RU2272954C2 - Многослойный сильфонный компенсатор - Google Patents
Многослойный сильфонный компенсатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2272954C2 RU2272954C2 RU2002134729/06A RU2002134729A RU2272954C2 RU 2272954 C2 RU2272954 C2 RU 2272954C2 RU 2002134729/06 A RU2002134729/06 A RU 2002134729/06A RU 2002134729 A RU2002134729 A RU 2002134729A RU 2272954 C2 RU2272954 C2 RU 2272954C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bellows
- layers
- nickel
- inner layer
- multilayer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Diaphragms And Bellows (AREA)
- Joints Allowing Movement (AREA)
Abstract
Изобретение относится к трубопроводному транспорту и используется в трубопроводных системах, транспортирующих высокоагрессивные среды. Многослойный сильфонный компенсатор содержит несколько слоев гофрированных оболочек, концевые участки которых посредством сварки соединены с силовыми кольцами. Толщина внутреннего слоя сильфона, находящегося в контакте с окислительной средой высокой температуры и давления, превышает толщину других слоев сильфона в 2-3 раза. Внутренний слой сильфона выполнен из хромоникелевого сплава с содержанием никеля не менее 70%, а другие слои выполнены из нержавеющей стали. В качестве хромоникелевого сплава использован сплав марки ХН78Т (ЭИ435). Повышает надежность трубопроводов. 1 ил.
Description
Область техники
Изобретение относится к области машиностроения и, в частности, к сильфонным компенсаторам, применяемым в трубопроводных системах, по которым транспортируется окислительный газ (газ с большим содержанием кислорода до 80%) высокой температуры 500°С и давления 10 МПа.
Предшествующий уровень техники
При проектировании многослойных сильфонных компенсаторов, работающих в газовой среде с большим содержанием кислорода, высокой температуры и давления, основными требованиями являются обеспечение высокой прочности и герметичности сильфона, большие ресурсные характеристики и надежная защита внутреннего слоя сильфона от возгорания в указанной среде.
Эти требования реализуются за счет применения новых материалов, стойких в указанной среде, и совершенствования деталей и узлов компенсатора.
В качестве материалов, которые используются в таких сильфонных компенсаторах, применяют никелевые сплавы с большим содержанием никеля, никелевые дисперсионно-твердеющие сплавы, нержавеющие стали и никелевые оболочки.
Известны сильфонные компенсаторы, гофрированные оболочки которых выполняют из никелевого сплава "Монель" с содержанием никеля ≈70% (см. справочник "Expansion Joint", Hudra, с. 472, 6-я строка снизу).
Технология изготовления таких сильфонов не требует специального сложного оборудования и больших затрат времени. Более того, такой никелевый сплав обладает хорошей пластичностью, что позволяет получить гофрированные оболочки сильфона толщиной до 1 мм, однако, он имеет низкие прочностные свойства, что не позволяет использовать его в трубопроводных магистралях высокого давления.
Кроме того, из-за утолщения оболочек сильфона и низкой склонности этого сплава к окислению исключается возможность появления микропор и непроваров в сварочных швах компенсатора.
Такие компенсаторы надежно работают в окислительной газовой среде, однако они дороги в изготовлении.
Данное техническое решение принимаем за аналог предлагаемого изобретения.
Известен сильфонный компенсатор, выполненный из никелевого дисперсионно-твердеющего сплава (см. патент РФ №2164188, МКИ B 21 D 15/00 от 20.03.2001). Данный компенсатор выполнен из тонкостенных оболочек толщиной ≈0,15 мм, концевые участки которых сварены с силовыми кольцами. Указанный компенсатор работоспособен в окислительной газовой среде высокой температуры и давления, свободной от инициаторов возгорания.
Способ изготовления компенсатора включает вытяжку за несколько операций трубной заготовки толщиной 1 мм до заданных размеров »0,15 мм, специальную термообработку после каждой операции вытяжки, гофрирование пакета заготовок также за несколько операций, термообработку после каждой операции гофрирования, сварку концевых участков сильфона с силовыми кольцами и контроль межслойной герметичности.
Кроме того, использование в качестве материала заготовок сильфона никелевого дисперсионно-твердеющего сплава в процессе вытяжки и гофрирования заготовок вследствие низкой пластичности этого сплава возможно образование в оболочках микротрещин и микропор.
Причем микропоры и непровары могут образовываться и в сварных швах между концевыми участками сильфона и силовыми кольцами из-за повышенной склонности этого сплава к окислению при сварке. Этому способствует также применение утоненных заготовок ≈0,15 мм.
Это обстоятельство ограничивает использование таких материалов для изготовления сильфонных компенсаторов указанного назначения.
Это техническое решение является аналогом предлагаемого изобретения.
Известен многослойный сильфонный компенсатор, состоящий из нескольких слоев гофрированных оболочек, которые выполнены из нержавеющей стали, при этом внутренний слой сильфона, контактирующий с газовой средой, выполнен толще других слоев приблизительно на 0,25 мм (см. патент Великобритании №984750, НКИ F 2 G, 3.03.1965 г.).
Это техническое решение принимаем за прототип предлагаемого изобретения.
Применение в этом сильфонном компенсаторе внутреннего слоя толще других слоев позволяет увеличить его ресурсные характеристики и обеспечить надежную герметизацию этого слоя за счет утолщения.
Многослойные сильфонные компенсаторы, изготавливаемые из нержавеющих сталей, дисперсионно-твердеющих сталей, никелевых сплавов с содержанием никеля до 65%, надежно работают в «чистой» окислительной газовой среде высокой температуры и давления.
Однако материалы указанных выше сильфонов возгораются в газовой окислительной среде при температуре порядка 500°С при наличии в потоке частиц инициаторов возгорания.
Это связано с воздействием на материал внутренних слоев сильфона инициаторов зажигания - источников тепла (металлические частицы, окислы металлов, органические вещества - масла, резина).
Инициаторы зажигания нагревают материал внутреннего слоя сильфона до температуры самовоспламенения, что приводит к его зажиганию и разрушительному горению.
Практика отработки и эксплуатации энергетических установок, вырабатывающих окислительный газ высокой температуры и давления, подтвердили реальную опасность зажигания указанных выше конструкционных материалов и разгара конструкционных узлов, например многослойных сильфонных компенсаторов, в результате воздействия металлических частиц при температурах окислительного газа, превышающих 500°С.
Задача настоящего изобретения состоит в создании многослойного сильфонного компенсатора, в котором его внутренний слой обладал бы высокой стойкостью к возгоранию (зажиганию) металлическими частицами в газовой окислительной среде высокой температуры и давления.
Эта задача решена за счет того, что в многослойном сильфонном компенсаторе, содержащем несколько слоев гофрированных оболочек, концевые участки которых посредством сварки соединены с силовыми кольцами, причем внутренний слой сильфона, находящийся в контакте с окислительной газовой средой высокой температуры и давления, выполнен толще других слоев и выполнен из хромоникелевого сплава ХН78Т (ЭИ435), а другие слои - из нержавеющей стали.
Другой отличительной особенностью многослойного сильфонного компенсатора является то, что внутренний слой в два-три раза толще каждого нержавеющего слоя.
Технический результат от использования изобретения состоит в исключении возгорания материала сильфона в окислительной газовой среде высокой температуры и давления даже при попадании в нее металлических частиц, повышение его циклической прочности и сохранение прочностных характеристик при меньших слоях сильфона из нержавеющей стали.
На чертеже представлено сечение многослойного сильфонного компенсатора.
Пример реализации изобретения
Многослойный сильфонный компенсатор 1 содержит несколько слоев гофрированных оболочек 2. Гофрированные оболочки 2 жестко и герметично соединены с силовыми кольцами 3 и 4 посредством сварных швов 5 и 6. При помощи силовых колец 3 и 4 компенсатор закрепляется в трубопроводной системе (не показано). Внутренний слой 7, находящийся в контакте с окислительной средой высокой температуры и давления, выполнен из хромоникелевого сплава с содержанием никеля не менее 70%, например из сплава ХН78Т (ЭИ435). Другие слои 8 сильфонного компенсатора 1 выполнены из нержавеющей стали, например из стали 12Х18Н10Т. При этом внутренний слой 7 многослойного сильфона толще в 2-3 раза каждого слоя из нержавеющей стали.
Значительная толщина внутреннего слоя сильфона обеспечила надежную защиту его от возгорания, а также позволила обеспечить более надежное сварное соединение сильфона с силовыми кольцами.
Запас прочности сильфона с внутренним слоем из никелевого сплава стал выше запаса прочности сильфона из стали, так как увеличилась прочность сильфона за счет использования более прочного никелевого сплава ХН78Т - у него σв>65 кГс/мм2, а у стали 12Х18Н10Т σв>56 кГс/мм2.
Из-за увеличения толщины внутреннего слоя стало возможным применение рентгенографического контроля продольного шва заготовки сильфона.
Проведенные автономные испытания многослойного сильфонного компенсатора с внутренним слоем сильфона из никелевого сплава показали большую надежность по сравнению с сильфонами из стали 12Х18Н10Т.
Конструкция указанного сильфонного компенсатора с внутренним слоем из сплава ХН78Т позволила десятикратно увеличить количество изгибных циклов.
Замена двух или трех слоев из нержавеющей стали в известной конструкции сильфона на один из никелевого сплава ХН78Т практически не изменила жесткости многослойного сильфона.
Утолщение внутреннего слоя многослойного сильфона повышает стойкость к возгоранию в указанной среде, т.к. более толстый слой труднее поджечь, чем тонкий.
По данным экспериментов, проводимых в Центре имени Келдыша, сплав ХН78Т не зажигается в условиях самого жесткого воздействия частиц алюминия в модельных условиях при температуре окислительного газа 700°С (см. «Труды «НПО Энергомаш» №22, Москва, 2004 г., стр.217).
Работа устройства
При установке сильфонного компенсатора в трубопроводную систему (не показано), по которой транспортируется окислительная газовая среда высокой температуры и давления, все слои сильфона будут воспринимать высокое давление, а внутренний утолщенный слой из хромоникелевого сплава будет локализовать очаги возгорания при воздействии инициаторов зажигания в окислительном газе высокой температуры и давления.
Промышленная применимость
Предложенный многослойный сильфонный компенсатор предназначен для использования в ракетном двигателестроении. Он может также использоваться в других отраслях техники в условиях повышенных температур и давлений при наличии агрессивных сред.
Внедрение сильфонного компенсатора данной конструкции в производство почти не потребует дополнительного технологического оборудования.
Claims (1)
- Многослойный сильфонный компенсатор, содержащий несколько слоев гофрированных оболочек, к которым посредством сварки присоединены силовые кольца, причем внутренний слой сильфона, находящийся в контакте с окислительной средой высокой температуры и давления, выполнен толще других слоев, отличающийся тем, что внутренний слой сильфона выполнен из хромоникелевого сплава с содержанием никеля не менее 70%, а другие слои - из нержавеющей стали, при этом внутренний слой в 2-3 раза толще каждого слоя из нержавеющей стали.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002134729/06A RU2272954C2 (ru) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | Многослойный сильфонный компенсатор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002134729/06A RU2272954C2 (ru) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | Многослойный сильфонный компенсатор |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002134729A RU2002134729A (ru) | 2004-09-27 |
RU2272954C2 true RU2272954C2 (ru) | 2006-03-27 |
Family
ID=36389056
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002134729/06A RU2272954C2 (ru) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | Многослойный сильфонный компенсатор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2272954C2 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102563278A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-07-11 | 太原航空仪表有限公司 | 双内铰接型波纹式管路补偿器 |
CN103498992A (zh) * | 2013-10-16 | 2014-01-08 | 泰州鸿飞汽车部件有限公司 | 薄壁多层u型波纹容积补偿器 |
RU182834U1 (ru) * | 2017-11-28 | 2018-09-04 | Публичное акционерное общество "Московская объединенная энергетическая компания" | Многослойный сильфон |
RU185102U1 (ru) * | 2018-08-06 | 2018-11-21 | ООО Научно-производственное предприятие "Хортум" | Сильфонный компенсатор с телескопическим кожухом |
RU189884U1 (ru) * | 2018-10-22 | 2019-06-07 | АО "Владимирский завод металлорукавов" | Сильфонный компенсатор |
-
2002
- 2002-12-24 RU RU2002134729/06A patent/RU2272954C2/ru active IP Right Revival
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БЕРЛИНЕР Ю.И. Волнистые компенсаторы для нефтяной и газовой промышленности. М.: Недра, 1979, стр.54, 67-71. * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102563278A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-07-11 | 太原航空仪表有限公司 | 双内铰接型波纹式管路补偿器 |
CN102563278B (zh) * | 2011-12-28 | 2013-12-25 | 太原航空仪表有限公司 | 双内铰接型波纹式管路补偿器 |
CN103498992A (zh) * | 2013-10-16 | 2014-01-08 | 泰州鸿飞汽车部件有限公司 | 薄壁多层u型波纹容积补偿器 |
RU182834U1 (ru) * | 2017-11-28 | 2018-09-04 | Публичное акционерное общество "Московская объединенная энергетическая компания" | Многослойный сильфон |
RU185102U1 (ru) * | 2018-08-06 | 2018-11-21 | ООО Научно-производственное предприятие "Хортум" | Сильфонный компенсатор с телескопическим кожухом |
RU189884U1 (ru) * | 2018-10-22 | 2019-06-07 | АО "Владимирский завод металлорукавов" | Сильфонный компенсатор |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6449192B2 (ja) | 異材継手 | |
RU2272954C2 (ru) | Многослойный сильфонный компенсатор | |
CN108568462A (zh) | 一种双金属冶金复合直缝管及其制造方法 | |
Mitton et al. | An overview of the current understanding of corrosion in SCWO systems for the destruction of hazardous waste products | |
JP4885672B2 (ja) | 管溶接構造体及び管溶接方法ならびに管溶接構造体を備えたボイラ装置 | |
US7976774B2 (en) | Composite sparger | |
JPS6138789A (ja) | 坑口構造物およびその製造方法 | |
Chen et al. | Creep behavior of metal-to-metal contact bolted flanged joint | |
WO2003014612A1 (en) | Method and structure for connecting difficult-to-join pipes to be used at high temperature | |
RU2600152C2 (ru) | Способ соединения деталей с покрытием | |
JPH02195097A (ja) | 伸縮管継手とその製法 | |
Shaikh et al. | Investigation of weld integrity of X70 Grade line pipe by full scale burst test | |
RU182834U1 (ru) | Многослойный сильфон | |
Hermawan et al. | EFFECT OF STRENGTHENING IN COPV (PVC-FIBERGLASS) ON THE STRENGTH OF BURST TEST | |
Ando et al. | Plastic Collapse Behavior of Pipe with Local Wall Thinning Subjected to Bending Moment | |
JPH01180720A (ja) | 二層配管継手の製造方法 | |
Yinsheng | Failure Estimation Method for Cracked Pipe Repaired with Weld Overlay Method | |
SU1016120A1 (ru) | Способ локализации разрушени металлических сварных оболочек | |
Petushkov et al. | Experiments with using explosion energy in welding technology | |
CA2576762C (en) | Composite sparger | |
Ogawa et al. | Fracture evaluation of ni-based alloy weld joint of cylindrical model subjected to 4-point bending or inner pressure | |
Urband–PE et al. | AADE 01-NC-HO-46 | |
Ratiu et al. | A serviceability approach for carbon steel piping to intermittent high temperatures | |
Bernasovský et al. | Welded joint failure of austenitic creep resisting Cr-Mn steel | |
Hasegawa et al. | Prediction of Plastic Collapse Moments for Circumferential Cracked Pipes With Weld Overlays |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081225 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20100627 |