Способ изготовления многослойных конструкций

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, преиму1|;ественно сосудов и труб, включающ-ш навив )1 vvv,,.i..: :K :SiiiJiiofriU ку из рулонной полосы отдельных многослойных обечаек, соединение их между собой и размещение в межслойных зазорах жидкотекучего отверж,цающегося с адгезией к металлу проме-жуточного материала, отличающийся тем, что, с целью повышения на,дежности и долговечности конструкций, размещение промежуочно-го материала в межслойных зазорах производят после соединения многослойньЕ обечаек между собой, для этого конструкции нагревают до заданной температуры,, откачивают из межслойных зазоров воздух, заполняют их жидким веществом, получая давление конденсации его паров, превышающее атмосферное, и затем вводят а межслойные зазоры промежуточньгй материал под давлением, превышающим давление конденсации паров вещестаа.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ав 0 пи « ц В 21 Р 51/24 цргчщ)Я " ", д Я т Н. "ъФ g L +aI j «««„Ьл. ! ямЫмд II 1»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 43

«« фъ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТИЙ (2I) 3465124/25-27 (22) 07.07.82 (46) 07 05 84 a . II- 17 (72) Б.Е.Патон, A.Ï.Êëèìåíêî, С.И.Красноокий и Э.М.Дыскин (71) Киевский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института по строительству магистральных трубопроводов (53) 621.774.2 (088.8) (56) I Авторское свидетельство СССР

Н- 71464, кл . В 21 1« 51/24, 194!

2. Курамжин А.В. и др. Изготовление многослойных сосудов. — В кн. Химическое машиностроение, НИИХИИИАШ, 1973, 1» 63, с. 4-5.

3. Патент Франции 2157045, кл. F 16 L 9/00, 1973 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, преимущественно сосудов и труб, включающий навивку из рулонной полосы отдельных многослойных обечаек, соединение их между собой и размещение в межслойных зазорах жидкотекучего отверждаю.— щегося с адгезией к металлу промежуточного материала, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности конструкций, размещение промежу очного материала в межслойных зазорах производят после ссединения многослойных обечаек между собой, для этого конструкцию нагревают до задан. нои температуры, откачивают иэ меж" слойных зазоров воздух„ =-аполняют их жидки.-. веществом. получая давление конденсации его паров,, превышающее

Ю ф" атмосферное., и затем вводят в межслойные зазоры промежуточнь«й материал под давлением, прев 1шающим давление I конденсации гаров вещества.

1090480 эксплуатации.

Изобретение относится к способам и готовления многослойных конструкций, состоящих из отдельных элементьв со слоистой стенкой, преимущественно сварных, а именно к изготов5

Лению труб и трубопроводов, корпусов сосудов и другого Оборудования в двухслойном и многослойном исполнении, работающих под давлением в

1Î коррозионных средах, и может быть использовано в газовой, нефтяной, химической промышленности и энерге тике.

Известен способ изготовления многослойных труб, при котором металлическую полосу или полотнище наматывают па спирали до образования рупонираваннай абечайки, после чего отдельные обечайки сваривают между собой кольцевыми швами до образования "О конструкции трубы, трубопровода или корпуса сосуда заданной длины 1 1 .

Известен также способ, при котором отдельные предварительно свальцован- 25 ные незамкнутые обечайки наслаивают одну на другую. Операцию наслаивания повторяют до получения необходимой талшины слоистой стенки обечайки(2).

Для получения конструкции трубы 3(„ или. корпуса сосуда заданной длины готовые слоисты» с:бечайки сваривают между собой кол. -:цевыми швами (как и в первом случае). В обоих случаях торцы крайних обечаек сваренной конст-. рукции замоналичивают приваркой монолитных обечаек или донышек (если эro сас уд) .

Однако изготовление слоистых конст рукций из:ec:тнь1л и: пособами приводит „4п к Образованию неизбежных технологи-. ческих зазоров между смежными слоями в каждой обечайке, величина которых часто превышает допустимую техническими нормами и зависит от качества исходного листа или полосы — их разно толщинности, серповиднссти, волнистости и т.д.

Зазарь между слоями в обечайках создают и корпусе сварной конструкпни концентраторы напряжений, возни/ кающие в результате совместной работы жестких монолитных сварных кс.г ьцевых швов с податливой слоистой стенкой.

Кроме того, гри разгерметизации знут- „ реннего слоя обечайки (что можeò быть следствием сварочньвг пор, микро-. трещин и других дефектов) в межслайные зазоры изнутри конструкции проникас" рабочий продукт (газ или жид",îñòü) под давлением, что приводит к преждевременному разрушению конструкции от давления. 11ри разгерметизации гаружного слоя г, межслойные зазоры проникает влага H 3 окружающей конструкпи1о среды, чта также приводит к быстрому разрушеник. изделия от коррозии.

Наиболее близким к изобретению является способ изготовле ия многослойных конструкций, включающий наиивку из рулонной полосы отдельных многослойных обечаек, соедин".íHå их между собой и размещение в межслойных зазорах жидкатекучего отверждающегася с адгезией к металлу промежуточного материала. Б качестве последнего используют жидкотекучие атверждающиеся термопластичные или термореактивные смолы„ которые пос— ле отверждения скрепляют (склеивают) смежные слои между собой и герметизиру|от зазоры от проникновения в них газа или жидкости Г 3 3

Однако данный способ имеет ряд недостатков. Так„при сварке отдельных слоистых квазимонолитных обечаек (элемен ов ) между сбсй (при изго— товлении конструкций) в =варных калг-цевых швах образуются пары . ..г неметаллические включения из-за попадания в сварочную нанну промежуто ..ного материала (смолы ),, что приводит к снижени|о прочности сварных соединений. Поэтому для получения высокого качества сварных швов по концам каждой абечайки оставляют под сварку пустые (свободные от промежуточного материала) у .астки длиной да 150 мм, 3 I. „ астки остаются в стенке конструкции пссле ее окончательного изготовления и в период

Наличие пустых незаполне.гнн; межслойных околошовных участков допуска ет проникновение в эти пустсты газа или жидкости через во.:кожные микродефекты в швах изнутри Ico Ilc р кции или снаружи ее..

Таким образом, конструкции, состоящие из слОисTbix квази!-О налитие)х об гаеrc технОла Гии не уда!",> .o r вОряют .

НОСТИ И ДОЛГОВЕ".:- ОС . л . Зта: .OáÅHHO

ВажНО ДЛЯ Ка Не т Р УКг нй л r. ",".. С т Рая ЬНЫХ газонефтепроводов, из готавленньг-. из!

090480 многослойных и двухслойных обечаек, вероятность возникновения дефектов н сварных швах которых велика иэ-за большого количества (сотни тысяч) элементов.

Целью иэобре- ния является повышение надежности и долговечности конст-, рукций.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления многослойных конструкции, преимущественно сосудов и труб, включающему навивку из рулонной полосы отдельных многослойных обечаек, соединение их между сооои и размещение в межслойных зазорах жидкотекучего отверждающегося с адгезией к металлу промежуточного материала, размещение последнего в межслойных зазорах производят после соединения многослойных обечаек между собой, для этого конструкцию нагревают до заданной температуры, откачивают из межслойных зазоров воздух, заполняют их жидким веществом, получая давление конденсации его паров, превышающее атмосферное, и затем вводят в межслойные зазоры проме>куточный матерь.ал под давлением, превышающим давление конденсации паров газа.

На чертеже представлена схема осущестзления предлагаемого способа.

При осуществлении данного способа должны выполняться следующие условия.

„35

Жидкое вещество при температуре, до которой нагрета конструкция во время введения промежуточногс мате.. риала, испаряясь в зазорах до состояния насьпцения, должно развивать давление, превышающее атмо сферно е .

При этом условии исключается возможность проникновения воздуха в межслойные зазоры через микродефекты из окружающей конструкцию атмосферы.

Кроме того, вязкость парообраэующего вещества при температуре конструкции во время введения промежуточного материала должн быть достаточно низкой чтобы оно могло свободно

У

50 затекать в ме>кслойные зазоры конструкции, Указанным требованиям удовлетворяют различные углеводороды — однокомпонентные жидкие вещества, HBchi

weнные пары которьг создают давление выше ат " .сфе>>ного в широком диапазоне температуо.

Замещение воздуха в зазорах изделия насьппенными парами можно выполнить достаточно быстро путем предварительного вакуумирования зазоров с одновременным введением туда небольшого количества парообраэующего жидкого вещества. Требуемое количество. насьш)енного пара и парообраэующего вещества определяется объемом зазоров в иэделии и составляет всего лишь около IX от общего объема зазоров и берется из такого расчета, чтобы после испарения жидкости до состояния насыщения в зазорах оставалось жидкой фазы примерно до 20 мл на объем зазоров в 3 л.

Жидкая фаза необходима для того, чтобы в промежутках времени между замещением воздуха и введением промежуточного материала компенсировать небольшие утечки пара из зазоров конструкцип через микродефекты.

В период замещения воздуха в зазорах насьппеннымн парами в отличие ст периода введения промежуточного материала существенного паде ния вакуума наблюдаться не будет, так как время введения парообразующей жидкости 1> числяется секунцами благодаря малом, ее количеству и

»иэко>. вязкости, 8 Nîð паго..бразуюшего вещества опреде $ åòñÿ свойствами промс>куточ ног материала и, в первую очередь, -.e>..ï ратурой максимальной жидкотекучести (наиме«ьшей вязкости).

Гак, если в качестве промежуточного материала используют петролатум, жидкотекучесть которого достаточна при температуре l30-140 С, то в као честве парообразующего вещества берут жидкий углеводороц й-октан (С Н,e) развивающий давление насыщецных паров при указанных температурах 1,1 — 1,5 кг/см . Если исполь2. зовать более тугоплавкий материал, напр;.мер битум марки БН-)У, при тей»евагуре 220-230 С, то в качестве парообразующего вещества целесообразно взять Н-додекан (С „2Н„ ), развивающий давление насьпцения при этих температ,рах 1,1-j,4 кг/см

По мере введения в межслойные зазоры промежуточного материала под давлением, превышающим давление конденсации (насьш ения) пара, последний сжимается из-за уменьшения сво1090/}80 бодноГО Объема QQQopoL li вследств}}е этого конденсируется в жидкую фазу,. уступая место новым порциям вводимого промежуточного матepHQJIQ. По мере затекания материала в зяsaplы

C пОд дя»3ле}»}лем про исхо цит непрерывная конде3}сяцил новых 1» но }}ы порций пара, вппоть до заполнения Б.:=-Гo объема

ЭЯЭОРОВ.

После заполне}}и}1 всего объема э я зо ров про } 1»-х{ут очным ма териялом весь вась}о}енньг} пяр пере}}де} в жидкую фазу„ .уменьшив при этом свой объем в несколько сот ряз. Благодаря этому жил}(ости в зазорах останется немного H он» распределится -3 зазорах

iIo всем поверхностям слоем Б нице

0TäeJiüHüã. Капель, которые практически не повлияют iia герметичность отвердевшего материала. 20

При Oтверждснии введенного в межслойные зазоры промежуточнсго материала возможно изменение е|о объема увеличение или уменьшение. Так кяк эти зазоры малы по Ябсоп}отной величи- д не и не пре}зышяют 0,1-0,3 мм, то увеличeHHP объема скомпенсирует{.я неболь. шими упругими дефоп -:QLip}IIIII слоев !., ({.; а ча},;кч, 1> CJ»у-.-.» е -,>,*,, 1}ь}}}е}31}}} Объе1 заначив авием м= тс;. наля = нео ;.>(одимомт иэб ITo»i jo,,-. -. 031}1:„естве, допусКЯЕМ(»М IЯ},>}(Е 1;и» H { IePPOH}»- г;.{»чае „„ебо<1} lj}H{ I}i уг}ру; им}1 дефов}}атция-, МИ СЛОЕ 3, 1;

П и !! e p -, .-" Гот Явливают мио Î слойн";. ю Обеч< йк;- . !cх;с>{ойеые зазоры котовой »-Iì{>JI}}я}от не{)>т>}нь{м бит..мом

БН-*1У.

i{р

Е пе..->в;-{о 0"1ередь нзвиэя{от из c}я...ь-"

IEOIj JIeIiTI j МГОГOC, 0 !и "." 0{>e" }ай (1» . между слоями стен}(и Kni .-.рого образуются Tex>}aëîãè О{..ки:= зазоры 2.

После это:- ." о бе:-1 Я(}{к."1 с в арин» а}{>т х

».{ех{ду cоoб(й кольце}зым}1 швами 3 в кон с "рук ц:-оо труб}»t з ада}}ной длин 1, а и стенках K;o-,((oA обечайки кснствукции (иэделия 1 Бь 1{ерлпвают };есквОэные ОТВерстия 4 и 5. Зате}1 из-. е."11}е. нагoeBQj ". ДО 2» 3 0 eii пеРЯтУРЯ ма}ксимальнОЙ >riljt(t(0 ек "-}е{ ти нефтебитума БН-1У? и зап..11>а}ат сквозные Отверст;}-я и и 5, прсцна(3наченные д.(:-;. Бведе:ния 13 мех(слой}}1.}е . Эяэоры 2 промеz точно!"0 iQTepllLL» я, головками 6 и 7.

Головка 6 имее- Бну-::р}1 канал 8„ который связывает межслой.:и-.. ЭЯЭ1>}>,1 насосом 9 и емкостью 10 содержащий промежуточный материал в разжиженном виде . Сьяз ь осуществл ена через трубопровод ) 1, снабженный запорным краном 12.

Гологка 7 имеет Внутри три незави-.

cIIìü}x канала 13, 14 и 1, тя}0}{е связанные Однсй стороной с зазором 2 °

С другой стороны канал !3 связан с вакуум-насосом 16 через трубопровод 17 с краном 18; канал !4 связан с »QcocoH 19 и емкостью 20, содержащей промежуточный материал в разжиженном Биде, через трубопровод 21 с краном 22; канал 15 связан с ем- костью 23, содержащей жидкое паро= образное вещество в данном случае

Н-додекан), через трубопровод 24 с краном 25. Головки 6 и 7 вместе с соответствующими насссами и емкостями смонтированы на тележках 26 и 27, которые могут перемещаться вдоль и поперек изготовляемой конструкции. Перед заполнением каналы 8, 13, !4 и 15 перекрыты соответственно кранами 12., 18, 22 и 25.

Заполнение межслойных зазоров промежуточным .-.:.QòepHàëo}i }эедут i=

; я{еду>ащем порядке-„, Сначала открывают кран 13 и БК3ноч»от Баку{7мчасо(1 6 Дп}-, oч »(Яч}»вания

БОЭДУХЯ из эаэОрОВ После Откачки

БО>3ду>(я что реГистрир" ется вакуум метром (}»е показан, „кр зн 18 закрыва}а, я коан 25 отквыва}от„после ser o из емкости 23 в зазоры ".=:п.оступает порция жидкого Ii--цодекii(Q. При об-!

j(e i o =ъеме зазоров в 3 л эта порция

»,.Блям «-!0 )(! М>1, <, QQ- »>»>я н ЦОдекан испаряется, Б результате

:. Ям Об>разуется Ятмосфера КЯсыщенных 1ЯРОВ ЭТОГО ВЕЩЕСТВЯ. }}ЯЛИЧИЕ В зазорах насыщенных паров фик(.ируется

"lQío Íå òp01 I { 1}е показ ян?, ко то рьlй рет нстрирует давление 1 ., Г }сг { см !

1oсле этого KpRH 25 эакрыва}ог» открыБа}от краны )2 и 22 и вкл}о»хя}от насо Ll 9 и }9. Разжих(ен}}ь»й битум через каналы 8 H ) - . и 0}.В(}рсти;{ 4

»(5 поступает под давле}}нем 1 5=

2 ати в зазоры . Процес{ ведут до ,Я1, л}»ениc; OP} о объема ЭQЭ(>ров о чем судя: «о прекраще.н"и}о pQС::ода

j)303 j >t: J"òλI "}ОГО м "epHRле иэ ем} -Ос" то ",с i!0(j{P OKOH»IQ}»HII 3 ЯПОЛН, OI

K"3Qttb! 2 H 22 пе1-екрыва}:.-. Я насось} 9 и 1 9 выл(л}оча}от, 1{онстр sjкцию Ох.

}1»1жда}от, ИQr!pHI}e!!, (обри 3гиванием

1090480

Со с тавител ь В, То мб улато в

Редактор И.Петрова Техред В,далекорей Корректор C.Øeêèàð

Заказ 2939/31 Тираж 64)

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий

I!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб . д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 водой, а головки 6 и 7 отводят от конструкции.

Как показывает опыт, наблюдается непрерывное (сплошное 1 распределение промежуточного материала в межслойных зазорах по сему их объему, по всем поверхностям слоев. После отверждения материала проникновение между слоями газа или жидкости изнутри конструкции и агрессивной среды извне ее исключается.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом позволяет существенно снизить вероятность преждевременного разрушения трубопроводов и сосудов давления, состоящих из многослойных обечаек, продлить срок их непрерывной работы„ а также уменьшить загрязнение ок- ружающей среды и опасность воз10 никновения катастрофических ситуаций.