RU2353851C1 - High-pressure cylinder lining tube - Google Patents
High-pressure cylinder lining tube Download PDFInfo
- Publication number
- RU2353851C1 RU2353851C1 RU2007129108/06A RU2007129108A RU2353851C1 RU 2353851 C1 RU2353851 C1 RU 2353851C1 RU 2007129108/06 A RU2007129108/06 A RU 2007129108/06A RU 2007129108 A RU2007129108 A RU 2007129108A RU 2353851 C1 RU2353851 C1 RU 2353851C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welded
- shell
- zone
- liner
- cylindrical
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к сосудам высокого давления, прочный корпус которых содержит помещенную внутри герметичную оболочку - лейнер.The present invention relates to pressure vessels, the robust housing of which contains a sealed enclosure inside the liner.
Эти сосуды предназначены для хранения и транспортировки текучей среды (жидкости или газа), находящейся под давлением, и их силовой корпус изготовлен из композиционного материала с содержанием внутри герметичной оболочки - лейнера, которая в зависимости от вида и характера текучей среды, заполняющей сосуд, выполняется из алюминия, стали или термопласта.These vessels are intended for storage and transportation of a fluid (liquid or gas) under pressure, and their power casing is made of composite material containing inside a sealed shell - a liner, which, depending on the type and nature of the fluid filling the vessel, is made of aluminum, steel or thermoplastic.
Такие сосуды, как правило, подвержены многократным циклическим нагрузкам высокого давления. В баллонах подобного типа, чтобы избежать утечек текучей среды или нарушения герметичности, особое значение придается материалу герметизирующей оболочки - лейнера.Such vessels, as a rule, are subject to repeated cyclic high pressure loads. In cylinders of this type, in order to avoid leakage of fluid or leakage, special importance is given to the material of the sealing shell - liner.
Известны примеры создания композитных баллонов давления с использованием термопластов в качестве основного материала лейнера (см., например, патенты GB 1023011 А, 16.03.66, F17C 1/16, EP 0300931 A1, F17C 1/16, WO 99/27293, WO 99/13263, US 4925044, RU 2150634).Known examples of creating composite pressure cylinders using thermoplastics as the main material of the liner (see, for example, patents GB 1023011 A, 16.03.66, F17C 1/16, EP 0300931 A1, F17C 1/16, WO 99/27293, WO 99 / 13263, US 4925044, RU 2150634).
Однако в этом случае задача обеспечения надежной герметизации баллона полностью не решается в силу того, что общим недостатком данных решений конструкции и известных ранее решений конструкций баллона является то, что используемые в качестве материала оболочки - лейнера термопласты имеет высокую вязкоупругую деформативность, низкие по сравнению с металлами коэффициенты газопроницаемости практически по всем техническим газам и при высоких давлениях обладают главными недостатками - потеря прочности при декомпрессии и трещинообразование при длительном нагружении.However, in this case, the task of ensuring reliable sealing of the balloon is not completely solved due to the fact that a common drawback of these design decisions and previously known design decisions of the balloon is that the thermoplastics used as the sheath – liner material have high viscoelastic deformability and low compared to metals gas permeability coefficients for almost all technical gases and at high pressures have the main disadvantages - loss of strength during decompression and cracking under prolonged loading.
Известны многочисленные примеры создания баллонов давления с использованием металлического лейнера из различных сплавов (см., например, патенты: US 5494188, US 5538680, US 5653358, US 5862938, US 5938209, US 5979692, US 6190598, US 6202674, US 6230922, US 2003111473, US 6810567).Numerous examples are known of creating pressure cylinders using a metal liner from various alloys (see, for example, patents: US 5494188, US 5538680, US 5653358, US 5862938, US 5938209, US 5979692, US 6190598, US 6202674, US 6230922, US 2003111473 US 6810567).
Однако данные конструкции не полностью обеспечивают решение главных задач в конструкции баллона: обеспечение надежности при большой цикличности нагружения его высоким давлением при минимально возможном весе и стоимости изготовления, соизмеримой или ниже, чем у цельнометаллических баллонов.However, these designs do not fully provide the solution to the main problems in the design of the container: ensuring reliability with high cyclic loading of its high pressure at the lowest possible weight and manufacturing cost, comparable or lower than that of all-metal cylinders.
Известны многочисленные примеры создания композитных баллонов давления с использованием тонкостенных металлических лейнеров из различных сплавов (см., например, патенты US 3066822, US 3446385, US 5292027, US 5822838, US 5918759, WO 03/029718, RU 2255829, JP 2005133847, WO 2005022026, RU 2149126, RU 2094695, RU 2077682, RU 2001115743, RU 2000123739, RU 2140602, RU 2187746, RU 93049863, RU 2065544, RU 2001115191, RU 2003115384, RU 2002101904, GB1161846, EP 0497687, US 5287988), реализация которых позволяет частично решить задачу обеспечения большей цикличности нагружения его высоким давлением при весе ниже, чем у цельнометаллических баллонов.Numerous examples are known of creating composite pressure cylinders using thin-walled metal liners from various alloys (see, for example, US Pat. Nos. 3,066,822, 3,446,385, 5,292,027, 5,822,838, 5,918,759, WO 03/029718, RU 2255829, JP 2005133847, WO2005022026 , RU 2149126, RU 2094695, RU 2077682, RU 2001115743, RU 2000123739, RU 2140602, RU 2187746, RU 93049863, RU 2065544, RU 2001115191, RU 2003115384, RU 2002101904, GB1161846, EP 0497687, US 5287988) to solve the problem of ensuring a greater cyclic loading of its high pressure with a weight lower than that of all-metal cylinders.
Ближайшими аналогами предлагаемого конструктивного решения исполнения металлокомпозитного баллона с тонкостенным лейнером являются решения по патентам RU 2077682, RU 2255829, RU 2140602, RU 2001115743, RU 2000131724, RU 2094695, RU 2000123739, RU 2187746, GB 1161846, EP 0497687.The closest analogues of the proposed design solution for the implementation of a metal composite cylinder with a thin-walled liner are solutions according to patents RU 2077682, RU 2255829, RU 2140602, RU 2001115743, RU 2000131724, RU 2094695, RU 2000123739, RU 2187746, GB 1161846, EP 0497687.
В конструкцях по патентам RU 2077682, RU 2255829, RU 2140602 лейнер выполнен из стали с толщиной стенок 0,5-0,9 мм, при этом он выполнен сварным и содержит среднюю цилиндрическую часть и две донные части, соединенные со средней посредством подкладных колец.In designs according to patents RU 2077682, RU 2255829, RU 2140602, the liner is made of steel with a wall thickness of 0.5-0.9 mm, while it is welded and contains a middle cylindrical part and two bottom parts connected to the middle by means of washer rings.
Практически аналогичные решения предлагаются в заявках и патентах WO 2005220268, WO 2005075880, US 3446385, WO 2005106894.Almost similar solutions are proposed in applications and patents WO 2005220268, WO 2005075880, US 3446385, WO 2005106894.
В конструкции баллона по заявке RU 2001115743 для металлопластикового баллона высокого давления, содержащего композитную оболочку и тонкостенный металлический лейнер, поставленная задача решается тем, что толщина стенки лейнера и толщина композитной оболочки выбираются из условия, что основным несущим элементом баллона является композитная оболочка, а материал металлического лейнера при рабочем давлении находится в области упругого деформирования. Недостатком такого решения является то, что из-за большой разницы в значениях предельных деформаций разрушения композита (до 2%) и деформации упругости металла (0,2%) вес конструкции и ее стоимость имеют очень высокие значения, что делает баллон данной конструкции практически не конкурентоспособным с металлическими аналогами.In the design of the container according to the application RU 2001115743 for a high-pressure metal-plastic container containing a composite shell and a thin-walled metal liner, the problem is solved in that the liner wall thickness and the thickness of the composite shell are selected from the condition that the main supporting element of the cylinder is a composite shell and the material is metallic the liner at operating pressure is in the field of elastic deformation. The disadvantage of this solution is that due to the large difference in the values of the ultimate strain of fracture of the composite (up to 2%) and the strain of elasticity of the metal (0.2%), the weight of the structure and its cost are very high, which makes the cylinder of this design practically competitive with metal counterparts.
Практически аналогичное решение предлагается по заявке RU 2000131724.Almost a similar solution is proposed by application RU 2000131724.
В конструкцях баллонов по заявкам и патенту RU 2094695, RU 2000123739, RU 2187746, GB 1161846, EP 0497687 предлагается использование металлического лейнера, выполненного с продольными и кольцевыми гофрами. При этом наружные полости продольных гофр могут быть заполнены упругим материалом. В качестве упругого материала используют эластомер. Кроме того, лейнер может быть снабжен дополнительными кольцами и кольцевыми ребрами жесткости, установленными в кольцевых гофрах с наружной стороны и возможностью перемещения их по кольцу.In the designs of cylinders according to the applications and patent RU 2094695, RU 2000123739, RU 2187746, GB 1161846, EP 0497687, the use of a metal liner made with longitudinal and circular corrugations is proposed. In this case, the outer cavities of the longitudinal corrugations can be filled with elastic material. As an elastic material, an elastomer is used. In addition, the liner can be equipped with additional rings and ring stiffeners installed in the ring corrugations from the outside and the ability to move them around the ring.
К отмеченным решениям следует отнести и решение по патенту RU 93049863, где предлагается использовать металлический сварной лейнер, причем в зонах сварного шва в нем выполнена полость, открытая со стороны силовой оболочки и заполненная эластичным материалом без зазоров между эластичным материалом, лейнером и внешней силовой оболочкой.The solutions mentioned include the solution according to patent RU 93049863, where it is proposed to use a metal welded liner, and in the zones of the weld seam there is a cavity open on the side of the power shell and filled with elastic material without gaps between the elastic material, the liner and the outer power shell.
Общим недостатком отмеченных решений является, то что набор продольных и кольцевых гофр поднимает общую изгибную жесткость лейнера, но не обеспечивает выполнения условий совместности деформаций в материале лейнера и материале композитной оболочки. В кольцевых гофрах возникают пластические деформации при кольцевом растяжении, а в осевых при осевом растяжении лейнера в процессе нагружения баллона внутренним давлением. Введение различных упругих прослоек и дополнительных жестких колец в полости гофр практически не приводит к решению поставленной задачи создания высокоэффективного баллона давления.A common drawback of these solutions is that a set of longitudinal and annular corrugations increases the overall bending stiffness of the liner, but does not ensure that the conditions for compatibility of deformations in the liner material and the composite shell material are met. In annular corrugations, plastic deformations occur during annular tension, and in axial corrugations during axial tension of the liner during loading of the cylinder with internal pressure. The introduction of various elastic layers and additional rigid rings in the cavity of the corrugations practically does not lead to the solution of the task of creating a highly efficient pressure cylinder.
В решениях по патентам US 6145692, WO 02/30613 и US 6547092 предлагается использовать тонкостенный металлический лейнер с одним набором гофр продольных или кольцевых, а укладку армирующих волокон в композитной оболочке производить таким способом, чтобы деформации композитной оболочки соответствовали деформациям металлического лейнера. Причем в гофры лейнера также заполняются упругим материалом, а сам лейнер отделен от композитной оболочки прослойкой, выполненной также из упругого материала.In the decisions on patents US 6145692, WO 02/30613 and US 6547092 it is proposed to use a thin-walled metal liner with one set of longitudinal or circular corrugations, and lay the reinforcing fibers in the composite sheath in such a way that the deformations of the composite sheath correspond to the deformations of the metal liner. Moreover, the liner corrugations are also filled with elastic material, and the liner itself is separated from the composite shell by a layer made also of elastic material.
Недостатками решений по данным аналогам является то, что при действии высоких давлений, происходит деформация композитной оболочки в заданном направлении, сжатие и перераспределение материала упругой прослойки и материала находящегося в гофрах. В силу того, что гофрированная поверхность лейнера не является изометричной цилиндрической поверхности композитной оболочки или поверхности концентричной ей, гофры тонкостенного лейнера деформируются произвольно и в них возникают пластические деформации, которые при многократном циклическом нагружении приводят к разрушению лейнера.The disadvantages of the solutions for these analogues is that under the action of high pressures, the composite shell deforms in a given direction, the material of the elastic layer and the material located in the corrugations are compressed and redistributed. Due to the fact that the corrugated surface of the liner is not an isometric cylindrical surface of the composite shell or the surface concentric to it, the corrugations of the thin-walled liner are deformed arbitrarily and plastic deformations arise in them, which upon repeated cyclic loading lead to the destruction of the liner.
Ближайшими прототипами предлагаемого решения являются решения по заявкам и патентам WO 2005096712, WO 2004096459, US 2005006393, US 2003111473, US 5287988, US 5292027, US 5535912.The closest prototypes of the proposed solutions are solutions for applications and patents WO 2005096712, WO 2004096459, US 2005006393, US 2003111473, US 5287988, US 5292027, US 5535912.
Наличие металлического лейнера в конструкции баллона требует решения задачи оптимального проектирования комбинированной конструкции, т.е. выбора оптимального соотношения толщины стенки лейнера и толщины композита, выбора соответствующей схемы армирования композита и выбора соответствующей формы профиля днищ лейнера.The presence of a metal liner in the design of the cylinder requires solving the problem of optimal design of the combined structure, i.e. choosing the optimal ratio of the liner wall thickness to the thickness of the composite, choosing the appropriate composite reinforcement scheme and choosing the appropriate profile shape of the liner bottoms.
В приведенных патентах частично решаются две первые задачи, т.е. рассматриваются только решения, связанные с выбором конструкции срединной части лейнера, и, практически, нигде не указываются решения по выполнению донных частей и соединения выходного штуцера, что является общим недостатком отмеченных патентов.The above patents partially solve the first two tasks, i.e. only solutions related to the choice of the design of the middle part of the liner are considered, and, practically, solutions for making the bottom parts and connecting the outlet fitting are not indicated anywhere, which is a common drawback of the mentioned patents.
Задача изобретения заключается в том, чтобы создать такую конструкцию лейнера баллона, которая бы обеспечивала высокоэффективную работоспособность на любой уровень циклического нагружения высоким давлением при минимальном весе и стоимости ее изготовления.The objective of the invention is to create such a design of the liner of the cylinder, which would provide highly efficient performance at any level of cyclic loading with high pressure with minimal weight and the cost of its manufacture.
Поставленная задача решена и технический результат достигнут за счет того, что внутренний герметизирующий тонкостенный лейнер из нержавеющей Ti-содержащей стали для баллона высокого давления содержит цилиндрическую обечайку и приваренные к ней цельноформованные профильные днища, по крайней мере, в одном из которых выполнено проходное отверстие и в нем размещен полюсный металлический штуцер, приваренный к днищу по периметру отверстия, при этом новым является то, что днища имеют форму части сжатого эллипсоида вращения, у которого часть длинны малой оси составляет 0,32-0,4 радиуса цилиндрической части обечайки, и содержат, до зоны сварного соединения, цилиндрические участки длиной 0,15-0,2 диаметра цилиндрической части обечайки, плавно сопряженные с частью сжатого эллипсоида вращения, а литая зона сварного шва в месте сварки на цилиндрической обечайке имеет ширину, превышающую 2-4 толщин стенок свариваемых частей, и выполнена в инертной среде с сохранением содержания Cr, Ni, Ti в пределах 92-99% по отношению к составу материала вне свариваемой зоны, причем полюсный металлический штуцер выполнен с внутренней профильной полостью со стороны днища с образованием бандажирующего пояса кольцевого сварного шва по периметру проходного отверстия, толщина стенки которого в зоне сварного шва равна толщине материала днища, а его максимальный диаметр равен диаметру проходного отверстия плюс 8-10 толщин материала привариваемой оболочки.The problem has been solved and the technical result has been achieved due to the fact that the internal sealing thin-walled liner made of stainless Ti-containing steel for the high-pressure cylinder contains a cylindrical shell and integral-shaped profile bottoms welded to it, in at least one of which a through hole is made and it has a pole metal fitting welded to the bottom along the perimeter of the hole, while the new one is that the bottoms are in the form of part of a compressed ellipsoid of revolution, in which part the axis of the minor axis is 0.32-0.4 of the radius of the cylindrical part of the shell, and contain, up to the weld zone, cylindrical sections 0.15-0.2 in diameter of the cylindrical part of the shell smoothly conjugated with part of the compressed rotation ellipsoid, and the cast zone the weld at the weld point on the cylindrical shell has a width exceeding 2-4 wall thicknesses of the parts to be welded, and is made in an inert medium with the content of Cr, Ni, Ti within 92-99% with respect to the composition of the material outside the zone to be welded, the pole metal thing formed with an inner profile cavity from the bottom side to form bandazhiruyuschego waist girth weld along the perimeter of the orifice, the wall thickness at the weld zone is equal to the thickness of the bottom material, and its maximum diameter equal to the diameter of the passage opening plus 8-10 thicknesses welded shell material.
Изобретение поясняется далее подробно описанием примеров выполнения со ссылкой на чертежи, где:The invention is further explained in detail with a description of exemplary embodiments with reference to the drawings, where:
- на фиг.1 показан общий вид лейнера сосуда высокого давления;- figure 1 shows a General view of the liner of the pressure vessel;
- на фиг.2 показан общий вид конструкции узла соединения штуцера;- figure 2 shows a General view of the design of the connection node of the fitting;
- на фиг.3 показан общий вид возможных форм профиля днища лейнера;- figure 3 shows a General view of the possible forms of the profile of the bottom of the liner;
- на фиг.4 показан вид возможных форм концентрации напряжений в зоне соединения днища и обечайки лейнера;- figure 4 shows a view of the possible forms of stress concentration in the zone of connection of the bottom and shell of the liner;
- на фиг.5 показаны картины изменения напряжений в зоне соединения днища и штуцера лейнера.- figure 5 shows the pattern of voltage changes in the zone of connection of the bottom and the fitting of the liner.
Как показано на фиг.1, лейнер сосуда высокого давления содержит цилиндрическую обечайку 1, приваренные к ней днища 2 и штуцер 3, также приваренный к одному из днищ 2.As shown in figure 1, the liner of the pressure vessel contains a
Ввиду того, что основной нагрузкой при работе баллона является внутреннее давление среды, при выборе формы профиля днища 2 следует потребовать равнонапряженности как для материала лейнера, так и композита. Такое условие эквивалентно выполнению требования постоянства деформаций элементов конструкции баллона, т.е.Due to the fact that the main load during the operation of the container is the internal pressure of the medium, when choosing the shape of the profile of the
εm=εα=εβ=εν, ε m = ε α = ε β = ε ν ,
где εm - деформация металла лейнера;where ε m is the deformation of the metal of the liner;
εα - меридиональная деформация днища;ε α - meridional deformation of the bottom;
εβ - тангенциальная деформация днища;ε β — tangential deformation of the bottom;
εν - деформация вдоль армирующих волокон композита.ε ν - deformation along the reinforcing fibers of the composite.
В частном случае исполнения конструкции баллона с тонким металлическим лейнером и укладкой армирующих нитей композита по геодезическим траекториям, форма профиля днища для него может быть определена из решения дифференциального уравнения следующего видаIn the particular case of the design of the container with a thin metal liner and the laying of the composite reinforcing threads along geodesic paths, the shape of the bottom profile for it can be determined from the solution of a differential equation of the following form
, ,
получаемого при рассмотрении геометрических, статических и физических условий поведения конструкции комбинированной металлокомпозитной оболочки.obtained by considering the geometric, static and physical conditions of the construction behavior of the combined metal composite shell.
Здесь приняты следующие обозначения:The following notation is accepted here:
r, y - текущие координаты профиля, определяющего форму оболочкиr, y - current coordinates of the profile determining the shape of the shell
y′, y" - первый и второй дифференциал (производная) координаты yy ′, y "- the first and second differential (derivative) of the y coordinate
R - радиус цилиндрической части оболочки (максимальный радиус)R is the radius of the cylindrical part of the shell (maximum radius)
r0 - радиус полюсного отверстия в композитной оболочкеr 0 is the radius of the pole hole in the composite shell
- параметр, учитывающий отношение прочностных характеристик используемого металла и материала армирующих волокон. - a parameter that takes into account the ratio of the strength characteristics of the metal used and the material of the reinforcing fibers.
Где: σm - предел текучести используемого материала лейнераWhere: σ m - yield strength of the used liner material
δm - толщина используемого материала лейнераδ m - thickness of the used liner material
σν - предел прочности используемого композитаσ ν - tensile strength of the composite used
δR - толщина используемого композиционного материала на цилиндре.δ R is the thickness of the composite material used on the cylinder.
Решение приведенного уравнения позволяет определить требуемую форму профиля днища лейнера с учетом используемого материала лейнера и материала композита. Типичные формы профилей днищ, получаемые при решении данного уравнения, приведены на фиг.3. Анализ полученных форм профилей тонкостенных лейнеров показывает, что для широкого класса используемых материалов лейнера и композита глубина профиля составляет 0.32-0.4 радиуса цилиндрической части.The solution of the above equation allows you to determine the desired shape of the profile of the bottom of the liner, taking into account the used liner material and composite material. Typical shapes of the profiles of the bottoms obtained by solving this equation are shown in figure 3. An analysis of the obtained profile shapes of thin-walled liners shows that for a wide class of liner and composite materials used, the profile depth is 0.32-0.4 of the radius of the cylindrical part.
Как правило, при изготовлении лейнера используется конструкция постоянной толщины и имеются локальные изменения кривизны различных участков. В таком лейнере при его деформировании наблюдаются локальные зоны концентрации напряжений. Типичные картины проявления зон концентрации напряжений для широкого класса используемых толщин стенки лейнера представлены на фиг.3. Анализ приведенных на фиг.4 диаграмм показывает, что затухание концентрации напряжений происходит на длине в интервале 0.15-0.2 диаметра цилиндрической части. В силу отмеченного и того, что днища лейнера привариваются к цилиндрической части, целесообразно зоны сварных швов определить вне зон проявления концентрации напряжений, то есть на длине, превышающей 0.15-0.2 диаметра цилиндрической части, от точки соприкосновения профиля днища и образующей цилиндра.As a rule, in the manufacture of the liner, a constant thickness design is used and there are local changes in the curvature of various sections. In such a liner, when it is deformed, local zones of stress concentration are observed. Typical patterns of manifestation of stress concentration zones for a wide class of liner wall thicknesses used are shown in FIG. 3. Analysis of the diagrams shown in Fig. 4 shows that the attenuation of the stress concentration occurs over a length in the range of 0.15-0.2 of the diameter of the cylindrical part. Due to the fact that the bottoms of the liner are welded to the cylindrical part, it is advisable to determine the zones of the welds outside the zones of manifestation of stress concentration, that is, for a length exceeding 0.15-0.2 of the diameter of the cylindrical part, from the point of contact between the bottom profile and the cylinder generatrix.
Сущность работы лейнера в таком исполнении заключается в следующем: при возникновении давления в полости лейнера баллона обечайка лейнера 1 равномерно деформируется только за счет мембранных деформаций растяжения и в предельном состоянии достигает деформаций текучести σm одновременно по всей ее поверхности. В силу выбранной формы днища 2 также деформируются равномерно по всей поверхности и одновременно с обечайкой 1 достигают текучести. При этом в зонах сварных швов не возникает никаких концентраций напряжений, приводящих к их разрушению. Таким образом, лейнер является равнонапряженной конструкцией. Это позволяет значительно снизить его вес и стоимость его изготовления.The essence of the operation of the liner in this design is as follows: when pressure arises in the cavity of the balloon liner, the
Как уже отмечалось, днища лейнера 2 имеют полюсные отверстия для размещения в них штуцера 3. В силу того, что штуцер 3 и днище 2 имеют различные жесткости, при их деформировании в зоне соединения возникает локальная концентрация напряжений, приводящая к преждевременному разрушению материала днища 2. Анализ зависимостей концентрации напряжений показывает, что при соблюдении условия равной толщины материала свариваемых элементов по диаметру проходного отверстия и ширины привариваемого пояса в штуцере, составляющего 8-10 толщин материала днища 2, практически полностью исключается локализация концентрации напряжений в материале днища 2. Таким образом, создавая в штуцере внутреннюю профильную полость со стороны днища с образованием бандажирующего пояса кольцевого сварного шва по периметру проходного отверстия, толщина стенки которого в зоне сварного шва равна толщине материала днища 2, а его максимальный диаметр равен диаметру проходного отверстия плюс 8-10 толщин материала привариваемой оболочки, также обеспечивают практически полностью равнонапряженную конструкцию лейнера.As already noted, the bottoms of the
Как правило, при сварке в результате нагревания в околошовной зоне изменяются структура и свойства материла. На фиг.5 приведена схема характерных участков металла в зоне свариваемых частей. В прилегающей непосредственно к шву зоне 4 образуется крупнозернистая видманшеттовая структура, участок 5 соответствует полной рекристаллизации металла и отличается дисперсной структурой. Зоны 6-7 последовательно характеризуются ослаблением температурного фактора и структурных превращений при сварке.As a rule, when welding as a result of heating in the heat-affected zone, the structure and properties of the material change. Figure 5 shows a diagram of characteristic sections of metal in the area of the welded parts. In the
Наличие неоднородности свойств материала в сварном соединении приводит к появлению остаточных растягивающих напряжений. Несмотря на структурную неоднородность металла околошовной зоны, считается, что ее механические свойства в сравнении с основным материалом улучшаются, что в определенной мере позволяет снижать вероятное снижение выносливости соединения, обусловленное остаточными растягивающими напряжениями и концентрацией напряжений.The presence of heterogeneity of material properties in the welded joint leads to the appearance of residual tensile stresses. Despite the structural heterogeneity of the metal of the heat-affected zone, it is believed that its mechanical properties are improved in comparison with the base material, which to a certain extent reduces the probable decrease in the strength of the compound due to residual tensile stresses and stress concentration.
Используя технологический прием образования сжимающих напряжений, можно снизить вероятное снижение выносливости соединения. Опытным путем установлено, что для соединения тонкостенных пластин ширина литой зоны должна превышать 3-4 толщины свариваемых пластин. В этом случае, в зоне сварного соединения значительно расширяются участки 4 и 5, что приводит к снижению концентрация остаточных напряжений в данных зонах и соединении в целом. Таким образом, выполняя соединение днищ 2 лейнера с обечайкой 1 с образованием литой зоны сварного соединения составляющей более 3-4 толщин соединяемых частей, обеспечивается практически полностью однородная структура оболочки лейнера.Using the technological method of the formation of compressive stresses, it is possible to reduce the likely decrease in the endurance of the compound. It was experimentally established that for connecting thin-walled plates, the width of the cast zone should exceed 3-4 thicknesses of the welded plates. In this case,
Функционирование баллона высокого давления заключается в наполнении его текучей средой (жидкостью или газом) до требуемого уровня давления, хранении, транспортировании, опорожнении, последующем новом наполнении, расходовании текучей среды, т.е. в повторении действий и операций с многократным циклическим нагружением. Работа устройства по изобретению была приведена при описании вариантов выполнения его конструкции и не требует в данном случае дальнейшего специального пояснения.The functioning of a high-pressure cylinder consists in filling it with a fluid (liquid or gas) to the required pressure level, storing, transporting, emptying, subsequent new filling, and spending the fluid, i.e. in the repetition of actions and operations with multiple cyclic loading. The operation of the device according to the invention was given in the description of embodiments of its design and does not require further special explanation in this case.
С созданием предложенного устройства появилась реальная возможность использовать сосуды высокого давления из разных материалов с использованием тонкостенной металлической внутренней оболочки - лейнера.With the creation of the proposed device, there was a real opportunity to use pressure vessels of different materials using a thin-walled metal inner shell - liner.
Изготовление и испытание сосудов высокого давления с предложенным лейнером для их герметизации подтвердили их высокую надежность и эффективность.The manufacture and testing of pressure vessels with the proposed liner for their sealing confirmed their high reliability and efficiency.
Изобретение не ограничивается вышеописанными формами выполнения, которые даны только для иллюстрации изобретения, и может иметь изменения в рамках формулы изобретения.The invention is not limited to the above-described forms of execution, which are given only to illustrate the invention, and may have changes in the framework of the claims.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007129108/06A RU2353851C1 (en) | 2007-07-30 | 2007-07-30 | High-pressure cylinder lining tube |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007129108/06A RU2353851C1 (en) | 2007-07-30 | 2007-07-30 | High-pressure cylinder lining tube |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2353851C1 true RU2353851C1 (en) | 2009-04-27 |
Family
ID=41019072
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007129108/06A RU2353851C1 (en) | 2007-07-30 | 2007-07-30 | High-pressure cylinder lining tube |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2353851C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2554699C2 (en) * | 2013-08-19 | 2015-06-27 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва"(АО "ИСС") | Metal-plastic high-pressure cylinder |
RU2596538C2 (en) * | 2014-12-24 | 2016-09-10 | Открытое акционерное общество "Композит" | Method for making thin-wall seamless liner for composite tanks made from titanium alloys and liner made using said method |
RU2631202C2 (en) * | 2016-01-19 | 2017-09-19 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Reinforced plastic high-pressure bottle of a spacecraft |
CN108044301A (en) * | 2017-11-09 | 2018-05-18 | 浙江陶特容器科技有限公司 | A kind of manufacturing method of stainless steel cylinder |
RU193002U1 (en) * | 2019-06-17 | 2019-10-09 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "СИСТЕМЫ АРМИРОВАННЫХ ФИЛЬТРОВ И ТРУБОПРОВОДОВ" (ООО "Сафит") | COMPRESSED NATURAL GAS STORAGE CYLINDER |
-
2007
- 2007-07-30 RU RU2007129108/06A patent/RU2353851C1/en active IP Right Revival
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2554699C2 (en) * | 2013-08-19 | 2015-06-27 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва"(АО "ИСС") | Metal-plastic high-pressure cylinder |
RU2596538C2 (en) * | 2014-12-24 | 2016-09-10 | Открытое акционерное общество "Композит" | Method for making thin-wall seamless liner for composite tanks made from titanium alloys and liner made using said method |
RU2631202C2 (en) * | 2016-01-19 | 2017-09-19 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Reinforced plastic high-pressure bottle of a spacecraft |
CN108044301A (en) * | 2017-11-09 | 2018-05-18 | 浙江陶特容器科技有限公司 | A kind of manufacturing method of stainless steel cylinder |
RU193002U1 (en) * | 2019-06-17 | 2019-10-09 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "СИСТЕМЫ АРМИРОВАННЫХ ФИЛЬТРОВ И ТРУБОПРОВОДОВ" (ООО "Сафит") | COMPRESSED NATURAL GAS STORAGE CYLINDER |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2353851C1 (en) | High-pressure cylinder lining tube | |
AU2017384001B2 (en) | Petroleum fluid-conveying flexible pipe comprising a barrier against diffusion | |
RU2505741C2 (en) | Shear-resistant ledge of high-pressure vessel and shell interface element | |
EA026574B1 (en) | Composite pipe | |
US20130133278A1 (en) | Non-welding type concrete-filled steel tube column having slot and method for fabricating the same | |
US10781973B2 (en) | Pressure vessels | |
US11879593B2 (en) | Hybrid tanks | |
US6450307B2 (en) | Pressure vessel, in particular for a vibration damper | |
US6464212B2 (en) | Pressure vessel with an enclosed mass of gas | |
EP2532930B1 (en) | Metal composite pressure cylinder | |
US20030024628A1 (en) | Hooped tube dimensioning method | |
CA2741004C (en) | Subsea gravity separator | |
Teng | Elastic buckling of cone-cylinder intersection under localized circumferential compression | |
NO148286B (en) | CONSTRUCTION FOR AN EXTERNAL PRESSURE RESISTANT UNDERGROUND BODY OR CONTAINER FOR USE AT GREAT DEPTH | |
RU2439425C2 (en) | Metal composite pressure cylinder | |
RU2358187C2 (en) | High-pressure all-composite cylinder | |
RU2754572C1 (en) | High-pressure metal-composite cylinder with large-diameter necks | |
JP2013194877A (en) | Flexible pipe joint | |
KR20180009026A (en) | wire wound pressure vessel | |
RU193002U1 (en) | COMPRESSED NATURAL GAS STORAGE CYLINDER | |
US20110266182A1 (en) | High-pressure container | |
WO2010131990A1 (en) | Metal-to-composite high-pressure cylinder | |
RU45503U1 (en) | HIGH PRESSURE CYLINDER | |
EP2541103A2 (en) | Nozzle and nozzle assembly configured to minimize combined thermal and pressure stress during transients | |
CZ20541U1 (en) | Pressure vessel consisting of composite wrapping layer encompassing thin-walled metqal liner |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160731 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20171017 |