ES2291631T3 - Recipiente de presion para el almacenamiento bajo presion de medios gaseosos. - Google Patents

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Abstract

Recipiente de presión para el almacenamiento de medios gaseosos bajo presión formado por un tubo con unión soldada longitudinal, que se cierra en sus dos extremos y que al menos en un extremo posee un orificio para el llenado y el vaciado, caracterizado porque el tubo (1, 2) con unión soldada longitudinal fabricado con el procedimiento UOE posee un diámetro = 508 mm y un límite de alargamiento mínimo = X 70 y cuyos extremos abiertos se unen y cierran con piezas (4, 5) rebordeadas a modo de cúpulas, porque el recipiente de presión así construido se diseña pra una presión de llenado mínima de 200 bar a temperatura ambiente y porque una pieza (5) rebordeada se provee de un orificio para el llenado y el vaciado, siendo configuradas la unión soldada longitudinal de los tubos (1, 2) y todas las demás uniones (3, 6, 7) soldadas desde el punto de vista de una resistencia a vibraciones permanentes lo más alta posible con relación a amplitudes grandes de la carga y estando mecanizado al menos el lado interior de la unión soldada longitudinal de los tubos (1, 2) en toda la longitud y poseyendo la forma geométrica de la sección transversal de los cantos de soldadura de las uniones (3, 6, 7) soldadas circulares, que unen entre sí los tubos (1, 2) y las piezas (4, 5) rebordeadas, la forma de un tulipán alargado con una zona de raíz, que se estrecha.

Description

Recipiente de presión para el almacenamiento bajo presión de medios gaseosos.
El invento se refiere a un recipiente de presión según el preámbulo de la reivindicación 1 para el almacenamiento bajo presión de medios gaseosos.
A través del documento DE 38 441 64 A1 se conoce un procedimiento para la fabricación de recipientes de presión en el que, partiendo de una banda caliente laminada para su normalizado, se construye un tubo con unión soldada longitudinal, cuyos extremos abiertos se cierran por medio de un procedimiento "Spinning" para formar un fondo con forma de casquete. Al menos uno de los extremos cerrados posee un orificio para en llenado y el vaciado del recipiente de presión.
El recipiente así fabricado posee un límite R_{P0,2} de alargamiento de al menos 355 N/mm^{2} y una resistencia R_{m} de tracción de 490 a 630 N/mm^{2}. El diámetro del recipiente de presión es de 229 mm y el grueso de pared es de 3,2 mm.
Un recipiente de presión así construido sólo posee un volumen de llenado limitado y desde el punto de vista de una resistencia a vibraciones permanentes lo más grande posible no está diseñado para amplitudes grandes de los esfuerzos.
En el documento WO-A-9716678 se divulga un sistema de transporte, en especial un barco, para gas natural sometido a una presión.
El sistema de transporte se compone de una gran cantidad de botellas de gas, formando 3 y 30 botellas de gas agrupadas una celda. La unión con las diferentes botellas de gas se realiza a través de tuberías provistas cada una con una válvula de control para cada celda.
El llenado de las botellas gas tiene lugar en un margen de presión entre 2.000 y 3.500 psi y el vaciado se realiza hasta una presión mínima de 100 a 300 psi. Las botellas de gas son fabricadas a partir de tubos, siendo cerrados los extremos abiertos con caperuzas a modo de cúpulas. En el caso de presiones más altas se refuerza la parte cilíndrica de las botellas de gas por medio de una envoltura de fibras, con preferencia fibras de vidrio o de carbono. Las diferentes celdas se disponen con preferencia en posición vertical en la bodega del barco.
El objeto del invento es divulgar un recipiente de presión para el almacenamiento bajo presión de medios gaseosos, que, con una relación favorable entre las medidas exteriores y el peso, posea un volumen de llenado lo más grande posible, se pueda fabricar de una manera rentable y esté diseñado para una resistencia a vibraciones permanentes grande desde el punto de vista de la amplitud de los esfuerzos.
Este problema se soluciona, partiendo del preámbulo, con las características de la reivindicación 1. Los perfeccionamientos ventajosos son objeto de las reivindicaciones subordinadas.
De acuerdo con la doctrina del invento, el tubo con unión soldada longitudinal fabricado con el procedimiento UOE (forma de U, forma de O, Expansión) posee un diámetro \geq 508 mm (20'') y un límite de alargamiento mínimo \geq X 70 (70.000 psi = 482 N/mm^{2}) y los extremos abiertos del tubo están unidos y cerrados con piezas rebordeadas a modo de cúpulas, estando provista una de las piezas rebordeadas de cúpula de un orificio para el llenado y el vaciado.
El recipiente de presión así formado está diseñado para una presión de llenado mínima de 200 bar y la unión soldada del tubo y todas las demás uniones soldadas se configuran desde el punto de vista de una resistencia a vibraciones permanentes grande en relación con las amplitudes de la carga, siendo mecanizado al menos el lado interior de la unión soldada de los tubos en toda su longitud y poseyendo las uniones de soldadura circular, que unen los cantos de soldadura de los tubos y de las piezas rebordeadas de cúpula la forma de tulipán alargada con una zona de la raíz, que se estrecha.
A diferencia del estado conocido de la técnica se incrementó el diámetro para aumentar el volumen de llenado y se elevó considerablemente el límite de alargamiento. Este aumento puede ser utilizado paran reducir el grueso de pared, lo que da lugar a un ahorro de peso, o para elevar la presión de llenado.
La propuesta se caracteriza porque para la formación del recipiente de presión se aprovecha una tecnología de oleoductos acreditada (Stradtmann, Stahlrohr-Handbuch, 10ª edición, Vulkan-Verlag, Essen 1986, páginas 164-167) para fabricar con ella un recipiente de presión barato, que pueda ser sometido a mayores amplitudes de los esfuerzos. Las mayores amplitudes de la carga resultan de la alternancia de un llenado total y un vaciado casi total de los recipientes de presión.
El recipiente de presión se compone generalmente de un tubo fabricado con el procedimiento UOE con unión soldada longitudinal, cuya longitud puede ser hasta de 18 m. Varios recipientes de presión dispuestos paralelos entre sí pueden formar una unidad de almacenamiento transportable, estando unidos entre sí los orificios de los recipientes de presión por medio de tubos.
Estas unidades de almacenamiento se disponen con preferencia en un bastidor de sujeción. Varias unidades de almacenamiento de esta clase pueden ser dispuestas por ejemplo en la bodega de un barco, uniendo entre sí, por razones de costes, con preferencia dos tubos de 18 m cada uno con unión soldada longitudinal fabricados con el procedimiento UOE con una unión soldada circular para alcanzar así las longitudes correspondientes de los recipientes de presión.
Las piezas rebordeadas a modo de cúpula se construyen como semiesferas con un tramo cilíndrico, que se une con una unión soldada circular con el extremo abierto del tubo. Con el tramo cilíndrico se favorece la unión lo más resistente posible a vibraciones permanentes de las piezas a modo de cúpula con los tubos y hace posible, además, la utilización de dispositivos de centraje interiores durante el ensamblaje. Al menos uno de los tramos cilíndricos posee, con vistas a un ahorro de peso un grueso de pared equivalente al grueso de pared nominal del tubo. Para garantizar la realización correcta de los métodos de soldadura aplicados se fabrican las piezas rebordeadas a modo de cúpulas con una calidad del material y con un análisis análogos a los de los tubos con unión soldada longitudinal.
Las unidades de almacenamiento se disponen con preferencia en posición vertical, en especial en la bodega de un barco. El orificio para el llenado y el vaciado puede ser previsto a elección en la pieza rebordeada a modo de cúpula superior o inferior.
Si se dispone el orificio en la parte superior, es necesario disponer en el recipiente de presión un tubo ascendente, que se extienda hasta la pieza rebordeada situada en la parte inferior. Con él se garantiza, que los líquidos y las partículas de suciedad, que se desprendan del gas a transportar, puedan ser aspirados. En el caso de un orificio dispuesto en la parte inferior no hay necesidad de disponer un tubo ascendente. Sin embargo, el orificio dispuesto en la parte superior tiene la ventaja de que simplifica el acceso para el tendido de tubos.
Para poder mantener el tubo ascendente largo en su posición se prevé al menos un apoyo, que se extienda sobre la sección transversal interior del tubo. Con preferencia se construye el apoyo como trípode simétrico.
Según la composición del gas es preciso elegir correspondientemente el material para el recipiente de presión. También puede ser necesario, que la pieza rebordeada situada en la pare inferior se provea de un recubrimiento interior inhibidor de la corrosión.
Para obtener una resistencia a vibraciones alta se somete al menos el lado interior de las uniones soldadas longitudinales a un mecanizado en toda su longitud. Se comprobó, que es especialmente eficaz un redondeo de las transiciones con cantos vivos entre la unión soldada y el cuerpo adyacente del tubo. El mecanizado se realiza con preferencia por fresado, lijado o tratamiento con chorro del interior. En especial con el tratamiento con chorro se generan tensiones propias de presión, que influyen positivamente en la resistencia a vibraciones permanentes. Además, con el tratamiento con chorro y el lijado se igualan las zonas puntiagudas de la superficie, que favorecen las entalladuras.
En el mismo sentido del aumento de la resistencia a vibraciones permanentes se puede contemplar la definición propuesta de la forma geométrica de la sección transversal de los cantos de soldadura de las uniones circulares soldadas. La forma geométrica posee con preferencia la forma de un tulipán alargado con zona de raíz, que se estrecha. Esto tiene la ventaja de que se puede recurrir a una soldadura orbital en ranura estrecha automática y económica.
Las medidas expuestas más arriba para aumentar la resistencia a vibraciones permanentes son necesarias para poder aprovechar plenamente las ventajas de un material más resistente. Si bien los materiales de alta resistencia pueden soportar esfuerzos mayores, son más sensibles a entalladuras que los materiales de menor resistencia. Por ello es preciso, que en la configuración del recipiente de presión se preste especial importancia a que se evite la formación de puntos de entalladura.
Otras características, ventajas y detalles del invento se desprenden de la descripción que sigue de un ejemplo de ejecución representado en el dibujo. En él muestran:
La figura 1, una vista longitudinal de un recipiente de presión fabricado según el invento.
La figura 2, en un a representación ampliada, una sección longitudinal de la figura 1.
La figura 3, una sección en la dirección A-A de la figura 2.
La figura 4, el detalle W de la figura 2.
La figura 5, el detalle Y de la figura 2.
La figura 1 representa una vista longitudinal de un recipiente de presión fabricado según el invento. Se compone de dos tubos 1, 2 con unión soldada longitudinal fabricados con el procedimiento UOE, que se unen entre sí por medio de una unión 3 soldada circular.
Los extremos abiertos de los tubos 1, 2 se unen cada uno por medio de una unión 6, 7 soldada circular con una pieza 4, 5 rebordeada a modo de cúpula y se cierren.
La figura 2, muestra en una sección longitudinal el mismo recipiente de presión en una representación a mayor escala. Para poder llenar el recipiente de presión con gas y vaciarlo se dispone en este caso un orificio en la pieza 5 rebordeada a modo de cúpula del lado derecho para poder conectar a él el sistema de tubos. El sistema de tubos se compone de un tubo 8 ascendente, que se extiende hasta la zona final de la pieza 4 rebordeada a modo de cúpula situada en este caso en el lado izquierdo. Los detalles de la unión del tubo 8 ascendente en la pieza 5 rebordeada a modo de cúpula situada en la parte derecha se representan en la figura 4.
Para el posicionado seguro del tubo ascendente en el recipiente de presión se prevén en este ejemplo de ejecución tres apoyos 9, 10, 11. El apoyo en la pared interior del recipiente de presión tiene lugar a través de un adaptador de material 12 plástico, para no dañar la pared interior del recipiente de presión. La superficie del adaptador 12 orientada hacia la pared interior del recipiente de presión se configura de tal modo, que se pueda asentar en lo posible sin intersticios.
Para la unión lo más resistente posible a vibraciones permanentes de las piezas 4, 5 rebordeadas a modo de cúpulas con los tubos 1, 2 poseen estos a continuación de la semiesferas un tramo 19, 19' con forma cilíndrica, que hace, además, posible de dispositivos de centraje interiores durante el ensamblaje.
La figura 3 muestra en una sección A-A de la figura 2 los detalles del apoyo 9. Este se construye como trípode simétrico con tres brazos 13, 13', 13'' dispuestos desplazados 120º cada uno. En la zona central se dispone un ensanchamiento 14 a modo de disco por el que pasa el tubo 8 ascendente.
En la figura 4 se representa en detalle W de la figura 2. Para la unión del tubo 8 ascendente con la pieza 5 rebordeada a modo de cúpula se suelda en el orificio una pieza 15 de unión de pared gruesa. El tubo 8 ascendente es unido con la pieza 15 de unión por medio de una unión 16 soldada circular. La prolongación del tubo 17 de unión sólo se esboza. Se une igualmente con la pieza 15 de unión con una soldadura circular.
En la figura 5 se representa el detalle Y dela figura 2. Muestra la forma geométrica de la sección transversal de los cantos de soldadura para la soldadura 3 circular. Esta forma geométrica se caracteriza por una forma de tulipán alargada con una zona de raíz, que se estrecha.
Lista de símbolos de referencia
Nº
Denominación
1, 2
Tubo con unión soldada longitudinal
3
Unión soldada circular
4, 5
Pieza rebordeada a modo de cúpula
6, 7
Unión soldada circular
8
Tubo ascendente
9, 10, 11
Apoyo
12
Adaptador
13, 13', 13''
Brazo del apoyo
14
Ensanchamiento a modo de disco
15
Pieza de unión
16
Unión soldada circular
17
Tubo de unión
18
Unión soldada circular
19, 19'
Tramo cilíndrico

Claims (22)

1. Recipiente de presión para el almacenamiento de medios gaseosos bajo presión formado por un tubo con unión soldada longitudinal, que se cierra en sus dos extremos y que al menos en un extremo posee un orificio para el llenado y el vaciado, caracterizado porque el tubo (1, 2) con unión soldada longitudinal fabricado con el procedimiento UOE posee un diámetro \geq 508 mm y un límite de alargamiento mínimo \geq X 70 y cuyos extremos abiertos se unen y cierran con piezas (4, 5) rebordeadas a modo de cúpulas, porque el recipiente de presión así construido se diseña para una presión de llenado mínima de 200 bar a temperatura ambiente y porque una pieza (5) rebordeada se provee de un orificio para el llenado y el vaciado, siendo configuradas la unión soldada longitudinal de los tubos (1, 2) y todas las demás uniones (3, 6, 7) soldadas desde el punto de vista de una resistencia a vibraciones permanentes lo más alta posible con relación a amplitudes grandes de la carga y estando mecanizado al menos el lado interior de la unión soldada longitudinal de los tubos (1, 2) en toda la longitud y poseyendo la forma geométrica de la sección transversal de los cantos de soldadura de las uniones (3, 6, 7) soldadas circulares, que unen entre sí los tubos (1, 2) y las piezas (4, 5) rebordeadas, la forma de un tulipán alargado con una zona de raíz, que se estre-
cha.
2. Recipiente de presión según la reivindicación 1, caracterizado porque el recipiente de presión posee dos tubos (1, 2) con unión soldada longitudinal fabricados con el procedimiento UOE unidos entre sí con una unión (3) soldada circular.
3. Recipiente de presión según la reivindicación 1 y 2, caracterizado porque la longitud de un tubo es hasta de
18 m.
4. Recipiente de presión según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las piezas (4, 5) rebordeadas a modo de cúpulas se construyen como semiesferas con un tramo (19, 19') cilíndrico unido por medio de una unión (6, 7) soldada circular con los extremos abiertos del tubo (1, 2).
5. Recipiente de presión según la reivindicación 4, caracterizado porque al menos el tramo cilíndrico de las piezas (4, 5) rebordeadas a modo de cúpulas posee un grueso de pared equivalente al grueso de pared nominal del tubo
(1, 2).
6. Recipiente de presión según las reivindicaciones 1, 4, 5, caracterizado porque las piezas (4, 5) rebordeadas a modo de cúpulas se fabrican con una calidad de material y con un análisis análogos a los de los tubos (1,2) con unión soldada longitudinal.
7. Recipiente de presión según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque varios recipientes de presión dispuestos paralelos forman una unidad de almacenamiento transportable y porque los orificios de los recipientes de presión están unidos ente sí por medio de tubos.
8. Recipiente de presión según la reivindicación 7, caracterizado porque la unidad de almacenamiento transportable se dispone en un bastidor de sujeción.
9. Recipiente de presión según las reivindicaciones 7 y 8, caracterizado porque los recipientes de presión de la unidad de almacenamiento se hallan en posición vertical y porque el orificio se dispone en el correspondiente recipiente de presión en piezas (5) rebordeada situada en la parte superior.
10. Recipiente de presión según la reivindicación 9, caracterizado porque al lado interior del orificio se fija un tubo (8) ascendente, que se extiende hasta la pieza (4) rebordeada situada en la parte inferior.
11. Recipiente de presión según la reivindicación 10, caracterizado porque el tubo (8) ascendente está provisto de al menos un apoyo (9, 10, 11), que se extiende sobre la sección transversal interior del tubo (1, 2).
12. Recipiente de presión según la reivindicación 11, caracterizado porque el apoyo (9, 10, 11) posee en la parte central un ensanchamiento a modo de disco por el que se extiende el tubo (8) ascendente.
13. Recipiente de presión según las reivindicaciones 11 y 12, caracterizado porque el apoyo (9, 10, 11) se configura como trípode simétrico.
14. Recipiente de presión según las reivindicaciones 1 y 10, caracterizado porque en el orificio del correspondiente recipiente de presión está soldada una pieza (15) de unión de pared gruesa.
15. Recipiente de presión según una de las reivindicaciones 9 a 14, caracterizado porque la pieza (4) rebordeada situada en la parte inferior posee un recubrimiento interior inhibidor de la corrosión.
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16. Procedimiento para la fabricación de un recipiente de presión según la reivindicación 1 con los siguientes pasos:
-
fabricación con el procedimiento UOE de un tubo con unión soldada longitudinal con pequeñas variaciones desde el punto de vista del diámetro y de una forma ovalada,
- -
mecanizado de al menos el lado interior de la unión soldada longitudinal, siendo redondeada la transición geométrica con cantos vivos entre la unión soldada y el cuerpo de tubo adyacente,
-
preparación de cantos de soldadura en los dos extremos abiertos,
-
fabricación de piezas rebordeadas a modo de cúpulas partiendo de una chapa laminada en caliente,
-
preparación de los cantos de soldadura en el tramo cilíndrico de la pieza a modo de cúpula,
-
formación de un orificio en una pieza a modo de cúpula,
-
unión con soldadura de una pieza rebordeada con el tubo utilizando un dispositivo de centraje interior,
-
unión con soldadura de la segunda pieza rebordeada con el extremo todavía abierto del tubo sin dispositivo de centraje por medio de una presión alta como ayuda de centraje.
17. Procedimiento según la reivindicación 16, caracterizado porque dos tubos con unión soldada longitudinal con aproximadamente la misma longitud y con pequeñas variaciones desde el punto de vista del diámetro y de la forma ovalada se fabrican con el procedimiento UOE y porque los dos tubos son unidos entre sí por medio de una unión soldada circular y utilizando un dispositivo de centraje interior.
18. Procedimiento según la reivindicación según las reivindicaciones 16, 17, caracterizado porque para la disposición vertical de los recipientes de presión se realizan los siguientes pasos:
-
previsión del orificio en la pieza rebordeada situada en la parte superior,
-
soldadura en el orificio de una pieza de unión de pared gruesa,
-
montaje de al menos un apoyo en el tubo,
-
introducción de un tubo ascendente a través del apoyo,
-
unión del tubo ascendente con la pieza de unión,
-
unión de la pieza rebordeada situada en la parte superior, incluido el tubo ascendente fijado a ella con el extremo todavía abierto del tubo utilizando una presión alta como ayuda de centraje.
19. Procedimiento según la reivindicación según las reivindicaciones 16 a 18, caracterizado porque todas las uniones soldadas circulares se somete a un ensayo con ultrasonido.
20. Procedimiento según la reivindicación 16, caracterizado porque el mecanizado de la unión soldada longitudinal es un fresado.
21. Procedimiento según la reivindicación 16, caracterizado porque el mecanizado de la unión soldada longitudinal es un lijado.
22. Procedimiento según la reivindicación 16, caracterizado porque por el mecanizado de la unión soldada longitudinal es un tratamiento con chorro.
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