Поэтому в последние годы наблюдается тенденция увеличения потребности в различных контейнерах для транспортировки сжиженных газов.
Технологическая задача по изготовлению таких конструкций решена уже давно. На сегодняшний день существует два основных технологических подхода: изготовление обечайки сосуда из сваренной карты и изготовление обечайки из нескольких малых по длине обечаек (царги).

Краткая технология изготовления с применением предварительно сваренных карт
1. Подготовка листовых заготовок к сварке карты (с фаской или без в соответствии с КД). Вырезка производится как правило термической резкой (газокислородной или плазменной) на портальных машинах с ЧПУ или по разметке вручную.
2. Сварка заготовок в карту требуемого размера. Сварка, как правило, автоматическая дуговая под слоем флюса односторонняя или двухсторонняя на специальном стенде (обычно на флюсовой подушке).
3. Проверка качества сварных соединений, обычно УЗК.
4. Вальцевание карты в обечайку.
5. Сварка продольного шва обечайки одно или двухсторонняя, обычно дуговая под слоем флюса.
6. Калибровка на вальцах обечайки.
7. Проверка качества продольного шва обечайки, обыч-но УЗК.
8. Сборка с донышками (донышко элептическое получают штампованием или на накатном станке).
9. Сварка одно или двухсторонняя кольцевых швов.
10. Проверка качества кольцевых швов, особое внимание в месте пересечения с продольным швом обечайки.
11. Испытание на герметичность и давление (по отдельному регламенту).

Особенности технологии:
1. Требуется: большое количество площадей для работы с картами, специальные механизмы для транспортировки и кантования карт, краны большой грузоподъемности, широкопортальные машины термической резки для обработки карт, обычно 8 м ширины рабочей зоны, применение вальцев с большой рабочей длиной (около 12 м).
2. Вырезка отверстий под люки и патрубки чаще всего производится по разметке на готовой емкости. Изредка удается выполнить отверстия в листовых заготовках до сварки в карту. Большие смотровые люки можно выполнить без полной вырезки в листе (с перемычками) и дорезать их уже после изготовления емкости. Большая часть отверстий выполняется переносными сверловочными станками.
3. Технология изготовления донышек имеет некоторые особенности в зависимости от оборудования, на котором они изготавливаются.
4. Большие отклонения от номинальных размеров узлов (карты, обечайки, донышки), обусловленные нарастаюшей погрешностью в изготовлении на крупногабаритном оборудовании, компенсируются зазорами при сварке.

Краткая технология изготовления из нескольких малых по длине обечаек (царги)
Активное использование этой относительно молодой технологии стало возможным благодаря необходимости сокращения отапливаемых производственных площадей и снижения первоначальных и эксплуатационных расходов на оборудование для производства емкостей. В технологии с царгами точность заготовки становится самым важным параметром. Большее количество соединений трехмерных узлов накладывает большие требования к точности отдельных деталей.

Краткое описание технологии
1. Изготовление детали царги выполняется методом фрезеровки с четырех сторон заготовки будущей царги в пакете или допускается вырезка на портальной машине с ЧПУ каждой детали термической резкой. Особо контролируемый размер – будущий периметр окружности (±1,0 мм). Типичный размер заготовки 1600х9000 мм.
2. Вальцевание обечайки (царги) на четырехвалковых вальцах. Вальцы такого типа меньше склонны к формированию «домика» в зоне стыковки.
3. Сварка продольного шва одно или двухсторонняя, обычно под флюсом на флюсовой подушке.
4. Выполнение контроля качества сварного шва, обычно УЗК.
5. Сборка двух царг с помощью специального приспособления, прихватка.
6. Сварка кольцевого шва одно или двухсторонняя.
7. Сборка следующей царги со сваренным узлом с помощью приспособления.
8. Операции сборки и сварки царг повторяются необходимое число раз на новых сборочных и сварочных стапелях или на тех же, что есть, но с возвратом по операциям.
9. Сборка готовой обечайки из царг с донышками с помощью специального приспособления.
10. Сварка кольцевых швов обечайки с донышками.
11. Проверка качества кольцевых швов, особое внимание в месте пересечения с продольным швом обечайки.
12. Испытание на герметичность и давление (по отдельному регламенту).

Особенности технологии:
1. Компактность производства.
2. Использование малого количества кранов меньшей грузоподъемности.
3. Возможность применения роликовых направляющих для транспортировки узлов без применения кранов.
4. Меньшие первоначальные затраты на оборудование за счет его меньших размеров и стандартности исполнения.
5. Обеспечивается возможность более качественной сборки емкости из элементов разной толщины.
6. Требуются специальные приспособления для стыковки узлов друг с другом.
7. Главным параметром узлов является периметр окружности, благодаря этому улучшается общая точность изделия.
8. Возможность управления расположением продольных швов на обечайках в изделии (обеспечение разнесения швов относительно друг друга) приводит к более рациональному использованию металла заготовок.

Тенденции развития технологий изготовления цилиндрических емкостей

Вот уже несколько лет в производствах изделий из металла идет активное применение более высокопрочных низкоуглеродистых сталей. Появление таких материалов обусловлено желанием получить более высокую прочность материала при снижении стоимости по сравнению с легированными сталями, которые дороже за счет применения дорогих материалов.

Основным методом упрочнения является термическая обработка сталей при прокатке на металлургических заводах. За счет увеличения прочности толщины деталей уменьшаются на 1-2 и более мм. Это приводит к значительному, до 15%, снижению веса изделия. В случае с емкостями это означает меньшие затраты на перевозку самой емкости в общей стоимости транспортировки, увеличение веса перевозимого груза.

Снижение толщины основного металла обечаек открывает возможность применения более прогрессивного метода вырезки заготовок, а именно лазерной резки. Можно также наблюдать рост возможностей современных лазеров по резке больших толщин. Если до недавнего времени основной рабочей толщиной для лазерной резки было 6 мм, то сегодня 12 мм и более уже норма. Точность заготовок может составлять не хуже чем ±0,1 мм, это позволяет отказаться от большого количества оборудования и технологических операций по фрезеровке, сверловке, тем самым уменьшив цикл изготовления изделия и снизив его себестоимость. Особый интерес представляет группа твердотельных лазеров (IPG, TRUMPF, Hypertherm, Kjellberg).

К сожалению, использование лазерной резки – это только половина улучшения технологии изготовления емкостей. Улучшение требует и сварка. Несмотря на отличные прочностные характеристики сварного шва, получаемого сваркой под флюсом, использование энергетически мощного способа сварки при беззазорной технологии стыковки кажется абсурдным. Так же стоит понимать, что сварка под флюсом, да и сварка плавящимся электродом в защитных газах для термоупрочненных сталей однозначно способна создать около шва зону разупрочнения. А цепь рвется по слабому звену.

Эффект беззазорного соединения можно использовать с лазерной сваркой. Причем уже возможно использовать один источник лазерного излучения и для резки, и для сварки, как на соседних установках, так и в составе универсального станка для резки и сварки. На сегодняшний день существуют сложности механического характера сборки крупных деталей с зазором в 0,1 мм. Обеспечение минимального зазора возможно при использовании комбинированного сварочного оборудования. Принцип довольно прост: если при лазерной сварке шов образуется только за счет основного металла кромок, то при возникновении зазора –металла для шва становится недостаточно. Выходом стала подача дополнительной присадочной проволоки в зону пятна лазерного луча (в ряде образцов оборудования проволока подается с дуговым процессом, но минимального энерговложения).

Лазерная сварка способна обеспечить высокие характеристики соединения, но при этом фактически не создает зону разупрочнения как дуговая сварка на термоупрочненных сталях.

Еще одной сложностью внедрения лазерной сварки для сосудов является отсутствие нормативной разрешительной документации на сварные соединения не только в Ростехнадзоре, но и в других контролирующих органах. Когда и за чей счет будет создана нормативная база – не известно.

Скорее всего, уже в ближайшее время мы сможем увидеть рождение новой технологии и оборудования изготовления цилиндрических емкостей.

Владимир Александрович Кольченко
Директор ООО «АВТОГЕНМАШ»
www.autogenmash.ru