Сверхнегабаритный многослойный сосуд высокого давления

 

Сущность изобретения: обечайка выполнена из многослойных секций. Концевые элементы соединены сварными швами. Кромки под кольцевые и продольные швы выполнены в виде центрального пакета с наложением наружных и внутренних слоев, смещенных относительно торцев пакета и соединенных между собой многослойными вставками. Вставки установлены с наружной и внутренней сторон обечайки. Наружная поверхность замыкающих вставку кольцевых швов на наружной стороне обечайки снабжена кольцами, установленными жестко и симметрично относительно краев вставок. Наружная поверхность вставок продольных швов обечайки снабжена ребрами, установленными жестко и симметрично относительно краев вставок. 5 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к многослойным сосудам высокого давления и может быть использовано при изготовлении сверхнегебаритных корпусов ядерных реакторов большой мощности и крупногабаритных сосудов в химической и нефтехимической промышленности.

Известен сосуд высокого давления, содеpжащий многослойные обечайки и кольцевые элементы. На соединяемых участках многослойных обечаек и концевых элементов выполнены ступенчатые проточки, в каждой из которых размещены вставки, соединенные при помощи сварных швов.

Недостатком такой конструкции является низкая надежность сварных швов из-за того, что при большой толщине стенок обечаек производится односторонняя сварка, которая приводит к большим термическим поводкам и напряжениям в районе сварных швов приварки многослойных вставок.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сверхнегабаритный многослойный сосуд высокого давления, содержащий обечайку, выполненную из многослойных секций, и концевые элементы, соединенные сварными швами.

Недостатком известной конструкции также является низкая надежность односторонних сварных соединений многослойных секций.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности и многослойного сосуда высокого давления.

Для этого в сверхнегабаритном многослойном сосуде высокого давления, содержащем обечайку, выполненную из многослойных секций, и концевые элементы, соединенные сварными швами, кромки под кольцевые и продольные швы выполнены в виде центрального пакета с наложением наружных и внутренних слоев, смещенных относительно торцов пакета и соединенных между собой посредством многослойных вставок, установленных с наружной и внутренней стороны обечайки, наружная поверхность замыкающих вставку кольцевых швов на наружной стороне обечайки снабжена кольцами, установленными жестко и симметрично относительно краев вставок, а наружная поверхность вставок продольных швов обечайки снабжена ребрами, установленными жестко и симметрично относительно краев вставок.

Кольца и ребра могут быть установлены с внутренней стороны обечайки на вставках.

Кольца могут быть выполнены из нескольких жестко соединенных между собой частей.

Кольца и ребра могут быть жестко соединены в местах соприкосновения между собой.

Поверхность вставoк кольцевых швов обечайки может быть снабжена несколькими кольцами, установленными с зазором между собой.

Поверхность вставок продольных швов обечайки может быть снабжена несколькими ребрами, установленными с зазором между собой.

На фиг. 1 изображен предлагаемый сверхнегабаритный сосуд высокого давления; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 сечение Б-Б на фиг.1; на фиг. 4 вариант установки двух колец с наружной стороны обечайки и кольца с внутренней стороны обечайки; на фиг.5 подготовка кромок секции под сварку.

Сверхнегабаритный многослойный сосуд высокого давления содержит многослойную цилиндрическую обечайку 1 с патрубками 2 и кольцевые элементы 3 (днища). Обечайка 1 выполнена из нескольких секций 4. Каждая секция 4 выполнена в виде центрального пакета 5, составленного из слоев 6, которые соединены между собой при помощи наплавки 7. В наплавке 7 выполнены фаски 8 под стыковую сварку. В остальных наружных и внутренних слоях 6 секции 4 выполнены проточки 9, а слои 6 закреплены в них при помощи сварных швов 10. Секции 4 соединены между собой стыковыми сварными швами 11, а далее приваркой многослойных вставок 12, установленных с наружной и внутренней стороны обечайки 1 при помощи сварных швов 13. Кольцевые швы 14 обечайки 1 с наружной и внутренней стороны снабжены кольцами 15, приваренными к вставкам 12 сварными швами 16, а продольные швы 17 обечайки 1 снабжены ребрами 18, приваренными к вставкам 12 сварными швами 19.

Изготовление и сборка сосуда производится следующим образом.

Каждая обечайка 1 сверхнегабаритного размера делится на несколько секций 4, исходя из возможности изготовления и транспортирования к месту монтажа.

При изготовлении секций 4 возможны различные способы выполнения, например, вальцовых секций на вальцах, гибки на гидравлических прессах или штамповки как целиком, так и отдельными слоями с последующей калибровкой.

Собранная секция 4 из слоев 6 сжимается между собой при помощи приспособлений и обрабатывается по торцам таким образом, чтобы получить на ней центральный пакет 5 и проточки 9, смещенные относительно торцов пакета на величину не менее ширины сварного шва 13. Слои 6 центрального пакета 5 скрепляют между собой при помощи наплавки 7, а в проточках 9 слои 6 по торцам приваривают сварными швами 10. Далее в наплавке 7 выполняют фаски 8 под стыковую сварку, а торцы слоев в проточках 9 и торцы многослойных вставок 12 для удобства сварки и лучшего провара разделывают между собой под сварку со сносом кромок.

Производится контрольная сборка обечайки 1 и маркировка секций перед отправкой их на место монтажа.

На месте монтажа секции 4 закрепляются при помощи приспособлений между собой и производится их сварка при помощи сварных швов 11, а далее поочередная установка многослойных вставок 12 и их приварка швами 13.

Далее, на наружной поверхности вставок 12 кольцевых швов 14 обечайки 1 устанавливаются кольца 15 (симметрично краям вставки 12) и привариваются сварными швами 16, а на продольных швах 17 обечайки 1 и на поверхности вставок 12 устанавливаются ребра 18, которые привариваются сварными швами 19.

Установка колец 15 и ребер 18 производится с целью повышения надежности сварных швов обечайки 1 за счет того, что при установке и приварке вставок 12 на монтаже возможно получение неплотного прилегания слоев вставок. Это приводит к тому, что при нагружении сосуда в слоях вставок 12 возникают изгибающие напряжения, которые могут привести к разрушению сварных швов 13 и 17 и самих вставок 12. Приварка колец 15 и ребер 18 уменьшает изгибающие моменты и увеличивает момент инерции сварных швов 13 и 17 обечайки 1, повышая тем самым ее надежность.

В изобретении предлагаются варианты установки нескольких колец 15 и ребер 18 как с наружной, так и с внутренней стороны обечайки 1.

Кроме того, установка ребер и колец, а также сварка их между собой повышает устойчивость сосуда и надежность от сейсмических или динамических воздействий на него.

Формула изобретения

1. СВЕРХНЕГАБАРИТНЫЙ МНОГОСЛОЙНЫЙ СОСУД ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ, содержащий обечайку, выполненную из многослойных секций, и концевые элементы, соединенные сварными швами, отличающийся тем, что кромки под кольцевые и продольные швы выполнены в виде центрального пакета с наложением наружных и внутренних слоев, смещенных относительно торцов пакета и соединенных между собой посредством многослойных вставок, установленных с наружной и внутренней сторон обечайки, наружная поверхность замыкающих вставку кольцевых швов на наружной стороне обечайки снабжена кольцами, установленными жестко и симметрично относительно краев вставок, а наружная поверхность вставок продольных швов обечайки снабжена ребрами, установленными жестко и симметрично относительно краев вставок.

2. Сосуд по п. 1, отличающийся тем, что кольца и ребра установлены с внутренней стороны обечайки на вставках.

3. Сосуд по п. 1, отличающийся тем, что кольца выполнены из нескольких жестко соединенных между собой частей.

4. Сосуд по п. 1, отличающийся тем, что кольца и ребра жестко соединены в местах соприкосновения между собой.

5. Сосуд по п. 1, отличающийся тем, что поверхность вставок кольцевых швов обечайки снабжена несколькими кольцами, установленными с зазором между собой.

6. Сосуд по п. 1, отличающийся тем, что поверхность вставок продольных швов обечайки снабжена несколькими ребрами, установленными с зазором между собой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5