Многослойные сосуды (листы 158, 159)
Конструкция и технология изготовления толстостенных сосудов, работающих под давлением, непрерывно совершенствуются. Получили распространение толстостенные сосуды (лист 158, рис. 1): а — цельнокованые, б — кованосварные, в — штампосварные, г, д, е — многослойные (различные варианты) ,ж — однослойные, усиленные навивкой профилированных лент. Кованосварные сосуды (рис. 2, а, б) изготовляют из монолитных цилиндрических обечаек, получаемых путем высверливания центральной части или путем "прошивания" центральной полости пуансоном. Штампосварные сосуды (рис. 3) отличаются тем, что полуобечайки, свариваемые продольным швом, изготовляют из листового проката, качество которого значительно выше качества поковок. Кроме того, сокращаются отходы металла в процессе изготовления.
Многослойные конструкции имеют ряд важных преимуществ перед сосудами с монолитной стенкой. Главные из них: большая надежность в эксплуатации и отсутствие ограничений по увеличению толщины стенки и диаметра. Конструкция толстостенного сосуда, сваренного из многослойных обечаек, показана на рис. 4. Технология изготовления таких обечаек с концентрическим расположением слоев показана на рис. 5. Внутренняя сварная обечайка с монолитной стенкой (рис. 5, а) изготовляется по обычной технологии. Продольный шов с наружной стороны выполняется заподлицо с поверхностью обечайки. Последующие слои собирают из двух полуобечаек (рис. 5, б, в). Для обеспечения плотного прилегания слоев прихватки ставят при обтяжке собираемого слоя бандажами 1 (рис. 5, в) и 2 с помощью гидроцилиндров 3. Поперечная усадка от сварки продольных швов после снятия бандажей способствует более плотному прижатию слоев (рис. 5, г).
Другой способ получения многослойных обечаек предусматривает изготовление отдельных обечаек и насадку их в нагретом состоянии одна на другую (рис. 6). Для
удобства сборки на торце обечайки устанавливают и закрепляют прихватками направляющие планки 1. Более перспективным считается выполнение подобной операции непосредственно в нагревательной печи шахтного типа. В этом случае процесс начинают с установки в печь наружной обечайки, а каждую очередную холодную? обечайку опускают внутрь уже собранных и нагретых предыдущих обечаек.
Методом рулонирования обечайки (см. рис. 1, е) изготовляют из стальной ленты толщиной 3 ... 6 мм. Применяемые приемы намотки многослойных обечаек показаны на рис. 7, а... в. Перед началом намотки к внутренней обечайке 7 (рис. 8, а) проплавными точками 3 приваривают внутреннюю клиновую вставку 2. К вставке стыковым швом приваривают кромку рулонной полосы (рис. 8,6). Далее производят намотку заданного числа слоев (рис.8, в) , отрезку рулонной полосы и закрепление ее конца на поверхности обечайки прихватками. Здесь же прихватывают внешнюю клиновую вставку 1 (рис. 8, г) и заваривают замыкающий продольный шов 2. На собранную таким образом обечайку накладывают две половинки наружной облицовочной обечайки, которые сваривают двумя продольными швами друг с другом и с рулонированной частью обечайки (рис. 8, д).
Для соединения многослойных обечаек друг с другом кольцевым швом торцы их обрабатывают по форме разделки кромок, как показано на рис. 9 (лист 159). После этого на специальной установке (рис. 12) на торцы наплавляют слой металла толщиной 15 ... 20 мм и вторично производят механическую обработку. Пример подготовленного к сварке стыка многослойных обечаек показан на рис. 10, а стыка такой обечайки с монолитным фланцем или днищем — на рис. 11.
Сборка под сварку кольцевых стыков многослойных обечаек отличается повышенной трудоемкостью, что связано с большой массой и малой жесткостью обечаек, приводящей к появлению эллипсно - сти поперечного сечения под действием собственной массы. Поэтому многослойные обечайки собирают с применением мощных гидравлических домкратов — распорок и технологических планок 1 (рис. 13, а) большой жесткости, привариваемых угловыми швами больших сечений. Иногда вместо обычных сборочных планок применяют технологические клинья 1 (рис. 13, б), которые при сборке приваривают к наружной стороне наплавленных торцов обечаек угловым швом. При выполнении первого прохода шва автоматической сваркой на роликовом стенде клинья удаляют кислородной резкой при подходе их к зоне сварки.
Изложенная технология производства многослойных сосудов из отдельных обечаек является основной, однако имеются и другие варианты. Технология, показанная на рис. 14, предусматривает изготовление сосуда последовательным наращиванием слоев и исключает сплошные кольцевые швы, проходящие через все сечение.
При изготовлении многослойных сосудов особую специфику имеет приварка патрубков и других деталей со сплошной стенкой. Иногда предлагается каждый слой сосуда приваривать к сплошной детали в отдельности (рис. 15,а). Другая технология предусматривает выполнение предварительной наплавки металла на стенки сосуда и штуцера, Х-образную подготовку кромок и последующую вварку штуцера в тело сосуда (рис. 15,6).