Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Taucherflasche, indem ein rohrförmiger Druckgas-Behälter an seinen beiden Enden verschlossen und mit einer Entnahmearmatur für ein Tauchgas versehen wird.

Bei den bekannten Taucherflaschen besteht der Druckgas-Behälter üblicherweise aus ferritischem Stahl oder aus Aluminium. Druckgas- Behälter aus Stahl zeichnen sich durch hohe mechanische Festigkeit aus, sind jedoch bei Kontakt mit Wasser korrosionsgefährdet. Dies zeigt sich insbesondere bei Einsatz der Taucherflaschen in Brack-und Seewasser. Dabei besteht nicht nur die Gefahr der Korrosion der Außenoberfläche, sondern durch eingeschlepptes Wasser bei unsachgemäßer Behandlung auch die Möglichkeit von Innenkorrosion.

Neue Tauchgase, die sich durch einen hohen Anteil an Sauerstoff auszeichnen, erhöhen die Gefahr der Innenkorrosion des Druckgas- Behälters noch, da bei den üblichen ferritischen Druckbehälterstählen die Korrosionsgeschwindigkeit mit steigendem Sauerstoff-Partialdruck des Tauchgases zunimmt.

Neben den Auswirkungen auf die Sicherheit der Flasche können die durch Innenkorrosion entstehenden Korrosionsprodukte auch das Tauchgas verunreinigen und die Funktion der nachgeschalteten Entnahmearmaturen beeinträchtigen.

Die Fertigung von Druckgas-Behältern für die bekannten Taucherflaschen erfolgt beispielsweise mittels der bekannten Warm- oder Tiefziehverfahren aus Rohren oder Blechen aus ferritischem Druckbehälterstahl. Der so hergestellte Druckbehälter wird anschiießend mit einer Entnahmearmatur für das Tauchgas, wie etwa einem Ventil, verschlossen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Taucherflasche bereitzustellen, die sich durch hohe mechanische Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Betriebssicherheit auszeichnet, und ein Herstellungsverfahren dafür anzugeben.

Hinsichtlich der Taucherflasche wird diese Aufgabe ausgehend von der eingangs erwähnten Taucherflasche erfindungsgemäß dadurch gelost, daß der Druckgas-Behalter aus Edelstahl besteht.

Unter Edelstahl wird hierbei eine nichtrostende Crom-Nickel- Edelstahllegierung verstanden. Geeignete Edelstahllegierungen bilden im Kontakt mit Sauerstoff selbstheilende, dichte Passivschichten an ihrer Oberflache aus, die eine elektrolytische Korrosion nachhaltig verhindern. Die Passivierung der Oberfläche wird bei hohen Sauerstoffkonzentrationen im Füttgas noch verstärkt, so daß die erfindungsgemäße Taucherflasche für eine Verwendung mit Tauchgasen mit hohem Sauerstoffgehalt besonders geeignet ist.

Bisher stand einer Verwendung von Edelstahl für korrosionsbeständige Druckgas-Behälter die geringe mechanische Festigkeit dieses Werkstoffes im Wege. Durch die an sich bekannte Technik der sogenannten"Kryoverformung"können jedoch auch aus austenitischen Edelstählen Druckgas-Behälter mit hoher Festigkeit erhalten werden.

Dieses Verfahren erlaubt daher die Herstellung einer Taucherflasche mit einem Druckgas-Behälter aus Edelstahl, der sich durch hohe mechanische Festigkeit bei gleichzeitig geringer Wandstärke und einem entsprechend geringem Gewicht auszeichnet. Ein Verfahren zur Herstellung von Druckgas-Behaltern aus Edelstahlen durch "Kryoverformung"ist in der DE-A 36 14 290 beschrieben.

Druckgas-Behälter mit besonders hoher mechanischer Festigkeit werden erhalten, wenn der Druckgas-Behalter aus einem Edelstahl besteht, der eine metastabile austenitische CrNi-Stahilegierung mit einem Titan-und Niobgehalt von max. 0,02 Gew.-%, einem Nickelgehalt zwischen 9 und 11 Gew.-% und einem Kohlenstoffgehalt zwischen 0,03 und 0,045 Gew.-% aufweist. Bis auf geringfügige Modifizierungen sind hierfür beispielsweise die unter den Werkstoffnummern 1.4301,1.4306 und 1.4404 (DIN 17440) bekannten, austenitischen Edelstähle geeignet.

Vorzugsweise liegt die Wandstärke des Druckgas-Behälters im Bereich zwischen 2 mm und 5 mm. Die mechanische Festigkeit und die gewichtsbezogene Speicherkapazität derartiger Edelstahi-Behälter entspricht etwa der von Druckbehältern aus üblichen ferritischen Druckbehalterstahlen.

Eine weitere Verbesserung ergibt sich durch eine elektrolytische Politur der Behälter-innenwandung. Durch die Politur wird die Abgabe von Verunreinigungen an das Tauchgas verringert, die Korrosionsanfälligkeit der Innwandung noch weiter vermindert und die Ausbildung einer dichten Passivierungsschicht erleichtert.

Die erfindungsgemäße Taucherflasche ist besonders geeignet für die Verwendung mit einem Tauchgas, das einen Sauerstoffgehalt von mindestens 32 Vol-% aufweist. Aufgrund des hohen Sauerstoffgehaltes wird die Bildung einer die weitere Korrosion verhindernden, dichten Passivierungsschicht auf der Innenwandung des Druckgas-Behälters erleichtert. Als Beispiel für derartige Passivierungsschichten bildende Stahllegierungen seien wiederum die Legierungen entsprechend den Werkstoffnummer 1.4301,1.4451 oder 1.4306 nach DIN 17440 genannt.

Hinsichtlich des Herstellungsverfahrens wird die oben angegebene Aufgabe ausgehend vom eingangs beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelost, daß der Druckgas-Behalter durch plastische Kryoverformung einer hohlzylindrischen Rohform aus Edelstahl geformt wird.

Durch die Kryoverformung erhält der Druckgas-Behälter die gewünschte hohe Festigkeit. Hierzu wird die hohizylindrische Rohform um einen bestimmten Betrag bei tiefen Temperaturen, etwa der Temperatur des flüssigen Stickstoffes, plastisch verformt. Der Grad der Verfestigung geht dabei mit dem Anteil des Gefüges einher, das bei der Verformung in Martensit umgewandelt wird. Da der in Martensit umgewandelte Gefügeanteil mit sinkender Verformungs-Temperatur und steigendem Verformungsgrad zunimmt, muß die Verformungs- Temperatur unter der sogenannten Martensit-Temperatur liegen, oberhalb von der keine martensitische Umwandlung mehr stattfindet.

Die besten Ergebnisse werden erhalten, wenn die Verformung unterhalb der sogenannten"Ms-Temperatur"stattfindet. Dies ist die Temperatur, bei der die Martensit-Umwandlung des Gefüges auch ohne gleichzeitige Verformung einsetzt. Es ist dann nur eine relativ

geringe Verformung, beispielsweise ein Verformungsgrad unter 12% erforderlich, um einen ausreichend großen Anteil des Gefüges in Martensit umzuwandeln und so die gewünschte Festigkeitssteigerung zu erreichen. Die"Ms-Temperaturen"üblicher Edelstähle liegen im Bereich der Temperatur des flüssigen Stickstoffs.

Als besonders günstig hat sich eine Verfahrensweise erwiesen, bei der die hohlzylindrische Rohform durch Anlegen eines Innendrucks verformt wird. Als Medium zur Erzeugung des Innendrucks in der Rohform kann entweder flüssiger Stickstoff selbst oder ein bei dieser Temperatur nicht kondensierendes Gas z. B. Helium verwendet werden.

Durch den Innendruck wird eine Streckung unter Verringerung der Rohform-Wandstärke bewirkt. Als günstig hat es sich erwiesen, die Wandstärke der Rohform um mindestens 8 % vom Anfangswert zu reduzieren. Die Höhe des dafür anzuwendenden Druckes richtet sich nach der Rohform-Geometrie und der angestrebten Materialfestigkeit.

Das Verfahren zur Verfestigung von Edelstahl-Behaltern durch Kryoverformung ist in der oben erwähnten DE-A 36 14 290 beschrieben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Zeichnung näher erlautert. Als einzige Figur zeigt schematisch Figur 1 eine erfindungsgemäßeTaucherflasche mit einem Druckgas- Behälter und Entnahmeapparatur anhand eines Längsschnittes. in Figur 1 ist die Bezugsziffer 1 der erfindungsgemäßen Taucherflasche insgesamt zugeordnet. Die Taucherflasche 1 besteht

aus einem Druckgas-Behälter 2 zur Aufnahme eines Tauchgases 3 mit einer Öffnung 4, in die ein Ventil 5 zum Befüllen und zur Entnahme des Tauchgases 3 druckdicht eingesetzt ist.

Der Druckgas-Behälter 2 besteht aus einer austenitischen CrNi- Edelstahilegierung, die unter der Werkstoffnummer 1.4301 (nach DIN 17440) im Handel erhältlich ist, und die geringfügig in der Art modifiziert ist, daß abweichend von der Zusammensetzung gemäß der DIN-Vorschrift der Titan-und Niobgehalt bei ca. 0,02 Gew.-%, der Nickelgehalt bei 10 Gew.-% und der Kohlenstoffgehalt bei 0,04 Gew.-% liegen. Die Innenwandung 6 des Druckgas-Behälters 2 ist elektrolytisch poliert. Sein Fülivolumen beträgt 10 I, seine Wandstärke 3,5 mm und sein Gewicht etwa 12 kg. Der Druckgas-Behälter 2 zeichnet sich durch einen hohen Berstdruck von ca. 650 bar aus, woraus sich ein zulässiger Betriebsdruck von 200 bar ergibt.

Bei dem Tauchgas 3 handelt es sich um ein sauerstoffreiches Gasgemisch mit einem Sauerstoffgehalt zwischen 32 und 60 Vol.-%, das unter der Bezeichnung"Nitrox"im Handel erhaltlich ist.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispieles für das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Taucherflasche anhand Figur 1 nähererläutert.

Aus einem Rohr aus der oben genannten modifizierten austenitischen CrNi-Edelstahilegierung wird mit einem herkömmtichen Verfahren eine Flaschen-Rohform hergestellt. Diese wird anschließend mittels der bekannten"Kryoverformungs-Technik"zu dem Druckgas-Behälter 2 gemäß Figur 1 verformt.

Hierzu wird die Rohrform mit einer anfanglichen Wandstärke von 4 mm in einen Behälter mit flüssigem Stickstoff eingetaucht. Mittels einer Kryo-Hochdruckpumpe wird flüssiger Stickstoff in die Rohform eingeleitet und so ein Innendruck von ca. 700 bar erzeugt, der die Rohform auf die Endgeometrie des Drcukgas-Behälters 2 dehnt. Dabei verfestigt sich das austenitische Edelstahl-Gefüge durch Martensit- Bildung. Nach Erreichen der Soll-Wandstärke des Druckgas-Behälters 2 von 3,5 mm wird der Verformungsprozess beendet. Im Ausführungsbeispiel wurde bei der Kryoverformung die Wandstärke des Rohres um etwas mehr als 10 % reduziert. Im Anschluß an den Kryo-Verformungsprozess wird der Druckgasbehalter elektrolytisch poliert.

Auf den freien Oberflächen der für die Herstellung des Behälters eingesetzten Edelstahilegierung bilden sich in Kontakt mit Sauerstoff dichte Passivierungsschichten aus, die einen weiteren oxidativen Angriff weitgehend verhindern. Der so hergestellte Druckgas-Behälter 2 zeichnet sich durch geringes Gewicht, hohe mechanische Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus, so daß er sich für einen Einsatz als Tauchflasche besonders gut eignet.