JP4549682B2 - 気体媒体を加圧下に貯蔵するための圧力容器 - Google Patents

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、この方法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。閉じられた末端の少なくとも１つには圧力容器に気体媒体を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。
この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高い疲労強度をもつようには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、外寸と重量との比が好ましく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をもつように設計された、気体媒体を加圧下に貯蔵するための圧力容器を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴部分によって解決される。従属する請求項は、有利な諸構成を対象とする。

本発明によれば、縦シーム溶接管はＵＯＥ法（Ｕ形、Ｏ形、拡管加工）に従って製造される。その直径は≧５０８ｍｍ（２０’’）、最低降伏点は≧Ｘ７０（７００００ｐｓｉ＝４８２Ｎ／ｍｍ^２）である。管の開口末端はドーム状皿形成形品と結合して閉鎖され、皿形成形品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いる。すなわち縦溶接シームと残りすべての結合溶接シームは、大きな負荷変動に関して高い疲労強度をもつように形成され、管の縦溶接シームの少なくとも内面は全長にわたって機械加工される。また、管の溶接エッジと皿形成形品とを結合する丸形溶接シームの横断面形状は、図５に示すように、開先底部が円孤をなし開先角度が底部から上方に向かって開いた縦長チューリップ形状を有する。こうして得られた圧力容器は公知の先行技術とは異なり、直径を拡大して充填容積を高め、最低降伏点が著しく高められたものとなる。この降伏点の上昇によって、肉厚を減らして重量節約をするか又は充填圧力を高めることができる。

上記の提案は、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たもので、大きな負荷変動を受けることのできる圧力容器を安価に製造できる。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の変化から生じる。

圧力容器は、ＵＯＥ法に従って製造される縦シーム溶接管からなる。管の長さは１８メートル未満とすることができる。複数の圧力容器は平行に置れて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る。

このような貯蔵ユニットは保持フレーム内に配置される。複数の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る。

費用上の理由から、ＵＯＥ法に従ってそれぞれ１８メートルに製造した２つの縦シーム溶接管を丸形溶接シームを介して互いに結合して圧力容器用の管とする。

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る。この円筒区域は丸形溶接シームを介して上記管の開口末端に結合される。この円筒区域によって、ドーム状皿形成形品を管に極力疲労強度をもたせて結合することができ、しかも組立時に内部心出し装置の利用を可能とする。重量を節約するために少なくとも円筒区域は管の肉厚に一致した肉厚とする。適用する溶接法の作業が間違いなく行なわれるように、ドーム状皿形成形品は、縦シーム溶接管に類似する材料から製造される。

上記の可搬形貯蔵ユニットは、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上に位置する皿形成形品に設けておく。

開口部を上に配置する場合、圧力容器内に立上り管を配置し、それを、下に位置する皿形成形品に至るまで延在させる。こうして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すことができる。上方に開口部を配置することによってケーシングへの接近が容易となる。

長い立上り管を所定の位置に保持できるように、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る。気体の組成に応じて、圧力容器用材料は相応に選択しなければならない。下方に置かれる皿形成形品には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ために、縦溶接シームの少なくとも内面を全長にわたって機械加工する。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、研削または噴流（ショットブラスト）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、切欠きを生じさせ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形状を本発明において定めたのは、疲労強度を高めるためである。その形状は、開先底部が円孤をなし底部から上方に向って開いた開先角度をもつ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の措置は、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、切欠き箇所が生じることを極力避けるよう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になるであろう。

本発明により製造される圧力容器の正面図を図１に示す。この圧力容器はＵＯＥ法に従って製造された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の末端は、丸形溶接シーム６、７によりそれぞれ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は同じ圧力容器の縦断面を拡大し、中間部を省略して示す。圧力容器に気体を充填し排出できるようにするために、図面に向って左側のドーム状皿形成形品５に開口部が設けられ、開口部にケーシングが接続される。ケーシングは、右側の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の左側の接続管１７からなる。ドーム状皿形成形品５に対する立上り管８の結合の詳細を図４に示す。

圧力容器内で立上り管８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え材の支持は、圧力容器の内壁が損なわれ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、それが内壁に隙間なく密着できるような輪郭をもっている。

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た区域１９、１９’を有する。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、各腕１３、１３’、１３’’の内端は、この拡張部１４によって支持されており、この拡張部内を通って立上り管８が延びている。

図４に図２のＷ部を拡大して示す。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。この図において、さらに接続管１７が示されている。この接続管１７は丸形溶接シーム１８によって接続部材１５と結合される。

図５には図２のＹ部を拡大して示す。Ｙ部は丸形溶接シーム３に適用される溶接エッジの横断面形状を示す。この横断面形状は、開先底部が円孤をなし底部から上方に向って開いた開先角度をもつ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正面図である。 図１の圧力容器の中間部を省略した拡大縦断面図である。 図２のＡ‐Ａ線方向の断面図である。 図２のＷ部の拡大図である。 図２のＹ部の拡大図である。

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
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 (10)

1. 両端部が閉じられかつ少なくとも一方の端部に充填及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、気体媒体を加圧下で貯蔵するための圧力容器において、
   縦シーム溶接管（１、２）がＵＯＥ法により製造され、５０８ｍｍ以上の直径とＸ７０以上の最低降伏点とを有し、かつその開口端部をドーム状皿形成形品（４、５）と結合して閉鎖し、
   上記圧力容器を２００バールの最低充填圧力用に設計してなり、
   一方の皿形成形品（５）に充填及び排出のための開口部を備え、
   前記管（１、２）の縦溶接シームの少なくとも内面を全長にわたって機械加工し、
   前記管（１、２）と前記皿形成形品（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形状が、開先底部が円孤をなし底部から上方に向かって開いた開先角度をもつ縦長チューリップ形状を有し、
   前記圧力容器が垂直に立てられ、圧力容器の開口部が、上方に位置する皿形成形品（５）内に設けられ、
   前記開口部の内面に立上り管（８）が固着され、その管端が下方に位置する皿形成形品（４）の底部領域内部に至るまで延在してなり、
   立上り管（８）が、縦シーム溶接管（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圧力容器。
2. 縦シーム溶接管（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に記載の圧力容器。
3. ドーム状皿形成形品（４、５）が円筒区域（１９、１９’）を有する半球体として構成され、前記円筒区域が丸形溶接シーム（６、７）を介して管（１、２）の開口末端に結合されていることを特徴とする、請求項１または２のいずれか１項記載の圧力容器。
4. ドーム状皿形成形品（４、５）の少なくともその円筒区域（１９、１９’）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３記載の圧力容器。
5. 前記圧力容器の複数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１〜４のいずれか１項に記載の圧力容器。
6. 前記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５に記載の圧力容器。
7. 支え材（９、１０、１１）が中央領域に円板状拡張部（１４）を有し、該拡張部内を通って立上り管（８）が延在していることを特徴とする、請求項１に記載の圧力容器。
8. 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７に記載の圧力容器。
9. 前記圧力容器の開口部内に肉厚接続部材（１５）が溶接されていることを特徴とする、請求項１に記載の圧力容器。
10. 下方に位置する皿形成形品（４）が耐食性内部被覆を有していることを特徴とする、請求項１に記載の圧力容器。

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