デュコル

デュコール鋼または「D」鋼は、さまざまな組成の高強度低合金鋼の総称であり、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ました。

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。

オリジナルの Ducol、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David Colville & Sons社によって開発された、新しく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、第一次世界大戦の終わりまで使用された造船および軽装甲用の鋼である英国海軍の「HT」（高張力）鋼の改良版です。HT は少量のニッケルを含む炭素鋼で、これによりひび割れを生じることなくより高いレベルまで硬化させることができました（つまり、「靭性」が向上しました）。外国の同様の鋼、たとえばドイツの「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] [より良い情報源が必要]}

1945 年頃まで、Ducol には合金元素としてマンガンとシリコンのみが含まれていました。最近の溶接可能なグレード (Ducol W21、W25、W30、W30 グレード A および B) には、さまざまな量のニッケル、クロム、銅、モリブデン、バナジウムが含まれています。

デュコールの最新グレードは「溶接可能」と称されていますが、これは必ずしも「簡単に溶接できる」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「溶接できる」）でしたが、結果は疑わしいものでした。日本海軍は、すべて溶接されたデュコール構造要素を使用して大型軍艦を建造しましたが、これはすぐに最上型巡洋艦に深刻な問題を引き起こしました。^{[引用が必要]}

デュコール鋼は、一般建造や魚雷防御の隔壁、イギリス、日本、おそらくイタリア海軍を含むいくつかの国の軍艦の軽装甲に使用されてきた。 ^[11]第二次世界大戦後、商業造船用鋼の最高級グレードはこのタイプの鋼をベースにしていた。^[12]

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]

これはイギリスの最後の戦艦の対魚雷システムの設計に使用された。船体内部と魚雷隔壁、内部デッキは、超高強度鋼であるデュコールまたは「D」クラス鋼で作られた。キングジョージ5世級戦艦の耐荷重部分の多くは、暴露甲板と隔壁を含めてデュコールで作られた^[14]。

HMS アーク・ロイヤルの完全密閉型装甲格納庫と、それを支える装甲飛行甲板はデュコールで建造された。 ^{[出典が必要]}

海軍の艦艇で使用されるその他の種類の装甲:

• HTS =高張力鋼
• STS =特殊処理鋼= 均質装甲

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、三井の投資で設立された。^[15]

最上型巡洋艦は、当初は船体に溶接された全溶接のデュコール隔壁で設計されていた。しかし、船体構造部に使用された電気溶接による欠陥により変形が生じ、主砲塔が適切に作動しなくなった。主砲塔はリベット接合で再建され、他の2隻は再設計された。^{[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. 日本空母加賀（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x2、（1920年、1934-36年に改修）
5. 日本空母翔鶴（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. 日本空母信濃（1944年）

さらに、日本海軍の「25トン」型河川機砲艇は、全溶接船体を持ち、4〜5mmのデュコール鋼で保護されていました。

イタリア海軍は、ドゥコルと同様のタイプの鋼をプグリエーゼ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、および完全に改装されたイタリア戦艦 ドゥイリオとコンテ・ディ・カヴール級戦艦に導入されました。船の内側は、「エレバタ・レジステンツァ」(ER) 鋼と呼ばれる厚さ 28 ～ 40 mm のシリコンマンガン高張力鋼の層で構成されており、これはおそらく第二次世界大戦で軽装甲や魚雷隔壁に使用された英国のドゥコル (「D」または「Dl」) 鋼にいくらか似ています。^[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]

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た。^[12]

東京の隅田川に架かる永代橋（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。

この橋は、 1923年の関東大震災で破壊された以前の橋の代わりとして、川崎造船所によって建設された。永代橋のタイドアーチ橋の下部支柱と清洲橋の自立式吊橋の上部ケーブルには、高張力デュコールが使用された。鋼材は神戸の川崎重工兵庫工場で製造された。^[27]

「永代橋や清洲橋の建設の際にデュコール鋼が材料として使われた。この材料が以前に橋に使われたことがあるかどうかは筆者は知らない。

著者が調査した材料は、C含有量が0.24～0.30%、Mn含有量が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好まれているようです。」^[5]

デュコールは、HTSリベットで接合されたチェルシー橋（1934-1937）の補強桁の建設にも使用されました。耐腐食性を向上させるために、混合物に少量の銅が追加されました。^[7]

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＆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ところにある。^{[28] [29] [30]}

デュコールは、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シェルなどの圧力容器に使用されています。焼入れ・焼き戻しされたデュコールW30は、厚壁原子炉に使用されています。^[31]

英国では、高温圧力用途の低合金鋼の英国規格はBS EN 10028-2:2006である。これは、旧BS1501パート2:1988に代わるものである。 ^[32]

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]

デュコール（または類似の材料）で作られた圧力容器やボイラーの多くが故障しています。このような故障はすべて、鋼鉄自体の問題ではなく、容器の製造や試験の欠陥が原因でした。^[34]

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」ボイラーの故障。「ボイラーは長さ18.9m、直径6.9mで、BW87A仕様（デュコールW30に似ているが、Cが低い）に準拠した厚さ57mmの低合金鋼板で作られており、組成は0.1C、1.4Mn、0.5Cr、0.25Mo、0.2Ni、0.1Vでした。故障の原因は、水圧試験中に容器を載せていた木製のチョックが突然壊れたときの衝撃荷重によるものとされています。」^{[37] [38]}

デュコールは後の発電所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。 ^{[39]プレストレストコンクリートの利点は、最初の圧縮が行われると、その後の}圧縮力を受けると高強度コンクリートの特性を持ち、引張力を受けると延性高強度鋼の特性を持つという点である。^[40]

1965年12月、ウォルバーハンプトンのジョン・トンプソンは、フィソンズ・イミンガム工場のICIアンモニア工場向けにデュコール製のボイラーを建設中だった。ボイラーは熱処理後の圧力テスト中に爆発し、重さ2トンの破片が工場の壁を突き破って50メートル離れた場所に落下した。^{[41] [42]}

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）の脆化が発生します。 ^[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。 ^[43]

スコットランドのイースト・ロージアンにあるコッケンジー発電所には、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）に従って製造したデュコール板製のボイラードラムが設置されていた。1967年5月6日、このボイラードラムは圧力試験を繰り返している最中に爆発した。ジム・トムソンによると、この故障は試験中に交換されたエコノマイザーノズルの横で生じた亀裂（当初の製造工程で生じた）が原因で、亀裂は圧力容器の厚い壁を半分ほど貫通していたという。^[44]

• 合金名一覧

注記

引用

• 清洲橋、東京、1930年頃。昔の東京。