Способ крепления труб в трубных решетках теплообменных аппаратов

 

1. СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ТРУБ В ТРУБНЫХ РЕШЕТКАХ ТЕШ100БМЕННЫХ АППАРАТОВ, заключающийся в развальцовке трубы с образованием натяга между трубой и решеткой, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы путем повышения внбропрочности вальцованных соединений, трубу предварительно закрепляют в отверстии трубной решетки у ее внутренней плоскости в локальных участках одного сечения,суммарная окружная длина которых составляет не более 60% длины окружности на внутреннем диаметре трубы, а развайьцовку трубы производят от зоны закрепления до наружной плоскости трубной решетки. 2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что развальцовку осуществляют инструментом с вращающимися роликами, перемещающимися в осевом направлении,, причем развальцовку производят в два этапа: на первом этапе трубу развальцовывают до .аыбора зазора между трубой и решеткбй по всей датине сопряжения, а на втором этапе - до заданной степесл ни развальцовки от зоны закрепления до наружной плоскости трубной решетки . .

СОЮЗ СОЯЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК ае 03) 3 511 В 21 D 39/06 (21) 3596414/25-27 (22) 01. 04. 83 (46) 23. 10. 84. Бюп. N 39 (72) А.В.Орехов, Л.Г.Тевелев, С.И.КЬик и А.Н.Овсянкин (53) 621.774.72(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 804106, кл. В 2! 0 39/06, 1979 (прототип) . .з4) (57) 1. СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ТРУБ

В ТРУБНЫХ РЕШЕТКАХ ТЕПЛООБМЕННЫХ

АППАРАТОВ, заключающийся в развальцовке трубы с образованием натяга между трубой и решеткой, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения срока службы путем повышения вибропрочности вальцованных соединений, трубу предварительно закрепляют в отверстии трубной решетки у ее внутренней плоскости в локальных участках одного сечения,суммарная окружная длина которых составляет не более 60Х длины окружности на внутреннем диаметре трубы, а развапьцовку трубы производят от зоны закрепления до наружной плоскости трубной решетки.

2. Способ по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что развальцовку осуществляют инструментом с вращающимися роликами, перемещающимися в осевом направлении причем разваль" цовку производят в два этапа: на первом этапе трубу развальцовывают до выбора зазора между трубой и решеткой по всей длине сопряжения, а Я на втором этапе - до заданной степени развальцовки от зоны закрепления до наружной плоскости трубной решетки.

1119756

Изобретение относится к производству теплообменных аппаратов, в част ности к креплению труб в трубных решетках.

Известен способ крепления труб в трубных решетках, осуществляемый развальцовкой с образованием натяга между трубой и трубной решеткой по всей длине нх контакта f1) .

Такие соединения надежны и удов- 10 летворительно работают в регламентированных режимах эксплуатации тепло.обменного аппарата. Однако, в экстремальных условиях работы, например при возникновении автоколебаний труб- 15 йых пучков, вальцованные соединения разрушаются в опасном сечении - в начале вальцованного пояса из-за остаточных напряжений большой величины, распределенных по всей площади кон- 20 такта трубы и решетки. Из-.за разрушения вальцованных соединений теплооб,менных аппаратов, работающих при повышенных уровнях вибраций трубных пучков, снижается срок их службы, 25 что вызывает необходимость дополни . тельного изготовления аппаратов.

Дель изобретения - увеличение срока службы теплообменных аппаратов путем повышения вибропрочности вальцованных соединений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, заключающемуся в раэвальцовке трубы с образованием натяга между трубой и решеткой, тру- З5 бу предварительно закрепляют в отверстии трубной решетки у ее внутренней плоскости в локальных участках одного сечения, суммарная окружная длина которых составляет не

40 более 60Х длины окружности на внутреннем диаметре трубы, а развальцовку трубы производят от зоны закрепления до наружной плоскости трубной ..решетки, 45

Развальцовку осуществляют инстру.ментом с вращающимися роликами, перемещающимися .в осевом направлении, причем развальцовку производят в два этапа: на первом этапе трубу раэ- 50 вальцовывают до выбора зазора между, трубой и решеткой по всей длине сопря>кения, а на втором этале - до за» ,денной степени развальцовки от зоны. закрепления до наружной плоскости 55 трубной решетки.

Применение предлагаемого способа повышает вибропрочность вальцованных соединений вследствие уменьшения объема материала трубы„ находящейся в зоне максимальных напряжений, т.е. в зоне контакта трубы с трубной решетхой,В описываемом способе труба и решетка контактируют в опасном сечении не по всей длине окружности, а только в локальных участках, между которыми имеет место зазор или контакт без натяга. Эксперименты показали, что при выполнении соединений по предлагаемому способу предел выносливости, характеризующий вибропрочность соединений, увеличивается, в зависимости от материала труб, на

30-70Х по сравнению с пределом выносливости соединений, развальцованных без лредварительного закрепления труб у внутренней плоскости трубной решетки. Для того, чтобы при последующей развальцовке не создавать дополнительно остаточные напряжения в опасном сечении труб, их деформирование с заданной степенью необходимо производить на участке от зоны, закрепле. ния до наружной плоскости решетки.

Вальцовки заводят в трубу, не доводя 1-2 мм до зоны закрепления, и развальцовывают трубу до заданной степени на всем участке контакта роликов с трубой. При применении роликовых инструментов, перемещающихся в осевом направлении к наружной плоскости трубной решетки (труборасширители), невозможно обеспечить. при од" нократном проходе развальцовку соеди-. нений с заданной степенью сразу же за зоной закрепления. Особенность работы труборасширителя заключается в том, что ролики в начале развальцовки перемещаются не только в радиальном, но и в осевом направлениях, плавно увеличивая наружный диаметр трубы от исходного значения.до соот-.

I ветствующего заданной в технологичес. ком процессе степени развальцовки.

Так как качество вальцованных соединений обеспечивается только зоной вальцованного пояса с заданной степенью развальцовки, то наличие такого переходного участка, уменьшающего длину вальцованного пояса, снижает герметичность и прочность вальцованных соединений. Протяженность переходного участка в основном зависит. от величины исходного зазора между трубой и поверхностью отверстия и, например, при развальцовке труб раз

3 1119756 4 тем цанговый инструмент. выводят из

При этом ролики 5 располагают в трубы и производят развальцовку. При .трубной решетке за збной закреплеиспользовании инструментов, не пере- ния. При вращении труборасширителя мещающихся в осевом направлении из- за отсутствия зазора ролики 5 .на(вальцовок), их устанавливают эа зо- эо чинают сразу же. деформировать тРубу ной закрепления:и развальцовывают,совместно с трубной решеткой, увелитрУбу с заданной степенью разваль- .,чивая степень развальцовки от нуля цовки от:.эоны закрепления до наруж» . до требуемого значения. При этом веной плоскости трубной решетки за од» личина переходного участка уменьшану установку инструмента. При ис- . 55 пользовании инструментов, перемещаюется с 10-20 мм до 2-4 мм.

Пример. Изготавливают две щихся в осевом направлении (трубо- группы образцов вапьцованных соедирасширителей) подготавливают два .ком .. некий мельхиоровых труб размером мером. 16 1,5 мм составляет при мини-> плекта инструментов, отличающихся мальном зазоре примерно 10 мм, при величиной максимального диаметра расмаксимальном †. примерно 20 мм. Сле- положения роликов и соответственно довательно, для сокращения переход- максимальным диаметром деформированого участка и увеличения длины валь- ния трубы, а также глубиной заводки цованного пояса необходимо разваль- в трубу. В первом комплекте трубоцовку с заданной степенью производить расширители настраивают на величину . при нулевом зазоре, чтобы ролики тру- деформирования трубы, равной величиборасширитеня,сразу же деформирова- не зазора между трубой и отверстием ли трубу совместно с решеткой., 1О трубной решетки, и на глубину заводПо сравнению с известным предла- ки, равную толщине трубной решетки, гаемый способ повышает срок службы . а во втором комплекте — на величину теплообменных аппаратов и снижает деформирования трубы, соответствуюрасходы на их изготовление за счет щую заданной степени развальцовки, повышения вибропрочности вальцованных д и на глубину заводки в трубу - до соединений. .:зоны закрепления. На первом этапе в трубу 1, закрепленную по локальным

На фиг. 1 показана труба, вставлен- часткам 3 в трубной реше е 2 ая с зазоРом в отверс ие тРУбной ре- (.и, я g ш и 4 шетки; на фиг.2 — труба, закреплен

2п первого комплекта так, чтобы ролики

5 располагались за трубной решеткой .ная в отверстии трубной решетки, и трубарасширитель в исходном положе2. При вращении труборасширителя ронин перед первым этапом pasaальцовлики 5 в начальный момент перемещаки, на фиг.3 — исходное положение .ются в радиальном и осевом направлетруборасширителЯ перед. вторым этапом 25 ниях .о я т б и том переходный участок, на котором наванное соединение, на фиг.5 - сече- ружный диаметр плавно увеличивается от исходной величины до величины

В ÐÓ6Ó 1 (фиг.1), вставленную в . диаметра отверстия из-за начальноб

9 тРУ нУю РешеткУ 2 заводЯт цанговыи 30 го расположения роликов- за трубной инстРУмент (не показан) и, РазДвигаЯ решеткой также расположен за трубной. лепестки инстРумента, дефоРмиРУют решеткой. Поэтому после первого зтатрубу в локальных Участках 3 (фиг.2) . па развальцовкй труба оказывается до создания натяга между этими деформированной по наружному днаметУчастками и поверхностью отверстиЯ.. Ру на величину исходного зазора по

ЗонУ .закРеплениЯ Располагают на Рас- всей тох щине трубной решетки. Так

35 стоянии 2-4 от внутренней плоскос как труба на первом этапе не GpaaaJli ти трубной Решетки. Число локальных . цована к трубной решетке, то и до" у астков выбирают иэ усйовия обеспе- .Полни, ьные Остаточные кон,актные, чения их суммарной окружной длины .напряжения между локальныии участка(не более 60%. длины окРУжности). на, в и трубы и решеткой в зоне закреп- внутРеннем диаметРе тРУбы. Величину. н н ления не возникают. .натяга в локальных участках подбирают экспериментально так, чтобы при На втором этапе развальцовки в последующей развальцовке труба не трубу 1 заводят труборасширитель 4, проворачивалась. относительно оси. 3 5 взятый из второго комплекта (фиг.З)

1119756

1611 5 мм с латунными трубными решетками толщиной 30 мм. Трубы образцов первой группы развальцовывают труборасширителем за один проход по всей толщине решетки без предварительного закрепления труб, а трубы образцов второй группы развальцовывают труборасширителями по предлагаемому способу с предварительным закреплением в шести локальных участках длиной по 3,5 мм каждый. Величина переходного участка развальцованной трубы от исходного ее диаметра до ди. аметра, соответствующего требуемой степени развальцовки (10X) составляет для первой группы 9,6-19,8 мм, а для второй группы 2-3,8 мм, Испытания вибропрочности образцов при переменном изгибе с частотой 50 Гц

5 на базе 10 циклов показывают, что т предел выносливости образцов, выполненных по базовому способу равен

90 МПа, а по предлагаемому 120 MIa.

При зтом герметичность соединений о первой группы составляет в зависи- мости от фактической длины вальцован. ного пояса от 12 до 25 МЛа, а соединений второй группы в связи с увеличением длины вальцованного пояса—

15 от 28 до 34 МПа.. 1119756

Фиг.,7

Составитель И. Капитонов

Редактор Н.Яцола Техред А. Кикемезей Корректор О.Билак

Заказ 7519/8 Тираж 794 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул .Проектная, 4