ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 135
Скачиваний: 0
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а З |
|||
Результаты расчета внутреннего давлення для однослойных, |
|
|||||||||
|
двухслойных п автоскреплениых сосудов [9] |
|
|
|
||||||
/!=Г./Г, |
Pi, КГ/СМ* |
р.,, кГ/см- |
р а , |
кГ/см* |
Рупр. |
|
/ " ' |
|
||
г |
|
|
|
|
|
к Г |
|
а |
||
|
2 |
3900 |
5200 |
|
7 200 |
9 500 |
|
|||
|
4 |
4870 |
7800 |
|
14 400 |
18 100 |
|
|||
|
6 |
5050 |
8660 |
|
18 600 |
24 300 |
|
|||
|
8 |
5120 |
9100 |
|
21 |
600 |
28 800 |
|
||
|
10 |
5150 |
9360 |
|
24 000 |
31 |
400 |
|
||
|
со |
5200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
зом |
при |
соблюдении |
соотношения |
Гадолина; |
|
через |
||||
р а —давление для полностью автоскреплениых |
|
сосу |
||||||||
дов, |
рассчитанное без учета |
упрочнения, |
а через |
р у п р |
||||||
—давление для полностью |
автоскреплениых сосудов, |
|||||||||
рассчитанное с учетом упрочнения материала [9] . |
|
|
|
|||||||
Из табл. 3 видно, что автоскрепление |
является бо |
|||||||||
лее |
эффективным способом |
повышения |
максимального |
|||||||
внутреннего давления. Кроме того, автоскрепленные со суды проще н дешевле в изготовлении, чем многослой ные.
Следует отметить, что для осуществления полного ав
тоскрепления |
необходимо |
достижение |
значительных |
|||
пластических деформаций |
в стенке сосуда. |
Поэтому |
||||
при использовании сосудов с большой |
относительной |
|||||
толщиной стенки |
(/г 2 ^5) |
может случиться так, что за |
||||
паса пластичности |
материала |
не хватит |
для полного |
|||
автоскрепления |
и |
локализации |
деформации, |
и, следо |
||
вательно, разрушение сосуда наступит раньше, чем вся стенка его перейдет в пластическое состояние. Однако
обычно нет необходимости в полном автоскреплении. |
||
Таким образом, работоспособность однослойных кон |
||
тейнеров в процессе эксплуатации |
может быть |
значи |
тельно повышена по сравнению |
с расчетной. В |
связи |
с этим интересный опыт применения однослойных кон |
|
тейнеров |
описан в работе [91]. Контейнер представля |
ет собой |
однослойный толстостенный цилиндр с отно |
шением радиусов |
г21г\ — 8, автофреттированный |
гидро |
|
статическим давлением, превышающим |
рабочее |
на 15%, |
|
и работающий в |
упруго-пластической |
области. |
|
Замеры внутреннего канала контейнера после 15 циклов нагружений до 30000 ат показали, что дальней шего увеличения диаметра не происходит. Это подтвер ждает результаты работы [98], свидетельствующие о том, что пластические деформации затухают с уве личением числа нагружений.
|
Применяют также сосуды, у которых |
пластическая |
|||
деформация составляет 4—6% (Аг/г-100). |
|
|
|||
|
На основании накопленного опыта работы с много |
||||
слойными и однослойными |
контейнерами |
можно сде |
|||
лать заключение, что из сосудов высокого |
давления су |
||||
ществующих конструкций, |
работающих при |
давлении |
|||
до |
30000 ат, целесообразно |
использовать |
однослойный. |
||
|
Проведены эксперименты по влиянию термообработ |
||||
ки |
материала на |
прочность |
контейнера. Установлен оп |
||
тимальный режим |
термообработки сталей |
45ХНВА, |
|||
45ХНМФА, 45ХНВФА, применяемых для изготовления
однослойных контейнеров, эксплуатируемых |
при ком |
||
натной |
температуре. Термообработка |
до |
твердости |
HRC = 394-42 обеспечивает высокую стойкость контей |
|||
нера. |
|
|
|
Для |
работы при 500° С можно применять |
высоколе |
|
гированные жаропрочные стали Х4В2ФМ, |
ЗХ2Н2МВФ, |
||
ЗХ2В8Ф, ЭИ958 и Х6ВЗФМ. Контейнер работает в уп руго-пластической зоне, и его рабочий канал приобре тает криволинейную форму, поэтому было выбрано сальниковое уплотнение.
Работоспособность контейнеров во многом зависит от правильного выбора материала и точного соблюде ния режима термообработки. Для проявления эффекта автоскрепления материал контейнера должен быть дос таточно пластичным.
Стали, применяемые для изготовления |
автоскреплен- |
|||
ных сосудов на давления свыше 10000 кГ/см2, |
должны |
|||
иметь следующие |
свойства: а т ^90ч - 130 кГ/мм 2 , |
6^8-f- |
||
-ь 10%, X F^40%, |
а и > 4 кГм/см2 [9] . |
|
|
|
Обработка материала контейнера на максимальную |
||||
твердость |
недопустима. Так, например, у стали |
40Х, от |
||
пущенной |
при 150°С, стт = 130 кГ/мм2, |
6 = 1 %• При |
||
данных свойствах вследствие недостаточной пластично сти разрушение наступает практически сразу за упру гим состоянием цилиндра. Практика показала, что та кие сосуды разрушались при давлениях 7000—
9000 кГ/см2 |
[76]. Повышение температуры отпуска до |
|||||
470—500° С |
приводит к следующему |
изменению |
меха |
|||
нических свойств: |
с г т = 9 0 |
кГ/иш2 , |
6 = 12%. |
В |
этом |
|
случае возможно |
полное |
автоскрепление. Такие |
сосу |
|||
ды работали |
без |
разрушения при |
давлениях |
14000— |
||
15000 ат. |
|
|
|
|
|
|
Важным фактором при подборе материала сосуда высокого давления является прокаливаемость и равио-
Р а с . 47. Сборный контейнер дл я |
гидропрессоваиия заготовок боль |
шой |
длины |
мерность распределения механических свойств по се чению. Толстостенный контейнер большой длины труд но проковать с одинаковой проработкой структуры по всей толщине. Значительно усложняется н механическая обработка. В этой связи весьма перспективны контей неры, собранные из отдельных шайб (рис.47). Контей нер такой конструкции1 имеет ряд существенных пре имуществ:
1) шайбы могут быть изготовлены из поковок не большой величины с равномерной проработкой струк туры;
2) можно легко добиться сквозной и равномерной прокаливаемое™ топких шайб;
3) облегчается механическая обработка контейне
ра;
1 Патент (англ.), № 1109932, кл. ВЗР, 1968.
4) контейнер может быть любой практически требу емой длины.
Герметизация поверхностей разъема шайб может быть легко достигнута запрессовкой тонкостенной втул ки. При такой конструкции контейнера целесообразно
применять |
стационарное |
уплотнение |
плунжера |
(см. |
||||||||||
рис. 47). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
целью |
|
совершенствования |
|
|
|
|
|
||||||
приведенной |
|
выше |
конструкции |
|
|
|
|
|
||||||
был предложен |
контейнер, |
соб |
|
|
|
|
|
|||||||
ранный из шайб, вырезанных из |
|
|
|
|
|
|||||||||
высокопрочного |
листового |
мате |
|
|
|
|
|
|||||||
риала |
(рис. |
48). |
Применение |
|
|
|
|
|
||||||
низкотемпературной |
термомеха |
|
|
|
|
|
||||||||
нической |
обработки |
(НТМО) |
к |
|
|
|
|
|
||||||
сталям типа 4Х5В6ФМ в услови |
|
|
|
|
|
|||||||||
ях листовой |
прокатки |
позволяет |
|
|
|
|
|
|||||||
получить |
лист |
исключительно |
|
|
|
|
|
|||||||
высокой |
прочности |
|
( с в = 2 6 0 — |
Рис. |
48. |
Контейнер, |
собран |
|||||||
320 кГ/см2) |
|
в сочетании с доста |
ный |
из шайб, вырезанных из |
||||||||||
точно |
высокой |
пластичностью |
высокопрочного |
листового |
||||||||||
|
|
материала: |
|
|||||||||||
(6 = 5-^8%, |
|
|
Ч< = |
35^40%) |
1 — фланец с |
внутренней |
||||||||
[102]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
втулкой; |
2 — стяжные бол |
|||
|
|
|
количество |
шайб |
ты; |
3 — шайбы |
из |
высоко |
||||||
Требуемое |
прочных |
4 — флапец |
листов; |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
стальных |
||||
получают |
|
методом |
|
листовой |
|
|
|
|
|
|||||
штамповки, |
|
собирают |
пакет |
и |
|
|
|
|
|
|||||
шлифуют |
внутреннее |
отверстие, |
затем |
запрессовывают |
||||||||||
втулку. Контейнер может успешно работать при давле ниях жидкости до 30 ООО ат.
Проведенные в последнее время исследования НТМО сталей указанных выше марок в условиях гид ропрессования (подробнее см. гл. IV) подтвердили воз можность получения столь высоких свойств у изделий типа прутков и труб. Важным преимуществом гидро прессования в режиме НТМО является более высокий
уровень пластических |
свойств получаемых |
изделий |
|||
(ств =250 -^290 |
кГ/мм2; 5 = 9—12%). |
Эффективным |
|||
средством повышения |
работоспособности |
контейнеров |
|||
может быть гидропрессование |
втулок |
многослойного |
|||
контейнера в режиме НТМО. При удлинении |
6=12 % |
||||
возможно полное |
автоскрепление, и максимальное внут |
||||
реннее давление |
согласно |
формуле |
(22) |
составит |
|
40000 ат. |
|
|
|
|
|
При работе сосудов высокого давления в полностью
пластическом |
режиме |
металл |
внутренней |
втулки мо |
|
жет |
сильно деформироваться |
или выдавливаться. В |
|||
.этом |
случае |
повысить |
работоспособность |
контейнера |
|
можно за счет |
создания в материале внутренней втул |
ки продольных |
сжимающих напряжений'. |
|
0JIO- |
320
Рис. 49. Контейнер с обмоткой н а давление 20 000 от [641
Надежную работу при высоких давлениях (20000— 30000 ат) показали контейнеры, скрепленные высокопроч ной лентой или проволокой. Контейнеры с обмоткой впервые стали применять в Советском Союзе во ВНИИметмаше [64, с. 48—49; 71], а за рубежом — в Швеции фирмой ASEA.
1 Патент (США), кл. 72—60 (В21с), № 3484806, 1969.
Т а б л и ц а 4 Техническая характеристика контейнеров, скрепленных лептой
(лепта размером 2,5X0,8 мм с пределом прочности 160 |
кГ/мм2 |
|||||
|
изготовлена из стали 65Г) |
|
|
|||
Внутренний |
Наружный |
Длина |
Допустимое |
Напряжение |
||
диаметр, мм |
диаметр, мм |
контейнера, |
давление, |
при |
намотке, |
|
мм |
тыс. ат |
кГ/мм- |
||||
|
|
|||||
35 |
160 |
200 |
20 |
|
12,6 |
|
35 |
160 |
200 |
20 |
|
56,0 |
|
40 |
85 |
370 |
20 |
|
41,2 |
|
150 |
350 |
800 |
10 |
|
41,2 |
|
200 |
350 |
800 |
6 |
|
41,2 |
|
Контейнеры с обмоткой имеют преимущества перед другими конструкциями контейнеров, рассчитанных на повышенные давления. Они проще в изготовлении (от падает необходимость обработки с высокой точностью
нескольких колец и посадки |
их с |
большими |
натягами |
||
в случае |
использования |
многослойной конструкции); |
|||
допускают более высокие давления |
в связи |
с тем, что |
|||
лента |
отличается |
более |
высокими |
механиче |
|
скими свойствами, чем поковки из высоколегированных сталей; обеспечивают большую безопасность при рабо те, поскольку не могут разрушаться мгновенно.
Контейнер, скрепленный обмоткой из высокопрочной ленты (рис. 49), представляет собой сердечник 2, на ко торый с убывающим натяжением наматывается лента 3. На оба конца сердечника насаживаются по прессо вой посадке фланцы 1 и 4, служащие для ограничения ленты и ее крепления в начале и конце намотки.
Для |
некоторых установок гидростатического прес |
||||
сования |
во ВНИИметмаше |
были |
изготовлены контей |
||
неры с обмоткой на давление |
до 20000 |
ат (табл.4) |
|||
[64, с. 48—49]. |
|
|
|
|
|
Намотка контейнеров |
(табл.4) |
осуществлялась на |
|||
токарном станке 1Д63А |
с |
использованием |
приспособ |
||
ления, разработанного во ВНИИметмаше. Приспособ ление состоит из натяжного устройства и тормозного барабана, обеспечивающих укладку ленты на сердеч ник с необходимым натяжением.
При конструировании контейнеров на сверхвысокие давления необходимо добиваться, чтобы материал кон-
тепнеров наиболее эффективно мог работать на сжатие. Оригинальным конструктивным решением является сег ментный контейнер. На рис. 50 показаны основные ти пы сегментных контейнеров.
Отличительная особенность контейнеров, состоящих из отдельных сегментов, состоит в том, что в них ус-
Рпс. |
50. Схемы сегментных контейнеров |
[105]: |
|
а — многослойный; |
б — сегментный; |
о — сегментный с |
обмоткой проволокой; |
|
г — сегментный |
с подпором жидкостью |
|
5
|
31500 |
|
|
|
• |
|
|
|
|
|
|
|
28350 |
|
|
і |
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2520022 050 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
18900 |
|
|
|
|
Л |
|
|
|
|
|
еь |
15750 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
; |
|
|
|
|
|
||
|
12600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
О |
V. ) |
|
|
|
|
|
||
$: |
9450 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|||
toSJ |
6300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
||
V:13 |
|
|
10,2 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
|||
*; |
|
і |
і |
1 |
III,, |
_, і - і і 11 і |
|
|
|||
2,5 5,1 |
. .1 |
1 1 |
1 111. |
||||||||
|
16 12? |
25.it |
50,8 |
т |
25Ь |
508 |
1270 |
||||
|
|
|
Внутренний |
диаметр |
контейнера,»/* |
|
|||||
Рис. |
51. График дл я выбора оптимальной |
конструкции |
контейнера |
[103]; |
|||||||
О — однослойный; |
X — двухслойный; |
Д — трехслойный, |
Н |
с подпором |
|||||||
|
жидкостью; |
• |
— сегментный с |
обмоткой проволокой |
|
||||||
транено тангенциальное напряжение, материал контей нера противостоит главным образом радиальным сжи мающим напряжениям.
Выбрать оптимальную конструкцию контейнера в зависимости от максимального давления и внутреннего диаметра контейнера можно по кривым [103], пред-
