デュコル

デュコール鋼または「D」鋼は、 1920 年代初頭にスコットランドのマザーウェルにあるDavid Colville & Sons社によって初めて開発された、さまざまな組成の高強度低合金鋼の総称です。

用途としては、軍艦の船体構造や軽装甲、道路橋、機関車の蒸気ボイラーや原子炉などの圧力容器などがあります。

歴史

オリジナルのデュコール鋼、または「D」鋼はマンガンシリコン鋼で、第一次世界大戦直後にデイビッド・コルビル・アンド・サンズ社によって開発された、新しくて実績のある標準建築用鋼の強化バージョンです。 [ a ]

これは、1900年頃に開発され第一次世界大戦終結まで使用された造船・軽装甲用の鋼である英国海軍の「HT」（高張力鋼）の改良版でした。HTは少量のニッケルを含む炭素鋼で、割れることなく高い硬度（すなわち「靭性」の向上）を得ることができました。外国の類似鋼、例えばドイツの「低%」ニッケル鋼や米国の高張力鋼（HTS）は、クロム、バナジウム、モリブデンを使用したより複雑な合金でした。[ 3 ]

1945年頃までは、デュコールの合金元素は主にマンガンとシリコンのみでした。最近の溶接可能なグレード（デュコールW21、W25、W30、W30グレードAおよびB）には、ニッケル、クロム、銅、モリブデン、バナジウムが様々な量含まれています。

構成

各種デュコール型鋼の組成
学年% ℃% マンガン% シリコン% P% S% ニッケル％Cr% 月% 銅% V注記
英国海軍の「HT」鋼0.35～0.400.8～1.20.15[ 4 ]
§R. 隅田橋0.24～0.301.4～1.6[ 5 ]
IJNドゥコル0.25～0.301.20～1.60?

[ 6 ]

Ducol、RN "D"鋼0.24～0.301.500.06～0.10トレーストレース[ 5 ]
§チェルシー橋0.251.520.130.030.030.36[ 7 ]
デュコル W210.231.7最大0.5最大0.25[ 8 ]
デュコル W25最大0.2最大1.5最大0.5最大0.3最大0.3[ 8 ]
デュコル W30最大0.18最大1.4最大0.5最大0.8最大0.25最大0.5最大0.1[ 8 ]
デュコル W30グレードA0.11～0.171.0～1.5最大0.4最大0.70.4～0.70.2～0.28最大0.30.04～0.12[ 8 ]
デュコル W30グレードB0.09～0.150.9～1.5最大0.40.7～1.00.4～0.70.2～0.28最大0.30.04～0.12[ 8 ]
§サイズウェル 'A'0.11.4?0.20.50.250.1[ 9 ]

溶接性

デュコールの最新グレードは「溶接可能」と謳われていますが、これは必ずしも「容易に溶接できる」という意味ではありません。1970年にデュコール30製のシリンダー内で発生した爆発に関する報告書では、デュコールW30では、溶接後の熱処理を十分な温度（675℃）で行わないと、溶接部の熱影響部（HAZ）が脆化することが判明しました。[ 10 ]

さらに、1920年代のオリジナル製品も溶接可能（つまり「溶接が可能」）でしたが、その効果は疑わしいものでした。大日本帝国海軍は大型軍艦の建造に全溶接式のデュコール構造部材を採用しましたが、これはすぐに最上型巡洋艦で深刻な問題を引き起こしました。

アプリケーション

船舶

デュコール鋼は、一般建造用および魚雷防御用の隔壁として、またイギリス、日本、そしておそらくイタリア海軍を含む多くの国の軍艦の軽装甲にも使用されてきた。[ 11 ]第二次世界大戦後、商業造船用の最高級鋼はこのタイプの鋼をベースとしていた。[ 12 ]

イギリス海軍

1944年6月7日、カーン沿岸のドイツ軍陣地を砲撃するロドニー

デュコール鋼は、重量を軽減するためにHMS ネルソンとHMS ロドニー（1927年）に使用されました。[ 13 ]

イギリスの最後の戦艦の対魚雷システム設計に用いられた。船体内部、魚雷隔壁、内部甲板は、デュコール鋼または「D」級鋼で作られており、これは超高強度鋼の一種である。キング・ジョージ5世級戦艦の耐荷重部の大部分、例えば暴露甲板や隔壁などはデュコール鋼で作られた[ 14 ] 。

HMS アーク・ロイヤルの完全密閉型装甲格納庫とそれが支える 装甲飛行甲板はデュコールで建造された。

海軍の艦艇で使用される他の種類の装甲:

大日本帝国海軍

錨泊中の「ひよう」
第七戦隊の最上型巡洋艦4隻のうち3隻

大日本帝国海軍は、北海道室蘭市の日本製鋼所でライセンス生産されたデュコールを多用した。この会社は、ヴィッカース、アームストロング・ホイットワース、三井物産の投資で設立された。[ 15 ]

最上型巡洋艦は当初、全溶接式のデュコール隔壁を採用し、その後船体に溶接接合されていました。しかし、船体構造部に電気溶接が用いられたことで生じた欠陥により変形が生じ、主砲塔が正常に作動しなくなりました。これらの砲塔はリベット接合式に改修され、他の2隻も再設計されました。[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]

以下のすべての船舶またはクラス（リストは完全ではありません）では、構造隔壁と保護板に Ducol が使用されていました。

  1. 日本の航空母艦加賀（1928年）
  2. 日本の巡洋艦高雄[ b ] [ 20 ]
  3. 最上型巡洋艦（1931年2隻）、（1933年～1934年2隻）
  4. 長門型戦艦×2（1920年、1934～36年に改修）
  5. 日本の航空母艦翔鶴（1939年）[ c ]
  6. 日本の戦艦大和（1940年）[ 14 ] [ d ]
  7. 日本の戦艦武蔵（1940年）
  8. 日本海軍航空母艦「飛鷹」（1941年）[ 24 ]
  9. 日本巡洋艦大淀（1941年）[ 25 ]
  10. 阿賀野型巡洋艦x4、（1941–44）
  11. 日本海軍航空母艦「信濃」（1944年）

さらに、日本海軍の「25トン」型河川機砲艇は、船体が全溶接されており、4～5mmのデュコール鋼で保護されていました。

イタリア海軍

イタリア海軍は、ドゥコル鋼と同様の鋼材をプーリア式魚雷防御システムに使用しました。この水中「バルジ」システムは、イタリアのリットリオ級戦艦、およびイタリア戦艦 ドゥイリオとコンテ・ディ・カヴール級戦艦の完全改修版に導入されました。船体内側は、厚さ28～40mmのシリコンマンガン高張力鋼「エレヴァータ・レジステンツァ」（ER）鋼で構成されており、これは第二次世界大戦で軽装甲や魚雷隔壁に使用されたイギリスのドゥコル鋼（「D」または「Dl」）に類似していると考えられます。[ 26 ]

しかし、第二次世界大戦中に使用された魚雷の威力は、最良のバルジ防御システムを急速に凌駕し、最終的に完成した磁気ピストルにより、魚雷は船の竜骨の下で爆発し、バルジを完全に迂回することができました。」[ 26 ]

戦車

第二次世界大戦中、多くのソ連戦車はクロムとニッケルの不足のためデュコール型鋼を使用していました。[ 12 ]

橋

隅田川

清洲橋吊り橋

東京の隅田川にかかる永代橋（1926年）と清洲橋（1928年）は、当時最先端の技術であったデュコールで作られた最初の橋の一つだったようです。

これらの橋は、 1923年の関東大震災で破壊された以前の橋の代替として、川崎造船所によって建設されました。永代橋タイアーチ橋の下部支柱と清洲橋自錨式吊橋の上部ケーブルには、高張力鋼のデュコールが使用されました。鋼材は神戸市の川崎重工兵庫工場で製造されました。[ 27 ]

デュコール鋼は永代橋や清洲橋の建設の際に材料として使われた。筆者は、この材料が過去に橋梁に使用されたことがあるかどうかは知らない。
筆者が調査した材料は、C含有量が0.24～0.30％、Mnが1.4～1.6％で、引張強度が63～71kg/mm2、200mmゲージでの伸びが20～23％、弾性限界が42kg/mm2である。
デュコール鋼は、ニッケル鋼、シリコン鋼、C鋼などの他の鋼と比較して、品質とコストの両面で橋梁建設材料として優れているようです。」[ 5 ]

チェルシー橋

下から見たチェルシー橋

デュコールは、チェルシー橋（1934～1937年）の補強桁の建設にも使用されました。これらの桁はHTSリベットで接合されていました。耐食性を向上させるため、少量の銅が混合物に添加されました。[ 7 ]

グレン・クォイチ・ロード・ブリッジ

アバディーンシャーのグレン・クォイチ道路橋の建設に使用された。1955年にウィリアム・アロル卿＆カンパニーによって建設され、マー・ロッジとアラナクォイチの間のクォイチ川を渡る橋で、ディー川との合流地点からそう遠くない。[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]

圧力容器

SR 850ロード・ネルソン、修復済み

Ducolは、蒸気ボイラーやハーバー・ボッシュ法で使用される固体壁アンモニア転炉容器などの圧力容器に使用されています。また、焼ならし・焼き戻し処理されたDucol W30は、厚壁原子炉にも使用されています。[ 31 ]

英国では、高温圧力用途に使用される低合金鋼の英国規格はBS EN 10028-2:2006です。これは、従来のBS1501 Part 2: 1988に代わるものです。 [ 32 ]

蒸気機関車

1926年にリチャード・マンセルが250psi（1,700kPa）で動作するように設計したサザン鉄道の4-6-0ロード・ネルソン級機関車のボイラープレートはデュコールで作られました。 [ 33 ]

事件

デュコール（または類似の材料）で製造された圧力容器やボイラーの多くが故障しています。これらの故障はすべて、鋼材自体ではなく、容器の製造または試験の欠陥が原因でした。[ 34 ]

サイズウェル 'A'

サイズウェルA原子力発電所

デュコールはサイズウェルA原子炉のボイラーシェルに使用されました。[ 35 ] [ 36 ]

1963年5月、水圧試験中のサイズウェルAボイラーの破損。「ボイラーは長さ18.9m、直径6.9mで、厚さ57mmの低合金鋼板で作られており、BW87A規格（デュコールW30に類似、ただし炭素含有量が低い）に準拠し、組成は0.1C、1.4Mn、0.5Cr、0.25Mo、0.2Ni、0.1Vであった。破損の原因は、水圧試験中に容器を支えていた木製のチョックが突然破損し、衝撃荷重がかかったことによるものと考えられた。」[ 37 ]

デュコールは後の駅にも使用される予定だったが、プレストレストコンクリート圧力容器（PCPV）に取って代わられた。[ 38 ]プレストレストコンクリートの利点は、最初の圧縮力を加えると、その後の圧縮力に対しては高強度コンクリートの特性を持ち、引張力に対しては延性高強度鋼の特性を持つ点である。[ 39 ]

ジョン・トンプソン圧力容器

1965年12月、ウォルヴァーハンプトンのジョン・トンプソン社は、フィソンズ社イミンガム工場にあるICIアンモニアプラント向けに、デュコール製のボイラーを製造していました。熱処理後の圧力試験中に爆発し、2トンの破片が工場の壁を突き破り、50メートル離れた場所に落下しました。[ 40 ] [ 41 ]

Ducol W30では、溶接後の熱処理が十分な温度（675℃）で行われないと、溶接部の熱影響部（HAZ）が脆化します。 [ 10 ]予熱の量と溶接材料の種類（低水素など）は、溶接部の水素脆化（または割れ）に影響を与える可能性があります。 [ 42 ]

コッケンジー発電所

コッケンジー発電所

グラスゴー近郊のレンフルーにあるバブコック・アンド・ウィルコックス社（現アルトラッド・バブコック社）がBS 1113（1958）に基づいて製造したデュコール板製のボイラードラムが、スコットランド、イースト・ロージアンのコッケンジー発電所に設置された。1967年5月6日、このボイラードラムは繰り返し圧力試験中に爆発した。ジム・トムソンによると、この破損は、試験中に交換されたエコノマイザーノズルの近傍で発生した亀裂（当初の製造工程で発生したもの）が原因で、亀裂は圧力容器の厚い壁を部分的に貫通していた。[ 43 ]

参照

参考文献

注記
  1. ^コルヴィル・アンド・サンズは、例えばイングランド銀行の再建（1925-39年）に構造用鋼を供給した。 [ 1 ] [ 2 ]
  2. ^日本の重巡洋艦高雄、戦艦長門、航空母艦加賀、そしてその後の設計では、魚雷バルジ（29mm厚の鋼板2枚で構成された隔壁によって形成された内側の湾曲部）が採用され、58mmの防御力を提供した。また、高雄では司令塔（艦橋中央甲板）にデュコールが使用された。魚雷弾頭もデュコール製の鋼製ケースで保護されていた。 [ 19 ]
  3. ^ 「すでに述べたように、前任の飛龍と比較して翔鶴の装甲防御力は大幅に向上しました。25mmデュコール鋼（DS）鋼板が弾薬庫と132mmニューヴィッカース非接着（NVNC）甲板を保護しました。ベルト装甲は16mm NVNC鋼板で構成されていました。」 [ 21 ] レンゲラーはデュコール鋼板の材質についてかなり意見が異なりますが、これは1934年から36年にかけての大規模な改修によるものかもしれません。装甲下部の板は50ミリメートル（2.0インチ）のデュコール鋼で覆われていた。弾薬庫は165ミリメートル（6.5インチ）のニュービッカース非接着（NVNC）装甲で保護されており、最大25度の傾斜角を持ち、厚さは55～75ミリメートル（2.2～3.0インチ）にテーパー加工されていた。飛行甲板と両格納庫甲板は無防備で、艦の推進機関は65ミリメートル（2.6インチ）のCNC装甲で保護されていた。 翔鶴は、日本の空母で初めて魚雷ベルトシステムを採用した艦であった。魚雷隔壁自体は、厚さ18～30ミリメートル（0.71～1.18インチ）のデュコール鋼板を12ミリメートル（0.47インチ）の鋼板にリベット留めしたもので構成されていた。 [ 22 ]
  4. ^中央縦通構造の主要部分はデュコール材で作られており、最上型巡洋艦で発生した問題を受けて、溶接ではなくリベット接合された。また、9mm厚の甲板が設けられた。 [ 23 ]
引用
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  22. ^レンゲラー 2015、100–101、102–106、107–9。
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出典

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