Том 2. Технология (1041447), страница 3
Текст из файла (страница 3)
С позиций конструктивного оформления сварных соединений и технологии из- 13 готовления сосуд считают тонкостенным, если толщина стенки не превышает 7 — 10 мм. Тонкостенным сосудам обычно придают форму цилиндра, сферы или тора (рис. 12,12). Выбор формы может определяться различными соображениями. Сферический сосуд при заданной емкости имеет минимальную массу, торовый можно компактно разместить. например, вокруг камеры сгорания ЖРД, цилиндрий ческая форма сосуда обеспечивает наиболее технологичное конструктивное оформление.
Соединения осуществляют продольными, кольцевыми и круговыми швами. Тонкостенные 4 сосуды обычно являются о,1 конструктивными элемента- 'в в ми различных транспортных установок. В тех случаях, когда не требуется l а экономия массы, используа а ют хорошо сваривающиеся материалы невысокой прочности. В зависимости от сваРнс. 12.12.
Характерные типы сосудов: р ива емости металла и его а — сферический; б — цилиндрический; в — торовый чувствительности к концентрации напряжений представления о технологичности одного и того же конструктивного оформления могут оказаться различными. Характерная для низкоуглеродистых сталей хорошая свариваемость и малая чувствительность к концентрации напряжений позволяют использовать любые типы сварных соединений. Поэтому при использовании таких материалов главной задачей ставится снижение трудоемкости изготовления изделия.
Примером этого служат конструкции тормозных воздушных баллонов грузовых автомобилей, изготовляемых в условиях крупносерийного и массового производства, когда технологичность изделия особенно важна. Такой баллон (рис. 12.13,а) имеет обечайку из горячекатаной стали 20кп и два штампованных днища из стали 08кп толщиной 2,5 мм. К днищу дуговой или рельефной сваркой приварены бобышки. Соединение днища с обечайкой нахлесточное. Такое решение облегчает механизацию сборки путем одновременной запрессовки обоих днищ в обечайку.
Для этого отбортованной части днищ придают коническую форму, обеспечивающую центровку их относительно обечайки при сборке. Ацетиленовый баллон (рис. 12.13,б) выполнен из более прочной низколегированной стали 15ХСНД, и нахлесточные соединения при его изготовлении недопустимы. Все рабочие соединения— стыковые, причем кольцевые швы допускается выполнять на подкладках.
При использовании высокопрочной стали 25ХСНВФА !4 (п,=1400 МПа) подкладные кольца у стыковых соединений уже применять нельзя (рис. 12.13гв). Иногда для понижения рабочих напряжений в зоне сварного соединения увеличивают толщину металла в местах расположения швов (рис. 12.13,г), Рнс. 12.13. Тонкостенные сосуды: а — тормозной резервуар грузового автомобиля; б — ацетиленовый баллон; в — сосуд высокого давления; г — шар-баллон из титанового сплава Сосуды со стенками средней толщины (до 40 мм) широко используются в химическом аппаратостроении, а также как емкости для хранения и транспортирования жидкостей и сжиженных газов.
Нередко требуется защита рабочей поверхности аппарата от коррозионного воздействия среды и сохранение вязкости и пластичности материала несущих конструктивных элементов при низкой температуре. Поэтому используемые материалы весьма разнообразны: углеродистые и высоколегированные стали, медь, алюминий, титан и их сплавы. Так как для обеспечения необходимого срока службы аппарата достаточно иметь слой коррозионно-стойкого материала толщиной всего несколько миллиметров, то нередко используют двухслойный прокат.
15 Аппаратуру емкостного типа обычно выполняют в виде цилиндрических сосудов. При избыточном давлении 0,4 — 1,6 МПа и выше, а также в емкостях, используемых для транспортировки жидкостей, соединения листовых элементов обечаек и дннщ выполняют только стыковыми (рис. 12.14). Примером таких сосудов служат железнодорожные цистерны различного назначения. Для перевозки нефтепродуктов выпускают цистерны вместимостью 60 Рис. 12.14. Конструкция резервуара с эллиптическими отбортованными дни- щами и 120 т диаметром до 3 м со сферическими или эллипсоидными днищами; их изготовляют из стали ВСтЗсп или 09Г2С.
При изготовлении цистерн для перевозки кислот применяют двухслойную сталь, алюминиевые сплавы, различные защитные покрытия. Сосуды для хранения и транспортирования жидких газов вы. полняют двухстенными. Внутренний сосуд цистерны для жидкого азота (рис. 12.15) выполняют из сплава АМц, он крепится цепями к наружному, выполненному из стали'20. Межстенное пространст. во заполняют аэрогелем и выкачивают воздух. Рис. 12.16. Цистерна для жидкого азота 16 Характерным примером химического аппарата может служить. теплообменник кожухотрубчатого типа (рис.
12.16). Можно видеть, что его конструктивное оформление сводится к комбинации пластин, оболочек и труб разнообразных сечений и очертаний. Толстостенные сосуды (з)40 мм) обычно собирают из вальцованных или штампованных листовых заготовок, свариваемых продольными и кольцевыми стыковыми швами. На рис. 12.17 изображена конструкция гидравлического баллона из стали 22 К с толщиной стенок 150 мм, соединения выполнены электрошлаковой сваркой. Угловые швы использованы только для крепления основания к нижнему днищу. Для котельнь1х сосудов характерно большое число штуцеров, к которым стыковыми швами приваривают трубы. Как правило, днища делают выпуклыми с отбортовкой, обеспечивающей вывод сварных соединений из зоны действия значительных напряжений изгиба.
Сосуды с внутренним диаметром менее 500 мм, В ~с~ например камеры котлов, допускается изготовлять с плоскими днищами. Особо ответственные сосуды, как, например, корпуса атомных реакторов с толщиной стенки до 200 мм и выше, изготовляют из цельнокованых обечаек, свариваемых между собой кольцевыми швами. У крупных сосудов высокого давления, применяющихся в химической промышленности, толщина стенки достигает 200 — 400 мм. Наряду с технологическими трудностями изготовления толстостенных монолитных обечаек возрастает опас- Рис. 12.!6.
Кожухотрубчатый ность их хрупкого разрушения. По теплообменник с плавающим компенсатором этому все чаще применяют многослойные сосуды, диаметр которых может превышать 5 м (рис. 12.18,а, б). Днища и фланцы таких сосудов делают сплошными и приваривают к торцам многослойной обечайки стыковыми швами. В зависимости от рабочей среды внутренняя обечайка может быть двухслойной или из коррозионно-стойкой стали, а наружные части корпуса — из низколегированной стали. В зависимости от метода получения многослойной обечайки отдельные слои либо плотно прилегают друг к другу, либо между слоями возможны зазоры. В последнем случае вваривать штуцера в стенку обечайки ч'вк как это нарушает основное условие надежной работы такой суеи- 2 — 201 17 18 ки — свободное перемещение слоев друг относительно друга в процессе нагружения.
Штуцера стремятся размещать в сплошных днищах или в сплошном кольце, вваренном между многослойными обечайками. Это ограничивает использование многослойности применительно к конструкциям барабанов котлов. Рис. 12.17. Баллон гидравлический вместимостью 10 м' 1-1а изготовление труб расходуют около 10% всего мирового производства стали, причем доля выпуска сварных труб растет и уже превышает половину.
В условиях крупносерийного производства, используя различные методы сварки, выпускают сварные трубы с внешним диаметром от 6 до 1420 мм. Трубы диаметром от 6 до 529 мм изготовляют из рулонного материала с прямым швом, Рис. 12.18. Конструктивное оформление многослойного сосуда: а — обшиа вид; б вварка штуиврв а трубы ббльших диаметров — из рулонного материала со спиральным швом или из отдельных листов с прямыми швами. Так как рулонный материал имеет ограниченную толщину (до 14 мм), то при выпуске труб большого диаметра (до 2520 мм) для работы под высоким давлением их приходится выполнять либо из непрерывной ленты, полученной наращиванием листов требуемой толщины, либо в два слоя.
Использование многослойных труб при строительстве магистральных трубопроводов позволит существенно повысить их стойкость против протяженного разрушения. В связи с этим уже начат выпуск двухслойных сциральношовных труб боль- ШОГО днаМЕтра В даЛЬНЕй- Рнс. 12.19. Схемы сварных узлов за- водских трубопроводов шем должно быть организовано производство труб, получаемых свертыванием относительно тонкого листа (порядка 4 мм) в несколько слоев с расположением продольных нахлесточных швов' начала и конца листа соответственно внутри и снаружи трубы вдоль образующей. Полученные таким образом короткие трубы предполагается укрупнять в длинномерные (12 м) с помощью многослойных кольцевых швов.
При монтаже заводских трубопроводов кроме стыков труб приходится сваривать главным образом отводы, компенсаторы, флан2в 19 70 Кп7 72 70 5 /2770 20 21 цы, развилки, патрубки, штуцера и другие фасонные детали (рис. 12.19). Сварочные работы в котлостроении и аппаратостроении включают стыковку труб экранов и змеевиков, соединения труб с трубными досками в теплообменниках, приварку к трубам продольных или спиральных ребер, изготовление газоплотных панелей из труб, свариваемых одна с другой непрерывными швами через проставки. ф 5.
Корпусные транспортные конструкции К таким конструкциям относят кузова цельнометаллических вагонов и автомобилей и корпуса судов. Общим для них является использование плоских или изогнутых листовых элементов и полотнищ с последующим объединением их в жесткую пространственную конструкцию, способную воспринимать вибрационные и динамические нагрузки. Кузов пассажирского вагона имеет решетку-основу 2 из гнутых Х-образных профилей, полностью закрытую наружной тонколистовой (э=1,5-+-4 мм) обшивкой 1 (рис.
12.20,а). Местная жесткость Рис. 12.20. Кузов цельнометаллического пассажирского вагона; а — общий иид; б — поперечное сечение листовой обшивки увеличивается за счет создания гофров. При этом повышается устойчивость тонколистовых элементов под нагрузкой и снижается их коробление от сварки (рис. 12.20,б).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
