JP2005526935A - 気体媒体を加圧下に貯蔵するための圧力容器 - Google Patents

Abstract

本発明は、気体媒体を加圧下に貯蔵するための圧力容器であって、両方の末端を閉じられかつ少なくとも一方の末端に充填および排出のための開口部を有する縦シーム溶接管からなるものに関する。本発明によれば、ＵＯＥ法により製造される縦シーム溶接管（１、２）が≧５０８ｍｍの直径と≧Ｘ７０の最低降伏点とを有する。その開口末端はドーム状皿形成形品（４、５）と結合され閉鎖されている。こうして形成される圧力容器は室温において２００バールの最低充填圧力用に設計されている。皿形成形品（５）は充填および排出のための開口部を備えている。管（１、２）の縦溶接シームと残りすべての結合溶接シーム（３、６、７）は大きな負荷変動に関して極力高い疲労強度を考慮して形成されている。

Description

本発明は、請求項１の前文に記載された気体媒体を加圧下に貯蔵するための圧力容器に関する。

特許文献１により圧力容器製造方法が公知であり、そこでは焼なまし圧延された熱間鋼帯から出発して縦シーム溶接管が生成され、その開口末端はスピニング法によって閉じて球冠状底とされる。少なくとも１つの閉じられた末端は圧力容器に充填し排出するための開口部を有する。

こうして製造される圧力容器は、耐力Ｒ_P0.2が少なくとも３５５Ｎ／ｍｍ²、引張強さＲ_mが４９０〜６３０Ｎ／ｍｍ²である。圧力容器の直径は２２９ｍｍ、肉厚は３．２ｍｍである。

こうして製造される圧力容器は限定された充填容積を有するだけであり、大きな負荷変動に関して極力高い疲労強度を考慮して設計されてはいない。

独国特許出願公開第３８４４１６４号明細書 シュトラットマン著、鋼管ハンドブック、１０版、ブルカン出版、エッセン、１９８６年、１６４〜１６７頁

本発明の課題は、外寸と重量との好ましい比において極力大きな充填容積を有し、大きな負荷変動に関して高い疲労強度用に設計された、気体媒体を加圧下に貯蔵するための圧力容器を示すことである。

この課題は、請求項１の前文から出発して特徴部分の特徴と関連して解決される。有利な諸構成はそれぞれ従属請求項の対象である。

本発明の教示によれば、ＵＯＥ法に従って製造される縦シーム溶接管は直径が≧５０８ｍｍ（２０’’）、最低降伏点が≧Ｘ７０（７００００ｐｓｉ＝４８２Ｎ／ｍｍ²）であり、管の開口末端はドーム状皿形成形品と結合され閉鎖され、皿形成形品(Kuempelteilen)は充填および排出のための開口部を備えている。こうして形成される圧力容器は２００バールの最低充填圧力用に設計されており、縦溶接シームと残りすべての結合溶接シームは高い疲労強度を考慮して相応に形成されている。公知の先行技術とは異なり、充填容積を高めるために直径が拡大され、最低降伏点が著しく高められた。この上昇は肉厚を低減して重量節約をもたらすかまたは充填圧力を高めるかのいずれかに利用することができる。

この提案は、定評あるパイプライン・テクノロジー（非特許文献１）を圧力容器の形成に利用し、大きな負荷変動を受けることのできる圧力容器がこうして安価に製造される点で際立っている。大きな負荷変動は、圧力容器の完全充填とほぼ完全な排出との変化から生じる。

圧力容器はふつう、ＵＯＥ法に従って製造される縦シーム溶接管からなり、管の長さは１８メートル未満とすることができる。平行に置かれる複数の圧力容器は可搬形貯蔵ユニットを形成することができ、圧力容器の開口部はケーシングを介して互いに結合されている。

このような貯蔵ユニットが主に保持フレーム内に配置されている。複数のこのような貯蔵ユニットは例えば船の貨物倉内に配置することができ、費用上の理由から主に、ＵＯＥ法に従ってそれぞれ１８メートルで製造される２つの縦シーム溶接管は丸形溶接シームを介して互いに結合され、こうして相応する圧力容器長とされる。

ドーム状皿形成形品は、円筒区域を有する半球体として構成されており、この円筒区域は丸形溶接シームを介して管の開口末端と結合されている。この円筒区域によって、管にドーム状皿形成形品を極力疲労強度をもたせて結合することが促進され、しかも組立時に内部心出し装置の利用を可能とする。重量節約の意味で少なくとも円筒区域は管の公称肉厚に一致した肉厚を有する。応用される溶接法の間違いない作業を保証するためにドーム状皿形成形品は、縦シーム溶接管に類似した分析結果を有する類似品質の材料から製造される。

主に貯蔵ユニットは、特に船の貨物倉内に、垂直に配置される。充填および排出用開口部は選択的に上または下に置かれる皿形成形品内に設けておくことができる。

開口部が上に配置される場合、圧力容器内に立上り管を配置し、下に置かれる皿形成形品に至るまで延在する必要がある。輸送されるべき気体から分離する液体および汚れ粒子を吸い出し得ることがこうして確保される。開口部を下に配置する場合、立上り管を配置する必要はなくなる。しかし上に配置した開口部はケーシングへの接近性が容易となる利点を有する。

長い立上り管をその位置で保持できるように、少なくとも１つの支えが管の内部横断面にわたって延びている。主に支えは対称な三脚架として構成されている。
気体の組成に応じて、圧力容器用材料は相応に選択されねばならない。下に置かれる皿形成形品が防食内部被覆を備えることが必要となることもある。

高い疲労強度を達成する意味で、本発明の他の１特徴によれば、縦溶接シームの少なくとも内面が全長にわたって機械加工にかけられる。溶接シームから隣接管体に至る鋭角な移行部を丸くすると特別有効であることが判明した。主に加工はフライス加工、研削または内部噴流によって行われる。特に噴流によって固有圧縮応力(Druckeigenspannung)が生成され、これが疲労強度に肯定的に作用する。それに加えて、切欠きを激化する鋭い表面箇所が噴流と研削とによって均等化される。

丸形溶接シーム用溶接エッジの横断面幾何学形状の本提案確定は疲労強度を高める同じ意味において見ることができる。主にこの幾何学形状は根元領域の狭まった縦長チューリップ形状を有する。これはさらに、経済的な自動狭開先‐軌道溶接を応用できる利点を有する。

疲労強度を高めるための前記措置は、比較的高力な材料の諸利点を完全に利用し尽くすことができるようにするのに必要である。比較的高力な材料は確かに一層高い負荷に耐えることができるのではあるが、しかし低高力な材料よりも切欠きに一層敏感である。それだけに一層、圧力容器の形成時、切欠き箇所が極力避けられることに注意しなければならない。

本発明の他の特徴、利点および詳細は、図面に示す１実施例についての以下の説明から明らかとなる。

本発明により製造される圧力容器が図１に縦図で示してある。この圧力容器はＵＯＥ法に従って製造される２つの縦シーム溶接管１、２からなり、管は丸形溶接シーム３によって互いに結合されている。

管１、２の開口末端は各１つの丸形溶接シーム６、７によって各１つのドーム状皿形成形品４、５と結合され閉鎖されている。

図２は同じ圧力容器を拡大縦断面図で示す。圧力容器に気体を充填し排出できるようにするために、この場合右側に置かれるドーム状皿形成形品５に開口部が設けられ、そこでケーシングを接続できるようにされている。ケーシングは、この場合左側に置かれたドーム状皿形成形品４の末端領域内にまで延びた立上り管８からなる。右側に置かれたドーム状皿形成形品５に対する立上り管８の結合の詳細は図４に示してある。

圧力容器内で立上り管を確実に位置決めするために、この実施例では３つの支え材９、１０、１１が配置されている。圧力容器の内壁での支持は、圧力容器の内壁が損なわれることのないようにプラスチック製アダプタ１２を介して行われる。圧力容器の内壁に向き合うアダプタ１２の面は、それが極力隙間なく密着できるように輪郭を付与されている。

ドーム状皿形成形品４、５を管１、２に極力疲労強度をもたせて結合するために、皿形成形品は半球体に続いて円筒形に構成される区域１９、１９’を有し、この区域はさらに組立時に内部心出し装置の利用を可能とする。

図３は図２の断面Ａ‐Ａにおける支え材９の細部を示す。支え材は対称な三脚架として構成され、それぞれ１２０°ずらして配置される３つの腕１３、１３’、１３’’を有する。中央領域には円板状拡張部１４が配置されており、この拡張部内を立上り管８が延びている。

図４には図２の細部Ｗが示してある。立上り管８をドーム状皿形成形品５に結合するために開口部内に厚肉接続部材１５が溶接されている。立上り管８は丸形溶接シーム１６を介して接続部材１５と結合されている。さらに案内される接続管１７はここには示唆されているだけである。この接続管はやはり丸形溶接シーム１８でもって接続部材１５と結合される。

図５には図２の細部Ｙが示してある。この細部は丸形シーム３用溶接エッジの横断面幾何学形状を示す。この幾何学形状は根元領域が狭まった縦長チューリップ形状を特徴としている。

本発明により製造される圧力容器の縦図である。 図１の拡大縦断面図である。 図２のＡ‐Ａ方向断面図である。 図２の細部Ｗを示す。 図２の細部Ｙを示す。

符号の説明

１、２ 縦シーム溶接管
３ 丸形溶接シーム
４、５ ドーム状皿形成形品
丸形溶接シーム
８ 立上り管
９、１０、１１ 支え材
１２ アダプタ
１３、１３’、１３’’ 支え材の腕
１４ 円板状拡張部
１５ 接続部材
１６ 丸形溶接シーム
１７ 接続管
１８ 丸形溶接シーム
１９、１９’ 円筒区域

Claims (26)

1. 気体媒体を加圧下に貯蔵するための圧力容器であって、両方の末端が閉じられかつ少なくとも一方の末端に充填および排出のための開口部を有する縦シーム溶接管からなるものにおいて、ＵＯＥ法により製造される縦シーム溶接管（１、２）が≧５０８ｍｍの直径と≧Ｘ７０の最低降伏点とを有し、かつその開口末端がドーム状皿形成形品（４、５）と結合されることによって閉じられており、形成される圧力容器が室温において２００バールの最低充填圧力用にされており、皿形成形品（５）が充填および排出のための開口部を備えており、管（１、２）の縦溶接シームと残りすべての結合溶接シーム（３、６、７）が大きな負荷変動に対して極力高い疲労強度を有するように形成されていることを特徴とする圧力容器。
2. ＵＯＥ法により製造されて丸形溶接シーム（３）によって互いに結合された２つの縦シーム溶接管（１、２）を有していることを特徴とする、請求項１記載の圧力容器。
3. 管（１、２）の長さが１８メートル未満であることを特徴とする、請求項１又は２記載の圧力容器。
4. ドーム状皿形成形品（４、５）が円筒部（１９、１９’）を有する半球体として構成され、この円筒部が丸形溶接シーム（６、７）を介して管（１、２）の開口末端と結合されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の圧力容器。
5. ドーム状皿形成形品（４、５）の少なくとも円筒部が、管（１、２）の肉厚に一致した肉厚を有していることを特徴とする、請求項４記載の圧力容器。
6. ドーム状皿形成形品（４、５）が縦シーム溶接管（１、２）に類似した分析結果を有する類似品質の材料から製造されていることを特徴とする、請求項１、４、５のいずれか１項記載の圧力容器。
7. 複数の平行に置かれた圧力容器が可搬形貯蔵ユニットを形成し、圧力容器の開口部がケーシングを介して互いに結合されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項記載の圧力容器。
8. 可搬形貯蔵ユニットが保持フレーム内に配置されていることを特徴とする、請求項７記載の圧力容器。
9. 貯蔵ユニットの圧力容器が垂直に立てられ、各圧力容器の開口部が上に置かれる皿形成形品（５）に配置されていることを特徴とする、請求項７又は８記載の圧力容器。
10. 開口部の内面に立上り管（８）が固着され、この立上り管が、下に置かれた皿形成形品（４）に至るまで延在していることを特徴とする、請求項９記載の圧力容器。
11. 立上り管（８）が、管（１、２）の内部横断面にわたって延在する少なくとも１つの支え材（９、１０、１１）を備えていることを特徴とする、請求項１０記載の圧力容器。
12. 支え材（９、１０、１１）が中央領域に円板状拡張部を有し、この拡張部内を立上り管（８）が延在していることを特徴とする、請求項１１記載の圧力容器。
13. 支え材（９、１０、１１）が対称な三脚架として構成されていることを特徴とする、請求項１１又は１２記載の圧力容器。
14. 各圧力容器の開口部に厚肉接続部材（１５）が溶接されていることを特徴とする、請求項１、１０記載の圧力容器。
15. 下に置かれる皿形成形品（４）が耐食内部被覆を有していることを特徴とする、請求項９〜１４のいずれか１項記載の圧力容器。
16. 管（１、２）の縦溶接シームの少なくとも内面が全長にわたって機械加工されていることを特徴とする、請求項１記載の圧力容器。
17. 管（１、２）と皿形成形品（４、５）とを互いに結合する丸形溶接シーム（３、６、７）の溶接エッジの横断面幾何学形状が、根元領域の狭まった縦長チューリップ形状を有していることを特徴とする、請求項１記載の圧力容器。
18. 請求項１記載の圧力容器を製造するための方法であって、
    ‐直径および楕円度に関して僅かな偏差を有する縦シーム溶接管をＵＯＥ法に従って製造するステップ、
    ‐縦溶接シームの少なくとも内面を機械加工するステップ、
    ‐両方の開口末端に溶接エッジを取付けるステップ、
    ‐熱間圧延板から出発してドーム状皿形成形品を製造するステップ、
    ‐皿形成形品の円筒部に溶接エッジを取付けるステップ、
    ‐皿形成形品に開口部を設けるステップ、
    ‐内部心出し装置を用いて皿形成形品を管と、溶接によって結合するステップ、
    ‐内部心出し装置を引き出すステップ、
    ‐心出し補助として強力に押付けながら心出し装置なしに第２皿形成形品を管の開口している末端と溶接を介して結合するステップを含む方法。
19. 直径および楕円度に関して僅かな偏差を有するほぼ同じ長さの２つの縦シーム溶接管がＵＯＥ法に従って製造され、内部心出し装置を用いて両方の管が丸形溶接シームによって互いに結合されることを特徴とする、請求項１８記載の方法。
20. 圧力容器を垂直に配置する場合、
    ‐上に置かれる皿形成形品に開口部を設けるステップ、
    ‐開口部で厚肉接続部材を溶接するステップ、
    ‐管内に少なくとも１つの支え材を取付けるステップ、
    ‐支え内材に立上り管を差し込むステップ、
    ‐立上り管を接続部材と結合するステップ、
    ‐心出し補助として強力に押付けながら、上に置かれる皿形成形品をこれに固着される立上り管も含めて管の開口している末端と結合するステップが実行されることを特徴とする、請求項１８又は１９記載の方法。
21. すべての丸形溶接シームが超音波探傷検査にかけられることを特徴とする、請求項１８〜２０のいずれか１項記載の方法。
22. 縦溶接シームの少なくとも内面が全長にわたって機械加工されることを特徴とする、請求項１８〜２０のいずれか１項記載の方法。
23. 溶接シームから隣接管体に至る鋭角な幾何学的移行部が丸められることを特徴とする、請求項２２記載の方法。
24. 機械加工がフライス加工であることを特徴とする、請求項２２又は２３記載の方法。
25. 機械加工が研削であることを特徴とする、請求項２２又は２３記載の方法。
26. 機械加工が内部噴流であることを特徴とする、請求項２２又は２３記載の方法。
    

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