ISSN:
0933-5137
Keywords:
Chemistry
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Polymer and Materials Science
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
Description / Table of Contents:
Rupture of a High Pressure Vessel During Water Proof TestA high pressure vessel (inside diameter 300 mm) made from a French high strength steel with a yield strength of about 1100 N/mm2 and a tensile strength of about 1300 N/mm2 catastrophically ruptured during a water proof test at a pressure of 2900 bar. According to the technical rules the postulated test pressure was 3250 bar. At both ends the vessel was closed with screw caps. It ruptured in the upper part vertically to the axis in the first pitch of screw thread. The reason for this damage was found out by metallurgical and fracture mechanical investigations: By few load cycles caused by operation of the vessel, some 50-100 μmUm deep cracks were found. These small cracks became unstable during the last water proof test and are responsible for spontaneous spreading of the fracture.Numerous additional investigations showed the applied steel is proper for fabrication of high pressure vessels if being in the favourable condition. Te correct temperature for tempering does influence the properties of the steel significantly. With a constant safety factor regarding to yield strength and bursting pressure, the occurance of a brittle fracture increases with higher yield strength steels: The fracture toughness will become lower and therefore the critical crack length will become smaller. Possibly the critical crack depth becomes so small that the cracks cannot be found by nondestructive testing.Consequently it is more favourable to reduce the numerical safety against yield strength in order to obtain higher safety against the occurance of brittle fractures.
Notes:
Ein Hochdruckbehälter von 300 mm lichter Weite aus einem hochfesten französischen Vergötungsstahl mit einer Streckgrenze von etwa 1100 N/mm2 und einer Zufestigkeit von etwa 1300 N/mm2 ist bei einer Wasserdruckprobe bei einem Druck von 2900 bar geborsten. Der vorgesehene Probedruck lag bei 3250 bar. Der Behälter war an beiden Enden über ein Innengewinde mit Stopfen verschlossen. Er riß im oberen Gewinde im ersten tragenden Gewindegang senkrecht zur Achse ab. Als Schadensursache wurde durch metallographische und bruchmechanische Untersuchungen festgestellt:Durch die wenigen, betriebsbedingten Lastwechsel - der Behälter war von 1973 bis 1979 in Betrieb - entstanden an einigen Stellen 50 bis 100 μmUm tiefe Anrisse, die bei der letzten Wasserdruckprobe bei 2900 bar instabil wurden und zur spontanen Rißausbreitung führten. Der verwendete Werkstoff ist als solcher zur Herstellung derartiger Hochdruckbehälter durchaus brauchbar, wenn er in einem optimalen Vergütungszustand vorliegt. Dabei kommt der richtigen Anlaßtemperatur ausschlaggebende Bedeutung zu.Bei einer Dimensionierung mit konstantem Sicherheitsfaktor gegen Erreichen der Streckgrenze bzw. gegen Bersten erhöht sich mit der Zunahme der Streckgrenze des Werkstoffs die Sprödbruchgefahr, weil die Bruchzähigkeit für die niedrig legierten Werkstoffe mit zunehmender Festigkeit absinkt und damit die kritische Rißtiefe bei konstanter Nennspannung kleiner wird; sie kann gegebenenfalls so klein werden, daß Anrisse mit zerstörungsfreien Prüfmethoden nicht mehr gefunden werden können.Für die Bauteilsicherheit ist es daher günstiger, durch eine Absenkung der Streckgrenze bzw. der Festigkeit zwar den rechnerischen Sicherheitsfaktor abzumindern, jedoch die Bruchzähigkeit und damit die Sprödbruchsicherheit zu erhöhen.
Additional Material:
16 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/mawe.19860170406
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