Способ изготовления многослойных корпусов сосудов и труб

(ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(ТЪ 9 ОПИСАНИЕ ИН АВТОРНОМУ %ИНТЕЛ(56) 1. Курамкин.А.Ь. и др. Создани многослойных рулонированных сосу-. дов высокого давления в СССР.-фХимическоемашиностроением, 1973, .9 63, с. 6-72. Авторское свидетельство СССР 1 770623, кл. В 21 Р 51/24, 1977 (Фототип).(54)(57) СПОСОБ ИЭГОТОВЛЕНИЯ ННОГОСЛОЙНЫК КОРПУСОВ СОСУДО И ТРУБ,прн котором из листов выполняют мно-.гослойные секции с частью слоев,смещенных относителъно осталъных собразованием уступов по сварнваеьвааторцам и затем сваривают секции меиду собой, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью упрощения технологии, повнаения производительностии надежности иэделий, многослойныесекции получают путем рулонной намотки иэ по крайней мере двух листовравной длины, перед намоткой листысдвигают один отниосителъно другогов направлении продольной оси изготавливаемого корпуса, стыкуют ии по5025 Изобретение относится к способамизготовления многослойных рулонированных изделий и может быть исполь"эовано при производстве труб, колонн и другого оборудования в многослойном исполнении для нефтеперерабатывающей и химической промышленности.Известен способ изготовления корпусов сосудов и труб, согласно которому к центральной обечайке приваривается конец рулонной полосы, после чего осуществляется ее плотная намотка по спирали до образования многослойной обечайки с последующей сваркой конца посленего витка к нижележащему слою продольным швом, а на торцах изготовленной обечайки путем направки выполняют монолитные кольца. Затем иэ отдельных рулонированных обечаек кольцевыми швами сваривается корпус сосуда ) 11 . 2Недостаток указанного способа заключается в том, что обечайки соединяют между собой кольцевыми сварными швами на всю толщину многослойной стенки, которые являются опасными концентраторами напряжения и создают локальное напряженное состояние при воздействии иэгибных напряжений в радиальных сечениях изделия.В этих условиях возникает значительный разброс в прочности многослойной стенки изделия при воздействии определенных нагрузок.Палболее близким к изобретению по технической сущности является способ изготовления многослойных корпусов сосудов н труб, при котором из листов выполняют многослойные секции с частью слоев, смещенных относительно остальных с образованием уступов по свариваемым торцам и затем 40 сварнвают секции между собой.Многослойную секцию получают путем наложения отдельных листов одного на другой до образования многослойного.пакета, а затем часть слоев 45 сдвигают относительно остальных с образованием уступов по свариваемым торцам 1 2).Однако при изготовлении многослой. ного корпуса иэ многослойных секций с уступами для образования замкнутого контура секции необходимо собирать по окружности, что снижает производительность и повышает трудоемкость изготовления, и необходимо соединять их между собой дополнительными продольными сварными шаами, которые увеличивают объем сварочных работ и снижают надежность и долговечность, изделия.Цель изобретения - упрощение тех нологии, повышение производительности и надежности изделий.Поставленнач цель достигается тем, что согласно способу изготовления многослойных корпусов сосудов и трубЬ 5 при котором из листов выполняют многослойные секции с частью слоев, смещенных относительно остальных с образованием уступов по свариваемым торцам и затем сваривают секции между собой, многослойные секции получают путем рулонной наМотки из по крайней мере двух листов равной длины, перед намоткой листы сдвигают один относительно другого в направлении продольной оси изготавливаемого корпуса, стыкуют их по тор. цам и сваривают стыковым швом.На фиг. 1 представлена схема получения отдельных многослойных секций; на фиг, 2 - многослойные секции, полученные предлагаемым способом; на фиг. 3 - то же, продольный разрез; на фиг. 4 - вариант намотки секции из трех листов; на фиг, 5 многослойные секции, полученные из трех листов; на фиг. 6 - многослойный корпус трубы.Способ изготовления многослойных корпусов труб осуществляется известными техническими средствами, представляющими собой разматыватель,роль- ганг, падающие валки, правильную машину и машину для намотки многослойных секций, которая содержит центральный намоточный валик (барабан), опорные и нажимные валки и т.д. (не показаны).Изготовление корпуса многослойной трубы осуществляют следующим образом.Две стальные листовые полосы 1 выполняют равными по длине и ширине, продольные кромки одной полосы 1 смещают относительно продольных кромок другой палосы в направлении продольной оси изготавливаемого корпуса на половину их ширины. Концы полос 1 соединяют между собой стыковым сварным швом по торцам с последующим удалением усиления сварного шва.Общая расчетная длина сваренных между собой полос 1 должна быть во столько раз больше расчетного примера поперечного сечения корпуса трубы, сколько слоев имеется в ее стенке.Сваренные между собой полосы 1 с разматывателя подающими валками через правильные машины с проводкой по рольгангам (не показан) подают в намоточную машину (не показана) и передней краевой закрепляют на центральном барабане (валке), после чего проводят намотку полос 1 и образуют многослойнуюсекцию 2 с внешней охватывающей поверхностью и многослойную секцию 3 с внутренней охватывающей поверхностью равных диаметров и равной толщины.Торцовые многослойные секции корпуса рулонируют из сваренных междусобой полос 1 равной длины, но вэтом случае ширина одной полосы вдва раза больше ширины другой полосы,Если начало намотки ведется полосой 1, большей по ширине, то образуют торцовую многослойную секцию52 с внешней,охватываемой поверхностью, а полосой 1, меньшей по ширине,.образуют торцовую многослойнуюсекцию 3 с внутренней охватывающейповерхностью. 30Кроме того, многослойные секции2 и 3 можно рулонировать из трехполос, которые сваривают между собой следующим образом,Две полосы 1 располагают параллельно, совмещая их продольные кромки в стык, а торец третьей полосы 1совмещают с торцами, двух параллельно расположенных полос 1 на половину их ширины, затем концы трех полос соединяют между стыковым сварнымшвом, с последующим удалением усиления сварного шва (фиг. 4).При подаче в намоточную машинуи закреплении концов двух полос 1рулонируют многослойные секции 2 собразованием охватываемой поверхности, а при подаче в намоточнуюмашину и закреплении конца одной полосы 1 образуют многослойные секции3 с охватывающей поверхностью(фиг.5). З 0После изготовления многослойныхсекций 2 и 3 концы полос на внешнейохватываемой поверхности и на внутренней охватывающей поверхности приваривают к смежным слоям витков внутренним и внешним сварными швами 4(фиг. 6), а концы полос в первых и.последних витках приваривают к смежным слоям витков внутренним и внешним и продольными сварными швами 5. 40Затем многослойные секции 2 и 3соединяют между собой путем сооснойпосадки (одевания) внутренних охватывающих поверхностей секций 3 навнешние охватываемые поверхностисекции 2, по системе отверстие - вал.. Торцы секций 2 и 3 соединяют между собой внутренними и внешними сварными швами б, используя нижележащиесопрягаемые охватываемые и охватывающие поверхности в качества остающихся подкладок. Перед сборкой корпуса трубы иэ многослойных секций 2 и 3 проводят следующие предварительные технологи ческие операции. Механически обраба" тывают стыкуемые торцы и сопрягаемые поверхности многослойных секций для обеспечения их размерной точнос-. ти перед посадкой. На сопрягаемые 60 поверхности секций путем напыления наносят соединительный материал, например припой, клей и т.д.,а в процессе посадки секций их нагревают до расплавления и создают прочное сое динение между сопрягаемыми поверхностями.Кроме того, на сопрягаемые поверхности секций напыляют промежуточныймягкий металл, например алюминий,свинец, что позволяет производитьпрессовую или легкопрессовую посадкупутем запрессовки одной секции в дру-.гую в холодном состоянии.Производят нагрев охватывающих поверхностей (отверстия) или производят охлаждение охватываемых поверхностей (вала), что дает возможностьосуществить их посадку с натягом.П р и м е р. Изготавливают многослойную трубу длиной 11000 мм, диаметром 1420 мм и толщиной стенки20 мм, состоящую иэ многослойныхсекций, которые рулонируют из высокопрочных полос стали 12 ХГНМФ толщиной 4 мм и шириной 2000 мм.Изготовление многослойных секцийосуществляют следующим образом. Двеполосы из стали 12 ХГНИФ шириной2000 мм и толщиной 4 мм выполняютравными по длине, а затем продольныекромки одной полосы смещают относительно продольных кромок второй полосы в направлении продольной оси трубы на половину их ширины, т.е. на1000 мм, а концы полос соединяют между собой по торцам .стыковым швом посредством электродовУОНИ 13/55 диаметром 4 мм, при силе тока 180-200 Ас последующим удалением усилениясварного шва.Общая расчетная длина сваренныхмежду собой полос должна быть востолько раз больше расчетного периметра поперечного сечения изготовляемой трубы, сколько слоев имеется вее стенке, т.е. расчетный гериметртрубы равен 3,14.1420 мм:4458,8 мм,а в многослойной стенке толщиной20 мм содержится пять слоев по 4 мм,следовательно общая длина сваренныхмежду собой полос должна быть равна4453,8.5: 22294 мм.Затем из сваренных между собой полос рулонируют многослойные секцияс образованием внешней охватываемойповерхности и внутренней охватывающей поверхности равных диаметровд,который определяется из средней величины суммы расчетных внешнего диаметра 2 и внутреннего диаметра пизготовляемого корпуса трубы,где Э= 1420 мм, д =1420-401380 мм,1420+1380откуда д == 1400 мм2при этом в секциях образуются многослойные стенки равной толщины 10 мм,Торцовые многослойные секции рулонируют из сваренных между собой,полос, но в этом случае ширина одной полосы, равной 2000 мм, должнабыть в два раза больше ширины другойполосы, равной 1000 мм, 1013059После иэготовления многослойных секций концы полос на внешней охватываемой и внутренней охватывающей поверхностях и концы полос в первых и последних витках приваривают к смежным слоям витков внутренними и внешними продольными швами посредством электродов, УОНИ 13/55 диаметром 4 мм при силе тока 180-200 А.Изготовленные многослойные секции собирают в корпус трубы путем последовательной посадки охватывающей поверхности на охватываемую поверхность секций, а совмещенные в стык торцы многослойных секций соединяют между собой внутренними и внешними 35 фольцевыми сварными швами посредством сварочной головки СВХ ГН 2 ИЮ диаметром 3 мм под флюсом АНи силой тока б 0-700 А, при этом использу.ют нижележащие слои витков в качест О ве остающих подкладок.Для образования соединения между сопрягаемыми поверхностями секций на их поверхность напыляют припой ПСр 40 с температурой плавления 700- 25 730 фС или на обезжиренную поверхность напыляют клей на основе термореактивной эпоксидной смолы, которая склеивает поверхности при нагреве до 180-200 фс.С целью осуществления посадки сопрлгаемах поверхностей блоков с натягом охватывающие поверхности блоков нагревают до 300-400 С. Применение изобретения позволяет образовать многослойные блоки с охватывающими и охватываемым цилиндрическими поверхностями, а собранные в корпус трубы и соединенные между собой кольцевыми сварными швами секции в свою очередь образуют внешнюю охватывающую многослойную секцию и внутреннюю охватываемую многослой,ную секцию на всю длину корпуса трубы, в которых внешние кольцевые сварные швы разнесены относительно внутрен них кольцевых сварных швов на максимальное расстояние, что обеспечивает равномерное распределение иэгибных напряжений, возникающих в ра" диальных сечениях многослойной стен" ки корпуса трубы, позволяет снизить до минимальных величин напряжения, действующие на кольцевой стыковой, сварной шов.Ероме того, разрушение кольцевого сварного шва не влечет за собой выхода нэ строя конструкции.1Изобретение дает возможность уменьшить в два раза толщину кольце" вого шва и осуществить однопроходный сварочный процесс, что сокращает объем сварочных работ и повышает качество сварного шва а также осуществлять сборку и последующую сварку многослойных секций беэ применения центрирую- г щий устройств.