В настоящее время в химической, нефтехимической и нефтепере­рабатывающей промышленности СССР широко применяются мно­гослойные рулонированные сосуды высокого давления. По сравнению с коваными и кованосварными рулонированные сосуды обладают высокой надежностью и экономичностью.

Однако в современной конструкции многослойного рулонирован - ного сосуда не полностью реализованы преимущества многослойности, поскольку многослойной является только цилиндрическая часть сосуда, а концевые элементы (фланец и днище) остаются монолит­ными.

Технико-экономический анализ подтвердил высокую эффектив­ность и целесообразность замены монолитных днищ и фланцев в ру­лонированных сосудах на многослойные. Себестоимость их изго­товления в среднем в 2 раза ниже себестоимости монолитных ко­ваных.

Вопрос замены монолитных концевых элементов на многослойные приобретает особое значение при изготовлении крупногабаритных сосудов с внутренним диаметром 2 м и более. С увеличением размеров

сосудов толщина поковок для днищ и фланцев растет и может достигать 1 м.

Такие поковки изготавливаются по спе­циальным заказам заводами тяжелого ма­шиностроения и имеют высокую себестои­мость, превосходящую стоимость листово­го проката в 2—4 раза.

Изготовление концевых частей сосу­дов в кованом исполнении вызывает опре­деленные трудности получения стабильных механических свойств в поковках больших толщин. Кроме того, у днищ и фланцев, изготовленных из поковок, возникает опасность появления хрупких разрушений в процессе испытаний и эксплуатации.

Разработка конструкции и технологии изготовления многослой­ных днищ и рулонированных фланцев проводилась применительно к технологическим возможностям ПО Уралхиммаш. При этом необ­ходимо создание конструкции многослойных концевых элементов, которые могут быть изготовлены заводом на имеющемся оборудова­нии и оснастке, без освоения принципиально новых технологических процессов.

Идея применения слоистой стенки в концевых частях известна с 40-х годов, однако способы изготовления и их конструктивное оформление оставались неизвестными.

ИркутскНИИхиммашем совместно с ПО Уралхиммаш были пред­ложены конструкции и способы изготовления многослойных днищ и фланцев из листового проката.

На рис. 1 показана конструкция и способ изготовления много­слойных днищ, на рис. 2 и таблице — сечение и изменение толщины

стенки многослойного (d = = 800 мм, Sисх = 92 мм) и монолитного (d — 2400 мм, S исх = 260 мм) днищ после штамповки, на рис. 3 — кон­струкция многослойного ру - лонированного фланца.

ИркутскНИИхиммашем совместно с ПО Уралхиммаш проведен комплекс экспери­ментов и исследований по отработке технологии изго­товления и проверке проч­ности рассматриваемых кон­струкций днищ и фланцев.

Отработка технологии из­готовления многослойных днищ производилась на мо­делях диаметром 160—300 мм и экспериментальных днищах диаметром 500—800 мм. Определены оптимальные технологические параметры изготовления, обеспечивающие требуе­мое качество многослойных днищ для сосудов высокого давления.

Прочностным испытаниям с доведением сосуда до разрушения было подвергнуто семь экспериментальных сосудов с многослойными днищами. Во всех днищах имелись центрально-расположенные па­трубки. Установлено, что эллиптическое многослойное днище по сравнению с монолитным более податливо. Эллипсоид многослойного днища стремится принять форму шара при нагружении его давлением опрессовки выше рабочего в 1,7 раза. В связи с этим давление раз­рушения многослойного эллиптического днища стремится к давлению разрушения шара и превышает таковое давление монолитного эллип­тического днища.

На основании экспериментальных и исследовательских работ разработан стандарт предприятия на изготовление многослойных днищ. ПО Уралхиммаш изготовлено более 20 промышленных со­судов с многослойными днищами диаметром 1—2,4 м и толщиной стенок 100—260 мм.

Отработка конструкции, технологии изготовления и изучение прочностных характеристик рулонированных фланцев производи­лась на экспериментальных образцах диаметром 500—800 мм.

Экспериментами и прочностными исследованиями определен техно­логический процесс, обеспечивающий необходимое качество изготов­ления, определена методика расчета толщин наплавок на торцы флан­ца, обеспечивающих осевую прочность фланца и резьбовых соединений.

Нами совместно с ПО Уралхиммаш изготовлен первый промыш­ленный сосуд диаметром 800 мм с рулонированным фланцем для Гу - бахинского химзавода.