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Ducol

El acero Ducol o acero "D" es el nombre que recibe una serie de aceros de baja aleación y alta resistencia , de composición variable, desarrollados por primera vez a principios ...

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El acero Ducol o acero "D" es el nombre que recibe una serie de aceros de baja aleación y alta resistencia , de composición variable, desarrollados por primera vez a principios de la década de 1920 por la empresa escocesa David Colville & Sons , de Motherwell .

Entre sus aplicaciones se incluyen la construcción de cascos de buques de guerra y blindajes ligeros, puentes de carretera y recipientes a presión, como calderas de vapor de locomotoras y reactores nucleares.

Historia

El Ducol original, o acero "D", es un acero al manganeso-silicio, una versión reforzada de los nuevos y probados aceros de construcción estándar desarrollados por David Colville & Sons justo después de la Primera Guerra Mundial. [ a ]

Fue una mejora del acero británico "HT" (de alta resistencia), un acero para la construcción naval y blindaje ligero desarrollado alrededor de 1900 y utilizado hasta el final de la Primera Guerra Mundial. El HT era un acero al carbono con una pequeña cantidad de níquel, lo que permitía endurecerlo a un nivel mayor sin agrietarse (es decir, con mayor tenacidad). Aceros similares extranjeros, como el acero alemán de bajo contenido de níquel y el acero estadounidense de alta resistencia (HTS), eran aleaciones más complejas que utilizaban cromo, vanadio y molibdeno. [ 3 ]

Hasta aproximadamente 1945, Ducol generalmente solo contenía manganeso y silicio como elementos de aleación. Las aleaciones soldables más recientes (Ducol W21, W25, W30 y W30 grados A y B) incluyen cantidades variables de níquel, cromo, cobre, molibdeno y vanadio.

Composición

Soldabilidad

Aunque las aleaciones modernas de Ducol se denominan "soldables", esto no significa necesariamente "fácilmente soldables". Un informe de 1970 sobre una explosión en un cilindro fabricado con Ducol 30 reveló que, en el Ducol W30, se produce fragilización de la zona afectada por el calor (ZAC) en las soldaduras a menos que se aplique un tratamiento térmico posterior a la soldadura a una temperatura suficiente (675 °C). [ 10 ]

Además, el producto original de la década de 1920 también era soldable (es decir, "capaz de ser soldado"), pero con resultados dudosos. La Armada Imperial Japonesa construyó grandes buques de guerra utilizando elementos estructurales Ducol totalmente soldados, lo que rápidamente provocó graves problemas con los cruceros de la clase Mogami .

Aplicaciones

barcos

El Ducol se ha utilizado para mamparos tanto en la construcción general como contra torpedos , y para blindaje ligero en buques de guerra de varios países, incluidas las armadas británica , japonesa y posiblemente italiana . [ 11 ] Después de la Segunda Guerra Mundial, los aceros de mayor calidad para la construcción naval comercial se basaron en este tipo de acero. [ 12 ]

Marina Real

El Rodney bombardeando posiciones alemanas a lo largo de la costa de Caen , 7 de junio de 1944.

El acero Ducol se utilizó en el HMS Nelson  y el HMS Rodney  (1927) para ahorrar peso. [ 13 ]

Se utilizó en la práctica de diseño de sistemas antitorpedo británicos en sus últimos acorazados. El casco interno, los mamparos antitorpedo y las cubiertas internas estaban hechos de acero Ducol o de clase "D", una forma extra resistente de HTS . Gran parte de las partes portantes de los acorazados de la clase King George V, incluyendo la cubierta principal y los mamparos, estaban hechas de Ducol [ 14 ].

 El hangar blindado completamente cerrado del HMS Ark Royal y la cubierta de vuelo blindada que lo sustentaba fueron construidos con Ducol.

Otros tipos de blindaje utilizados en los buques de la Armada:

Armada Imperial Japonesa

Hiyō al frente
Tres de los cuatro cruceros de la clase Mogami del Séptimo Escuadrón

La Armada Imperial Japonesa (IJN) hizo un uso considerable de Ducol fabricado bajo licencia por Japan Steel Works en Muroran , Hokkaidō , Japón : la empresa se estableció con inversión de Vickers , Armstrong Whitworth y Mitsui . [ 15 ]

Los cruceros de la clase Mogami fueron diseñados originalmente con mamparos Ducol totalmente soldados, los cuales se soldaban al casco del buque. Las fallas resultantes causadas por la soldadura eléctrica utilizada en las partes estructurales del casco provocaron deformaciones, y las torretas de los cañones principales no podían orientarse correctamente. Fueron reconstruidas con una construcción remachada, y las otras dos fueron rediseñadas. [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]

Todos los siguientes buques o clases (la lista no es exhaustiva) utilizaron Ducol en mamparos estructurales y planchas de protección:

  1. Portaaviones japonés Kaga (1928)
  2. Crucero japonés Takao [ b ] [ 20 ]
  3. Cruceros clase Mogami (x2, 1931), (x2 1933-34)
  4. Dos acorazados de la clase Nagato (1920, modernizados entre 1934 y 1936).
  5. Portaaviones japonés Shōkaku (1939) [ c ]
  6. Acorazado japonés Yamato (1940) [ 14 ] [ d ]
  7. Acorazado japonés Musashi (1940)
  8. Portaaviones japonés Hiyō (1941) [ 24 ]
  9. Crucero japonés Oyodo (1941) [ 25 ]
  10. Cuatro cruceros de la clase Agano (1941-1944)
  11. Portaaviones japonés Shinano (1944)

Además, la lancha cañonera fluvial de la Armada Imperial Japonesa, del tipo "25 toneladas" , tenía un casco totalmente soldado, protegido por acero Ducol de 4-5 mm.

Armada italiana

La Armada italiana utilizó un tipo de acero similar al Ducol en su sistema de defensa contra torpedos Pugliese . Este sistema de "protuberancia" submarina se introdujo en los acorazados italianos de la clase Littorio y en las versiones completamente reconstruidas del acorazado italiano Duilio  y los acorazados de la clase Conte di Cavour . El lado que daba al interior consistía en una capa de acero de alta resistencia al silicio-manganeso de 28 a 40 mm de espesor, denominada acero "Elevata Resistenza" (ER), que probablemente era algo similar al acero británico Ducol ("D" o "Dl") utilizado para blindaje ligero y mamparos antitorpedos en la Segunda Guerra Mundial. [ 26 ]

"Sin embargo, la potencia de los torpedos utilizados durante la Segunda Guerra Mundial superó rápidamente incluso a los mejores sistemas de protección de abultamiento, y la pistola magnética , una vez perfeccionada, permitió que el torpedo sorteara por completo el abultamiento detonando bajo la quilla del barco." [ 26 ]

tanques

Durante la Segunda Guerra Mundial, muchos tanques soviéticos utilizaron acero tipo Ducol debido a la falta de cromo y níquel. [ 12 ]

Puentes

Río Sumida

Puente colgante Kiyosu-bashi

Los puentes Eitai-bashi (1926) y Kiyosu-bashi (1928) sobre el río Sumida en Tokio parecen haber sido algunos de los primeros puentes construidos con Ducol, una tecnología de vanguardia en aquel entonces.

Los puentes fueron construidos por Kawasaki Dockyard Co. para reemplazar los cruces anteriores que fueron destruidos en el gran terremoto de Kanto de 1923. Se utilizó acero Ducol de alta resistencia para los soportes inferiores del puente de arco atirantado Eitai-bashi y para los cables superiores del puente colgante autoanclado Kiyosu-bashi . El acero fue fabricado en la planta de Kawasaki en Hyogo, Kobe . [ 27 ]

El acero Ducol se utilizó como material en la construcción de los puentes Eitai y Kiyosu. El autor desconoce si este material se ha utilizado anteriormente para algún puente.
El material investigado por el autor tiene un contenido de C de 0,24-0,30% y de Mn de 1,4-1,6%, lo que da como resultado una resistencia a la tracción de 63-71 kg/mm2, una elongación de 20-23% en una sección de 200 mm y un límite elástico de 42 kg/mm2.
El acero Ducol parece ser preferible como material de construcción de puentes tanto en calidad como en costo en comparación con otros como el acero Ni, el acero Si y el acero C." [ 5 ]

Puente de Chelsea

Puente de Chelsea desde abajo

Ducol también se utilizó en la construcción de las vigas de refuerzo del puente de Chelsea (1934-1937), unidas mediante remaches HTS. Se añadió una pequeña cantidad de cobre a la mezcla para mejorar la resistencia a la corrosión. [ 7 ]

Puente de carretera de Glen Quoich

Utilizado en la construcción del puente de carretera de Glen Quoich, Aberdeenshire , construido en 1955 por Sir William Arrol & Co., que cruza el río Qoich entre Mar Lodge y Allanaquoich , no lejos de donde se une al río Dee . [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]

Recipientes a presión

SR 850 Lord Nelson , restaurado

Ducol se ha utilizado en recipientes a presión, incluyendo calderas de vapor y carcasas de convertidores de amoníaco de paredes sólidas, como las utilizadas en el proceso Haber-Bosch . Ducol W30 normalizado y templado se ha utilizado en reactores nucleares de paredes gruesas . [ 31 ]

En el Reino Unido, la norma británica para aceros de baja aleación utilizados para aplicaciones de alta temperatura y presión es la BS EN 10028-2:2006. Sustituyó a la antigua BS1501 Parte 2: 1988. [ 32 ]

locomotoras de vapor

Las placas de la caldera para las locomotoras de la clase Lord Nelson 4-6-0 del Southern Railway , diseñadas por Richard Maunsell en 1926 para funcionar a 250 psi (1700 kPa) , estaban hechas de Ducol. [ 33 ]  

Incidentes

Se han producido fallos en varios recipientes a presión y calderas construidos con Ducol (o materiales similares). Dichos fallos se debieron a defectos de fabricación o de ensayo del recipiente, y no al acero en sí. [ 34 ]

Tamaño 'A'

Central nuclear Sizewell 'A'

Ducol se utilizó en las carcasas de las calderas del reactor nuclear Sizewell 'A' . [ 35 ] [ 36 ]

Fallo de la caldera Sizewell 'A' durante la prueba hidrostática, mayo de 1963. "La caldera tenía 18,9 m de longitud, 6,9 m de diámetro y estaba fabricada con placas de 57 mm de espesor de un acero de baja aleación, conforme a la especificación BW87A (similar a Ducol W30, pero con menor contenido de C), de composición 0,1 C, 1,4 Mn, 0,5 Cr, 0,25 Mo, 0,2 Ni, 0,1 V. La causa del fallo se atribuyó a una carga de impacto por choque, cuando los calzos de madera sobre los que descansaba el recipiente durante la prueba hidrostática cedieron repentinamente." [ 37 ]

Ducol se habría utilizado para las estaciones posteriores, pero fue reemplazado por recipientes a presión de hormigón pretensado (PCPV). [ 38 ] La ventaja del hormigón pretensado es que, una vez aplicada la compresión inicial, el material resultante tiene las características de un hormigón de alta resistencia cuando se somete a fuerzas de compresión posteriores , y de un acero dúctil de alta resistencia cuando se somete a fuerzas de tracción . [ 39 ]

Recipiente a presión de John Thompson

En diciembre de 1965 , John Thompson , de Wolverhampton , estaba construyendo una caldera de Ducol para la planta de amoníaco de ICI en la fábrica de Fisons en Immingham . Se estaba sometiendo a una prueba de presión tras un tratamiento térmico cuando explotó, lanzando un trozo de 2 toneladas que atravesó la pared del taller y aterrizó a 50 metros de distancia. [ 40 ] [ 41 ]

En Ducol W30, la fragilización de la zona afectada por el calor (ZAC) en las soldaduras ocurre a menos que se realice un tratamiento térmico posterior a la soldadura a una temperatura suficiente (675 °C). [ 10 ] La cantidad de precalentamiento y el tipo de consumibles de soldadura (por ejemplo, bajo contenido de hidrógeno) pueden afectar la fragilización por hidrógeno (o agrietamiento) en la soldadura. [ 42 ]

central eléctrica de Cockenzie

Central eléctrica de Cockenzie

Un tambor de caldera fabricado con placas de Ducol, producido por Babcock & Wilcox Ltd (ahora Altrad Babcock) en Renfrew , cerca de Glasgow, según la norma BS 1113 (1958), se instaló en la central eléctrica de Cockenzie en East Lothian , Escocia. Explotó el 6 de mayo de 1967 durante repetidas pruebas de presión. Según Jim Thomson, la falla fue causada por una grieta (creada durante el proceso de fabricación original) que se produjo junto a una boquilla economizadora reemplazada durante las pruebas; la grieta había penetrado parcialmente a través de la gruesa pared del recipiente a presión. [ 43 ]

Véase también

Referencias

Notas
  1. ↑ Colville & Sons suministró, por ejemplo, el acero estructural para la reconstrucción del Banco de Inglaterra (1925-39). [ 1 ] [ 2 ]
  2. ↑ El crucero pesado japonés Takao , junto con el acorazado japonés Nagato y el portaaviones Kaga , y diseños posteriores, utilizaban protuberancias antitorpedos : curvas internas formadas por mamparos compuestos por dos placas de 29 mm que proporcionaban 58 mm de protección. También en el Takao , se utilizó Ducol en la torre de mando (cubierta central del puente). Las ojivas de los torpedos también estaban protegidas por una carcasa de acero Ducol. [ 19 ]
  3. ↑ "Como ya se ha señalado, en comparación con el Hiryu anterior , la protección del blindaje del Shōkaku mejoró considerablemente. Placas de acero Ducol Steel (DS) de 25 mm protegían sus pañoles de municiones y la cubierta de New Vickers no cementada (NVNC) de 132 mm. El blindaje del cinturón consistía en placas NVNC de 16 mm." [ 21 ] Lengerer discrepa considerablemente en cuanto a la composición del Ducol, ¿quizás debido a la extensa remodelación realizada entre 1934 y 1936? "La plancha inferior del blindaje estaba reforzada con 50 milímetros (2,0 pulgadas) de acero Ducol. Los pañoles de municiones estaban protegidos por 165 milímetros (6,5 pulgadas) de blindaje New Vickers Non-Cemented (NVNC), inclinado hasta 25° y con espesores que oscilaban entre 55 y 75 milímetros (2,2 y 3,0 pulgadas). Las cubiertas de vuelo y ambos hangares no estaban protegidos, y la maquinaria de propulsión de los buques estaba protegida por una cubierta de blindaje CNC de 65 milímetros (2,6 pulgadas). Los Shōkaku fueron los primeros portaaviones japoneses en incorporar un sistema de cinturón de torpedos. El mamparo de torpedos consistía en una placa exterior de Ducol de 18 a 30 milímetros (0,71 a 1,18 pulgadas) de espesor, remachada a una placa de 12 milímetros (0,47 pulgadas)." [ 22 ]
  4. ↑ La parte principal de la estructura longitudinal central se fabricó con Ducol, remachada en lugar de soldada, tras los problemas presentados con los cruceros de la clase Mogami . También se le añadió un revestimiento de cubierta de 9 mm. [ 23 ]
Citas
  1. ↑ "Registros fotográficos de edificios con estructura de acero construidos por David Colville and Sons Limited, 1920-1951" . Jisc Archives Hub . Consultado el 14 de julio de 2019 .
  2. ↑ Buena foto en "Nuestra historia" . Banco de Inglaterra . Consultado el 14 de julio de 2019 .
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  4. ↑ Lacroix 1977 , pág. 351 n20.
  5. 1 2 3 Taniyama 1929 , pág. 268.
  6. ↑ Lacroix 1981 , pág. 75 n56.
  7. 1 2 Kerensky 1949 , págs. 278–9.
  8. 1 2 3 4 5 Frick 2000 , pág. 364.
  9. ↑ Knott 2014 .
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  13. ↑ Jordan 2011 , pág. 95.
  14. 1 2 Okun, Nathan. "Protección blindada del acorazado KM Bismarck" . Recuperado el 15 de agosto de 2019 .
  15. ↑ "Guía corporativa de JSW" (PDF) . JSW: The Japan Steel Works, Ltd. Octubre de 2018. pág. 1. Archivado del original (PDF) el 3 de noviembre de 2011. Consultado el 15 de agosto de 2019 . 
  16. ↑ Caruana 1966 , pág. 58.
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  18. ↑ Lacroix 1984 , págs. 246–305.
  19. ↑ Skulski 2004 , pág. 19.
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  23. ↑ Skulski 2017 , págs. 12–13.
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  29. ↑ "Punto 3: Carta a Messrs. Colvilles Ltd., sobre una fotografía que muestra el uso de acero DUCOL como el utilizado en el puente de Glen Quoich Road" . Canmore: Registro del Patrimonio Histórico . Consultado el 15 de agosto de 2019 .
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Fuentes

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