СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Cтатьи и Публикации    Физическая химия ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ РЕАКТОРЫ С РУЛОНИРОВАННОЙ СТЕНКОЙ

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ РЕАКТОРЫ С РУЛОНИРОВАННОЙ СТЕНКОЙ

© Перескоков Александр Иосифович,

заместитель начальника инжинирингового управления

ОАО “Уралхиммаш”,

тел.: (343) 221-78-18,

Контакт с автором: pereskokov@ekb.ru

Многие технологические процессы химической промышленности могут быть реализованы только исключительно в сосудах высокого давления (далее СВД) – высокотемпературных реакторах. СВД по конструкции цилиндрической части корпуса можно разделить на две группы - сплошные и составные. Сплошные СВД имеют цельнокованую и кованносварную конструкцию цилиндрической части корпуса, составные – многослойную, с концентрическим или витым расположением слоёв. Недостатки, присущие сплошным СВД: хрупкий (взрывоопасный) характер разрушения, ограниченные массо-габоритные параметры изделия по условиям технологии производства и большое количество отходов металла при их изготовлении. Конструкция и технология изготовления ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕАКТОРОВ С РУЛОНИРОВАННОЙ СТЕНКОЙ позволяют наиболее выгодно использовать сочетание свойств различных сталей и сплавов, обеспечивают надежность реакторов в эксплуатации - возможные разрушения локализуются в одном из слоев обечайки.

На постсоветском пространстве сейчас могут производить СВД, относящиеся исключительно к первой группе. И только ОАО “Уралхиммаш” располагает технологическими возможностями для производства СВД второй группы - высокотемпературных реакторов с рулонированной конструкцией стенки цилиндрической части корпуса.

Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР) по разработке конструкции и созданию технологии изготовления рулонированных СВД (далее РСВД) начались в 1963 году. НИОКР производили Иркутский научно-исследовательский институт химического машиностроения, Институт электросварки им. Е.О.Патона и Уральский завод химического машиностроения. В результате на заводе “Уралхиммаш” был создан специализированный производственно-технологический комплекс, предназначенный для изготовления РСВД. В 1976 году работа по созданию РСВД и по организации их промышленного выпуска удостоилась Государственной премии СССР.

Согласно ОСТ 24.201.03-90 РСВД делят на две группы: сосуды и аппараты цилиндрические без внутренних и с внутренними устройствами, имеющие доступ к внутренней поверхности корпуса; сосуды и аппараты цилиндрические со встроенными внутренними устройствами, не имеющие доступа к внутренней поверхности корпуса. Внутренний диаметр цилиндрической части их корпуса ограничен размерами 600-3600 мм., а диаметр горловины корпуса – размерами 400-1200 мм. Стенка рулонированной части корпуса может быть выполнена толщиной до 300 мм. Общая длина и масса РСВД ограничены только возможностями железной дороги по перевозке грузов. Интервал рабочих температур для стенки РСВД при их эксплуатации начинается с минус 40 ºC и доходит до плюс 450 ºC. Интервал рабочих давлений, при которых РСВД могут работать начинается с 10 МПа и заканчивается 130 МПа.

РСВД (смотри рис. 1) состоит из набора сваренных между собой, с днищем и фланцем рулонированных обечаек (смотри рис. 2). Обечайки имеют дренажные отверстия для удаления диффундирующего газов. Дренажные отверстия могут быть объединены в одну систему, что позволяет использовать инструментальный контроль для обнаружения неплотностей центральной обечайки.

1-рулонированная обечайка;

2-кольцевые сварные швы;

3-фланец; 4-обтюратор;

5-съемная крышка; 6-шпильки, гайки; 7-днище; 8-опора;

9-технологический штуцер.

Рис. 1. Эскиз рулонированного сосуда высокого давления.


Рис. 2. Эскиз рулонированной обечайки.

1-центральная обечайка; 2-бандаж; 3-наплавка; 4-кожух; 5-клиновые вставки; 6-рулонная сталь.

Рулонированная стенка обечайки формируется за счёт непрерывной намотки горячекатаной рулонной стали, находящейся в состоянии поставки, на центральную обечайку со стенкой толщиной 16-36 мм. Рулоны стали могут быть шириной 1400-1700 мм. Толщина листов навиваемой стали, как правило, находится в пределах 4-6 мм. Центральная обечайка может быть выполнена из двухслойного проката, один из слоёв которого будет коррозионно-стойким. Кроме того, ОАО “Уралхиммаш” в состоянии изготовить многослойный монолит методом сварки взрывом различных листовых металлов.

Намотка рулонированной обечайки производится на уникальной технологической линии (смотри рис. 3). Она обеспечивает необходимое натяжение наматываемого листа ралонированной стали. Плотность прилегания, которая определяется натяжением листа при намотке, слоев рулонированной обечайки между собой является одним из основных факторов надежности эксплуатации сосудов высокого давления. На линии производится последовательная автоматическая сварка под слоем флюса листовой стали различных рулонов между собой. Это позволяет производить намотку каждой обечайки за один приём и повышает коэффициент использования рулонированной стали.

1-разматыватель; 2,4-роликовые конвейеры; 3-подающие валки; 5-правильные вальцы; 6-склизы; 7-стыкосварочная машина; 8-отклоняющие валки; 9-машина для навивки обечаек.

Рис. 3. Эскиз технологической линии намотки рулонированных обечаек.

 

Техническая характеристика машины для намотки рулонированных обечаек.

Диаметр наматываемых обечаек, мм.:

минимальный - 600,

максимальный – 5 000.

Максимальная длина наматываемых обечаек, мм. 3 600.

Толщина наматываемого стального рулонированного листа, мм. 3...6.

Скорость намотки, м/мин. 6.

После намотки рулонированной обечайки её торцы подвергаются механической обработке. Затем на них наплавляется металл (смотри рис. 4 и фото 1). Наплавка ведётся электродом под слоем флюса в присутствие порошкового присадочного металла. Для ведения этой операции создан специальный манипулятор (смотри рис. 5) грузоподъёмностью 160 тонн. Режимы предварительного и сопутствующего подогрева рулонированной обечайки обеспечивают отсутствие чрезмерных остаточных напряжений в её металле. После наплавки торцов и их механической обработки рулонированные обечайки соединяются между собой автоматической сваркой под слоем флюса. Сварка ведётся на специальном стенде (смотри рис. 6, фото 2), обеспечивающего точность стыковки всех свариваемых рулонированных обечаек. Только в особых случаях после сварки обечаек изделие требует термообработки с целью снятия остаточных напряжений металла.

1-рулонированная обечайка; 2-металлическая крошка; 3-электродная проволока; 4,5-флюс; 6-флюсоудерживающее кольцо.

Рис. 4. Эскиз разделки торцов рулонированной обечайки и их наплавки.

Фото 1. Приварка бандажа и наплавка торцов рулонированной обечайки.

1-стойка; 2-планшайба наклонная; 3-нагревательное устройство;

4-наплавляемая деталь; 5-привод планшайбы.

Рис. 5. Эскиз манипулятора для наплавки крупногабаритных деталей. 

1-направляющая гребёнка; 2-рельс; 3,4-тележка; 5-парные ролики;

6-фиксатор; 7-торцовый упор.

Рис. 6. Эскиз стенда для сварки обечаек.

Фото 2. Собранный РСВД на стенде сварки обечаек.

Все технологические операции изготовления РСВД контролируются на предмет качества их проведения. Изделия подвергаются гидравлическим испытаниям, которые имеют свою особенность. Наряду с проверкой прочности и плотности конструкции они обеспечивают релаксацию остаточных сварочных напряжений, накопленных в корпусе РСВД в ходе его изготовления, и окончательное уплотнение стенок рулонированных обечаек. При испытании РСВД применяется давление опрессовки большее (при прочих равных условиях), чем при испытании СВД с цельнокованой и кованносварной конструкцией цилиндрической части корпуса.

Уникальный производственно-технологический комплекс, предназначенный для производства РСВД, позволяет ОАО “Уралхиммаш” производить по заказам химической промышленности надёжные высокотемпературные реакторы. Например, такие как: колонна синтеза карбамида (процесс синтеза карбамида ведётся в среде особо агрессивного соединения CO(NH2) при давлении 20 МПа и температуре 200 ºC); колонна синтеза аммиака; конденсационная колонна (используется на линии циркуляции газа при синтезе аммиака); сепаратор жидкого аммиака; реактор гидрокрекинга нефтепродуктов.

Повсеместно нашли широкое применение оптико-волоконные системы. Известны высокотемпературные реакторы (автоклавы) для гидротермального синтеза кварцевого стекла, идущего на производство оптико-волоконных проводников, в кованосварном исполнении. Например, автоклавы, разработанные ВНИИСИМС и изготовленные японской корпорацией “Japan Steel Works”, с начала 80-х годов эксплуатируются на заводе “ОЧКС”, г. Гусь-Хрустальный.

Начиная с 1980-х годов XX века ОАО “Уралхиммаш” осуществляет поставки высокотемпературных реакторов с рулонированной стенкой, так же предназначенные для гидротермального синтеза. На Южно Уральский завод “Кристалл” и на завод “Приборов и ферритов”, г. Кузнецк, было поставлено 50 единиц реакторов (V = 3,7…8 м3). 40 единиц из них рассчитаны на давление 70 Мпа и имеют диаметр 1000 мм, 10 единиц рассчитаны на давление 120 Мпа и имеют диаметр 700 мм.

Оборудование, технология и опыт, полученный ОАО “Уралхиммаш” при изготовление РСВД, позволяют заводу организовать выпуск аппаратов с рулонированной стенкой другого назначения. Это могут быть аппараты самого разнообразного практического использования. Их может объединять только одно - повышенные требования к надёжности в работе и к безопасности в эксплуатации.

В первые годы XXI века заводом освоен выпуск транспортно-упаковочных комплексов (ТУКов), предназначенных для хранения и транспортирования сборок отработанных тепловыделяющих элементов атомных электрических станций. ТУК-84, созданный в соответствии с программой по обеспечению безопасного хранения и вывоза ОЯТ АМБ с Белоярской АЭС, успешно выдержал все испытания и получил разрешение для использования в работе с облучённым ядерным топливом. Такое изделие имеет неоспоримые технико-эксплуатационные преимущества перед цельно-кованными металлическими и бетонными контейнерами аналогичного назначения. С точки зрения обеспечения безопасности работы с делящимися материалами на сегодня это лучший в мире контейнер для ОЯТ.

Фото 4. ТУК-84 во время испытаний.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Макаров В.М., Зисельман Б.Г. Рулонированные сосуды высокого давления. М.: Машиностроение, 1985 г.

Дата публикации: 25 сентября 2006
Источник: SciTecLibrary.ru

Вы можете оставить свой комментарий по этой статье или прочитать мнения других в следующих разделах ФОРУМА:
Свернуть Защита интеллектуальной собственности и авторских прав
Диспуты по темам изобретательства. Вопросы по изобретениям, проблемы на пути изобретателей и методы их решения.
Патентование. Все о патентовании изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и товарных знаков.
Нерешенные задачи. Здесь идет обсуждение нерешенных задач: безопорный двигатель, вечный двигатель, преодоление гравитации и пр.
Свернуть Точные науки и дисциплины
Дебаты по Теории Относительности Эйнштейна. Все кому не лень хотят опровергнуть Теорию Относительности Эйнштейна. Вам предоставляется слово для аргументации.
Физика, астрономия, математические решения. Физико-математические вопросы, наблюдения, исследования, теории и их решение.
Физика альтернативная. Новые взгляды на физические законы, теории, эксперименты, не вписывающиеся в общепринятые законы физики.
Teхника, узлы, механизмы, электроника и аппаратура. Все про технику, приборы, детали, узлы и механизмы. Электроника, компьютеры, программное обеспечение. Новые технические решения в самых разных областях.
Биология, Генетика, Все о жизни. Генетика и другие вопросы биологии. Их развитие. Медицина. Биотехнологии, агротехника и сельское хозяйство. Эволюционные теории и альтернативные им.
Химия. Вопросы по химическим технологиям, разработкам и применению химических материалов. Химические элементы и их свойства.
Геология, все о Земле и ее обитателях. Геология, метеорология, антропология, сейсмология, атмосферные явления и непознанные эффекты природы.
Свернуть Мозговой штурм
Генератор решений. Здесь Вы можете заработать реальные деньги, помогая решать фирмам, предприятиям и частным лицам те или иные технические задачи, которые перед ними стоят. Те, кто ставят задачи перед участниками должны обозначить гонорар за ее решение и перевести указанную сумму на общий счет генератора.
Головоломки. Если у Вас есть желание поломать голову над интересными логическими задачами - Вам сюда.
Гипотезы. В этой теме идет обсуждение гипотез и предположений, основанных чисто на теории и логике.
Найди ляп! Этот раздел для тех, кто хочет мысленно расслабиться. Он посвящен задачам по поискам ляпов, которые встречаются в литературе, интернете, кино и на телевидении.
Свернуть Взгляд в будущее и настоящее
Глобальные темы. Вопросы касающиеся всех. Глобальные угрозы и злободневные темы современности.
Наука и ее развитие. Все о развитии науки, направлениях и перспективах движения научной мысли и знаний.
Новая Цивилизация. Принципы социального устройства новой цивилизации. Увеличение роли созидательного интеллекта... Отдалённые перспективы развития человечества...
Вопросы без ответов. Этот раздел посвящен вопросам и проблемам, которые до сих пор не решены. Предлагайте свои решения.
Военная стратегия и тактика современных боевых действий. Об особенностях современного военного искусства. Проблемные вопросы теории и практики подготовки вооруженных сил к войне, её планирование и ведение в различных конфликтах на планете.
Свернуть Гуманитарные науки и дисциплины
Философские дискуссии. Диспуты по вопросам жизни, сознания, бытия и иных философских понятий.
Экономика. Вопросы по экономике и о путях развития России и других стран.
Социология, Политология, Психология. В этом разделе обсуждаются вопросы, как отдельных частных исследований данных наук, так и проблема соотношения этих наук с остальными.
Образование. Все об образовании: как учить, кому учить, чему учить и кого учить.
Религия и атеизм. Вопросы религий и атеистические взгляды, религиозные споры.

Хотите разместить свою статью или публикацию, чтобы ее читали все?
Как это сделать - узнайте здесь.

Назад

 
О проекте Контакты Архив старого сайта
pvp design расчет аппаратов

Copyright © SciTecLibrary © 2000-2017

Агентство научно-технической информации Научно-техническая библиотека SciTecLibrary. Свид. ФС77-20137 от 23.11.2004.