Способ изготовления многослойных сосудов высокого давления

 

Изобретение относится к области изготовления многослойных сосудов давления и может найти применение в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение прочностных характеристик, долговечности и надежности и упрощение технологий изготовления многослойного сосуда . Дпя этого стальную полосовую заготовку навивают на центральную обечайку сосуда, цовышая постепенно в процессе навивки температуру нагрева . Центральную обечайку сосуда одновременно охлаждают. Регулируя интенсивности нагрева полосовой заго-. товки и охлаждения центральной обечайки , получают оптимальное распределение температуры по толщине многослойной стенки изделия, которая в конце процесса навивки изменяется вдоль радиуса по линейному закону. После окончания навивки и закрепления свободного конца полосы к наружному слою сосуд охлаждают до нормальной температуры. При этом в стенке сосуда возникают напряжения, оптимально распределенные по слоям, и при последующем нагружении сосуда рабочим давлением слои оказываются нагруженными равномерно. 2 ип. SS (f С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHGMY СВИД=ТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4096880/31-27 (22) 23.07.86 (46) 15.01.88. Бюл. № 2 (71) Московский институт химического машиностроения (72) Л.Д.Луганцев и В.Б.Ромашевский (53) 621.791:629.12 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 608592, кл. В 21 0 51/24, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 856631, кл. В 21 D 51/24, 1981. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ СОСУДОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области изготовления многослойных сосудов давления и может найти применение в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение прочностных характеристик, долговечности и надежности и упрощение технологии изготовления многослойного ео„SU„„1366269 А 1 (51)4 В 21 D 51/24 В 23 К 28/00 суда. Для этого стальную полосовую заготовку навивают на центральную обечайку сосуда, цовышая постепенно в процессе навивки температуру нагрева. Центральную обечайку сосуда одновременно охлаждают. Регулируя интенсивности нагрева полосовой заго-. товки и охлаждения центральной обечайки, получают оптимальное распределение температуры по толщине многослойной стенки изделия, которая в конце процесса навивки изменяется вдоль радиуса по линейному закону.

После окончания навивки и закрепления свободного конца полосы к наружному слою сосуд охлаждают до нормальной температуры. При этом в стенке сосуда возникают напряжения, оптимально распределенные по слоям, и при последующем нагружении сосуда рабочим давлением слои оказываются нагруженньвеи равномерно. 2 ил.

-1366269Изобретение относится к изготовлению многослойных рулонированных сосудов высокого давления и может быть использовано при их производстве для химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслей промышленности.

Целью изобретения является повьппение прочностных характеристик, долго- )0 вечности и надежности многослойных рулонированных сосудов высокого давления и упрощение технологии их.изготовления путем создания предварительного напряженного состояния с опти- 15 мальным распределением начальных напряжений по слоям сосуда и упрощение технологии его изготовления.

На фиг.1 представлена схема осуществления предлагаемого способа; на 20 фиг.2 — графики окружных напряжений в стенке многослойного сосуда.

Способ осуществляют следующим образом.

Центральную обечайку 1 сосуда дли- 25 ной 1500 мм с наружным диаметром

1260 мм и толщиной 30.мм, выполненную из низколегированной конструкционной стали, например из стали

09Г2С, надевают на барабан 2 и,уста- 30 навливают между тремя валками, один из которых 3 является ведущим, второй 4 — нажимным, а третий 5 — поддерживающим. К центральной обечайке прикрепляют сваркой один конец полосовой заготовки 6 шириной 1500 мм и толщиной 5 мм из низколегированной рулонной стали, например из стали

10Г2С1. Затем осуществляют -навивку полосы на центральную обечайку, при- 40 жимая навиваемый слой нажимным валком 4.

В процессе навивки полосовую заготовку 6 нагревают равномерно по ширине в зоне подачи ее на барабан 2 с помощью нагревательного устройства 7.

Температуру нагрева полосы в процессе навивки постепенно повышают до

200-250 С при числе слоев 40-50. Одновременно центральную обечайку 1 со-.50 суда охлаждают изнутри, пропуская через барабан 2 охлаждающую жидкость по каналам 8, обеспечивая тем самым, .отвод тепла от внутренних слоев сосуда, Интенсивность охлаждения В rrpo цессе навивки регулируют, изменяя расход охлаждающей жидкости.

Повышая температуру нагрева полосовой заготовки в процессе навивки и регулируя интенсивность охлаждения центральной обечайки и внутренних слоев сосуда, получают в результате оптимальное распределение температуры по толщине многослойной стенки изделия: в конце процесса навивки температура изменяется вдоль радиуса по линейному закону, средняя величина градиента температуры составляет м1 К/мм, После окончания навивки свободный конец полосовой заготовки закрепляют сваркой к наружному слою и охлаждают сосуд до нормальной температуры.

При охлаждении в стенке сосуда возникают напряжения, оптимальным образом распределенные по слоям, при этом во внутренних слоях окружные наиряжения .сжимающие, в наружных — растягивающие, величина напряжений изменяется вдоль радиуса таким образом, что при последующем нагружении сосуда рабочим давлением слои оказываются нагруженными равномерно. В результате интенсивность напряженного с состояния сосуда в рабочих условиях существенно снижается по сравнению с сосудом, изготовленным известным способом, что повышает прочностные характеристики, долговечность и надежность изделия и позволяет снизить его металлоемкость.

На фиг.2 показаны графики окружных напряжений в стенке многослойного рулонированного сосуда, изготовленного известным способом (кривые 1) и данным способом (кривые 2). Наружный диаметр сосуда D = 2900 мм,внутренний диаметр d = 2400 мм, толщина стенки Ь = 250 мм. Штриховыми линиями показаны начальные напряжения, сплошными линиями — результирующие напряжения при нагружении сосуда рабочим давлением 48 МПа. Представленные результаты получены методами численного эксперимента на ЭВМ. При рабочем давлении интенсивность результирующих напряжений в сосуде, изготовленном предлагаемым способом в l 5 раза меньше по сравнению с напряжениями в. сосуде, изготовленном известным способом, что позволяет снизить на 157 металлоемкость изделия, уменьшив толщину стенки сосуда до 210 мм. Долговечность конструкции с оптимальным распределением начальных напряжений при нестационарном режиме нагружения повышается более, чем в 3 раза.

1366269

Использование предлагаемого способа изготовления многослойных рулонированных сосудов высокого давления имеет возможность получать предварительно напряженные конструкции с оптимальным распределением начальных напряжений по слоям, что обеспечивает равномерное нагружение слоев и снижение интенсивности напряженного состояния конструкций в рабочих условиях, повышает прочностные характеристики,долговечность и надежность изделий, позволяет обоснованно снижать их металлоемкость. Способ упрощает технологический процесс изготовления рулонированных сосудов, позволяет отказаться от сложного и дорогостоящего оборудования для натяжения полосовой заготовки в процессе ее навивки на центральную обечайку сосуда и для предварительной прокатки полосовой. заготовки перед операцией навивки, имеет широкую область применения, позволяя изготавливать многослойные рулонированные сосуды высокого давления как из легированных, так и иэ простых конструкционных сталей.

Формула и э о б р е т е н и я

Способ изготовления многослойных сосудов высокого давления, включаю-щий навивку стальной полосовой заготонки на центральную обечайку с закреплением ее концов и создание в конструкции предварительного напряженного состояния, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения прочностных характеристик, долговечности и надежности путем ".îçäàíèÿ предварительного напряженного состояния с оптимальным распределением начальных напряжений по слоям сосуда и упрощения технологии его изготовления, полосовую заготовку нагревают, повышая постепенно температуру нагрева в процессе навивки, при этом центральную обечайку одновременно охлаждают, а после окончания процесса навивки и закрепления свободного кон25 ца полосовой заготовки к наружному слою сосуд охлаждают до нормальной температуры.

1366269

Составитель 3.Хаустова

Техред И.Попович . КорректоР Л.Пилипенко

Редактор 10.Середа

Заказ 6728/11 Тираж 709 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4