CS225803B2 - The assembly jig for the welding of the external unit on the outside wall of the high-pressure reactor - Google Patents

Description

Vynález te týká vysokotlakých reaktorů nebo nádrží, používaných v chemickém průmslu.

Řada tlakových reaktorů nebo nádrží, používaných v chemickém průmslu, musí obsahovat prostředky pro jejich odívání nebo clhLazení. Aby te utpooojjla tato potřeba, je obvyklé, že te ke stěně nádrže přivaž plášť pro ovládání teploty, aby te tak vytvooil prstencovitý prostor, který ji obklopuje a ve kterém obíhá prostředí pro přenos tepla.

Nádrže, které jsou v provozu při poměrně nízkém tisku, te obvykle vyrábějí ze svařovaných plechů. Přivazování pláště všeobecně nepřináší žádné obtíže, neboť tento celek je vytvářen z druhu oceli, hodícího te pro svařovali.

U nádrží a reaktorů pracujících při vysokém tlaku se však používají různé způsoby konstrukce, umoožujjd bezpečně zvýšené hodnoty provozních tlaků. Kuppíkladu nádrže vystavené vnitřním Hálům vyšším než 35 MPa ooSÍ obvykle značnou tloušťku stěn, která přesahuje 7,5 cm, a konstrukčním m^^eriálem těchto stěn jsou obvykle ocdi t vysokou mechhaiickou odoonoosí a nikoliv tedy obyčejné ocdi, přičemž tyto οθ^ι!(^ vysokotlakých nádrží te nehodí ke svařování.

Nádrže určené k·tomu, aby byly za provozu vystaveny vysokému tlaku, jako jsou tlaky vyšší · než 35 MPa, t,e stále více vyráb^í vykováním cdistvého tělesa z jediného · ingotu ze speecální oce].i lo · vynikajících vlastnostech, což vylučuje potřebu pouu^at v celé konstrukci svarů. Je však ·nutné oppařit nádrž pláštěm pro ovládání teploty a je obvyklé vytvářet na vnějšku tělesa přílby, ke kterým te tento plášť pro ovládání teploty přivaM. Tento způsob výroby a výrobky, které jsou jeho výsledkem, však přinášej obtíže. Jelikož nappíklad konstrukční matterál nádrží te příliš dobře nehodí ke svařovánn, je nutná pečlivá pří225803 prava, jako je při použití přídavného kovu nebo předběžné pečlivě kontrolované ohřívání, aby bylo možno dosáhnout vysoké apeeifické teploty. Po provedeném sv dření je též nutno provést tepelné zpracování svaru. Přes věechna tato opsa-řiní má svar výraznou nácihrlnost ke vzniku trhlin a tyto trhliny, i když se zdají býtpouze lokálními anomááiemi, se mohou- zvětěovat a šířit se do vlastního tělesa nádrže a být přišinou předčasných poruch.

Uvedené problémy ředí vynález, jehož podstatou je prostředek pro mootáž vnějšího dílu přivalením na vnější stěnu vysokotlakého reaktoru, s^É^tt^v^aaj^^^íí z přípojného věnce в návarovými plochami, umístěného v obvodovém dotyku okolo příruby, vystuppUící ze stěny reaktoru, a sevřeného mmzi touto přírubou a svěrným členem, umístěným po jeho vnějším obvodě.

Přípojný věnec přesahuje podle dOLšího znaku vynálezu v axiální směru po celém svém obvodě okraje příruby a návarové plochy jsou tvořeny axiálně protilehlými okraat přípojného věnce.

Vnější povrch příruby může být opatřen obvodovou drážkou, umožňujcí vzájemné stlačení mezi přírubou a příponám věncem·

Vynález umožňuji připooit v^ěší plášť vysokotlakého reaktoru přivařením na jeho vnější stěnu, β to prostřednictvím mech£a}iiréhu avěrného spojení mezi přípo^ým věncem a přírubou vystupující z vnější stěny reaktoru. Problém s přmmým navařováním na stěnu reaktoru tedy odpadá. Veškeré trhliny, které by vyplynuly z přivaření pláště na přípojný věnec, se pak nebudou šířit do stěny nádrže. Jelikož. přípojný člen není ve svém počátečním stavu vystaven tahovému namáhán, takto vytvořený celek nepovol, i když vnitřní tlak podstatně převýší meacimmání tlak při normálním použlí. Podle vynálezu je tak možno osaddt na nádrž svečitelné přípojné věnce a plášt pro ovládání teploty, a nádrž potom zkoušet při tlacích přivý špicích maairnmání tlak při normálním pobudí.

Vynález a jeho výhody budou snáze pochopeny po následujícím popisu кulj£rétjíáu provedení formou příkladů s odvoláním na připojený výkres, ve kterém obr. 1 je podélný řez čáss,:í prostředku podle vynálezu, obr. 2 je příčný řez rovinou 2-2z obr. 1 a obr. 3 . až. .5 . jsou řezy obdobné řezu z obr. 1, zná^orňujcí alternativní provedení vynálezu.

Obr. 1 znázorňuje část stěny 10 vysokotlaké nádrže nebo reaktoru. Nádrže tohoto druhu, pro které může být vynálezu pouužto, pracuuí obvykle při tlacích vyšších než 35 MPa a mohou mít tloušťku stěny okolo 7,5 cm i více. Jak již bylo uvedeno výše, je pro bezpečné uzavření těchto prostředí o vysokém tlaku stěna nádrže často vytvářena z jediného kusu, tj. nádrž je často vykována z jediného ingotu ze sppccální oceli se špičkovými vlastnostmi. I.když tento maateiál zajišťuje dostatečnou odolnost vůči vysokým vnitřním tílkům, je všeobecně obtížné na nšj přivařovat přímo jak^l^c^oi maeerí^l., jako je kupříkladu matcršl pláště pro ovládání teploty. Tento typ svařování však lze provést pouze ze podmínky přípravného tepelného zpracování nebo tepelného zpracování následnici provedení svaru. Jak však již bylo naznačeno, je-li obal přímo . přifařen na těleso nádrže, veškeré trhliny vyppývaaící z tohoto přivaření se mohou šířit do stěny nádrže a vyvolat její předčasné porušení.

Jak je znázorněno na obr. 1, vylučuje vynález v podstatě výše uvedené obtíže, a to tím, že se okolo stěny 10 uníssí přípojný věnec 12 ze svea^;ieclné occli, a to v místě, kde z vnějšího povrchu stěny 10 vystupuje příruba 14. Odborníkům v oboru jsou známy oceei nebo jiné materá^, vyzneaním se dobrou svařitclností, které lze svářet bez jαrýcláckUi předběžných nebo následných zpracován. Obbykle jsou těmito mat dály obyčejné occli o obsahu uhlíku nižším ncž 0,35 %.

Na obr. 1 a 2 jc patrno, žc okolo příruby Ц jc umístěn přípojný věnec £g zc svvaitelné oceli a k přípojnému věnci 12 jc při-vařcn svary 20 plášl ££ pro ovládání teploty reaktoru. Přípojný věncc 12 přesahuje v axiálním směru po cclém svém obvodě okraje příruby 14 a návarové plochy 40 pro přivařiiií pláště 18. jsou tvořeny jeho axiálně protilehlými ^^1.

Přípojný věnec 12 ae na přírubu H nejprve . · nasadí a ' potom . se na přírubu 14 stáhne svěrným členem umíatěrýta po vnějSím obvodě přípojného' věnce 12. Tento svěrný člen 16 je vyroben z vysoce odolného mattrlálu, jako ze speciální oceli typu použitého pro stěnu 10 nádrže· V důsledku stažení svěrného členu 16 ·je přípojný věnec- 12 radiálně přitlačován na vnější povrch příruby · 14 takže se mezi tímto věncový^ členem a přírubou vytváří spoj těsný vůči tekutinám.

Je třeba si u této konstrukce povSimnout toho, že . příruba 14 a přípojný věnec 12 jsou vystavěny namáhání v tlaku, zatímco svěrný člen 16 je vystaven namáhání v tahu· Tato vlastnost je důůežitá z hlediska namhhní, kterému je přípojný věnec 12 ' vystaven · za provozu nádrže. Vysoký tlak působní zevnntř na konstrukci nádrže vede k tomu, že ji radiálně roztahuje. Toto radiální roztahování je v oblasti příruby 14 zachycováno atažerým svěrným členem ·16. Tento svěrný člen 16, který je ze slitiny s vynikajícími vlastnostmi, se obzvláště hodí pro to, aby vzdoroval namáháním vyvolávajícím roztahování stěny nádrže. ChaaaateeističtějSí je vSak to, že přípojný . věnec 12 z obyčejné siаřLtelíé oceli není vystaven význačným tahovým namáháním, která toto roztahování vyvolává, nebol roztahování je . bráněno druhým svěrným . členem 16. Přípojný věnec 12 je tedy v podstatě vystaven tlácovým namáháním.

Popsané rozdělení namáhání je chtarateeisticté, srovná! i se s tím, jaké by bylo v případě zruSení evěrného členu .16, nebo kdyby byl na přírubě 14 uchycen stažením pouze přípojný věnec 12. Raadální roztahování stěny nádrže by v tomto případě vyvolalo značná tahová namáčí v přípojném věnci 12, což by moldo být bráno v úvahu pro . zajiStění do statečné odoonosti vůči namáháním vyplývajícím z tlaků při normáání funkci, avSak nikoliv namáháním vyvozovaným při zkouSkách nádrže pod tlácem, například 1,5krát.vySSím · než je normáání tlak při maximálním využii!. Kdyby za - tohoto předpokladu byla stěna nádrže zatížena tlikeem mnohem vySSím, než je mtacimánní tlak vyskytuje! se při normá^ií funkci, aniž by přitom byla stažena druhým věncovým členem, mohla by zatížení, kterým by muuela vzdorovat, přesahovat mez pirižnooti maatriálu přípojného věnce 12. Tento důsledek je obzvláště zřetelný ze skitečnnssi, že tento maatriál (obvykle obyčejná·ocel) je svářisl-ný, ale nedosahuje odoolnootrzí speciální oceli pouuité pro vytvoření tělesa nádrže.

Je zřejmé, že· úprava podle vynálezu, tak, jak je· popsána v souuiilosti s provedením' dle obr. 1 a 2, zajiStuje jedinečné spolupůsobění mezi přípojiým věncem 12· ze svařitelného maateiálu a svěrným členem 16. který udržuje přípojný věnec 12 na svém místě a zajiStuje potřebnou · těsnost mezi tímto přípojrým věncem 12 a přírubou 14.· Kromě toho zachycuje svěrný ^člen ¹⁶ namáhání vypl.^lýwt^jc:í. z raH^ního rozta^vání n^rée a umožňuue, aby přípojný věnec 12 byl v podstatě vystaven pouze tlácovýfa namáháním.

Ještě dů^e^ější vlastnosti ústrojí podle vynálezu, než jsou ty, které z výSe uvedeného rozdělení íαmáhání, vypllývaa^C ' ze skitečnoosi, že se trhliny ve svaru nemohou rozSiřovat do vlastní stěny nádrže. Veškeré trhliny se objeví v místě upevnění pláStě 18 na· přípojný věnec 12 a nemohou naruuSt celistvost stěny·nádrže. V nejhorSzta nemůže dojít k ničemu jinému, než k unikání tekutého činidla ovládajícího teplotu, · které je pod nízkým tlikcem. · Podle vynálezu je tedy možno vytvořit vysokotlaký reaktor, obklopený pláStěm a vytvář^ící soustavu o zlepSených vlastnostech z ^edis^ mechanické o^<^3^i^c^é^1^zL a bránnc! vzniku předčasných poruch.

Z obr. 3 je patrná varianta provedení vynálezu, u které obvodová a střední část příruby 11 má v sobě · vybfáií vytvááeeící prstencovUou obvodovou drážku 21· Plocha vzájemného dosedání příruby H a · přípojného věnce 12 je tak zmeněena, což zvyšuje dotykový tlak mezi tímto přípojrýfa věncem 12 a zbývajícími plochami příruby 14. Tato úprava umožňuje snadno zaaistit tSanost mezi oběma prvky zvýSenými tlaky. Je třeba při · této příležitosti poznamenat, že je vSeobecně žádoucí, aby se mezi přírubou 14. přípojiýfa · věncem 12 a svěrným členem 16 dosáhlo těsnosti tohoto druhu, přičemž m^že být požadováno vytvoření otvoru procházejícího ^těmLto prvk^y, aby kupří^ato zaji^oval průchod ^te^ku^tého prostřed k rea^ktoru ne^bo mimo něj. Tlak zpracovávaného tekutého prostředí mlže být vySSzí než 35 MPa· a pro zabránění úniku tohoto tekutého prostředí je třeba zajistit účinné těsnění. Jak bylo uvedeno v souvislosti 8 obr. 1, je podle vynálezu přípojný věnec 12 obecně obklopen ústrojím pro jeho radiální stlačení. Obr. 4 a 5 ukazují jiné varianty dosažení tohoto, stlačení. Přípojný věnec 12 z obr. 4 je obklopen navíjecími závity z ocelového drátu 2g o vysoké pevnosti, které jsou vystaveny vysokému tahovému napětí. V tomto případě je možno použít přídržného stěnového prvku 30.

V dalším provedení znázorněném na obr. 5 je přípojný věnec ££ obklopen ocelovými pásky o vysoké pevnosti, pod tahovým napětím, které zajišlují potřebné namáhání pro radiální stlačení prvního věncového členu 12·

Na obr. 4 a 5 je čerchovaně vyznačena část příruby jj£, která může být vybrána ve formě obvodové drážky Jg pro zvýěení vzájemného stlačení mezi přírubou 14 a přípojným věncem.

Je samozřejmé, že vynález může být podroben obměnám zřejmým odborníkům, aniž by se při tom opustila jeho základní myšlenka. Přípojný věnec, o kterém bylo řečeno, Že může být prvotně osazen nasunutím na nádrž, může být alternativně mírně stažen smrštěním, které udržuje tento člen v jeho poloze až po obklopení vhodným ústrojím pro dosažení radiálního stlačení. Výraz mírně stažen smrštěním znamená, že toto stažení^nemůže zavést do tohoto prvního věncového členu tahy, které by způsobily překročení meze {družnosti kovu vytvářejícího tento věncový Člen v průběhu zkoušek nebo použití nádrže.

Claims (3)

1. Prostředek pro montáž vnějšího dílu přivařením na vnější stěnu vysokotlakého reaktoru, vyznačený tím, že sestává z přípojného věnce (12) s návarovými plochami (40), umístěného v obvodovém dotyku okolo příruby (14) vystupující ze stěny (10) reaktoru, a sevřeného mezi touto přírubou (14) a svěrným členem (16), umístěným po jeho vnějším obvodě.

2. Prostředek pro montáž podle bodu 1, vyznačený tím, že přípojný věnec (12) přesahuje v axiálním směru po celém svém obvodě okraje příruby (14) a návarové plochy (40) jsou tvořeny axiálně protilehlými okraji přípojného věnce (12).

3· Prostředek pro montáž podle bodu 1 a 2, vyznačený tím, že vnější povrch příruby (14) je opatřen obvodovou drážkou (24, 38).