Спосіб виготовлення суцільнометалевого безшовного газового балона високого тиску

Спосіб виготовлення суцільнометалевого безшовного газового балона високого тиску, згідно з яким балон виготовляють із циліндричної заготовки із сталі 30ХМА, при цьому балон виготовляють з двома сферичними округленнями по торцях циліндра, причому в одному з округлень витягують горловину і нарізають в ній внутрішню різьбу, який відрізняється тим, що попередньо зменшують товщину стінок згаданої циліндричної заготовки на величину близько 14-15 % і зміцнюють структуру металу заготовки шляхом її холодного обкатування. Винахід, що пропонується, відноситься до конструктивних ємностей, що працюють під високим тиском, а саме, до газових балонів для природного газу. Нині існує цілий ряд конструкцій газових балонів високого тиску для зберігання природного газу. Наприклад, композитні балони, що являють собою відносно тонкостінну (4¸5 мм) основу, що складається з циліндричної частини, виготовленої із звареної труби чи листового металу, що зігнутий в циліндр та зварений по шву. Нижня частина у вигляді півсфери, з діаметром, що рівний діаметру циліндричної частини, виконана штамповкою з листового металу. Також штамповкою з листового металу виконана і верхня частина, що має горловину, в яку вварена вставка з різьбою, а вся верхня частина приварена до циліндричної частини. Така конструкція не може витримати високий тиск близько 200 та більше атмосфер. Тому для її укріплення всю металеву поверхню балону покривають полімерним матеріалом, наприклад склопластиком (див. Газова промисловість, 1991 p., №6, с.6) чи вуглепластиком (Каталог Орського машинобудівного заводу, 2004 p., Росія). Така конструкція дозволить використати більш дешеві металеві заготовки (зварені труби, листовий метал), отримати більш легкий в порівнянні із звичайними суцільнометалевими (не звареними) балонами, наприклад, фірми Faber (див. додаток) та отримати коефіцієнт питомої ваги балону (відношення ваги балону до його внутрішнього корисного об'єму) на рівні К=0,82¸0,86. Для порівняння коефіцієнт питомої ваги балонів фірми Faber складає К=1,05¸1,2. Однак, якщо балони фірми Faber просто важкі, то композитні балони до того ж мають обмежений строк служби (до 5 років) в порівнянні з суцільнометалевими (10¸20 років), а також через дуже малу швидкість нанесення пластикового покриття та малій швидкості полімеризації, - собівартість їх виготовлення значно дорожче - до $7 за літр металопластикових балонів. Для порівняння - суцільнометалеві балони коштують близько $5 за літр об'єму. При цьому всі ці балони розраховані на (19) UA (11) 87544 (13) (21) a200707583 (22) 05.07.2007 (24) 27.07.2009 (46) 27.07.2009, Бюл.№ 14, 2009 р. (72) РОДІОНОВ ВАЛЕРІЙ ЄВГЕНОВИЧ, ЖДАНКІН АНАТОЛІЙ ПАВЛОВИЧ, ДРЮКОВА КАТЕРИНА ЮРІЇВНА, КАСПЕРОВ ОЛЕКСІЙ ПЕТРОВИЧ, ШВЕД НАТАЛІЯ ЮРІЇВНА, СУХІН ЄВГЕН ІЛЛІЧ, НЕМЧИН ОЛЕКСАНДР ФЕДОРОВИЧ (73) ТОВАРИСТВО З ОБМЕЖЕНОЮ ВІДПОВІДАЛЬНІСТЮ "УКРАЇНСЬКИЙ ЦЕНТР ІННОВАЦІЙ ТА ТЕХНОЛОГІЙ" (56) GB 1249066, 06.10.1971 EP 0848069 A2, 17.06.1998 JP 6218461 A, 09.08.1994 JP 59169635 A, 25.09.1984 RU 2295416 C1, 20.03.2007 UA 40179 C2, 16.07.2001 C2 1 3 87544 4 тиск 19,6 МПа (200 атм.) з коефіцієнтом запасу деяких випадках із-за недостатньої товщини утво2,6, згідно вимогам ДНАОП 0.00 - 1.07 - 94 "Прарюються в центрі півсфери мікроскопічні включенвила устройства и безопасной эксплуатации сосуня та тріщини. дов, работающих под давлением". Для виключення цього можливого дефекту Більш близькими до запропонованої технології центр півсфери висвердлюють, нарізують різьбу, створення повністю металевих балонів високого загвинчують металевою пробкою та потім заватиску для природного газу є балони фірм Faber чи рюють по краям, зачищають та проводять додатDalmine (додаток 1, 2), які використовують безшокову термічну обробку. вну трубну заготовку з великою товщиною стінок Таким чином, не дивлячись на деякі зменшення питомої ваги балону, - додаткові технологічні (8,7¸10,2 мм), яку за допомогою розігріву до пласоперації та конструктивні зміни (обточений корпус, тичності металу з країв формують по шаблону і заварена пробка в дні) не дозволяють отримати отримують сформований безшовний (сплавлений) балон дешевше ніж $5 за літр об'єму. балон з дном та товстою горловиною, в якій потім В основу винаходу поставлено завдання ствонарізується різьба. рення суцільнометалевого безшовного газового Основним недоліком цих балонів є їх значна балону високого тиску, в якому використовуючи вага і, відповідно, висока вартість балону - до $5 операцію обробки металу забезпечується зміни за літр об'єму. Дані балони мають робочий тиск структури металу та зменшення товщини стінок 200 атм., перевіряються на тиск 300 атм. та мають балону та за рахунок цього зменшується питома запас міцності від робочого тиску 2,6, тобто задовага балону і збільшується його міцність. вольняють вітчизняним вимогам. Поставлене завдання вирішується тим, що суСлід відзначити, що товщина стінок балону цільнометалевий безшовний газовий балон висозалежить не тільки від вимог міцності і надійності, кого тиску, що виконаний із сталі 30ХМА та являє але й від можливості одержання трубних заготовок собою циліндр з двома сферичними округленнями із певною товщиною стінок. Так, як трубні заготовпо торцях циліндра, при чому в одному з округки для балонів нарізуються із довгих труб, які пролень розташована витягнута горловина із внутріходять певні технологічні термічні операції, то при шньою різьбою, згідно винаходу, виконано з тонзменшенні товщини стінок (із-за великої довжини в костінного зміцненого металу, що досягається тому числі) поперечний перетин балону стає еліпшляхом попереднього зменшування товщини стісоподібним, що неприпустимо при виготовлені нок циліндричної заготовки на величину близько балонів. Таким чином, велика товщина стінок ба14-15% і зміцнювання структури металу заготовки лонів обумовлена вихідною сировиною - трубою. холодним обкатуванням. Причому, чим більше діаметр труби, тим товстіше В запропонованому винаході - в суцільномеїї стінки. талевому безшовному газовому балоні використоНайбільш близьким до запропонованої консвуються стандартні заготовки з труб Нікопольськотрукції є балони, що розроблені «Державним труго трубного заводу діаметром 219 мм, вихідною бним інститутом ім.Я.Є.Осади» та їх виробляє ВАТ товщиною стінок 6,5 мм та еліптичністю ±(12¸45) "Бердичівський машинобудівний завод "Прогрес" (додаток 3.), використовуючи труби Нікопольського мм. Використовуючи методику холодного обкатутрубного заводу із сталі 30ХМА діаметром 219 мм вання (механічний аналог холодної ковкі) та оброта товщиною стінок 6,5 мм з деяким ступенем елібляючі дані заготовки, отримуємо циліндричні бапсу по перетину балону. Ця еліптичність потім лонні заготовки без еліптичності із зміненою прибиралась механічною обробкою - обточуванзміцненою структурою металу та товщиною стінок ням на токарному станку. Така технологічна опе5,6 мм. При використанні даних заготовок були рація вирівнювала зовнішню еліптичність, причому виготовлені балони, які були випробувані під ропризводила до нерівномірного зменшення товщибочим тиском 200 атм., та перевищенням від рони стінок балону до 5,7 мм по всьому діаметру. бочого тиску у 2,6 разів (650 атм.). Дані балони мають робочий тиск 200 атм., та маТаким чином, були отримані тонкостінні газові ють запас міцності від робочого тиску 2,6. Це добалони підвищеної міцності з товщиною стінок при зволило отримати полегшені балони для природдіаметрі 219 мм - 5,5¸5,6 мм, при діаметрі 325 мм ного газу (К=0,88). Однак використовуючи більш 7 мм, при діаметрі 377 мм - 8 мм та питомою ватонкостінні балонні заготовки при закатуванні нижгою від 0,7 до 0,8 кг/літр. нього торця (для отримання сферичного дна), в 5 87544 6 7 Комп’ютерна верстка В. Мацело 87544 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601