МНОГОСЛОЙНЫЙ СИЛЬФОН

Полезная модель относится к области машиностроения и, в частности к многослойным сильфонным компенсаторам, применяемым в трубопроводных системах и тепловых сетях. Многослойные сильфоны используется для компенсации тепловых расширений элементов трубопроводов при размещении сильфонов в агрессивных внешних средах (вода и грунт) содержащих хлор-ионов от 250 до 1000 мг/кг хлор-ионов и температуре проводимого теплоносителя (сетевой воды), содержащей 30 мг/кг хлор-ионов, до 150°С.
При проектировании многослойных сильфонных компенсаторов, работающих в водных средах и грунтах с повышенным содержанием хлор-ионов при температурах до 150°С и давлении до 2,5 МПа, основными требованиями являются высокие ресурсные характеристики и надежная защита наружных и внутренних слоев сильфона от внешнего и внутреннего воздействия указанных сред.
Эти требования реализуются за счет применения новых материалов, стойким к коррозионному растрескиванию (коррозионной долговечности стали) от указанных сред. Многослойные сильфонные компенсаторы, изготавливаемые из нержавеющих сталей, дисперсионно-твердеющих сталей, никелевых сплавов с содержанием никеля до 65%, не надежно работают в выше перечисленной среде.
Известен многослойный сильфонный компенсатор по патенту на изобретение РФ 2272954 от 27.03.2006, содержащий несколько слоев гофрированных оболочек, к которым посредством сварки присоединены силовые кольца, причем внутренний слой сильфона, находящийся в контакте с окислительной средой высокой температуры и давления, выполнен толще других слоев и выполнен из хромоникелевого сплава с содержанием никеля не менее 70%, а другие слои - из нержавеющей стали, при этом внутренний слой в 2-3 раза толще каждого слоя из нержавеющей стали.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является конструкция сильфона по патенту на изобретение РФ 2064106 от 20.07.1996
Многослойный сильфон выполнен следующим образом. Внутренний слой сильфона состоит из монолитной металлической оболочки, а наружные слои выполнены из металлических проницаемых для газожидкостной среды оболочек. Указанные проницаемые металлические слои сильфона могут быть выполнены из сетки, перфорированных металлических оболочек или перфорированных металлических оболочек разделенных слоями металлической сетки.
Разработанная конструкция сильфона не обеспечивает циклическую герметичность сильфона в целом и не обеспечивает высокую работоспособность при повышенном давлении жидкости.
Технической проблемой является устранение указанных недостатков и создание устройства, работающего в условиях влияния грунтовых вод с растворенными анти-гололедными и прочими химическими реактивами, в том числе в условиях агрессивных внешних сред с большим содержанием хлора.
Технический результат заключается в повышении надежности работы устройства при воздействии агрессивных сред.
Техническая проблема решается и технический результат достигается тем, что разработанный многослойный сильфон, содержит наружные и внутренние слои. Наружные слои выполнены из сплава никель-железо-хром с добавлением молибдена, меди и титана толщиной 0,3-0,5 мм, а внутренние слои выполнены из нержавеющий стали, в виде пакета сваренных обечаек толщиной 0,3-0,5 мм, при этом между внутренними слоями расположена промежуточная намотка, выполненная в виде спирали рулонного материала из углеродистой стали толщиной 0,3-1,0 мм.
Марка стали 08КП - Сталь конструкционная углеродистая качественная, химический состав ГОСТ 1050-88.
В качестве сплава никель-железо-хром с добавлением молибдена, меди и титана применяют Сплав Incoloy 825, который обладает высокой стойкостью к хлор-ионному растрескиванию от воздействия раствора воды с предельным содержанием их до 1000 мг/л при температуре до 150°С толщиной 0,3-0,5 мм. Внутренние слои выполнены из пакета сваренных обечаек из нержавеющей стали 08Х18Н10Т (AISI 321), обладающих низкой стойкостью к хлор-ионному растрескиванию от воздействия раствора воды с предельным содержанием их до 250 мг/л при температуре до 150°С толщиной 0,3-0,5 мм.
Сплав никель-железо-хром с добавлением молибдена, меди и титана имеет превосходную стойкость как в среде грунтовых вод, сетевой воды с содержанием хлор-ионов, к межкристаллитной коррозии.
Incoloy 825 - представляет собой сплав железа-никеля-хрома с добавлением молибдена, меди и титана. Химический состав этого сплава специально разработан, чтобы обеспечить исключительную стойкость ко многим агрессивным средам. Сплав похож на Incoloy 800Н, но имеет улучшенную стойкость к водной коррозии. Он обладает отличной стойкостью к окисляющим средам, к коррозионному растрескиванию и точечной коррозии. Сплав Incoloy 825 особенно устойчив к серной и фосфорной кислотам. Этот сплав используется для химической обработки, очистного оборудования, нефтяных и газовых скважин, трубопроводов переработанного ядерного топлива, производства кислоты и травильного оборудования.
Сплав Incoloy 825 используется в различных сферах, связанных с воздействием агрессивных сред и высоких температур, таких как термическая обработка оборудования, химическая и нефтехимическая переработка, атомные электростанции, целлюлозно-бумажная промышленность и т.д.
Применение в многослойном сильфоне вышеперечисленной комбинации слоев позволяет увеличить его ресурсные характеристики и обеспечить надежную герметизацию при воздействии агрессивных сред.
На чертеже представлено схематическое изображение многослойного сильфона в разрезе, где:
1 – патрубок;
2 и 3 - подкладные кольца;
9 - сварной шов;
4 и 5 - наружные слои, выполненные из сплава никель-железо-хром с добавлением молибдена, меди и титана;
6 и 7 - пакеты сваренных обечаек внутренних слоев;
8 - слой промежуточной намотки, выполненный из углеродистой стали.
За счет применения выше указанного набора слоев достигается уменьшение жесткости и увеличение надежности работы самого сильфона в агрессивных средах: внешних средах (вода и грунт) содержащих от 250 до 1000 мг/кг хлор-ионов при температуре проводимого теплоносителя (сетевой воды), содержащей 30 мг/кг хлор-ионов, до 150°С.