Способ изготовления многослойных сосудов высокого давления

 

Союз Советских

Социалист ическик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТВЛЬСТВУ

<и> 856631 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 01.1079 (21)2823444 /25-27 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет

Опубликовано 230881. бюллетень Н9 31

Дата опубликования описания 230881

Р )м. кл.з

8 21 0 51/27

Государственный комитет

СССР ио дедам изобретеиий и открытий (53) УДК 621.774, .5(088.8) (72) Автор изобретения

В. С. Сапелкин (71) заявитель (5 4 ) СПОСОБ ИЗ ГОТОВЛЕ НИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ СОСУДОВ

ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к производству многослойных сосудов давления и может быть использовано при изготовлении предварительно напряженных сосудов давления для машиностроительной, химической, теплоэнергетической и других отраслях промышленности.

«Известен способ изготовления много- 0 слойных сосудов высокого давления,при котором корпус сосуда собирают иэ ряда тонкостенных обечаек и слоев наматываемой проволоки и приваривают к нему днища. Сборку корпуса сосуда осуществляют последовательным чередо- ванием тонкостенных обечаек и слоев наматываемой проволоки, при этом пе-О ред намоткой проволоки обечайки профилируют по спирали с шагом, равным шагу намотки так, что углубления, образуемые при профилировании второй и последующей обечаек, располагают между витками лежащего под обечайкой слоя проволоки )").

Недостаток известного способа заключается в необходимости наматывания проволоки с натяжением и койтроля эа усилиями натяжения, что усложняет процесс изготовления многослойных сосудов- ЗО

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления многослойных сосудов высокого давления, при котором исходную полосовую заготовку наматывают на центральную трубу с последукщим закреплением ее концов (2).

Недостатки известного способа заключаются в необходимости создания натяжения в процессе намотки полос на центральную трубу. Намотка с натяжением требует наличия сложного технологического оборудования и особенно усложняется при использовании широких полос, которые необходимо упруго растягивать в процессе намотки со значительными усилиями, достигающими значений в сотни и тысячи килограмм на одну полосу. Кроме того, в связи с тем, что в полосовом материале могут быть неоднородности структуры и различная прочность по толщи- не полосы, то в процессе намотки с натяжением возможны обрывы полосы или ее пластическая деформация, сННжающая прочность сосуда, Цель изобретения — повьтаение . прочности и упрощение технологии изготовления многослойных сосудов высокого давления.

856631

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления многослойных сосудов высокого давления, з аключающемуся в намотке на центральную трубу исходной полосовой заготовки с креплением ее концов, н качестве заготовки используют металлическую полосу иэ сплава с обратимым мартенситным превращением, которую получают путем прокатки при температуре, превышающей температуру указанного превращения, перед намоткой исходную заготовку подвергают холодному пластическому растяжению,а после закрепления ее концов полученную обечайку нагревают до температуры обратимого мартенситного превращения сплава.

Кроме того, полосу изготавливают из никелида титана при 550-600ОC, а нагрев, после закрепления ее концов, ведут при 60-120 С.

Способ осуществляется следующим образом.

Берут центральную трубу, выполненную иэ нержавеющей стали марки

12х18Н10Т, длиной 2000 мм, с наружным диаметром . 150 мм и(толщиной стенки 5 мм. Изготавливают полосу иэ никель-титанового сплава (никелида титана), содержащего по 50Ъ никеля и титана, шириной 100 мм и толщиной

0,5 мм методом прокатки при 550600 С. Полученную полосу после охлажо де ния до нормаль ной темп ера туры дополнительно прокатывают до получения толщины 0,4 мм. При этом полоса удлиняется примерно на 10%. Затем закрепляют один конец полосы на поверхности центральной трубы и свободно наматывают ее по спирали вдоль по поверхности трубы встык по кромкам и закрепляют другой конец полосы на поверхности центральной трубы. Концы

° закрепляют аргонно-дуговой сваркой или с помощью бандажей, надетых на края центральной трубы.

После закрепления концов полосы полученную многослойную обечайку нагревают до 60-120 С. При нагреве полоса из никель-титанового сплава

"вспоминает" свои первоначальные размеры, полученные при 550-600 С, укорачивается и утолщается. В результате возникших перемещений выбираются зазоры, образовавшиеся между полосой и поверхностью трубы при свободной намотке полосы, и полоса плотно, с усилием обжимает центральную трубу, создайая и ней сжимающие напряжения.

Далее на полученный слой наматывают следующую полосу и повторяют в указанной последовательности операции холодного пластического растяжения, закрепления концов и нагрева.

Таким образом, получают многослойную, предварительно напряженную тру,бу с требуемым количеством слоев.

Затем принаривают к многослойной трубе днища и получают сосуд высокого давления.

При температуре изготонления поло" сы иэ никелида титана н диапазоне

550-600 С в материале полосы релаксиI руют упругие напряжения, исчезают

-двойники деформаций, материал почти не окисляется на воздухе "и имеет достаточно высокую для прокатынания пластичность.

При нагреве до 60-120 С полоса из никелида титана полностью "вспоминает" свои первоначальные размеры. При нагреве до более низких или до более высоких температур, чем н названном диапазоне, не происходит полного вос15 становления первоначальных размерон полосы, Усилия, создаваемые при возвращении полосы к первоначально заданным размерам, рассчитываются заранее и рещ гУлируются с учетом свободных зазоров между поверхностью центральной трубы и нанитой полосой, Уменьшая зазоры и увеличивая толщину стенки полосы, можно создать усилия н центральной трубе, эквивалентные пределу текучести материала полосы. Для ние келида титана предел текучести составляет до 40 кг/мм при 100 С (т,е. при температуре мартенситного превращения), что позволяет изготавливать высокопрочные многослойные сосуды высокого данления, Помимо никелида титана полосы могут быть изготовлены из сплавов железо-нйкель, никель-алюминий (сплан

3S с 36,8%.ат. алюминия), медь-алюминийникель и др., обладающих эффектом

"памяти".

Использование предлагаемого способа изготовления многослойных сосу4() дон высокого давления обеспечивает по сравнению с известным способом следующие преимущества;

1, Упрощается технологический процесс изготовления многослойных сосудон за счет того, что в процессе намотки полосы не требуется производить ее напряжение,При этом упрощается технологическое оборудование, исключаются силовые приводы, ранее необходимые для создания тянущих усилий, исключаются операции по контролю за напряжением полосы в процессе ее намотки.

2. Использование никелида титана позволяет демпфировать колебания, ко55 торые возникают при течениях высоконапорных потоков жидкостей и газов в многослойных трубах, так как в отличие от известных материалов, таких как стали, цветные сплавы не обладают хорошей способностью к поглощению колебаний, что способствует предо. хранению сосуда от разрушений, вызываемых ударами и вибрациями. Многослойные трубы со слоями иэ никелида титана могут найти применение в ка856631

Формула изобретения

Составитель В. Томбулатов

Редактор И. Николайчук Техред Н. Ковалева КорректорЮ. Макаренко

Заказ 7071/12 Тираж 888 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная; 4 честве жаровых труб в газотурбинных двигателях, в двигателях ракет - в качестве корпусов камер сгорания, в качестве камер высокого давления в мощных гидравлических прессах и .гидрозкструдерах и т,п, установках.

1 .. Способ изготовления многослойных сосудов высокого давления, при котором исходную полосовую заготовку наматывают на центральную трубу с последующим закреплением ее концов, отличающийся тем, что, с целью повыюения прочности сосуда и 15 упрощения технологии его изготовления, в качестве исходной заготовки используют металлическую полосу иэ сплава с обратимым мартенситным превращением, которую получают путем про- gp катки прн температуре, превыаающей температуру мартенситного превращения, пере намоткой исходную заготов-. ку йодвергают холодному пластическому растяжению, а после закрепления концов полученную обечайку нагревают до температуры обратимого мартенситного превращения.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что металлическую полосу изготавливают иэ никелида титана при 550-600 С, а после закрепления ее концов нагревают до 60-120 С, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Р 670363, кл. В 21 0 51/24, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

9 608592, кл. B 21 0 51/14, 1976 (прототип).