PL70097B1 - - Google Patents

Description

70097 MKP B21d 51/24 BOIj 3/00 Int. Cl2. B21D 51/24 B01j 3/00 Urzadzenie wysokocisnieniowe oraz sposób wytwarzania urzadzenia wysokocisnieniowego Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie wysokocisnieniowe oraz sposób wytwarzania tego urzadzenia.Nowe procesy technologiczne w przemysle chemicznym i petrochemicznym wymagaja stosowania bardzo wysokich cisnien i temperatur, tak, ze wymagania co do jakosci materialów na budowe urzadzen wysokocisnie¬ niowych sa coraz wyzsze.Budowa duzych reaktorów zmusza do stosowania scian o duzych grubosciach, gdyz dotychczasowe badania nad zgrzewalnymi materialami nie doprowadzily do zadanego zmniejszenia stosunku kosztów do wlasnosci mechanicznych.Stosowanie wspomnianych grubych scian w urzadzeniach przemyslu chemicznego i petrochemicznego wia¬ ze sie z duzym kosztem konstrukcji, trudnosciami spawania, transportu i montazu ze wzgledu na ich ciezar.Znane urzadzenia gruboscienne, w celu unikniecia zwiazanych z ta gruboscia trudnosci spawania, musza byc zestawione albo z plyt o mniejszej grubosci 6,5—10mm - jest to system wielowarstwowy - albo z plyt o sredniej grubosci, nie wiekszej, niz 50 mm — jest to sysfem wieloscienny. Chociaz rozwiazalo to problem spawania i duzych gabarytów, poniewaz mozliwa jest produkcja zbiorników duzych rozmiarów, to jednak gru¬ bosc scian tych zbiorników nie zostala zmniejszona. Poza tym znane rozwiazanie nie umozliwia uzyskania znaczniejszych oszczednosci.Celem wynalazku jest opracowanie urzadzenia, odpornego na wysokie cisnienie, którego sciany maja mniej¬ sza grubosc w porównaniu do znanych urzadzen, przy zachowaniu tego samego bezpieczenstwa, oraz opracowa¬ nie sposobu jego wytwarzania, mozliwie prostego i oszczednego w kosztach produkcji.Nieoczekiwanie okazalo sie, ze mozliwe jest zmniejszenie grubosci scian urzadzen dla wysokich cisnien przez zlozenie ich z wielu warstw wykonanych z tego samego lub róznego rodzaju materialu, jesli jedna lub kilka warstw wewnetrznych sa czesciowo lub calkowicie wstepnie naprezone.Wedlug wynalazku, w sklad takiego urzadzenia grubosciennego wchodzi: jedna lub kilka wewnetrznych powlok cylindrycznych wstepnie naprezonych na zadana grubosc lub calkowicie wstepnie naprezonych, wyko-2 70 097 nanych z metalu, a zwlaszcza ze stali weglowej. Powloki te polaczone sa spawem wzdluznym i obwodowym, tworzac sciane odporna na naprezenia wzdluzne, stanowiaca wewnetrzna cylindryczna powloke. Ponadto urza- diihie to zawiera jedna lub kilka zewnetrznych powlok cylindrycznych, przy czym kazda z nich jest utworzona ££lyt metalowych, zwlaszcza ze stali weglowej, kutych lub kalandrowanych i spawanych albo walcowanych, f^lyty te nie sa spawane ze soba ani przyspawane do wewnetrznej powloki. Ich srednica wewnetrzna jest równa srednicy zewnetrznej sasiedniej powloki cylindrycznej.Urzadzenie wedlug wynalazku moze byc wykonane przy uzyciu jednej tylko powloki wewnetrznej i jednej tylko serii plyt zewnetrznych.Rozwiazanie wedlug wynalazku wykazuje nastepujace zalety. Wewnetrzna powloka, po nasunieciu zewnetrznych plyt zostaje czesciowo lub na cala grubosc wstepnie naprezona przy uzyciu cisnienia hydraulicznego lub ogólnie hydrostatycznego. Dzieki wstepnemu naprezeniu deformujacemu plastycznie (czesciowo lub na cala grubosc) wewnetrzna warstwe powloki cylindrycznej, sciana urzadzenia po tym zabiegu przejmuje czesc tego naprezenia, na które w czasie pracy naklada sie cisnienie robocze. Powoduje to najbardziej równomierny rozklad naprezen. Naprezenia poosiowe powstaja glównie w wewnetrznej powloce cylindrycznej.Wlasciwosci mechaniczne warstw, tworzacych wewnetrzna powloke cylindryczna i zewnetrzne plyty, moga byc równe lub rózne, nawet gdy sa z tego samego materialu.Urzadzenie wedlug wynalazku moze posiadac bardzo waska przestrzen, pomiedzy zewnetrznymi plytami a wewnetrzna powloka cylindryczna, która powstaje przez nawiniecie w odpowiedni sposób stalowych pasków, na zewnetrznej stronie wewnetrznej powloki cylindrycznej, po nasunieciu zewnetrznych plyt cylindrycznych.Rozwiazanie takie jest szczególnie zalecane, gdy urzadzenie zastosowane jest do syntezy amoniaku, gdzie, jak wiadomo wystepuje wodór, który latwo dyfunduje przez stal i dlatego musi byc odprowadzony na zewnatrz.W takim rozwiazaniu odprowadzenie wodoru na zewnatrz jest ulatwione i nie potrzebne jest wykonanie znanych otworków.Dna przyspawane sa do wewnetrznej powloki urzadzenia lub zamocowane innym sposobem. Plyty zewnetrzne maja za zadanie wytrzymac naprezenia obwodowe i promieniowe.Sposób wytwarzania urzadzenia wedlug wynalazku obejmuje nastepujace etapy: wykonanie metalowej powloki cylindrycznej, stanowiacej wewnetrzna powloke cylindryczna o wymiarach dostosowanych do urzadzenia. Powloka moze sie skladac z kilku warstw cylindrycznych tak polaczonych aby tworzyly jeden cylinder lub z kilku plyt spawanych wzdluznie i po obwodzie albo z rury bezszwowej lub kilku rur, czy tez zarówno z rur jak i z plyt odpowiedniej grubosci; nastepnie nasuniecie na wewnetrzna powloke cylindryczna plyt kutych lub kalandrowych i spawanych albo walcowanych, w jednej lub kilku warstwach. Plyty te sa nagrzewane do takiej temperatury, ze po stygnieciu na powietrzu przylegaja szczelnie do sasiedniej wewnetrznej powloki. Szereg takich plyt ulozonych jedna za druga tworzy dlugosc urzadzenia. Plyty nie sa ze soba zespawane ani z czlonem wewnetrznym. Po nasunieciu plyt, utworzony w ten sposób zbiornik moze byc lub nie byc poddany obróbce cieplnej. Nastepnym etapem jest poddanie wykonanego urzadzenia cisnieniu hydrostatycznemu, a w szczególnosci hydraulicznemu, w celu plastycznej deformacji, czesci lub calej grubosci wewnetrznej powloki cylindrycznej. Deformacja plastyczna nastepuje, gdy cisnienie przewyzszy naprezenie elastyczne materialu. Wolna przestrzen, jesli jest wymagana, miedzy powloka wewnetrzna a zewnetrznymi plytami uzyskuje sie przez nawiniecie, korzystnie spiralnie, paska metalowego o,zadanej grubosci i szerokosci na zewnetrzna strone powloki wewnetrznej, po zakonczeniu pierwszego etapu.Wykonuje sie ze stali niskostopowej, której granica plastycznosci wynosi 35 kG/mm2 w temperaturze pokojowej, powloke cylindryczna posiadajaca srednice 1400 mm, dlugosc 3000 mm, grubosc 68 mm. Na te powloke, bedaca wewnetrzna powloka zbiornika cisnieniowego, nasuwa sie piec plyt walcowanych na goraco w walcarce pionowej. Plyty te wykonane sa z niskostopowej stali, której granica plastycznosci wynosi 70 kG/mm2 w temperaturze pokojowej. Temperaturaplyt w czasie nasuwania wynosi 450°C. Plyty te o grubosci 40 mm nie sa ze soba spawane, ani przyspawane do wewnetrznej powloki. Granice plastycznosci dla obu niskostopowych stali w temperaturze 300°C wynosza odpowiednio 30 kG/mm2 i 63 kG/mm2.Wykonany w powyzszy sposób zbiornik po uszczelnieniu jego konców poddaje sie hydrostatycznemu cisnieniu, wynoszacemu 560 kG/cm2 w temperaturze pokojowej, w celu wywolania naprezen wstepnych.Cisnienie to powoduje plastyczne odksztalcenie wewnetrzne powloki, wynoszace 52 mm.Zgodnie z obowiazujacymi przepisami bezpieczenstwa, zbiornik wykonany w powyzszy sposób nadaje sie do pracy ciaglej przy cisnieniu 400 kG/cm2 i temperaturze 300°C. Zbiornik wykonany znanym sposobem w postaci bloku lub wielu warstw, mialby grubosc 158 mm. ¦ Wykonano zbiornik jak w przykladzie 1, przy czym miedzy wewnetrznymi a zewnetrznymi warstwami wstawiono pasek ze stali weglowej o szerokosci 10 mm i grubosci 0,3 mm. nawiniety srubowo skokiem 20 mm.70 097 3 Pasek nalozono na wewnetrzna powloke przed nasunieciem zewnetrznych plyt i zamocowano przez lutowanie cyna. Wykonany zbiornik poddano takiemu samemu badaniu, jak poprzedni i uzyskano podobne wyniki.Jakosc wolnej przestrzeni kontrolowano wedlug testu, przez wprowadzenie freonu przez specjalny otwór w jednej z zewnetrznych plyt. PL PL

Claims (11)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie wysokocisnieniowe, znamienne tym, ze wykonane jest z jednej lub kilku wewnetrznych metalowych powlok cylindrycznych, zwlaszcza ze stali weglowej, czesciowo lub calkowicie wstepnie naprezonych, oraz z jednej lub kilku zewnetrznych powlok cylindrycznych, z których kazda sklada sie z metalowych plyt z tego samego, co powloka wewnetrzna lub róznego materialu, przy czym plyty te nie sa ze soba spawane obwodowo ani przyspawane do wewnetrznej powloki cylindrycznej i jest ich tyle w kazdej warstwie, ze cylindryczna powloka lub powloki wewnetrzne sa calkowicie przykryte.

2. Urzadzenie, wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze cylindryczne powloki wewnetrzne utworzone sa z kilku cylindrycznych warstw, polaczonych w ksztalt jednego cylindra.

3. Urzadzenie, wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze cylindryczne powloki wewnetrzne utworzone sa z kilku plyt spawanych zarówno wzdluznie, jak tez po obwodzie oraz tworzacych ksztalt rurowy.

4. Urzadzenie, wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze cylindryczne powloki wewnetrzne sa w ksztalcie rur bezszwowych.

5. Urzadzenie, wedlug zastrz. 2 lub 4, znamienne tym, ze cylindryczne powloki wewnetrzne utworzone sa, zarówno z rur bezszwowych jak i cylindrycznych warstw polaczonych w ksztalt rury.

6. - Urzadzenie, wedlug zastrz. 3 lub 4, z n a m i e n n e t y m, ze cylindryczne powloki wewnetrzne utworzone sa zarówno z rur bezszwowych jak i z rur wytworzonych przez spawanie plyt.

7. Urzadzenie, wedlug zastrz. 1 lub 3 lub 6, znamienne tym, ze cylindryczne powloki wewnetrzne polaczone sa spawem wzdluznym i obwodowym, przy czym kazdorazowo wystepuje spaw obwodowy.

8. Urzadzenie, wedlug zastrz. 1, znamienne tym , ze powloki zewnetrzne utworzone sa z plyt kutych lub kalandrowanych i spawanych albo walcowanych.

9. Urzadzenie, wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze miedzy powloka wewnetrzna a zewnetrzna utworzona jest wolna przestrzen, na przyklad dzieki spiralnemu nawinieciu paska metalowego lub z4nnego odpowiedniego materialu po zewnetrznej stronie najwiekszej powloki wewnetrznej.

10. Sposób wytwarzania urzadzenia wysokocisnieniowego znamienny tym, z,e wykonuje sie je w trzech etapach, przy czym w pierwszym etapie wytwarza sie metalowa powloke cylindryczna o zadanych rozmiarach wewnetrznym, poprzecznym i wzdluznym, utworzonej zwlaszcza z jednej lub z kilku metalowych plyt spawanych wzdluznie i obwodowo lub tylko po obwodzie, wzglednie utworzonych z jednej lub kilku polaczonych rur lub z rur i plyt zas w drugim etapie nasuwa sie na goraco na powloke cylindryczna, otrzymana podczas pierwszego etapu, plyte kuta lub kalandrowana i spawana albo walcowana w ilosci jednej lub kilku przy czym stosuje sie taka temperature tych plyt, aby po ostudzeniu przylegaly one dokladnie do powloki i mozna bylo poddac je nastepnie obróbce cieplnej, a w trzecim etapie cale urzadzenie poddaje sie dzialaniu cisnienia hydrostatycznego, zwlaszcza hydraulicznego, którym wstepnie napreza sie czesci lub wszystkie warstwy powlok wykonanych w pierwszym etapie.

11. Sposób, wedlug zastrz. 10, znamienny ty nv ze po pierwszym etapie nawija sie spiralnie, pasek metalowy lub z innego odpowiedniego materialu na zewnetrzna powierzchnie najwiekszej m&mgn** powloki, dla uzyskania wolnej przestrzeni.70 097 Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 10 zl PL PL