NO128917B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved fremstilling av sveisete trykkbeholdere,

kar og lignende produkter.

Foreliggende oppfinnelse har til for-mål en fremgangsmåte ved fremstilling av beholdere eller rørformete produkter resp. deler til disse av den art som skal kunne tåle et forut bestemt maksimalt indre trykk, arbeidstrykket. Oppfinnelsen er av særlig interesse i forbindelse med frem-stillingen av lukkete trykkbeholdere, f. eks. autoklaver, gassflasker o. 1., men kan også tillempes f. eks. for fremstilling av meget høye åpne kar til oppbevaring av væsker, hvor karet, spesielt i de nedre deler, utsettes for et meget høyt statisk indre overtrykk.

Trykkbeholdere i egentlig forstand dimensjoneres som beskjed i overensstem-melse med visse forskrifter, som fastsettes av de offentlige myndigheter.

I de foreskrevne formler for beregning av trykk-karenes veggtykkelse inngår fak-toren som uttrykker materialets strekk-styrke og således avgjør veggtykkelsen.

Oppfinnelsen går ut på å forbedre de

hittil anvendte fremgangsmåter ved fremstilling av sveisete trykkbeholdere, slik at veggtykkelsen kan bestemmes på basis av en verdi for som vesentlig overstiger de hittil anvendte verdier for vedkom-mende materiale. Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utsettes den ferdige beholder ved en temperatur som er lavere

enn materialets rekrystalleringstemperatur. For et hydraulisk pneumatisk indre overtrykk av en slik størrelse at det opp-står en varig deformasjon av beholderveggen, og fremgangsmåten karakteriseres

ved at trykkbeholderen fremstilles av et materiale med austenit som hovedsakelig strukturbestanddel, eksempelvis rustfritt stål, og at beholderens i og for seg kjente påvirkning av det indre overtrykk utføres under slike forhold at beholderen kan ekspandere fritt, idet beholderens veggtykkelse velges så liten at beholderen først etter koldstrekkingen blir i stand til å tåle det innvendige eller utvendige arbeidstrykk med den foreskrevne sikkerhetsmargin.

Som ovenfor nevnt er det kjent å utsette sveisete beholdere for et innvendig overtrykk av en slik størrelse, at det opp-står varige deformasjoner av beholderveggen. Slike beholdere har imidlertid bare vært benyttet for å oppnå endringer i beholderens form, f. eks. fra sylindrisk til del-vis kuleform, eller fra polyedrisk og sfærisk form og videre har slik behandling vært begrenset til alminnelig ulegert kullstoff-stål. For beholdere av austenitisk rustfritt stål har det vært forbudt å utsette disse for overtrykk, dvs. trykk større enn det som beholderen er dimensjonert for.

Således foreskriver f. eks. den interskandi-naviske, INSTA-forskrift nr. 20 at trykkbeholdere av rustfritt stål underkastes en vanntrykkprøvning med prøvetrykk lik be-grensningstrykket, mens beholdere av ulegert stål og lavlegert stål underkastes en vanntrykkprøve med et prøvetrykk på 1,3

ganger beregningstrykket. Motivet bak

dette standpunkt er, at man har ment, at påvirkninger av austenitisk materiale over

den beregnete spenning medfører en slik risiko for nedsettelse av materialets karak-teristiske egenskaper, innbefattet dets kor-rosjonsbestandighet, at slike påvirkninger ikke under noen omstendigheter kunne til-lates.

Til tross for den hittil gjeldende opp-fatning har det vist seg, at en trykkbe-handling som foreskrevet ifølge oppfinnelsen faktisk ikke har noen skadelig inn-virkning på materialets egenskaper, men tvert i mot fremkaller en betydelig økning av materialets flytegrense, og som langt overstiger den ved koldstrekking dannete tverrsnittsforminskelse, slik at det sam-lete resultat blir en forøkelse av beholderens belastningsevne, som til reduksjon av materialforbruk på ca. 25 pst. eller mer uten nedsettelse av sikkerhetsfaktoren. Samtidig medfører fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen den fordel, at lokale spen-ningskonsentrasjoner utjevnes slik at kon-struksjonens enkelte deler får mer ens-artet bæreevne, idet deformasjonene — og dermed styrkeforøkelsen — innsettes i de opprinnelig svakere deler av beholderen og først deretter brer seg til de deler som opprinnelig hadde størst belastningsevne og følgelig gjennomgikk en mindre deformasjon.

Ifølge oppfinnelsen sammensveises beholderen fortrinnsvis med en form, som i alt vesentlig er geometrisk likedannet med den form som den ferdige beholder skal ha etter koldstrekkingen. Ifølge oppfinnelsen kan stusser og tilkoplinger med eventuelle forsterkninger med fordel innsveises før koldstrekkingen. Sveisevarmens eventuelle virkning på materialstyrken i og omkring sveiselommene vil da i alt vesentlig utlignes ved den første trykkbe-handling, slik som ovenfor forklart.

Man kan også utføre innsveisning av stusser osv., og utskjæring av huller etter trykkbehandlingen og i så fall er det ifølge oppfinnelsen hensiktsmessig at de deler av beholderen, hvor hullene eller stussene skal anbringes dimensjoneres så kraftige, at det i disse deler ikke oppnås noen koldstrekking.. Alternativt kan stusser og inn-koplinger som innsveises etter koldstrekkingen dimensjoneres så kraftige at det oppnås kompensasjon for en av sveisevarmen forårsaket forminskning av koldstrekkingsvirkningen. En kombinasjon av de an-viste forholdsregler er også mulig.

Det har ifølge oppfinnelsen vist seg at det indre overtrykk som trykkbeholderen utsettes for, i regelen bør være av en slik størrelse at den varige forlengelsen av de svakeste partier er vesentlig større enn 0,2 pst. Ifølge oppfinnelsen kan man dog ofte benytte vesentlig høyere trykk, f. eks. av en slik størrelse, at den varige forlengelsen av de svakeste partier ligger mellom 1 pst. og 10 pst.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere i forbindelse med vedlagte tegning som på fig. 1 viser et sveiset sylindrisk trykk-kar før trykkbehandlingen, og på fig. 2 samme trykk-kar i ferdig stand.

Beholderen tenkes utført av rustfritt stål av typen 18 pst. krom og 8 pst. nikkel, altså av et utpreget austenitisk materiale. Den består av to bøyete sidestykker 10 og 11 og av en helsveiset sylindrisk man-tel 12 med gjennomgående samme veggtykkelse, som forbinder disse. Sentralt i hver gavl er der opptatt et sirkulært hull med påsveiset sylindrisk stuss 13 resp. 14, mens to sylindriske stusser 15 og 16 er innsveiset i sirkulære åpninger i mantel-delen. Hver stuss er prosorisk tilkoblet ved den ytre munning ved hjelp av et påsveiset hvelvet lokk 18. Sentralt i det ene lokk 18 er det fastsveiset en tilkobling 17 for en ikke vist trykkvannpumpe. Ved innføring av trykkvann i beholderen får denne en maksimal tøyning av mantelen i omkrets-retningen omtrent ved midten av mantel-partiet, mens tøyningen blir noe mindre ved endepartiene av mantelen som er av-stivet av gavlene. Tøyningen måles og til-førselen av trykkvann avbrytes når den øn-skete tøyning er oppnådd.

Den i hvert enkelt tilfelle mest hen-siktsmessige tøyning er i første rekke av-hengig av egenskapene hos det anvendte materiale. Som regel en varig tøyning eller strekning av materialet i karets svakeste partier, som vesentlig overstiger 0.2 pst. for at der skal kunne oppnåes en mere betydelig forbedring av materialets hold-fasthetsegenskaper. Ved kar som koldtryk-kes uten ytre form, velges fortrinnsvis kold-strekningstrykket så høyt, at der oppnåes en permanent tøyning av de svakeste partier av 1—2.3 å 4 ptst. høyst 10 pst.

Når koldstrekningen er fullført, bort-skjæres de provisorisk påsveisete lokk 15. Ved det på fig. 2 viste eksempel fastsveises i stedet på stussene 13 og 14 flensrør 20, på stussen 15 et rett rør 21 og på flensen 16 en rørkrok 22 som er forsynt med en flens. Det skal forøvrig bemerkes at stussene 13 og 15 er relativt svakt dimensjonert, mens til gjengjeld beholderveggen nærmest stussene er forsterket ved på-sveisning av en ekstra plate, mens stussen 14 er så kraftig at den alene stiver opp

den nærliggende del av endestykket i til-strekkelig grad til å kompensere svekkel-

sen på grunn av hullet i endestykket. Om

man ønsker å fastsveise stussene efter

koldstrekningen, må forsterkningene dimensjoneres ennu noe kraftigere.

Som det fremgår av fig. 1 er der i mantelen innsveiset en plate 19, som er vesentlig tykkere enn de øvrige mantelpla-ter. Efter koldstrekningen av beholderen

skjæres det opp en åpning i platen, hvori

det sveises fast en mannhullsring 25, se

fig. 2. Mannhullsringen er slik dimensjonert

at den bare kompenserer for svekkelsen

på grunn av hullet. Tykkelsen av platen

19 er derimot valgt slik at den kompenserer den koldstrekningseffekt som er tatt

bort ved sveisingen. Mannluken er beteg-net med 24 og mannhullsbøylen med 25.

En beholder av den art som er vist

på tegningen er utført av et materiale hvis

strekkgrenseverdi fra begynnelsen av gikk

opp til 2,0 kg/mm-. Ved i beholderen ved

romtemperatur å innpresse vann av et slikt

trykk, at der oppsto en varig maksimal

tøyning av mantelen på 2,3 pst. fikk man

en økning av strekkgrensen med 7,5 kg/

mm<2> til 32,5 kg/mm<2>. Samtidig inntrådte

bare en ubetydelig senkning av materialets

forlengelsesverdi, nemlig fra 53 pst. til 49

pst. De angitte tallverdier refererer seg i

dette tilfelle til prøver på materialet i beholderen før resp. efter trykkbehandlingen.

Ved det beskrevne tilfelle ble det ved til-lempning av oppfinnelsen ved uforandret

sikkerhetsfaktor oppnådd en materialbe-sparelse av ca. 23 pst.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av

sveisete trykkbeholdere av metall eller metall-legering, ved hvilken fremgangsmåte den ferdiggjorte beholder ved en temperatur, som er lavere enn materialets rekrystalleringstemperatur utsettes for et hydraulisk eller pneumatisk indre overtrykk av en slik størrelse at det opp-står en varig deformasjon av beholderveggen, karakterisert ved at trykkbeholderen fremstilles av et materiale med austenit som hovedsakelig strukturbestand del, eksempelvis rustfritt stål, og at beholderens i og for seg kjente påvirkning av det indre overtrykk utføres under slike forhold at beholderen kan ekspandere fritt, idet beholderens veggtykkelse velges så liten at beholderen først etter koldstrekkingen blir i stand til å tåle det innvendige eller utvendige arbeidstrykk med den foreskrevne sikkerhetsmargin.

2. Fremgangsmåte som angitt i påstand 1, karakterisert ved at stusser og tilslutninger med eventuelle forsterkninger innsveises før koldstrekkingen.

3. Fremgangsmåte som angitt i hvilken som helst av tidligere påstander, karakterisert ved at en eller flere deler av trykkbeholderen dimensjoneres så kraftig at det i disse deler ikke oppnås noen koldstrekking, eksempelvis med hen-blikk på muliggjør else av opptakning av huller, innsveisning av stusser e. 1.

4. Fremgangsmåte som angitt i påstand 1, og hvor stusser og tilslutninger innsveises etter koldstrekkingen, karakterisert ved at stusser og tilslutninger dimensjoneres så kraftig at det oppnås kompensasjon for en av sveisevarmen forårsaket for-minskelse av koldstrekkingsvirkningen.

5. Fremgangsmåte som angitt i hvilken som helst av foregående påstander, karakterisert ved at trykkbeholderen utsettes for et indre overtrykk, som gir en varig forlengelse av de svakeste partier på vesentlig mer enn 0,2 pst.

6. Fremgangsmåte som angitt i påstand 5, karakterisert ved at trykket velges så høyt at det oppnås en varig forlengelse av de svakeste partier på minst 1 pst. og høyst 2,3 pst.

7. Fremgangsmåte som angitt i påstand 5, karakterisert ved at trykket velges så høyt at det oppnås en varig forlengelse av de svakeste partier på minst 2,3 pst. og høyst 10 pst.