專利名稱:用于在壓力下儲存氣態(tài)介質(zhì)的壓力容器的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種按照權利要求1前序部分所述的用于在壓力下儲存氣態(tài)介質(zhì)的壓力容器。
背景技術:
由DE 38 441 64 A1已知一種制造壓力容器的方法,在這種方法中由正火軋制的熱軋帶出發(fā)制造縱縫焊接管,它的敞開末端用旋壓方法封閉形成半球形的底部。至少一個封閉的末端有一個用于注入和抽空壓力容器的孔。
這樣制造的壓力容器的屈服點Rp0.2至少為355N/mm2,抗拉強度Rm為490到630N/mm2。壓力容器的直徑為229mm,壁厚為3.2mm。
一個這樣制造的壓力容器只具有有限的填充容積,并且不設計用于與大的負荷振幅有關而需要盡可能高的振動疲勞強度的場合。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是,給出一種用于在壓力下儲存氣態(tài)介質(zhì)的壓力容器,這種容器在外部尺寸與重量的有利比例下具有盡可能大的充填容積,并且設計用于與大的負荷振幅相關的高振動疲勞強度的場合。
這個目的由權利要求1前序部分與特征部分的特征相結合來實現(xiàn)。有利的進一步擴展是從屬權利要求的內(nèi)容。
按照本發(fā)明的教導,按UOE-方法制造的縱縫焊接管具有≥508mm(20″)的直徑和≥X70(70.000psi=482N/mm2)的最小屈服點,并且管子的敞開末端用圓拱形封頭部件連接和封閉,其中一個封頭部件設有用于注入和抽空的孔。這樣形成的壓力容器設計用于最小注入壓力200bar,并且縱向焊縫和其余的連接焊縫都在考慮到高的振動疲勞強度的情況下相應地成形。與已知的現(xiàn)有技術不同,為了提高充填容積可以加大直徑并且可以明顯地提高最低屈服點。這種提高可以用于減小壁厚,這導致重量減輕,或者用于提高注入壓力。
這個建議的特點在于,使用一種已證明可靠的管線技術(Stradtmann,鋼管手冊,第10版,Vulkan出版社,Essen1986,164-167頁)制造壓力容器,以便經(jīng)濟地制造可施加大的負荷振幅的壓力容器。由于壓力容器完全的充滿和幾乎完全地抽空的變換產(chǎn)生大的負荷振幅。
通常壓力容器由長度可能達到18米的按UOE方法制造的縱縫焊接管構成。多個平行排列的壓力容器可以構成一個可輸送的儲存單元,其中壓力容器的孔通過一個管道系統(tǒng)相互連在一起。
最好把這樣的儲存單元布置在一個支承框架內(nèi)。多個這樣的儲存單元可以例如布置在一個船舶貨艙內(nèi);由于經(jīng)濟的原因最好把兩個按照UOE方法制造的縱縫焊接管按每18米通過一條焊縫相互連接在一起,以便這樣得到相應的壓力容器長度。
圓拱形封頭部件做成為帶有一個圓筒形區(qū)段的半球形,它通過一道環(huán)形焊縫與管子的敞開末端連接在一起。通過圓筒形區(qū)段使圓拱形封頭部件盡可能抗振地連接到管子上,而且在組裝時能夠使用內(nèi)定心裝置。就減輕重量而言,至少圓筒形區(qū)段有一個相當于管子額定壁厚的壁厚。為了保證所使用的焊接方法沒有錯誤地工作,用具有與縱縫焊接管類似成分的類似的材料制造圓拱形封頭部件。
最好把儲存單元垂直布置,特別是在船舶的貨艙中。用于注入和抽空的孔可以選擇地設置在位于上部或下部的封頭部件上。
如果孔被布置在上部,就有必要在壓力容器中裝一個一直延伸到位于下部的封頭部件的立管。從而保證,能夠吸出從待運輸氣體中分離出的液體和污物顆粒。在孔布置在下部的情況下沒必要裝一個立管。但是布置在上部的孔有以下的優(yōu)點,使得更容易接近管道系統(tǒng)。
為了使長的立管保持就位,至少一個支架在管子內(nèi)橫截面上延伸。最好這個支架做成為對稱的三腳架。
必須根據(jù)氣體成分相應地選擇壓力容器的材料。也可能必要的是,位于下部的封頭部件配有防腐蝕的內(nèi)涂層。
就達到高的振動疲勞強度而言,按照本發(fā)明的另外一個特征,至少對縱向焊縫的內(nèi)側在整個長度上進行機械加工。把從焊縫到相鄰的管體的尖棱的過渡部分倒圓是特別有效的。最好通過銑、磨或內(nèi)射流進行加工。特別是通過噴射產(chǎn)生對振動疲勞強度有利的殘余壓應力。此外,通過噴射和磨削弄平了刻痕隆起的尖銳的表面部位。
對提高振動疲勞強度有相同意義的是,建議確定環(huán)形焊縫的坡口面的橫截面幾何形狀。最好這個幾何形狀具有一個帶收縮的根部區(qū)域的伸長的郁金香形狀。這還具有以下的優(yōu)點,能夠使用經(jīng)濟的自動的窄縫-軌道焊接。
為了能夠充分利用高強度材料的優(yōu)點,上述用于提高振動疲勞強度的措施都是必要的。雖然高強度材料能夠承受高的負荷,但對凹痕比低強度材料也更加敏感。由于這些原因在壓力容器成形時必須注意,盡可能地避免凹痕的形成。
由下面對在附圖中示出的實施例的說明得出本發(fā)明的其它特征、優(yōu)點和細部。附圖中圖1 按照本發(fā)明制造的壓力容器的縱向視圖,圖2 圖1的縱向視圖的放大圖,圖3 沿圖2中A-A方向的截面圖,圖4 圖2中的細部W,圖5 圖2中的細部Y。
具體實施例方式
在圖1中示出一個按照本發(fā)明制造的壓力容器的縱向視圖。它由兩個縱縫焊接的按照UOE方法制造的管子1、2組成,管子1、2通過一道環(huán)形焊縫3相互連接。
管子1、2的開口末端各用一個圓拱形封頭部件4、5分別通過一道環(huán)形焊縫6、7連接和封閉。
圖2表示同一個壓力容器的放大縱向剖視圖。為了能夠將壓力容器注入和排空氣體,在右側的圓拱形封頭部件5上安制一個孔,以便在那里能連接管道系統(tǒng)。管道系統(tǒng)由一個一直延伸到位于左側的圓拱形封頭部件4的末端區(qū)域中的立管8組成。在圖5中表示出立管8連接在位于右側的圓拱形封頭部件5上的細部。
為了使立管可靠地定位在壓力容器中,在這個實施例中設置了三個支架9、10、11。通過塑料制的轉接器12實現(xiàn)在壓力容器內(nèi)壁上的支承,以免損害壓力容器的內(nèi)壁。轉接器12朝向壓力容器內(nèi)壁的表面這樣構形,使其能夠盡可能沒有間隙地緊貼。
為了使圓拱形封頭部件4、5能夠持久抗振地連接到管子1、2上,管子1、2在與半球連接處具有一圓筒形構成的區(qū)段19、19’,此外該圓筒形區(qū)段使得在組裝時能夠使用內(nèi)定心裝置。
圖3沿圖2中截面A-A示出支架9的細部。支架9做成為具有三個各錯開120°的臂13、13’、13”的對稱的三腳架。在中心區(qū)域設有一個盤形加大部分14,立管8延伸穿過這個加大部分。
圖4表示圖2中的細部W。為了把立管8連接到圓拱形封頭部件5上,在孔中焊入了一個厚壁的連接件15。立管8通過一道環(huán)形焊縫16與連接件15連接。這里只是示出了延伸的連接管17。它同樣用一道環(huán)形焊縫18與連接件15連接。
在圖5中示出了圖2的細部Y。它表示環(huán)形焊縫3的坡口面的橫截面幾何形狀。這種幾何形狀的特點是帶有收縮的根部區(qū)域的伸長的郁金香形狀。
附圖標記清單1、2縱縫焊接管3 環(huán)形焊縫4、5圓拱形封頭部件6、7環(huán)形焊縫8 立管9、10、11 支架12 轉接器13、13′、13″ 支架臂14 盤形加大部分15 連接件16 環(huán)形焊縫17 連接管18 環(huán)形焊縫19、19′圓筒形區(qū)段
權利要求
1.一種用于在壓力下儲存氣態(tài)介質(zhì)的壓力容器,包括一個縱縫焊接管,該管在兩端封閉并且至少在一端有一個用于注入和抽空的孔,其特征在于,按照UOE方法制造的縱縫焊接管(1、2)的直徑≥508mm,最小屈服點≥X70,其開口末端用圓拱形封頭部件(4、5)連接和封閉,這樣制成的容器設計用于在室溫下200bar的最低注入壓力,以及一個封頭部件(5)設有所述用于注入和抽空的孔,其中管子(1、2)的縱向焊縫和所有其它的連接焊縫(3、6、7)都在考慮到與大的負荷振幅相關的盡可能高的振動疲勞強度的情況下成形。
2.按照權利要求1所述的壓力容器,其特征在于,壓力容器具有兩個通過一道環(huán)形焊縫(3)相互連接的按照UOE方法制造的縱縫焊接管(1、2)。
3.按照權利要求1和2所述的壓力容器,其特征在于,管子(1、2)的長度可達18米。
4.按照權利要求1至3之一所述的壓力容器,其特征在于,圓拱形封頭部件(4、5)做成帶有一圓筒形區(qū)段(19、19’)的半球,它通過一道環(huán)形焊縫(6、7)與管子(1、2)的開口末端連接。
5.按照權利要求4所述的壓力容器,其特征在于,至少圓拱形封頭部件(4、5)的圓筒形區(qū)段具有與管子(1、2)的額定壁厚相等的壁厚。
6.按照權利要求1、4和5所述的壓力容器,其特征在于,圓拱形封頭部件(4、5)由一種具有與縱縫焊接管(1、2)類似的成分的類似材料制造。
7.按照權利要求1至6之一所述的壓力容器,其特征在于,多個平行放置的壓力容器形成一個可輸送的儲存單元并且這些壓力容器的孔通過一管道系統(tǒng)相互連接。
8.按照權利要求7所述的壓力容器,其特征在于,可輸送的儲存單元設置在一個支承框架內(nèi)。
9.按照權利要求7和8所述的壓力容器,其特征在于,儲存單元的各壓力容器垂直放置,并且每個壓力容器上的孔設置在位于上部的封頭部件(5)上。
10.按照權利要求9所述的壓力容器,其特征在于,在孔的內(nèi)側固定一個一直延伸到位于下部的封頭部件(4)的立管(8)。
11.按照權利要求10所述的壓力容器,其特征在于,立管(8)配有至少一個在管子(1、2)的內(nèi)橫截面上延伸的支架(9、10、11)。
12.按照權利要求11所述的壓力容器,其特征在于,支架(9、10、11)在中心區(qū)域有一個盤形加大部分,立管(8)延伸穿過此加大部分。
13.按照權利要求11和12所述的壓力容器,其特征在于,支架(9、10、11)做成為對稱的三腳架。
14.按照權利要求1和10所述的壓力容器,其特征在于,在各壓力容器的孔內(nèi)焊有一個厚壁的連接件。
15.按照權利要求9-14之一所述的壓力容器,其特征在于,位于下部的封頭部件(4)具有一層防腐蝕的內(nèi)涂層。
16.按照權利要求1所述的壓力容器,其特征在于,至少縱縫焊接管(1、2)的內(nèi)側在整個長度上被機械加工。
17.按照權利要求1所述的壓力容器,其特征在于,將管子(1、2)和封頭部件(4、5)相互連接的環(huán)形焊縫(3、6、7)的坡口面的橫截面幾何形狀具有一種帶有收縮的根部區(qū)域的伸長的郁金香形狀。
18.一種用于制造按照權利要求1所述壓力容器的方法,具有以下步驟-按照UOE方法制造在直徑和橢圓度上具有小偏差的縱縫焊接管-至少對縱向焊縫的內(nèi)側進行機械加工-在兩個開口末端加工出坡口面-從熱軋板出發(fā)制造圓拱形封頭部件-在封頭部件的圓筒形區(qū)段上加工出坡口面-在一個封頭部件上加工一個孔-在使用內(nèi)定心裝置的情況下通過焊接把一個封頭部件與管子連接-抽出內(nèi)定心裝置-在沒有定心裝置的情況下通過強力壓緊作為定心輔助措施,經(jīng)由焊接把第二封頭部件與管子的還是敞開的末端連接。
19.按照權利要求18所述的方法,其特征在于,按照UOE方法制造兩根幾乎等長的在直徑和橢圓度上具有微小偏差的縱縫焊接管,并且使用內(nèi)定心裝置通過一道環(huán)形焊縫把兩根管子相互連接。
20.按照權利要求1或2所述的方法,其特征在于,在壓力容器垂直布置時實施下列步驟-在位于上部的封頭部件上加工出孔,-在孔內(nèi)焊入一個厚壁的連接件,-在管內(nèi)安置至少一個支架,-穿過支架插入一根立管,-把立管與連接件相連接,-在強力壓緊作為定心輔助措施的條件下,把位于上部的封頭部件包括固定在其上的立管與管子的還敞開的末端相連接。
21.按照權利要求18-20所述的方法,其特征在于,對所有焊縫都進行US-檢測。
22.按照權利要求18-20所述的方法,其特征在于,至少對縱向焊縫的內(nèi)側在整個長度上進行機械加工。
23.按照權利要求22所述的方法,其特征在于,從焊縫到鄰接的管體的尖棱幾何形狀的過渡部分被倒圓。
24.按照權利要求22和23所述的方法,其特征在于,機械加工是銑削。
25.按照權利要求22和23所述的方法,其特征在于,機械加工是磨削。
26.按照權利要求22和23所述的方法,其特征在于,機械加工是內(nèi)射流。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在壓力下儲存氣態(tài)介質(zhì)的壓力容器,這種壓力容器包括一根縱縫焊接管,該管在兩端被封閉并且至少在一端具有一用于注入和抽空的孔。按照本發(fā)明,按UOE方法制造的縱縫焊接管(1、2)具有≥508mm的直徑和≥X70的最小屈服點。管子的敞開末端用圓拱形封頭部件(4、5)連接和封閉。這樣形成的壓力容器在室溫下用于200bar的最低注入壓力。一個封頭部件(5)設有用于注入和抽空的孔??v縫焊接管(1、2)和所有其它的連接焊縫(3、6、7)都在考慮到與大的負荷振幅相關的盡可能高的振動疲勞強度的情況下成形。
文檔編號F17C1/10GK1646850SQ03808172
公開日2005年7月27日 申請日期2003年4月9日 優(yōu)先權日2002年4月19日
發(fā)明者奧斯卡·里普邁爾, 漢斯-格奧爾格·希倫布蘭德, 法布里安·格林佩, 安德列亞斯·里斯?jié)赡? 漢斯-于爾根·費舍爾, 格哈德·克諾夫, 格爾德·容克爾, 烏爾里?!ゑR雷斯基, 瑪麗昂·埃德倫-佩普勒 申請人:曼內(nèi)斯曼管道工廠股份公司