Способ изготовления многослойного сферического сосуда высокого давления

т 1 1 ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(23)Приоритет Опубликовано 15.1180, бюллетень й 9 42 Государстаепиый комитет СССР по Аеааю изобретеиий и открытий.5(088.8) Дата опубликования описания 17,1180(72) Авторы изобретения Н. Н. Мельников и Н. М. Потапов Ордена Трудового Красного Знамени Центральный научноисследовательский и проектный институт строительныхметаллоконструкций "ЦНИИпроектстальконструкция"(54) СПОСОБ .ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО СФЕРИЧЕСКОГО СОСУДА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ 1Изобретение относится к способам изготовления многослойнйх сосудов высокого. давления, например для атомных реакторов, .реакторов химической цромьапленности или сосудов для хранения жидкостей и газов. Известен способ изготовления многослойного сферического сосуда высокого давления путем монтажа много-. слойной металлической оболочки, поверх которой устанавливают решетку из арматурных металличеаких элементов меридианального и кольцевого направлений с пределом упругости,превышаю щим предел упругости оболочки, причем меридианальные элементы решетки закрепляют на куполах, которые размещают на пблюсах сферы, после чего в сосуде создают давление, при котором оболочка переходит в пластическую стадию, а напряжения в решетке не превьапают предела упругости.После снятия давления полярные купола и решетка, к которым она крепится., демонтируются, в полюсах растачиваются отверстия под сплошностенчатые патрубки, которые затем привариваются ко всем или нескольким внутренним слоям Я. Однако увеличение прочности многослойного сосуда, полученного такимспособом, происходит только за счетнаклепа металла слоев и уменьшениязазора между ними. Сосуд оказываетсяметаллоемким, так как каждый слой выполняется сплошным и не преднапрягается. Металл патрубка оказываетсяненаклонным. Кроме того, в зоне соединения многослойной стенки и сплошностенчатого патрубка, в аилу их различной жесткости, Ври эксплуатации сосуда возникает высокая концентрациэ напряжений, которые могут быть оп- . ределяющими при оценке надежности сосуда, особенно при его циклической работе.Цель изобретения - повышение прочности сосуда и уменьшение его металлоемкостиПоставленная цель достигаетсяза счет того, что металлическую .оболочку изготавливают с патрубками, на которых закрепляют меридианальные элементы решетки, после .снятия давленияна полученном полуфабрикате монтируют следукщую оболочку с патрубком и ар-. матурной решеткой, пространство между оболочками заполняют несжимаемым материадом, преимумественно жидкостью, и создают в сосуде давление, обеспечивающее пластическую деформацию наружной оболочки.Каждый последующий слой патрубкавыполняют с внутренним диаметром, меньшим наружного диаметра патрубка предыдущего слоя, а перед насадкой их нагревают. Для равномерного распределения напряжений в слоях сосуда арматурные элементы наружной решетки смещают относительно арматурных элементов внутренней решетки.На фиг. 1 показана первая стадияизготовления сосуда (сборка внутреннего слоя (оболочки) сосуда); наФиг. 2 - вторая стадия (установка решетки по внутренней оболочке сосуда).Первоначально на монтажной площадке собирают внутреннюю сплошную оболочку 1 из углеродистой стали и соединяют ее с патрубками 2, располагаемыми на полосах сферы. Отдельноизготавливают патрубки 3 второгослоя из высокопрочной стали с внутренним диаметром, меньшим наружногодиаметра патрубка оболочки, и в нагретом состоянии с натягом надеваютна патрубки 2 внутренней оболочки.Затем к патрубкам второго слоя крепятся и натягиваются по меридианам "с помощью натяжного устройства изог. -нутые по Форме внутренней оболочкиарматурные элементы 4, напримеркруглого сечения, из высокопрочнойстали,а к ним привариваются армирующие элементы 5 кольцевого направления.Далее в сосуде создают опрессовочное -давление, при котором оболочка (первый слой) пластически формируется, а второй, армирующий, слой(решетка) формируется в зоне упругоств. После снятия давления в оболочкевозникает благоприятное распределение остаточных напряжений.Затем монтируют третий слой (вторую сплошную металлическую оболочку,аналогичйую внутренней оболочке 1)из углеродистой стали, поверх которой располагают четвертый слой (решетку, аналогичную второму слою).посленатяжения армируйшйх"элементов.четвертого слоя пространство между.оболочками (первым и третьим слоем)заполняют несжимаемыми материалами, -" "найрймер-жидкостью;-и к "сосуду"прикладывается давление, при которомвторая оболочка переходит в пластическую стадию, а обе решетки остаются в упругой. После снятия давления обе оболочки остаются благоприятно преднапряженными.Монтаж оболочек и решеток цродолжают до получения необходимой толшины стенки сосуда.Соединив всеслои дренажными от-верстйями, по изменению давления вмежслояной жидкостй-судят о герметочности первой внутренней оболочки, Припомощи этих же отверстий следят задавлением в жидкости между каждойпарой близлежащих оболочек и контролируют их состояние.Изготовленный предлагаемым способом сосуд высокого давления обладаетповышенной прочностью, так как всеего сплошные слои оказываются благоприятно преднапряженными, а металл,иэ которого они изготавливаются, на-,клепанным, часть слоев заменена высокопрочной решеткой, Все слои многослойных патрубков также преднапряжены,так как их надевают друг на друга снатягом. В зове крепления оболочек 15 к патрубкам нет скачка жесткостей,благодаря чему при работе возникаетболее равномерное распределение напряжений в этой зоне и повышается несущая способность и надежность сосуда, Щ Кроме того, имеет место снижениеметаллоемкости конструкции, .поскольку,часть слоев заменена высокопрочнымиармирунщими элементами, а каждыйсплошной слой преднапрягается, чтодает возможность изготовить его меньшей толщины.Формула изобретения1. Способ изготовления многослойного сферического сосуда высокого Зр давления, при котором монтируют внутренюю металлическую оболочку, уста навливают на нее решетку из арматурных металлических элементов меридионального и кольцевого направлений с З 5 пределом упругости, превышающим предел упругости оболочки, и создают всосуде давление, обеспечивающее .пластическую деформацию оболочки, инапряжение в решетке, не превышающеепредел упругости, о т л и ч а юф щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и прочности сосудаи уменьшения его металлоемкости, металлическую оболочку изготавливаютс патрубками, на которых закрепляют 45 меридиональные элементы решетки, после снятия давления на полученном полуфабрикате монтируют следующую оболочку с патрубком и арматурной решеткой, пространство между оболочками р заполняют нессжимаемыа материалом,преимущественно жидкостью, и создаютв сосуде давление, обеспечивающеепластическую деформацию наружной оболбчки;2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, чтопатрубки выполня"ют многослойными с соединением слоевпоследовательно с оболочками и ре:шетками,причем каждый последующийслой выполняют с внутренним диамет- р ром, меньшим наружного диаметра патрубка предыдущего слоя, а перед насадкой слои патрубков нагревают.3. Способ по п. 1 о т л и ч а ю.щ и й с я тем, что, с целью равномерного распределения напряжений в778885 Мищенковака Ко екто О. Б оставитель ЕХ Ма Г Редакто Закаэ 7 оман Подпис нР 113035, Ноокаа 4/5нлнал ППП "патент", г. унгород, ун. Проектная 4 слоях сосуда, арматурные элементынаружной решетки смешают относитель"но арматурных элементов внутреннейрешетки. Тираж 986 рственного комитета эобретений и открыт жоае е 899/9ВНИИПИ Госупо делам Источники информации 4 принятыево внимание при экспертнэе 1. Патент Франции М 1487463,кл, В 21,0, 1967 (прототип).