RU853874C

RU853874C - Method of manufacturing multi-layer pressure vessels

Info

Publication number: RU853874C
Authority: RU
Inventors: бьев А.П. Ал; Е.Г. Борсук; В.И. Лившиц; Б.Г. Мурашев; А.Н. Новиков; П.Г. Пимштейн; Г.С. Солодов; А.А. Тупицын; Е.Р. Хисматулин
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6729
Priority date: 1980-03-21
Filing date: 1980-03-21
Publication date: 1993-11-30

Description

Изобретение относитс к области сварки , в частности к способам изготовлени миогослойН:Ых сосудов давлени и может быть использовано при изготовлении и монтаже крупногабаритных сосудов давлений 5 дл химической, нефтехимической и других отраслей промышленности.The invention relates to the field of welding, in particular to methods for manufacturing myoglossial: pressure vessels and can be used in the manufacture and installation of large-sized pressure vessels 5 for chemical, petrochemical and other industries.

Известен способ изготовлени обечайки сосуда давлени , заключающийс в том, что заготавливают металлические листы, на- 10 кладывают один лист на другой, придают им цилиндрическую форму, подвергают воздействию внутреннего и внешнего давлени дл плотного контактировани слоев и сход щиес кромки заваривают продоль- 5 ным швом, дл получени крупнргабаритного сосуда полученные обечайки сваривают друг с другом кольцевыми швами. «A known method of manufacturing a shell of a pressure vessel is that they prepare metal sheets, 10 lay one sheet on another, give them a cylindrical shape, are subjected to internal and external pressure to tightly contact the layers, and converging edges are welded with a longitudinal 5 longitudinal seam , to obtain a large-sized vessel, the resulting shells are welded to each other with annular seams. "

Недостатком данной технологии изго товлени сосудов вл етс необходймост1 20 монтировани уникальные установкии стенды дл вальцовки, ст гивани и сварки кольцевыми швами полученных многослойных обечаек.A drawback of this vessel manufacturing technology is the need for mounting unique installations and stands for rolling, strapping and fillet welding of the resulting multilayer shells.

Известен также способ изготовлени 25 многослойных сосудов давлени , наиболее близкий к данному изобретению по техни ческой Сущности, при котором раскраивают плоские и желрбообразные элементы, собирают их в многослойную плоскую полую за- 30 готовку и сваривают собой, затем полученную сварную заготовку деформируют внутренним давлением до получени сосуда заданных размеров.There is also known a method of manufacturing 25 multilayer pressure vessels, closest to the present invention according to the technical essence, in which flat and ridge-shaped elements are cut, assembled into a multilayer flat hollow workpiece and welded by themselves, then the resulting welded workpiece is deformed by internal pressure to obtain vessels of a given size.

Недостатком данного способа . вл етс 35 неизбежность неравномерных пластических деформаций раст жени по всей толщине слоев при образовании концевой части (днища) у плоской заготовки. Так как при любой форме концевой части плоской 0 заготовки длина ее дуги в грризонтальном всегда будет на много больше длины дуги в вертикальном сечении, величины их пластической деформации при раздаче сосуда внутренним давлением будут значи- 5 тельно отличатьс другот Друга. Так. например при длине дуги концевой части в горизонтальном осевом сечении заготовки равной л Н она будет превышать длину дуги в вертикальном осевом сечении, равную 50 R более, чем на 30%, и меньша дуга должна быть раст нута соответственно на 30%. Дл обеспечени необходимой деформации , в известном способе предлагаетс использовать местный подогрев, что значи- 55 тельно усложн ет и удорожает технологию изготовлени сосудов.The disadvantage of this method. 35 is the inevitability of non-uniform plastic tensile strains over the entire thickness of the layers during the formation of the end portion (bottom) of the flat preform. Since for any shape of the end part of the flat 0 workpiece, the length of its arc in the horizontal will always be much greater than the length of the arc in the vertical section, the values of their plastic deformation during the distribution of the vessel by internal pressure will significantly differ from each other. So. for example, if the length of the arc of the end part in the horizontal axial section of the workpiece is equal to l N, it will exceed the length of the arc in the vertical axial section equal to 50 R by more than 30%, and the smaller arc should be stretched by 30%, respectively. In order to provide the necessary deformation, it is proposed in the known method to use local heating, which greatly complicates and increases the cost of manufacturing vessel technology.

Целью изобретени вл етс повышение качества сосуда и упрощение технолоThe aim of the invention is to improve the quality of the vessel and simplify the technology

гии его изготовлени . Дл зтого в способе изготовлени многослойных сосудов, при котором раскраивают плоский и желобообразные элементы, собирают их в многослойную Плоскую полую заготовку и сваривают между собой, затем полученную сварную заготовку деформируют внутренним давлением до получени сосуда Заданных размеров, при раскрое элементов задают периметр внутренней поверхности каждого сло в поперечном сечении плоской заготовки меньшим периметра поверхности предыдущего сло на 2 7Г А, где А- величина требуемого нат га, а при сборке в заготовке выполн ют гофры с отрицательной кривизной в местах перегиба.gii of its manufacture. For this, in the method of manufacturing multilayer vessels, in which flat and trough-like elements are cut, they are assembled into a multilayer flat hollow billet and welded together, then the resulting welded billet is deformed by internal pressure to obtain a vessel of a given size, when cutting the elements, the perimeter of the inner surface of each layer is set in the cross section of a flat workpiece smaller than the perimeter of the surface of the previous layer by 2 7G A, where A is the value of the required tension, and when assembling in the workpiece corrugations with negative curvature in the areas of inflexion.

Дл обеспечени несплавлени смежных слоев при сварке, до сварки между смежными сло ми заготовки располагают жаропрочный материал.To ensure non-fusion of adjacent layers during welding, prior to welding, heat-resistant material is placed between adjacent layers of the workpiece.

Дл получени сосуда с коническими днищами, при сборке в заготовке выполн ют гофры, параллельные продольной оси сосуда . Дл получени сосуда с плоскими днищами, гофры выполн ют в концевых част х заготовки перпендикул рно к продольной оси сосуда. Кроме того в заготовке места пересечени желобообразных элементов выполн ют однослойными с толщиной , выбираемой в зависимости от давлени деформировани заготовки, а после раздачи сосуда вышеупом нутые места доваривают до получени заданной толщины стенки сосуда. Концевые части заготовки выбира ю т в зависимости от давлени деформировани , после раздачи сосуда их удал ют, а на их месте присоедин ют отдельно изготрвленные концевые части.In order to obtain a vessel with conical bottoms, during assembly in the preform, corrugations are made parallel to the longitudinal axis of the vessel. In order to obtain a vessel with flat bottoms, the corrugations are made in the end parts of the workpiece perpendicular to the longitudinal axis of the vessel. In addition, in the preform, the intersections of the trough-like elements are made single-layer with a thickness selected depending on the deformation pressure of the preform, and after dispensing the vessel, the above-mentioned places are welded to obtain the desired vessel wall thickness. The end parts of the preform are selected depending on the deformation pressure, after dispensing the vessel, they are removed, and separately manufactured end parts are connected in their place.

На фиг.1 показана плоска за готовка сосуда давлени с продольными гофрами: на фиг,2 - промежуточна стади деформировани внутренним давлением заготовки на фиг.1 - цилиндрический сосуд с коническими днищами; на фиг.З - плоска заготовка трехгранного сосуда давлени с одним продольным гофром; на фиг.4 - сосуд давлени из заготовки на фиг.З; на фиг.5 изображена заготовка сосуда, давлени с плоским днищем , выполненна с гофром, перпендикул рным к оси сосуда; на фиг.б - разрез А-А на фиг.5; на-фиг. - вариант выполнени гофра в заготовке, расположенного перпендикул рно к оси сосуда; на фиг.8 - разрез Б-Б на фиг.7. .,Fig. 1 shows a flat preparation of a pressure vessel with longitudinal corrugations: Fig. 2 - an intermediate stage of deformation by internal pressure of the workpiece; Fig. 1 - a cylindrical vessel with conical bottoms; Fig. 3 is a planar blank of a trihedral pressure vessel with one longitudinal corrugation; Fig. 4 is a pressure vessel from the blank of Fig. 3; Fig. 5 shows a blank of a vessel with a flat-bottom pressure made with a corrugation perpendicular to the axis of the vessel; Fig. b is a section aa in Fig. 5; in FIG. - an embodiment of a corrugation in a workpiece located perpendicular to the axis of the vessel; Fig.8 is a section bB in Fig.7. .,

Технологи способа заключаетс в следующем .Technological methods are as follows.

1. Раскраивают и заготавливают плоские и желобообразные элементы дл корпуса и концевых частей сосуда. Поскольку во ВСЯКОЙ многослойной конструкции большое зкачение дл прочности стенки имеет пл6тностцприл1ггани г слоев друг к другу, элементы дл разных слоев раскраивают таким образом, что периметр внутренней поверхности каждого сло в поперечном 5 сечении заготовки меньше периметра наружной поверхности предыдущего сло на величину требуемого нат га Д, умноженного на 2 л; чТо и обеспечивает полезное предверительное напр женное состо ние.10 многослойного сосуда и плотность прилегани стенки друг к другу. При этом плбские элементы можно набирать из узких полос и располагать их под углом к оси сосуда .151. Flat and trough-like elements for the body and end parts of the vessel are cut and prepared. Since, in ANY multi-layer construction, the strength of a wall has a large number of layers to each other, the elements for different layers are cut so that the perimeter of the inner surface of each layer in the cross section 5 of the workpiece is less than the perimeter of the outer surface of the previous layer by the amount of required tension D, multiplied by 2 liters; This provides a useful preliminary stress state. 10 of the multilayer vessel and the wall abutment density. At the same time, Plb elements can be drawn from narrow strips and placed at an angle to the axis of the vessel .15

2.Элементы аналогичной формы набирают пакетами, из которых составл ют многослойную плоскую полую заготовку с гофрами. Гофры (продольные по корпусу или поперечные в концевых част х) состав- 2,0 л ют из плоских элементов которые соедин ют желобообразными элементами и располагают изгибом внутрь заготовки, т.е. Относительно наружной поверхности здготовки изгиб гофра имеет отрицательную 2S кривизну.2. Elements of a similar shape are assembled in bags, which make up a multilayer flat hollow billet with corrugations. Corrugations (longitudinal along the body or transverse at the end parts) are 2.0 of flat elements which are connected by trough-like elements and have a bend inside the workpiece, i.e. Relative to the outer surface of the workpiece, the bend of the corrugation has a negative 2S curvature.

3.Г1л%)ские ижелобообразные элементы каждого сваривают друг с другом при этом в местах сварных швов между сло ми нанос т жаропрочный материал дли пре- 303. G1l%) iron-like elements of each are welded together, while in the places of welds between the layers a heat-resistant material with a length of 30

дупреждени сплавлени слоев друг с другом . Узкие полосы, составл ющие плоские элементы слоев, следующих после первогоpreventing fusion of the layers with each other. Narrow stripes making up the flat elements of the layers following the first

рло . можно не сваривать между собой, приварива их только к желобообразным эле- 35 ментам и концевым част м заготовки.rlo. You can not weld together, welding them only to the groove-shaped elements and the end parts of the workpiece.

Места стыков, имеющих сложную пространственную конфигурацию, например, . припересечении желоборбразных элементов корпуса и концевой части полой здготод- 40 ки, можно выполнить Однослойными. Смежные элементы приваривают к этому однослойному элементу до получени толщины стенки, достаточной дл выдержива ни давлени раздачи заготовки в сосуд. 45 Затем осуществл ют сварку элементов до V полной толщины стенки.Joints having a complex spatial configuration, for example,. at the intersection of the grooved body elements and the end part of the hollow health-40, it is possible to perform single-layer. Adjacent elements are welded to this single-layer element to obtain a wall thickness sufficient to withstand the pressure of the workpiece being dispensed into the vessel. 45 Then, the elements are welded to V of the full wall thickness.

Концевые части полой заготовки сосуДддавлени мржно набрать и сварить из элементов , толщиной достаточной дл выдер- 50 живани давлени деформировани по/убй заготовки в сосуд, после чего концевую . часть можно заменить на отдельно изготовленное дниЩе, горловину и Т.п.;The ends of the hollow preform of the suction can be assembled and welded from elements thick enough to withstand the deformation pressure of the semi-finished workpiece into the vessel, followed by the end. the part can be replaced with a separately manufactured bottom, neck, etc.

4.В стенку полученной плоскогофрирб- 55 ванной заготовки вваривают штуцер, через который подают жидкую или газообразную среду под давспением. Величину давлени создают такой, при которой обеспечиваетс 4. A fitting is welded into the wall of the obtained flat fryer 55 bath blank through which liquid or gaseous medium is supplied under pressure. The pressure value is created at which

раздача заготовки до формы, определ емой сосудом.distribution of the preform to the shape determined by the vessel.

5. После раздачи заготовки доваривают до нужной толщины необходимые участки (упом нутые вцше), мен ют концевые части на требуемые днища, вваривают технологические патрубки.5. After dispensing the workpieces, the necessary sections (mentioned above) are welded to the required thickness, the end parts are changed to the required bottoms, and technological pipes are welded.

Как видна из фиг. 1-4 оболочку в виде правильной п-уг6льной призмы и правильных п-гранных пирамид можно привести в виде плоскогофрированной заготовки с продольными гофрами, имеющими отрицаTJeльнyю кривизну изгиба относительно наружнбй поверхности, с изгибом вдоль осей граней. В частности, на фиг.1 и 2 показаны заготовка и сосуд в виде правильных восьмигранной призмы и пирамид (т.е.), на фиг.З и 4 - в виде трехгранной призмы и пирамид (п-3). При этом ширина грани а угол п-угольника, радиус описанной окруж ности , высота пирамиды OOi-brи ребро пирамиды св заны между собой геометрическими Соотношени миAs can be seen from FIG. 1-4, a shell in the form of a regular pentagonal prism and regular p-shaped pyramids can be brought in the form of a flat-corrugated workpiece with longitudinal corrugations having a negative T-curvature of curvature relative to the outer surface, with a curvature along the axes of the faces. In particular, in Figs. 1 and 2, a blank and a vessel are shown in the form of regular octahedral prisms and pyramids (i.e.), in Figs. 3 and 4, in the form of a trihedral prism and pyramids (p-3). The width of the face and the angle of the p-gon, the radius of the circumscribed circle, the height of the pyramid OOi-br and the edge of the pyramid are interconnected by geometric relations

2ж п2g n

; Ron; Ron

;b2 Vb Ф R§n; b2 Vb Ф R§n

11

2stnпри раздаче внутренним давлением п гранна призма переходит в цилиндр, име-.2stn, when the internal pressure is distributed, the facet of the prism passes into the cylinder, having-.

ющий радиур;В , а п-гранна radiating radiator; B, a p-granna

«Г . .. -..-, "Mr. .. -..-,

Г1ирамида переходит в конус с углом в вершине ог 2агс81п-;-%-. Только в окрестно2 02The pyramid transforms into a cone with an angle at the apex of a 2 с 2 81 81 81 -; Only around 2 02

ст х вершин AtA2...An заготовка стремитс сохранить форму призмы и пирамиды. Очевидно , что при па 2 л:пирамида преобразуетс в плоское днище.Art x vertices AtA2 ... An preform strives to maintain the shape of a prism and a pyramid. Obviously, with pa 2 L: the pyramid transforms into a flat bottom.

Пример изготовлени многослойной плоскогофрированной заготовки простейшей формы, из которой после.раздачи давлением получаетс со.суд в виде трехгранной призмы с днищами, в виде трехгранных пирамид дан .З и 4. Дл каждого сло заготовки отштамповывают четыре желобообразных элемента 1, раскраивают плоские элементы 2 нужной формы (повтор ющие грани призмы и пирамиды или их половин и обеспечивающие нат г Д по Сло м, при этом каждую грань можно выполнить из узких полос 3 как указано выше). Далее собирают элементы пакетами и пакета укладывают в заготовку, образу из одной грани продольный гофр, обращенный внутрь заготовки. Желобооб разные элементы 1 и плоские элементы 2 сваривают швами 4, обеспечива с помощью необходимой жаропрочной прокладки несплавление швов с нижерасположенным слоем.An example of the manufacture of a multilayer flat-corrugated billet of the simplest form, from which, after distribution, the vessel is obtained in the form of a trihedral prism with bottoms in the form of trihedral pyramids given. 3 and 4. For each layer of the billet, four groove-shaped elements 1 are stamped, flat elements 2 are cut out with the desired shapes (repeating the faces of a prism and a pyramid or their halves and providing tension d along the Layer, each face can be made of narrow stripes 3 as described above). Next, the elements are collected in packages and the package is placed in the workpiece, forming from one face a longitudinal corrugation facing the inside of the workpiece. The gutter different elements 1 and flat elements 2 are welded with seams 4, ensuring, with the necessary heat-resistant laying, the non-fusion of the seams with the underlying layer.

7853874878538748

На фиг.5-8 изображена заготовка с гоф-держивающую давление раздачи сосуда,Figure 5-8 shows the workpiece with corrugated-holding pressure distribution of the vessel,

рами, расположенными перпендикул рно кПосле деформировани плоскогофрированрси сосуда, которые после раздачи внутрен-ной заготовки внутренним давлением, когдаAfter perpendicular deformation of the vessel, after the distribution of the inner workpiece by internal pressure, when

ним давлением образуют сосуд в виде четы-участки в вершинах DI и D2 образуют цилинрехгранной призмы с плоским днищем.5 дрическую стенку, вваривают слои миогоЛлоские элементы дл корпуса раскраиваютслойной стенки.they form a vessel in the form of four sections at the vertices DI and D2 form a cylindrical-faceted prism with a flat bottom. 5 dical wall, layers of myoglous elements for the body are cut into a layer wall.

в данном случае в размере двух гранейЕсли по конструктивным соображени м призмы каждый, а дл днища - ft виде рав-необходимо иметь в сосуде Днище другой нобедренных трапеций, меньшее основа-формы (сферическо, эллиптической, с горние которых равно ширине одной грани10 ловиной), то можно выполнить днище запризмы . а большее ширине двух граней.готовки из одного сло , толщиной.in this case, in the size of two faces If, for structural reasons, the prisms are each, and for the bottom - ft, it is equally necessary to have in the bottom of the vessel another non-hip trapezoid, a smaller base-shape (spherical, elliptical, with the heights of which are equal to the width of one face 10 by a half) then you can run the bottom of the prism. and a larger width of two faces. preparations from one layer, thickness.

При атом .суммы углов гофрированногообеспечивающей прочность заготовки приAt atom. The sum of corrugated corners provides strength of the workpiece at

днища в вершинах DI и .02 должны бУтьраздаче ее внутренним давлением, послеthe bottoms at the vertices of DI and .02 must be distributed by its internal pressure, after

равны180°(см.фиг.5и7).раздачи полученное фальш-днище отрезаOOiAt+CDiAi+CDiA4+0DiA4-18015 етс , а на его место привариваетс отдельноequal to 180 ° (see Fig. 5 and 7). Distributions The obtained false bottom of the cut-off is OiAt + CDiAi + CDiA4 + 0DiA4-18015, and is welded separately in its place

002А2 С02А2 -СО2Аз+Р02Аз 180°изготовленное днище. . Складки на днище (1 С «2 на заготовке на002A2 С02А2-СО2Аз + Р02Аз 180 ° manufactured bottom. . Folds on the bottom (1 C "2 on the workpiece on

фиг.6 и на фиг. можно распол тьТаким образом, раскрой элемента корразными способами,каждый из которых пуса и днища описанным способом, укладыимеет свои технологические достоинства, 620 вание пакетов элементов в заготовке с6 and FIG. Thus, cutting the element in corrupted ways, each of the bottom and bottom in the described way, has its own technological advantages, 620 packing the elements in the workpiece with

способе, иллюстрируемом на фиг.5 и 6, со-гофрами вдоль или поперек в заготовке, похран етс симметри исходной загото&ки. взвол ет получить сосуда с конич1ескими илиIn the method illustrated in FIGS. 5 and 6, the symmetry of the original stock & ki is preserved by co-ribs along or across the workpiece. allows you to get a conical vessel or

заготовках на фиг.7 и в удобно выполн ть. плоскими днищами только за счет деформатехнологические вводы в плоском днище.ции изгиба гофр при раздаче заготовки давНаиболее сложнЫ((1 в сборке узлом вл ют-25 лением и избежать больших пластическихthe blanks of Fig. 7 and are conveniently executed. flat bottoms only due to the deformation technology inputs in the flat bottom. bending of corrugations when distributing the workpiece is the most difficult ((1 in the assembly are 25 knots and avoid large plastic

с вершины DI и D2, места пересечени же-деформаций по всей толщине стенки в конлобообр азных элементов. Поэтому вцевых част х. качестве варианта можно изготовить этиfrom the apex DI and D2, the intersection of the same deformations along the entire wall thickness into conical elements. Therefore, the trailer parts x. as an option, you can make these

участки однослойными исвариватьсосмеж;(56) Патент США № 2072273, кл.28-148,single-layer sections and weld adjacent; (56) US Patent No. 2072273, cl. 28-148,

ными элементами только на толщину, вы- 30 1937.elements only to a thickness of 30 1937.

Claims

Formula of the invention h. The method according to PP. 1 and 2, different

1 METHOD OF MANUFACTURING 14 MANY- - about-receiving the vessel from the end. LAYER PRESSURE VESSELS, with skew bottoms, when assembling in the workpiece

- with a torus they prepare flat and grooves, corrugations parallel to the longitudinal-like elements are made, collect them. in the axis of the vessel.

multilayer flat hollow workpiece and. 4. The method according to PP.1 to 3, which is different, is welded together, then the resulting 40th vessel is obtained from the flat billet is deformed by the internal bottoms, the corrugations are made at the end Pressure until the vessel has the predetermined parts of the billet of perpendicular dimensions, characterized in that, from the longitudinal axis of the vessel, with the aim of improving the quality of the vessel and yripo-B. The method according to claims 1 to 4, characterized in

the technology of its manufacture, 45, in that the perimeter of the intersection of the elements is defined in the workpiece at the intersection of the zheraskra elements; the one-sided surface of each layer is made 4-layer-by-layer with a thickness selected in the river section of the workpiece plane, depending on the deformation pressure perimeter of the outer surface j billets, and after dispensing the vessel, the foregoing blowing layer is 2 Д, where Л is the value of jgo, the above-mentioned places are welded to obtain the required tension, and when assembling into the workpiece, the specified wall thickness is oud. negative cree-6 corrugations are performed. The method according to claims 1 to 5, characterized in

Visa in places of inflection. That is, the thickness of the end parts of the workpiece 2. The method according to claim 1, characterized in that the pressure is chosen so that, in order to ensure non-fusion of the deformation 55, after the distribution of the vessel of their adjacent layers during welding, they are removed before welding and in their place they are connected by an adjacent adjacent workpiece layers end made parts. heat resistant material.

.. J

v.