Способ изготовления многослойных корпусов сосудов и труб

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ КОРПУСОВ СОСУДОВ И ТРУБ, / при котором из листов выполняют многослойные секции с частью слоев, смещенных относительно остальных с образованием уступов по свариваемым торцам и затем сваривают секции между собой, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии , повышения произ войдите ль ности и надежности изделий, многослойные секции получают путем рулонной намотки из по крайней мере двух листов равной длнтл, перед намоткой листы сдвигаиот один отнносительно другого в направлении щх дольной оси изго .тавливаемого корпуса, стыкуют их по торцшк и сваривают сппсовым швом. /

(l9) (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ОО\ИЦЪЮ

РЕСПУБЛИН

3C5D 8 2l D 51 24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРГНОМЪ CIWggTEllhCTSV (ОСУДАРСТВЕННЫЙ KOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OYHPbfAO (21) 3312198/25-27 (22) 03.07.81 (46) 23.04.83. Бюл. Ю 15 (72) А.С. Скугар (53) 621.774.5(088.8) (56) 1. Курамкин.A.B-. и др. Создание многослойных рулонированных сосу-. дов высокого давления в СССР.- Химическое машиностроение, 1973, .

9 63, с. 6-7.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 770623, кл. В 21 D 51/24, 1977 (Прототип). (54)(57) СПОСОБ ИЭГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫ)(1 ОРПУСОВ СОСУДОВ Н ВЫРУБ, прн котором из листов выполняют мно- гослойные секции с частью слоев, смещенных относительно осталъных с образованием уступов по сварнваеьеак торцам и затем сваривают секции меиду собой, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии, повнаения производительности и надежности иэделий, многослойные секции получают путем рулонной намотки иэ по крайней мере двух листов равной длины, перед намоткой листы сдвигают один отниосителъно другого в направлении продолъной оси изготавливаемого корпуса, стыкуют ии по :торцам и сваривавт стыковым щвом.

1013059! !

О

Изобретение относится к способам изготовления многослойных рулонированных изделий и может быть использовано при производстве труб, колонн и другого оборудования в многослойном исполнении для нефтеперерабатывающей и химической промышленности.

Известен способ изготовления корпусов сосудов и труб, согласно которому к центральной обечайке приваривается конец рулонной полосы, после чего осуществляется ее плотная намотка по спирали до образования многослойной обечайки с последующей сваркой конца после него витка к нижележащему слою продольным швом, а на торцах изготовленной обечайки путем направки выполняют монолитные кольца. Затем иэ отдельных рулонированных обечаек кольцевыми швами сваривается корпус сосуда (1) . 2

Недостаток указанного способа заключается в том, что обечайки соединяют между собой кольцевыми сварными швами на всю толщину многослойной стенки, которые являются опасными концентраторами напряжения и создают локальное напряженное состояние при воздействии иэгибных напряжений в радиальных сечениях изделия.

В этих условиях возникает эвачительный разброс в прочности многослойной стенки изделия при воздействии определенных нагрузок.

Палболее близким к изобретению по технической сущности является способ изготовления многослойных корпусов сосудов н труб, при котором из листов выполняют многослойные секции с частью слоев, смещенных относительно остальных с образованием уступов по свагиваемым торцам и затем 40 сварнвают секции между собой.

Многослойную секцию получают путем наложения отдельных листов одного на другой до образования многослойного.пакета, а затем часть слоев 45 сдвигают относительно остальных с образованием уступов по свариваемым торцам (2J.

Однако при изготовлении многослойного корпуса иэ многослойных секций с уступами для образования замкнутого контура секции необходимо собирать по окружности, что снижает производительность и повышает трудоемкость изготовления, и необходимо соединять их между собой дополнительными продольными сварными швами, которые увеличивают объем сварочных работ и снижают надежность и долговечность, изделия.

Цель изобретения — упрощение технологии, повышение производительности и надежности изделий.

Поставленнач цель достигается тем, что согласно способу изготовления многослойных корпусов сосудов и труб 5 при котором из листов выполняют многослойные секции с частью слоев, смещенных относительно остальных с образованием уступов по свариваемым торцам и затем сваривают секции между собой, многослойные секции получают путем рулонной намотки из по крайней мере двух листов равной длины, перед намоткой листы сдвигают один относительно другого в направлении продольной оси изготавливаемого корпуса, стыкуют их по торцам и сваривают стыковым швом.

На фиг. 1 представлена схема получения отдельных многослойных секций; на фиг. 2 — многослойные секции, полученные предлагаемым способом; на фиг. 3 - то же, продольный разрез; на фиг. 4 — вариант намотки секции из трех листов; на фиг. 5 многослойные секции, полученные из трех листов; на фиг. 6 — многослойный корпус трубы. Способ изготовления многослойных корпусов труб осуществляется известными техническими средствами, представляющими собой разматыватель,рольганг, падающие валки, правильную машину и машину для намотки многослойных секций, которая содержит центральный намоточный валик (барабан), опорные и нажимные валки и т.д. (не показаны).

Изготовление корпуса многослойной трубы осуществляют следующим образом.

Две стальные листовые полосы 1 выполняют равными по длине и ширине, продольные кромки одной полосы

1 смещают относительно продольных кромок другой полосы в направлении продольной оси изготавливаемого корпуса на половину их ширины. Концы полос 1 соединяют между собой стыковым сварным швом по торцам с последующим удалением усиления сварного шва.

Общая расчетная длина сваренных между собой полос 1 должна быть во столько раз больше расчетного примера поперечного сечения корпуса трубы, сколько слоев имеется в ее стенке.

Сваренные между собой полосы 1 с разматывателя подающими валками через правильные машины с проводкой по рольгангам (не показан) подают в намоточную машину (не показана) и передней краевой закрепляют на центральном барабане (валке), после чего проводят намотку полос 1 и образуют многослойную секцию 2 с внешней охватывающей поверхностью и многослойную секцию 3 с внутренней охватывающей поверхностью равных диаметров и равной толщины.

Торцовые многослойные секции корпуса рулонируют из сваренных между

1013059 собой полос 1 равной длины, но в этом случае ширина одной полосы в два раза больше ширины другой полосы.

Если начало намотки ведется полосой 1, большей по ширине, то образуют торцовую многослойную секцию 5

2 с внешней,охватываемой поверхностью, а полосой 1, меньшей по ширине,.образуют торцовую многослойную секцию 3 с внутренней охватывающей поверхностью. 30

Кроме того, многослойные секции

2 и 3 можно рулонировать из трех полос, которые сваривают между собой следующим образом.

Две полосы 1 располагают параллельно, совмещая их продольные кромки в стык, а торец третьей полосы 1 совмещают с торцами, двух параллельно расположенных полос 1 на половину их ширины, затем концы трех полос соединяют между стыковым сварным швом, с последующим удалением усиления сварного .шва (фиг. 4).

При подаче в намоточную машину и закреплении концов двух полос 1 рулонируют многослойные секции 2 с образованием охватываемой поверхности, а при подаче в намоточную машину и закреплении конца одной полосы 1 образуют многослойные секции

3 с охватывающей поверхностью(фиг.5). З0

После изготовления многослойных секций 2 и 3 концы полос на внешней охватываемой поверхности и на внутренней охватывающей поверхности приваривают к смежным слоям витков внут- 35 ренним и внешним сварными швами 4 (фиг. 6), а концы полос в первых и. последних витках приваривают к смежным слоям витков внутренним и внешним и продольными-сварными швами 5. 40

Затем многослойные секции 2 и 3 соединяют между собой путем соосной посадки (одевания) внутренних охватывающих поверхностей секций 3 на внешние охватываемые поверхности секции 2, по системе отверстие — вал. . Торцы секций 2 и 3 соединяют между собой внутренними и внешними сварными швами б, используя нижележащие сопрягаемые охватываемые и охватывающие поверхности в качества остающихся подкладок.

Перед сборкой корпуса трубы иэ многослойных секций 2 и 3 проводят следующие предварительные технологи- 55 ческие операции. Механически обрабатывают стыкуемые торцы и сопрягаемые поверхности многослойных секций для обеспечения их размерной точнос-. ти перед посадкой. На сопрягаемые 60 поверхности секций путем напыления наносят соединительный материал, например припой, клей и т.д.,а в про. цессе посадки секций их нагревают до расплавления и создают прочное соединение между сопрягаемыми поверхностями.

Кроме того, на сопрягаемые поверхности секций напыляют промежуточный мягкий металл, например алюминий, свинец, что позволяет производить прессову.э или легкопрессовую посадку путем запрессовки одной секции в дру-. гую в холодном состоянии.

Производят íà-рев охватывающих поверхностей (отверстия) или производят охлаждение охватываемых поверхностей (вала), что дает возможность осуществить их посадку с натягом.

Пример. Изготавливают многослойную трубу длиной 11000 мм, диаметром 1420 мм и толщиной стенки

20 мм, состоящую иэ многослойных секций, которые рулонируют из высокопрочных полос стали 12ХГНМФ.толщиной 4 мм и шириной 2000 мм.

Изготовление многослойных секций осуществляют следующим образом. Две полосы из стали 12ХГНИФ шириной

2000 мм и толщиной 4 мм выполняют равными по длине, а затем продольные кромки одной полосы смещают относительно продольных кромок второй полосы в направлении продольной оси трубы на половину их ширины, т.е. на

1000 мм, а концы полос соединяют между собой по торцам .стыковым швом посредством электродов УОНИ 13/55 диаметром 4 мм, при силе тока 180-200 A с последующим удалением усиления сварного шва.

Общая расчетная длина сваренных между собой полос должна быть во столько раз больше расчетного периметра поперечного сечения изготовляемой трубы, сколько слоев имеется в ее стенке, т.е. расчетный гериметр трубы равен 3,14.1420 ми=4458,8 мм, а в многослойной стенке толщиной

20 мм содержится пять слоев по 4 мм, следовательно общая длина сваренных между собой полос должна быть равна

4453,8.5= 22294 мм.

Затем из сваренных между собой полос рулонируют многослойные секция с образованием внешней охватываемой поверхности и внутренней охватывающей поверхности равных диаметровд, который определяется из средней величины суммы расчетных внешнего диаметра Э и внутреннего диаметра п изготовляемого корпуса трубы, где Э= 1420 мм, д.=1420-40 1380 мм, 1420+1380 откуда d = --------- = 1400мм

t при этом в секциях образуются многослойные стенки равной толщины 10 мм.

Торцовые многослойные секции рулонируют из сваренных между собой ,полос, но в этом случае ширина одной полосы, равной 2000 мм, должна быть в два раза больше ширины другой полосы, равной 1000 мм.

1013059

После иэготовления многослойных секций концы полос на внешней охватываемой и внутренней охватывающей поверхностях и концы полос в первых и последних витках приваривают к смежным слоям витков внутренними и внешними продольными швами посредством электродов, УОНИ 13/55 диаметром 4 мм при силе тока 1S0-200 A.

Изготовленные многослойные секции собирают в корпус трубы путем последовательной посадки охватывающей поверхности на охватываемую поверхность секций, а совмещенные в стык торцы многослойных секций соединяют между собой внутренними и внешними 35 фольцевыми сварными швами посредством сварочной головки СВ-08Х ГН 2 ИЮ диаметром 3 мм под флюсом AH-60 и силой тока б0-700 А, при этом использу.ют нижележащие слои витков в качест- 2О ве остающих подкладок.

Для образования соединения между сопрягаемыми поверхностями секций на их поверхность напыляют припой

ПСр 40 с температурой плавления 700- 25

730 С или на обезжиренную поверхкость напыляют клей на основе термореактивной эпоксидной смолы, которая склеивает поверхности при нагреве до 1ВО-200 С.

С целью осуществления посадки сопрлгаемих поверхностей блоков с натягом охватывающие поверхности блоков нагревают до 300-400 С.

Применение изобретения позволяет образовать многослойные блоки с охватывающими и охватываемыми цилиндрическими поверхностями, а собранные в корпус трубы и соединенные между собой кольцевыми сварными швами секции в свою очередь образуют внешнюю охватывающую многослойную секцию и внутреннюю охватываемую многослой,ную секцию на всю длину корпуса трубы, is которых внешние кольцевые сварные швы разнесены относительно внутрен» них кольцевых сварных швов на максимальное расстояние, что обеспечивает равномерное распределение иэгибных напряжений, возникающих в ра" диальных сечениях многослойной стенки корпуса трубы, позволяет снизить до минимальных величин напряжения, действующие на кольцевой стыковой, сварной шов.

Ероме того, разрушение кольцевого сварного шва не влечет за собой вы«ода нэ строя конструкции.

Изобретение дает возможность уменьшить в два раза толщину кольце» вого шва и осуществить однопроходный сварочный процесс, что сокращает объем сварочных работ и повышает качество сварного шва а также осуществлять сборку и последующую сварку многослойных секций беэ применения центрирую- i щий устройств.

1013059

СР

ВНИИПИ Заказ 2858/13 Тираж 814 Подписное

Филиал .ППП . Патент, г. Ужгород, Ул.Проектйая, 4