Данная статья опубликована в ж-ле "Химическая техника", 3, 2007 год
Зам. директора ПО чувствительных элементов («Саранский приборостроительный завод»)
Начальник бюро уплотнений химического оборудования (ООО НПЦ «АНОД»)
В промышленном оборудовании широко используются металлические сильфоны, соединяющие в себе герметичность и стойкость к высокому давлению с гибкостью и способностью к значительным деформациям без нарушения герметичности. Наиболее широко применяются сильфоны с радиусными вершинами и впадинами (гидроформованные или раскатанные), получаемые сложным и трудоёмким способом. Однако наиболее совершенными на сегодня являются сварные сильфоны мембранного типа, имеющие ряд преимуществ перед сильфонами с радиусными вершинами и впадинами. Это значительно более высокие рабочее давление и циклическая долговечность, осевые, угловые и радиальные биения, меньшие осевые размеры и осевая жёсткость, все это позволяет конструировать изделия с меньшими габаритами и массой, и т.п. Величина осевого перемещения сварных сильфонов составляет до 80% длины сильфона.
В настоящее время в России подавляющая часть рынка сварных сильфонов обеспечивается за счёт импорта. Среди поставляющих в Россию сварные мембранные сильфоны наиболее популярны фирмы «Witzenmann GmbH» и «KE-Burgmann» Германия, «J.Crane» Англия, «Flowserve» США, «Dandong COLOSSUS Group Co» Китай и другие. Из отечественных производителей следует назвать «ТЭКНА» г. Москва и Саранский приборостроительный завод. Изделия с покупными импортными сварными мембранными сильфонами производят целый ряд отечественных фирм, такие как, «Герметика», «ТРЭМ» г. Москва и др.
Научно-производственный центр «АНОД» выпустил опытную партию торцовых уплотнений со сварными импортными сильфонами, которые успешно эксплуатируются на предприятиях России.
Проведя анализ потребности рынка в сварных мембранных сильфонах, и проанализировав конструкцию сильфона, предложенную ООО НПЦ «АНОД», наше предприятие решило освоить выпуск сварных сильфонов по документации «АНОДа» для оснащения ими выпускаемых торцовых уплотнений и арматуры, а также для использования их в компенсаторах и приборах, широко применяемых в промышленности. Основными потребителями сварных мембранных сильфонов являются: РАО «Газпром», энергетическая, химическая и нефтеперерабатывающая отрасли, машиностроение, арматуростроение, приборостроение и целый ряд других отраслей. Ориентировочная суммарная оценка потребности в сварных мембранных сильфонах при производстве нового оборудования по этим отраслям составляет не менее 20-30 тысяч штук в год. Кроме того, потребность в сильфонах в качестве запасных частей составит не менее 3-5 тысяч в год.
Потребителей сварных сильфонов можно разделить на следующие группы:
В топливно-энергетической отрасли сегодня остро стоит проблема обновления и модернизации имеющегося оборудования и трубопроводных систем, что зачастую доказывается многочисленными авариями в городах и посёлках России. Не менее остро проблема стоит и в химической промышленности, где износ оборудования достиг критического уровня.
На сегодня, нами выпушены сварные мембранные сильфоны по заказу ООО НПЦ «АНОД» для клапана осевого потока с размерами Øвн= 155,5 мм и Øнар=175,5 мм и числом гофр 60 шт. Кроме того, нами сварены сильфоны с Øнар 35мм ØВН 22 мм и числом гофр 17 и 30 шт. В качестве материала сильфонов выбраны нержавеющие стали 12X18НТ, 10X17Н1ЗМ2Т, АМ350, также по спецзаказу могут быть использованы - титан ВТ1-0, хастеллой и пр.
Саранский приборостроительный завод совместно с фирмой «АНОД» планирует освоить производство многослойных сварных мембранных сильфонов на высокие давления и тем¬пературы по документации ООО НПЦ «АНОД», аналогов которых в России не выпускается. В условиях изготовления небольших партий сварных сильфонов широкой номенклатуры было необходимо выбрать экономичный способ изготовления мембран и минимальный перечень необходимой и простой по конструкции оснастки для испытания сильфонов. Для этих целей был разработан штамп для формовки мембран полиуретаном, состоящий из небольшого числа деталей со сменными матрицами. Штамповка будет проводиться на гидравлическом прессе с максимальным усилием 100 тонн. Причём вырубка по внутреннему и наружному диаметрам и формовка мембраны будет производиться за один ход. Толщина мембраны составляет 0,2 мм. Преимущество выбранного способа состоит в простоте конструкции штампа, лёгкости его изготовления, ремонта и высокой долговечности. Последнее объясняется воздействи¬ем мягкого пуансона (изготовленного из полиуретана), обрезающего металл на режущей кромке матрицы с минимальным её травмированием. Была разработана и изготовлена простейшая оснастка для сварки мембран по внутреннему и наружному диаметру. Сварка сильфонов будет производиться аргонодуговым способом. В настоящее время изготавливается оснастка для испытания этих сильфонов по согласованной с ООО НПЦ «АНОД» программе испытаний. В настоящее время ООО НПЦ «АНОД» спроектировал сильфоны с усовершенствованной формой гофра (подана заявка на патент), имеющие более высокие параметры по сравнению с выпускаемыми сварными сильфонами как в России, так и за рубежом.
Рабочие параметры сварных сильфонов следующие: для однослойных сильфонов из нержавеющей стали 12Х18Н10Т - рабочая температура составляет - 450° С, рабочее давление в зависимости от диаметра сварного сильфона находиться в диапазоне от 2,5 до 6,5 МПа; для однослойных сильфонов из стали 10Х17Н13М2Т - предельная рабочая температура составляет - 600° С, рабочее давление - в том же диапазоне. Для двухслойных сварных сильфонов предельно допустимое рабочее давление, в зависимости от диаметра, составит соответственно от 6,0 до 9,5 МПа. Особенно велико преимущество сварных сильфонов в циклической долговечности составляющее для сильфонов с радиусными вершинами и впадинами - 5 х 103 циклов, а для сварных сильфонов - от 107 до 1012 циклов.
Главную цель при производстве сварных мембранных сильфонов мы видим в освобождении отечественной промышленности от импортозависимости, развитии собственной промышленности, загрузке простаивающего оборудования, создания рабочих мест и снижении стоимости сильфонов и изделий с ними при высоком уровне качества изготовления.
