99
9 9 9
9 9 9
9 9 9 • 9 9 9
99
Gm3:
GMAW:
vytvrzující částice:
HAZ:
oblast interkritické teploty:
Kic:
kJ:
kPa:
ksi:
nízkolegovaná ocel:
MA:
- 42 miliarda kubických metrů;
obloukové svařování kovem pod ochrannou atmosférou;
jedna nebo více ε-Cu, Mo2C nebo karbidy a karbonitridy niobu a vanadu;
zóna ovlivněná teplem;
přibližně od transformační teploty Aci do transformační teploty AC3 při ohřevu a přibližně od transformační teploty Ar3 do přibližně transformační teploty Arj při ochlazování;
součinitel intenzity kritického napětí;
kilojoul;
tisíc Pascalů;
tisíc liber na čtvereční palec;
ocel obsahující železo a celkově méně než 10 % hmot legujících přísad;
martenzit - austenit;
maximálně povolená velikost trhliny: kritická délka a hloubka trhliny;
·· ·· ♦ ♦ ···· • · ♦ · • ♦ ···« ·♦ • · · • · · • · 4 • · · · ·· ·· • k ·« • · · · • ® · * <* · · · · • · · · ·· ··
Mo2C:
MPa:
Transformační teplota Ms:
otevřený (platí pro ventil):
PLNG:
převážně:
PPm:
psia:
kalení:
rychlost kalení (ochlazování):
- 43 forma karbidu molybdenu;
milion Pascalů;
teplota při níž během ochlazování nastává transformace austenitu na martenzit;
alespoň částečně otevřený, pokud není stanoveno jinak;
stlačený zkapalněný zemní plyn;
nejméně okolo 50 procent obj.;
dílů na milion dílů;
liber na čtvereční palec - absolutní;
o urychlené ochlazování takovým způsobem, kdy vybraná kapalina zvýší rychlost ochlazování oceli oproti ochlazování na vzduchu;
rychlost ochlazování ve středu nebo v podstatě ve středu tloušťky plechu;
• · · · ·· · · · · · • · · ♦· · · · » « • · ··· · ··· ·· · . · · · · ·· · · ·· · ···· ·· ·· ·· ·· ··
| - 44 - | |
| Teplota při zastavení kalení: | nejvyšší nebo v podstatě nejvyšší teplota, které dosáhne povrch plechu, když se zastaví kalení, protože dochází k převodu tepla ze středu tloušťky plechu; |
| QST: | teplota při zastavení kalení; |
| tabule: | ocelový kus mající libovolné rozměry; |
| TCF: | trilion kubických stop; |
| pevnost v tahu: | při zkoušce pevnosti to je poměr zátěže k ploše původního průřezu; |
| svařování TIG: | svařování wolframovými elektrodami v ochranné atmosféře argonu; |
| Teplota Tnr: | teplota, pod níž austenit nerekrystalizuje; |
| USPTO: | [United States Patent and Trademark Office] Patentový úřad Spojených Států; |
- 45 ·· ·· ·· ···· ·· ·· • · · · · · · ···* • · · ·· · · · 9 ·
9 9 9 9 9 9 9 9 · 9 9 • 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
99 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 · svarek: svařený spoj včetně: (i) svarového kovu, (ii) zóny ovlivněné teplem (HAZ) a (iii) základního kovu v „bezprostřední blízkosti“ HAZ. Část základního kovu nacházející se v „bezprostřední blízkosti“ HAZ a tím i jako součást svarku se mění v závislosti na faktorech odborníkům známým, a to například, a aniž by tím byl vyčerpán výčet těchto položek, na šířce svarku, rozměrech svařovaného tělesa, počtu svarku, které se mají na předmětu vytvořit a vzdálenostech mezi svarky.
Claims (19)
- Patentové nároky1. Akumulační palivová nádrž vhodná pro používání v akumulačním palivovém a přívodním systému pro ukládání stlačeného zkapalněného zemního plynu (PLNG) při tlaku od přibližně 1035 kPa (150 psia) do přibližně 7590 kPa (1100 psia) a teplotě přibližně od -123 °C (-190 °F) do přibližně -62 °C (-80 °F) a přivádění vypařeného paliva PLNG k odběru pro spalování v motoru, vyznačující se tím, že tato akumulační palivová nádrž je zhotovena z materiálu, kterým je ultra vysoce pevná nízkolegovaná ocei obsahující méně než 9 % hmotn. niklu a mající pevnost v tahu vyšší než 830 MPa (120 ksi) a DBTT nižší než přibližně -73 °C (-100 °F).
- 2. Akumulační palivová nádrž vhodná pro použití v akumulačním palivovém a přívodním systému pro ukládání stlačeného zkapalněného zemního plynu (PLNG) při tlaku od přibližně 1725 kPa (250 psia) do přibližně 7590 kPa (1100 psia) a teplotě přibližně od -112 °C (-170 °F) do přibližně -62 °C (-80 °F) a přivádění vypařeného paliva PLNG k odběru pro spalování v motoru, vyznačující se tím, že jmenovaná akumulační palivová nádrž je zhotovena z materiálu, kterým je ultra vysoce pevná nízkolegovaná ocel obsahující méně než 9 % hmotn. niklu a mající pevnost v tahu větší než 830 MPa (120 ksi) a DBTT nižší než přibližně -73 °C (-100 °F).
- 3. Akumulační palivová nádrž vhodná pro použití v akumulačním palivovém a přívodním systému pro ukládání stlačeného zkapalněného zemního plynu (PLNG) při tlaku od přibližně 1725 kPa (250 psia) do přibližně 4830 kPa (700 psia) a teplotě přibližně od -112 °C (-170 °F) do přibližně -79 °C (-110 °F) a přivádění vypařeného paliva PLNG k odběru pro spalování v motoru, vyznačující se tím, že tato jmenovaná akumulační palivová nádrž (i) je zhotovena z materiálu, kterým je ultra vysoce pevná nízkolegovaná ocel obsahující méně než 9 % hmotn. niklu a (ii) má odpovídající pevnost a lomovou houževnatost, aby mohla obsahovat stlačený zkapalněný zemní plyn.»· ·· 999999 99 99 • 999 9 9 9 9 9 9 9 • 9 9 9 « 9 9 · •9 999 9 999 99 9 • 99 9999 9 9 9 9 • ••9 99 99 ·· 99 99- 47
- 4. Akumulační palivová nádrž vhodná pro použití v akumulačním palivovém a přívodním systému pro ukládání stlačeného zkapalněného zemního plynu (PLNG) při tlaku od přibližně 1725 kPa (250 psia) do přibližně 7590 kPa (1100 psia) a teplotě přibližně od -112 °C (-170 °F) do přibližně -62 °C (-80 °F) a přivádění vypařeného paliva PLNG k odběru pro spalování v motoru, vyznačující se tím, že tato jmenovaná akumulační palivová nádrž je zhotovena z materiálu, kterým je ultra vysoce pevná nízkolegovaná ocel obsahující méně než 9 % hmotn. niklu a mající pevnost v tahu nejméně okolo 1000 MPa (145 ksi) a DBTT nižší než přibližně-73 °C (-100 °F).
- 5. Zásobník podle kteréhokoliv z nároků 1, 2, 3 nebo 4 vyznačující se tím, že jmenovaná ultra vysoce pevná nízkolegovaná ocel obsahuje méně než 5 % hmotn. niklu.
- 6. Akumulační palivová nádrž vhodná pro použití v akumulačním palivovém a přívodním systému pro ukládání stlačeného zkapalněného zemního plynu (PLNG) pro ukládání stlačeného zkapalněného zemního plynu při tlaku od přibližně 1725 kPa (250 psia) do přibližně 7590 kPa (1100 psia) a teplotě přibližně od -112 °C (-170 °F) do přibližně -62 °C (-80 °F) a přivádění vypařeného paliva PLNG k odběru pro spalování v motoru, vyznačující se tím, že tato jmenovaná akumulační palivová nádrž je zhotovena z materiálu, kterým je ultra vysoce pevná nízkolegovaná ocel obsahující méně než 6 % hmotn. niklu a mající pevnost v tahu nejméně 830 MPa (120 ksi) a DBTT nižší než přibližně -73 °C (-100 °F).
- 7. Akumulační palivová nádrž vhodná pro použití v akumulačním palivovém a přívodním systému pro ukládání stlačeného zkapalněného zemního plynu (PLNG) při tlaku od přibližně 1725 kPa (250 psia) do přibližně 7590 kPa (1100 psia) a teplotě přibližně od -112 °C (-170 °F) do přibližně -62 °C (-80 °F) a přivádění vypařeného paliva PLNG k odběru pro spalování v motoru, vyznačující se tím, že tato jmenovaná akumulační palivová nádrž je zhotovena z materiálu, kterým je ultra vysoce pevná nízkolegovaná ocel obsahující méně než 3 % hmotn. niklu a mající pevnost v tahu nejméně okolo 1000 MPa (145 ksi) a DBTT nižší než přibližně-73 °C (-100 °F).- 48
- 8. Akumulační palivová nádrž podle kteréhokoliv z nároků 1, 2, 3, 4, 5 (nárok 5 je vícenásobně závislým nárokem), 6 nebo 7 zhotovená ohýbáním a vzájemným spojováním množiny samostatných plechů ze jmenované ultra vysoce pevné nízkolegovaná oceli vyznačující se tím, že spoje jmenovaného zásobníku mají pevnost v tahu větší než přibližně 900 MPa (130 ksi) a DBTT nižší než přibližně 73 °C (-100 °F).
- 9. Akumulační palivová nádrž podle nároku 1 vyznačující se tím, že jmenovaná akumulační palivová nádrž je připojena k palivové absorbční patroně k odebírání par paliva PLNG odvětraného ze jmenované akumulační palivové nádrže, pokud tlak jmenovaného paliva PLNG ve jmenované akumulační palivové nádrži přesáhne předem nastavený tlak.
- 10. Akumulační palivová nádrž podle nároku 9 vyznačující se tím, že palivová absorbční patrona obsahuje absorbční látku.
- 11. Akumulační palivová nádrž podle nároku 10 vyznačující se tím, že absorbční látkou je aktivní uhlí.
- 12. Akumulační palivová nádrž podle nároku 11 vyznačující se tím, že palivová absorbční patrona má alespoň jeden zabudovaný topný článek k regeneraci absorbční látky, kterou je aktivního uhlí.·· ··· ·- 49
- 13. Akumulační palivový a přívodní systém pro ukládání stlačeného zkapalněného zemního plynu (PLNG) při tlaku od přibližně 1035 kPa (150 psia) do přibližně 7590 kPa (1100 psia) a teplotě přibližně od -123 °C (-190 °F) do přibližně -62 °C (-80 °F) a přivádění vypařeného paliva PLNG k odběru pro spalování v motoru.
- 14. Akumulační palivový a přívodní systém podle nároku 13 vyznačující se tím, že má alespoň jednu akumulační palivovou nádrž, která je zhotovena z materiálu, kterým je ultra vysoce pevná nízkolegované ocel obsahující méně než 9 % hmotn. niklu a mající pevnost v tahu vyšší než 830 MPa (120 ksi) a DBTT nižší než přibližně-73 °C (-100 °F).
- 15. Akumulační palivový a přívodní systém podle nároku 13 pro ukládání stlačeného zkapalněného zemního plynu (PLNG) při tlaku od přibližně 1725 kPa (250 psia) do přibližně 4830 kPa (700 psia) a teplotě přibližně od -112 °C (-170 °F) do přibližně -79 °C (-110 °F) a přivádění vypařeného paliva PLNG k odběru pro spalování v motoru vyznačující se dále tím, že jmenovaný akumulační palivový a přívodní systém má nejméně jednu akumulační palivovou nádrž, která je (i) zhotovena z materiálu, kterým je ultra vysoce pevná nízkolegované ocel obsahující méně než 9 % hmotn. niklu a (ii) má odpovídající pevnost a lomovou houževnatost, aby v ní mohl být PLNG.• · • ·- 50
- 16. Akumulační palivový a přívodní systém pro ukládání stlačeného zkapalněného zemního plynu (PLNG) při tlaku od přibližně 1035 kPa (150 psia) do přibližně 7590 kPa (1100 psia) a teplotě přibližně od -123 °C (-190 °F) do přibližně -62 °C (-80 °F) a přivádění vypařeného paliva PLNG k odběru pro spalování v motoru vyznačující se tím, že akumulační palivový a přívodní systém má:a) alespoň jednu akumulační palivovou nádrž;b) plnicí a odplyňovací ventil k umožnění převodu paliva PLNG mezi jmenovanou akumulační palivovou nádrží a čerpací stanicí;c) kapalinové vedení k umožnění proudění kapalného paliva PLNG ze jmenované akumulační palivové nádrže do výparníku;d) parní vedení k umožnění proudění vypařeného paliva PLNG ze jmenované akumulační palivové nádrže do jmenovaného výparníku;e) palivové vedení k umožnění proudění vypařeného paliva PLNG ze jmenovaného výparníku do jmenovaného motoru; af) regulátor paliva k regulaci proudění vypařeného paliva PLNG ze jmenovaného výparníku do jmenovaného motoru.
- 17. Akumulační palivový a přívodní systém podle nároku 16 vyznačující se tím, že nejméně jedna z akumulačních palivových nádrží je zhotovena z materiálu, kterým je ultra vysoce pevná nízkolegovaná ocel obsahující méně než 9 % hmotn. niklu a mající pevnost v tahu vyšší než 830 MPa (120 ksi) a DBTT nižší než přibližně -73 °C (-100 °F).
- 18. Akumulační palivový a přívodní systém podle nároku 16 pro ukládání stlačeného zkapalněného zemního plynu (PLNG) při tlaku od přibližně 1725 kPa (250 psia) do přibližně 4830 kPa (700 psia) a teplotě přibližně od -112 °C (-170 °F) do přibližně • · · · » * • 9 » · * · • · · · · · · • · · · · · · •9 99 9 9- 51 -79 °C (-110 °F) a přivádění vypařeného paliva PLNG k odběru pro spalování v motoru, vyznačující se tím, že alespoň jedna z akumulačních palivových nádrží je (i) zhotovena z materiálu, kterým je ultra vysoce pevná nízkolegovaná ocel obsahující méně než 9 % hmotn. niklu a (ii) má odpovídající pevnost a lomovou houževnatost, aby v ní mohl být jmenovaný PLNG.
- 19. Nádrž pro ukládání stlačeného zkapalněného zemního plynu (PLNG) při tlaku od přibližně 1725 kPa (250 psia) do přibližně 7590 kPa (1100 psia) a teplotě přibližně od -112 °C (-170 °F) do přibližně -62 °C (-80 °F) vyznačující se tím, že jmenovaná nádrž je zhotovena z materiálu, kterým je ultra vysoce pevná nízkolegovaná ocel obsahující méně než 2 % hmotn. niklu a mající odpovídající pevnost a lomovou houževnatost, aby v nich mohl být jmenovaný stlačený zkapalněný zemní plyn.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ455599A CZ9904555A3 (cs) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | Akumulační palivové a přívodní systémy LNG pro vozidla poháněná zemním plynem |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ455599A CZ9904555A3 (cs) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | Akumulační palivové a přívodní systémy LNG pro vozidla poháněná zemním plynem |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ9904555A3 true CZ9904555A3 (cs) | 2001-05-16 |
Family
ID=5468191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ455599A CZ9904555A3 (cs) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | Akumulační palivové a přívodní systémy LNG pro vozidla poháněná zemním plynem |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ9904555A3 (cs) |
-
1998
- 1998-06-18 CZ CZ455599A patent/CZ9904555A3/cs unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI113799B (fi) | LNG-polttoainevarasto- ja jakelujärjestelmiä luonnonkaasua käyttäviä kulkuneuvoja varten | |
| US7147124B2 (en) | Containers and methods for containing pressurized fluids using reinforced fibers and methods for making such containers | |
| CN1088120C (zh) | 用于输送液化天然气的容器 | |
| AU2002365596B2 (en) | CNG fuel storage and delivery systems for natural gas powered vehicles | |
| CZ20002142A3 (cs) | Komponenty provozních zařízení, zásobníky a potrubí vhodné pro skladování a přepravu tekutin za kryogenní teploty | |
| NZ502040A (en) | System for processing, storing and transporting liquefied natural gas | |
| AU8151398A (en) | Pipeline distribution network systems for transportation of liquefied natural gas | |
| CN118019640A (zh) | 用于储存或传输氢气的装置及其制备方法 | |
| CZ9904555A3 (cs) | Akumulační palivové a přívodní systémy LNG pro vozidla poháněná zemním plynem | |
| MXPA99011346A (en) | Lng fuel storage and delivery systems for natural gas powered vehicles | |
| JP2005529286A (ja) | 加圧流体を収容するために強化繊維を用いた改良容器及び方法、並びにその製造方法 | |
| CZ9904552A3 (cs) | Rozvodné potrubní systémy pro přepravu zkapalněného zemního plynu | |
| CZ9904553A3 (cs) | Zdokonalený systém pro zpracování, skladování a přepravu zkapalněného zemního plynu | |
| CZ9904558A3 (cs) | Systémy pro pozemní rozvážku zkapalněného zemního plynu |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic |