способ компенсации температурных деформаций футеровки промышленных установок

Формула изобретения

1. СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ФУТЕРОВКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ УСТАНОВОК, преимущественно выполненной из металлических материалов с коэффициентом линейного расширения, отличного от коэффициента материала корпуса установки, включающий создание на поверхности футеровки зон пониженной жесткости, отличающийся тем, что зоны пониженной жесткости получают путем локального проплавления футеровки, причем количество зон проплавления определяют из соотношения

H = / K ,

где H - количество зон проплавления в заданном направлении;

- величина разности температурных удлинений материалов корпуса и футеровки;

K - величина локальной упругой деформации в зоне проплавления.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что зоны проплавления выполняют взаимно пересекающимися.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к защитной футеровке промышленных установок, таких как реакционные аппараты, печи, работающие в условиях высоких температур и агрессивных сред, и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Наиболее близким способом компенсации температурных деформаций футеровки является способ, выбранный в качестве прототипа. Способ заключается в том, что на поверхности футеровки создают зоны пониженной жесткости, имеющие высокую пластичность. Деформация таких зон снижает температурные напряжения в конструкции.

Недостатком прототипа является, во-первых, то что в местах соединения гофрированных блоков возможно нарушение герметичности футеровки, что снижает ее надежность, а во-втoрых, сложность конструкции футеровки.

Целью изобретения является повышение надежности и упрощение конструкции футеровки.

Цель достигается тем, что в способе компенсации температурных деформаций футеровки промышленных установок, заключающемся в создании на поверхности футеровки зон пониженной жесткости, последние получают локальным проплавлением поверхности футеровки, а количество зон определяют из соотношения Н = L/K, где Н - количество зон в заданном направлении; L - величина температурного удлинения, К - величина локальной упругой деформации в зоне плавления.

Кроме того, зоны проплавления выполняют взаимно пересекающимися.

Положительный эффект достигается благодаря тому, что в местах выполнения локальных проплавов на поверхности футеровки образуются зоны пониженной жесткости, имеющие высокую пластичность. Также в этих местах происходит вспучивание материала. В совокупности эти факторы обеспечивают растяжение материала футеровки в зоне проплава при упругой деформации. При этом возможность выполнения проплавов взаимно пересекающимися и определения точного количества зон пониженной жесткости в зависимости от размеров и формы устройства обеспечивает компенсацию температурного удлинения при любых условиях проведения процесса. Предложенный способ компенсации, температурных деформаций футеровки позволяет значительно упростить ее конструкцию и соответственно повысить надежность.

На чертеже представлена схема реакционной колонны, в которой реализуется способ.

Реакционная колонна содержит цилиндрический корпус 1, защитную футеровку 2, на поверхности которой выполнены проплавы 3.

На внутренней поверхности цилиндрического стального корпуса 1 диаметром 1800 мм и высотой 1800 мм, имеющего коэффициент линейного расширения 16 ^. 10^-6 град^-1, крепили защитную футеровку 2 из ниобия, коэффициент линейного расширения которого равен 7,5 ^. 10^-6 град^-1. Реакционную колонну нагревали от 20 до 190^оС. При этом стальной корпус удлинялся на 16 ^. 10^{-6 .} 1800 (190-20) = 4,9 мм.

Соответственно удлинение футеровки составило

7,5 ^. 10^{-6 .} 1800 (190-20) = 2,3 мм

Разница температурных удлинений корпуса и футеровки составляла 4,9-2,3 = 2,6 мм.

На ниобиевой футеровке 2 выполняли локальные проплавы 3 электродом из вольфрама в защитной инертной среде. Скорость движения электрода составляла 2,8 м/с, сила тока 70 А, напряжение 12 В. Исследования показали, что при этом было обеспечено удлинение зоны проплавления в области упругой деформации на 0,4-0,5 мм. Для компенсации относительных удлинений корпуса и футеровки на поверхность футеровки наносили 2,6:0,5 6 зон проплавления в радиальном и аксиальном направлении, обеспечивая их взаимное пересечение.

При футеровке конических и сферических конструкций проплавы выполняются кольцевыми зонами и по образующим. В более сложных конструкциях возможно нанесение проплавов в соответствии с их конфигурацией.