МНОГОСЛОЙНЫЕ СВАРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ И ТРУБЫ
РАЗРАБОТКА МНОГОСЛОЙНЫХ ДНИЩ И ФЛАНЦЕВ ДЛЯ СОСУДОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
В настоящее время в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности СССР широко применяются многослойные рулонированные сосуды высокого давления. По сравнению с коваными и кованосварными рулонированные сосуды обладают высокой надежностью и экономичностью.
Однако в современной конструкции многослойного рулонирован - ного сосуда не полностью реализованы преимущества многослойности, поскольку многослойной является только цилиндрическая часть сосуда, а концевые элементы (фланец и днище) остаются монолитными.
Технико-экономический анализ подтвердил высокую эффективность и целесообразность замены монолитных днищ и фланцев в рулонированных сосудах на многослойные. Себестоимость их изготовления в среднем в 2 раза ниже себестоимости монолитных кованых.
Вопрос замены монолитных концевых элементов на многослойные приобретает особое значение при изготовлении крупногабаритных сосудов с внутренним диаметром 2 м и более. С увеличением размеров
|
|
сосудов толщина поковок для днищ и фланцев растет и может достигать 1 м.
|
Рис. 2. Сечение многослойных днищ после штамповки. |
Такие поковки изготавливаются по специальным заказам заводами тяжелого машиностроения и имеют высокую себестоимость, превосходящую стоимость листового проката в 2—4 раза.
Изготовление концевых частей сосудов в кованом исполнении вызывает определенные трудности получения стабильных механических свойств в поковках больших толщин. Кроме того, у днищ и фланцев, изготовленных из поковок, возникает опасность появления хрупких разрушений в процессе испытаний и эксплуатации.
Разработка конструкции и технологии изготовления многослойных днищ и рулонированных фланцев проводилась применительно к технологическим возможностям ПО Уралхиммаш. При этом необходимо создание конструкции многослойных концевых элементов, которые могут быть изготовлены заводом на имеющемся оборудовании и оснастке, без освоения принципиально новых технологических процессов.
Идея применения слоистой стенки в концевых частях известна с 40-х годов, однако способы изготовления и их конструктивное оформление оставались неизвестными.
ИркутскНИИхиммашем совместно с ПО Уралхиммаш были предложены конструкции и способы изготовления многослойных днищ и фланцев из листового проката.
На рис. 1 показана конструкция и способ изготовления многослойных днищ, на рис. 2 и таблице — сечение и изменение толщины
|
Изменение сечения толщины стенки днища Днище
|
стенки многослойного (d = = 800 мм, Sисх = 92 мм) и монолитного (d — 2400 мм, S исх = 260 мм) днищ после штамповки, на рис. 3 — конструкция многослойного ру - лонированного фланца.
|
|
|
|
ИркутскНИИхиммашем совместно с ПО Уралхиммаш проведен комплекс экспериментов и исследований по отработке технологии изготовления и проверке прочности рассматриваемых конструкций днищ и фланцев.
|
Рис. 3. Конструкция монолитного (а) и многослойного рулонированного (б) фланца. |
Отработка технологии изготовления многослойных днищ производилась на моделях диаметром 160—300 мм и экспериментальных днищах диаметром 500—800 мм. Определены оптимальные технологические параметры изготовления, обеспечивающие требуемое качество многослойных днищ для сосудов высокого давления.
Прочностным испытаниям с доведением сосуда до разрушения было подвергнуто семь экспериментальных сосудов с многослойными днищами. Во всех днищах имелись центрально-расположенные патрубки. Установлено, что эллиптическое многослойное днище по сравнению с монолитным более податливо. Эллипсоид многослойного днища стремится принять форму шара при нагружении его давлением опрессовки выше рабочего в 1,7 раза. В связи с этим давление разрушения многослойного эллиптического днища стремится к давлению разрушения шара и превышает таковое давление монолитного эллиптического днища.
На основании экспериментальных и исследовательских работ разработан стандарт предприятия на изготовление многослойных днищ. ПО Уралхиммаш изготовлено более 20 промышленных сосудов с многослойными днищами диаметром 1—2,4 м и толщиной стенок 100—260 мм.
Отработка конструкции, технологии изготовления и изучение прочностных характеристик рулонированных фланцев производилась на экспериментальных образцах диаметром 500—800 мм.
Экспериментами и прочностными исследованиями определен технологический процесс, обеспечивающий необходимое качество изготовления, определена методика расчета толщин наплавок на торцы фланца, обеспечивающих осевую прочность фланца и резьбовых соединений.
Нами совместно с ПО Уралхиммаш изготовлен первый промышленный сосуд диаметром 800 мм с рулонированным фланцем для Гу - бахинского химзавода.
