Сравнение сосудов высокого давления

 Данная статья посвящена вопросам безопасности при разработке прессов для горячего и холодного изостатического прессования. Следует отметить, что все системы, выпускаемые в данной отрасли, как правило, являются очень надежными. Производство ненадежных систем изостатического прессования приводит к плохой репутации производителя. 

Газ, находящийся под давлением, обладает большим количеством энергии, и в случае выброса может привести к повреждениям. Для работы с газом, обладающим большим запасом энергии, сосуды высокого давления изготавливаются различными способами. Основными типами конструкций сосудов высокого давления являются: сосуды с проволочной обмоткой, сосуды с двойными стенками и монолитные кованые сосуды.

Главной проблемой для сосудов высокого давления, в большей степени, являются не радиальные напряжения, а напряжения, возникающие в области соединения сосуда с затвором. В основном это касается установок, которые производились более 30 лет назад. За последние 30 лет произошел достаточно большой прорыв в технологии производства сосудов высокого давления. Были усовершенствованы методы обработки стали, разработаны автоматизированные системы проектирования и методы неразрушающего контроля. 

Благодаря этому, за последние 20 лет известны только 2 случая выхода из строя сосудов высокого давления. Однако, мы связываем эти происшествия с тем, что были превышены сроки эксплуатации сосудов, работающих под давлением. 

Производитель прессов горячего и холодного изостатического прессования American Isostatic Presses Inc. (AIP), США, имеет собственное производство сосудов высокого давления, марки которых соответствуют стандарту ASME Boiler and Pressure Vessel Code (BPVC). Все производимые сосуды зарегистрированы в Национальном Совете Инспекции Котлов и Сосудов, работающих под Давлением. 

У каждого типа выпускаемых сосудов имеются свои преимущества и недостатки. Далее проводится сравнение сосудов различных типов. 

Монолитные кованые сосуды являются наиболее экономичными по сравнению с сосудами других типов. Цена, как правило, на 30-40% меньше, чем сопоставимые сосуды с проволочной обмоткой и двойными стенками. При этом они имеют сопоставимое время жизни.

Монолитные кованые сосуды могут быть протестированы с помощью различных методов неразрушающего контроля, включая ультразвуковой, магнитный и капиллярный методы. Эти испытания могут подтвердить целостность сосуда и позволяют получить сертификаты на продление срока службы. Сосуды с проволочной обмоткой могут быть протестированы только путем измерения линейных размеров. Предвидеть заранее изменения формы сосуда невозможно до тех пор, пока они не произойдут. При этом при измерении внутреннего диаметра, трудно получить точные показания. 

В сосудах с проволочной обмоткой каналы с охлаждающей жидкостью находятся между тонким внутренним вкладышем и проволокой. Это делает будущие проверки на предмет коррозии практически невозможными. Рубашка охлаждения в монолитном сосуде может быть довольно просто удалена для осмотра и обслуживания. 

Монолитные сосуды менее восприимчивы к резким перепадам температур. Например, при прекращении подачи охлаждающей жидкости, в сосудах с проволочной обмоткой наблюдается резкий нагрев сосуда, в результате чего могут возникнуть повреждения. В монолитных сосудах не наблюдается быстрого нагрева, поскольку большая масса металла прогревается значительно медленнее. 

Сосуды высокого давления имеют определенный жизненный цикл, в течение которого выполняются требования безопасности. Большинство сосудов с проволочной обмоткой и монолитных сосудов имеют жизненный цикл от 12 000 до 15 000 нагружений, что делает возможной их постоянную эксплуатацию на протяжении более 20 лет. При этом требования безопасности полностью выполняются. В конце срока эксплуатации монолитные сосуды могут быть проверены и сертифицированы на дополнительное количество циклов. Состояние сосудов с проволочной обмоткой гораздо сложнее проверить. Кроме того, известны случаи, когда в конце срока эксплуатации сосуды с проволочной обмоткой изменяли свою форму и становились не круглыми. В этом случае, такой сосуд уже не подлежит восстановлению. 

T