МНОГОСЛОЙНЫЕ СВАРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ И ТРУБЫ

ЗАМКНУТЫЙ ЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ КОНТУР В РУЛОНИРОВАННОМ ИСПОЛНЕНИИ

Целью настоящей работы является изучение применения рулони­рованных обечаек в конструкции замкнутого циркуляционного кон­тура, эксплуатируемого в агрессивных условиях при давлении 20 МПа и температуре транспортируемой среды 350 °С.

Контур (рисунок) представляет собой изогнутую в пространстве петлю трубчатого сечения, состоящую из прямо - и криволинейных элементов внутренним диаметром 850 мм.

Все элементы контура, за исключением фланцевых разъемов и боковых вводов, выполнены из рулонных обечаек. На биметалли­ческую трубу (20К + 08Х18Н10Т) с толщиной плакирующего слоя 8 мм навита рулонная сталь марки 10Г2С1. Соединение элементов кон­тура в транспортабельные узлы осуществлялось сваркой, с использо­ванием специальных приспособлений. Радиус кривизны криволиней­ных элементов принят с расчетом обеспечения возможности их выпол­нения из рулонированных секторов (обечаек). Для криволинейных элементов с углом поворота в 180° радиус кривизны равен 1417 мм'.

Подобное техническое решение в отечественной практике исполь­зовалось впервые. В связи с этим при его реализации дополнительно был решен ряд конструкторских, прочностных и технологических задач. Оптимальное количество секторов, необходимых для образова­ния угла в 90°, по соображениям прочности было принято равным пяти. Для снижения общего уровня напряжений, предусматривалось увеличение расчетной толщины стенки секторов, по сравнению с ци­линдрической обечайкой, на 10 %. С учетом воздействия на контур, в процессе эксплуатации циклических нагрузок от давления и темпе­ратуры, расчетные толщины элементов контура были увеличены еще на 30 %. Общая толщина рулонной стенки составила 129 мм — цент­ральная труба толщиной 24 мм и 21 слой рулонной стали толщиной 5 мм.

Были рассчитаны прочность конструкции и температурные на­пряжения. Согласно расчетам рекомендована средняя скорость ох­лаждения контура, составляющая 40 °С/ч. Максимально допустимая скорость охлаждения 60 °С/ч рекомендовалась с ограничением числа циклов нагружения и проведением обязательного освидетельствова­ния контура после его эксплуатации. Расчетом предусматривался также случай аварийного расхолаживания. Рулонированная конст­рукция допускает одноразовое расхолаживание контура со скоростью

200 °С/ч в диапазоне температур 350—20 °С с последующим обяза­тельным обследованием.

Для обеспечения качественной сварки секторов необходимо выбрать соответствующую форму разделки их торцов, так как в ре­зультате механической обработки торца на карусельном станке в его сечении образовывался эллипс.

В результате конструкторской проработки была принята узкая tZ-образная форма разделки со сплошным заполнением шва и под - варкой его корня. Количество секторов и радиус кривизны вы­браны такими, чтобы эллипс выступающей кромки разделки под свар­ку не выходил за пределы толщины центральной трубы. Такая раз­делка обеспечивала выполнение качественных швов.

Механическая обработка торцов обечаек и их наплавка произво­дились в специальных приспособлениях.

Сварка кольцевых швов осуществлялась с использованием ручной электродуговой и автоматической сварки под слоем флюса.

Кольцевые швы подвергались 100 % рентгеноконтролю после заварки шва на высоту 40 мм и после полной заварки шва.

Наружная поверхность швов проверялась магнитной дефекто­скопией, внутренняя — цветной.

Для удобства сборки и разборки контур снабжен несколькими фланцевыми разъемами. С учетом высокой температуры эксплуата­ции фланцы выполнены свободными на буртах. Для изготовления фланцев приняты поковки из стали марки 20Х2МА, буртов — из ста­ли 20.

Внутренние поверхности буртов футерованы листовой сталью марки 08Х18Н10Т толщиной 6 мм. Торцевые поверхности буртов за­щищены аустенитной наплавкой. С целью повышения надежности и снижения усилия затяга фланцевые соединения выполнены на мем­бранных прокладках, привариваемых к футеровке буртов.

Боковые вводы контура предусмотрены в кованых буртах. Вводы одним концом привариваются к футеровке буртов, а другим — вы­водятся по широкоходовой посадке наружу и снабжаются резьбо­выми фланцами.

В виде отдельных транспортабельных блоков контур был постав­лен заказчику. Изготовленный контур был подвергнут гидравличе­скому испытанию пробным внутренним давлением 40 МПа с после­дующим 100 % контролем сварных швов: кольцевых — магнитной дефектоскопией снаружи и цветной изнутри; футеровки и мембра­ны — цветной.

С целью компенсации температурных удлинений во время экс­плуатации контур смонтирован на подвижных опорах шарового типа.

Использование в технике высокого давления контуров описанной конструкции позволяет достичь значительной экономии нержаве­ющей стали, расход которой на единицу изделия составил порядка 8000 кг при общей массе контура 280 633 кг.