Способ крепления труб в трубных решетках
Использование: нефтяное, химическое и энергетическое аппаратостроение. Сущность изобретения: раздачу труб осуществляют от центра к периферии одновременно в обеих трубных решетках кольцевыми зонами , причем давление раздачи уменыиа ется от максимального в центральной зоне до минимального на краю решетки в пределах 0,8 Ртах Pi Ртах ,где PI - текущая вели чина давления раздачи, Ртах - максималь ная величина давления раздачи. 1 ил.
(19) (I I) СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (si)s В 21 0 39/06
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Изобретение относится к способам плоскую форму равновесия, однако контаккрепления труб в трубных решетках при по-: тное давление в центральной части трубной мощи труборасширения и может быть ис- . решетки значительно снижается при запользовано в нефтяном, химическом и креплении периферийных труб. энергетическом аппаратостроении.. ". .. Целью изобретенйя является повышеИзвестен способ крепления труб, по ко-- ние качества за счет уВеличения стабильноторому раздачутруб производят по кольце- сти контактного давлеййя и cOxpcTHBKM$} вым зонам от периферии к центру трубной плоской формы трубной решетки, . решетки, Применение этого способа повы- Цепь достигается тем, что раздачу труб шает стабильность контактного давления в: осуществляют о@новрейенно в обеих трубсоединениях труб с трубными решетками," ных решеткахкольцевымизонамиотцентра так как обеспечивает независимость вели- к периферии, причем давление раздачи зачин контактного давления от последова- дают переменным, уменьшающимся от мвктельности крепления труб, Однако, при . симального в центральной зоне до использовании этого способа для теплооб-: минимального на краю решетки в првделах менных аппаратов с неподвижными труб- . 0,8 Pmax Pi Pmax, ными решетками может возникнуть потеря где Pi — текущая величина давления раздачи; . плоской формы равновесия трубных реше-.. Pmax — максимальная. величина давлеток. .:. - . - ния раздачи.
Известен способ крепления труб, по ко- .,: Контактное давление в соединениях . торому трубы закрепляются одновременно::: труб с трубными решетками и тангенциаль с обоих концов в спиральной последова- "ная деформация отверстий трубной решеттельности от центра трубной решетки к пе- ки после раздачи труб имеют естественный риферии, Этот способ обеспечивает разброс, Ихсредниезначения Рср ие,Ряв1 (21) 4835194/27 (22) 05.06.90 (46) 15,08.92. Бюл. N 30 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт технологии химического и нефтяного аппаратостроения (72) В.М, Бриф, Г.А, Дубинина, В.Л, Каган, 10.И, Николаев и С.А, Шейнбаум (б) Авторское свидетельство СССР
¹ 265129, кл, В 21 0 39/06, 1968, I
2 (54) СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ТРУБ В ТРУБНЫХ РЕШЕТКАХ (57) Использование: нефтяное, химическое и энергетическое аппаратостроение. Сущность изобретения: раздачу труб осуществляют 0Т центра к периферии одновременно в обеих трубных решетках кольцевыми зонами, причем давление раздачи умейьшается от максимального в центральной зоне до минимального на краю решетки в пределах
0,8 Pmax Pi Ртах,где Pi — текущая величина давления раздачи, Pmax — максимальная величина давления раздачи.1 ил.
1754288
Рср=Рср(Еср) in) .
Н(Я 1) Есрп
Рcpn Рсрп (Есрл) Р < Ртах
Рср Рс ртах
Fcp < Fcpmax (3) 20
Рсрл b K Ecðï ляются монотонно возрастающими функциями одного и того же параметра — давления раздачи Р. Это позволяет рассмотреть функциональную связь среднего контактного давления и давления раздачи со средней 5 тангенциальной деформацией отверстий
Р= P(Fcp) (2) 10
При этом давление раздачи и, следовательно, среднее значение контактного давления и деформации отверстий ограничены по условиям прочности предельно допусти- 15 мыми значениями
Соотношение (1), (2) иллюстрируются графиками (см. чертеж), построенными для соединений труб 25х2,5 мм из стали 10 с трубной решеткой из стали 16ГС.
На узком интервале практически используемых значений деформации (е,р,„/2,е„р,„) функция (1) большой степенью точности может быть линеаризована, 3
Отметим на гРафике Pcp=Pcp (Fcp) Две точки. Первая, с координатами (ccðmax, Pcpmax) вторая, с координатами (есрт х/2, Рср (cpmax/2) .
Проведя через зти точки отрезок пря- 35 мой, получим линейную аппроксимацию функции (1) на интервале.(Есрт,„/2, Fcpmax) в видеРср= К Еср+ Ь (4) 40 где K=2(Pcpmax P ñð (Fcpmaxi2))/Fcpmax
b=2Pcp((Есртах/2) Pcpmax
На ИНТЕРВаЛЕ (Fcpmax/2, Lcpmax) ФУНК45 цию P= P(fcp) также с большой степенью точности можно рассматривать как линейную.
При раздаче труб в кольцевой зоне кон- 50 тактное давление во внутренней круговой зоне уменьшается. Это уменьшение пропорционально средней тангенциальной деформаций отверстий в кольцевой зоне, Таким образом, при креплении труб кольцевыми зонами от центра к периферии, раздача труб в каждой очередной зоне снижает контактное давление во всех зонах с . закрепленными ранее трубами
Pñð1 Рср1 (Еср1) Н1 Еср2 (2) .
Н1 Есрi ° .. Н1 Fcðn
Рср2 — Рср2 (Еср2) — Н2 Fcpq —... -Н1)Еср -.... -Н ")Е„„ (3+1)
Р =Рс_#_(Е ) — НFcp(i+ 1)— —..., — 4»еД, —.... — Н ") е„„(5) Р Р(п — 1) Pcp(A — 1) (е р(п — 1)) где Рср еср — среднее контактное давление и деформация в -й зоне, 1--1,..., и, п — число зон, зоны нумеруются от центра к перифери и; н о1 — коэффициенты влияния раздачи труб в J-й зоне на изменение давления в i-й зоне, определяемые из условия непрерывности радиальных перемешений на границах зон, j=!+1,...,n.
Снижение контактного давления в центральной зоне может превышать 100 кгс/см . Это нарушает принцип равнопроч2 ности конструкции и снижает надежность соединений труб с трубной решеткой, Добиться равенства контактного давления можно, сняв требование равенства Еср во всех зонах. Для определения последовательности средних деформаций из условия равенства контактного давления во всех зонах необходимо систему уравнений (5) линеариэовать с помощью формул (4). При этом она примет вид рср1 — Ь = К Еср1 — Н1 Еср2 .... Н1 Есрл
PcP2 b = K ЕсР2 — Н2 ЕсРЗ ., — Н2 ЕсРл (п1, Рср(п — 1) b = K еср(п — 1) н(й — 1) есрл
Система уравнений (6) определена на
ИНтЕРВаЛЕ (Fcpmax/2. Рсрз b = K«с з 0,8Pmax Pl Pmax 5 бовании к уровню контактного давления например Рср! — Pcpmax (7) 5 ,к а затем полученное решение «срь пользуясь линейностью системы (6), пропорционально уменьшим так, чтобы max «,р не превоСхо- : дил «cpmax в соответствии с условием (3). 10 По найденным значениям средней деформации отверстий давления раздачи Pi определяются как функция Pi(ecp ). например, графически, При креплении труб развальцовкой максимальный крутящий момент определя- ется по таблице 2 0СТ 26 — 17 — 01 — 83. Этоткрутящий момент используют при развальцовке центральной зоны, В последующих зонах крутящий момент уменьшают про- 20 порционально определенным ранее значениям давления раздачи Р . Способ осуществляется следующим образом, Трубную решетку размечают на 3-.5 кольцевых зон, содержащих примерно одинаковое количество труб. Из решения линеаризованной системы уравнений (6) йз. условия Рср = Pcpmax определяют значения средних деформаций «ср для каждой 30 зоны. Затем полученные значения про- порционально уменьшают так, чтобы выполнялось условие max «ср; = «ср„„„, По определенной таким образом последова- 35, тельнасти средних деформаций находят соответствующие давления. раздачи для каждой эоны. Расчеты, проведенные для самых различных сочетаний механических свойств 40 материалов труб и трубных решеток, показали; что переменное давление раздачи находится в пределах Нижний предел обеспечивает равенство контактного давления для самого неблагоприятного сочетания механических свойств материалов труб и трубных реше- 50 ток. При превышении Pi величины Pmax нарушается прочность трубы, ..- Преимуществом предлагаемого спосо- ба является его технологичность. Если бы стабильность контактного давления осуще- 55 ствлялась за счет раэвальцовки от периферии к центру, необходимо было бы принять специальные меры для обеспечения плоской формы равновесия. Например, развальцевать предварительно часть труб в трубных решетках для образования продольных связей. При этом неизбежно снижается технологичноСть процесса. Пример. Трубная решетка из стали 16ГС, трубы 25х2,5 мм из стали 10. Количество зон 3, Максимально допустимое по условиям прочности значение давления раздачи Pma =2425 кгс/см . Соответствующие максимальные средние значения контактного давления и деформации отверстий Pcpmax=362 кгс/см2. fcpщдк=0,00136. Система уравнений (6) для случая трех зон имеет вид Рср1 b К «ср1 1 () cpg Н1 () «срз Рср2 Ь = К «cps — H2 «срэ (8) Согласно графика Pcp(«cpmax 2) = = Pcp(0,00068)=243 кгс/см2. По формуле (4) йолучили K=2(362 — 243) /0,00136=175000 b=2x243-362=124 Иэ условия непрерывности радиальных перемещений Н 1=39275, НР=42000, Н (1=42000 Разрешая систему уравнений (8) с учетом полученных значений коэффициентов и условия (7) получим «ср1= 0,00206,«cput=0,00168, Fсрз=0,00136. В соответствии с условием (3) пропорционально уменьшим полученное решение, тогда окончательно будем иметь «ср1= 0,00136, «cpg = 0,001 1 1, «срз =0,00090 По графику.Р=Р(«ср) находим давления раздачи в каждой зоне Р1=2425, Р2=2347, Рэ=2271 (кгс/см ) В случае крепления труб развальцовкой крутящий момент пропорционален давлению раздачи, Максимальное значение крутящего момента согласно табл. 2 0СТ 26-17-01-83 для рассматриваемого исполнения составляет 4,6 кгс.м, Таким образом, имеем Мкр1= 4,6; Мкр = 4.45: M x ð 3=4,3 (к гс. M). Уровень, на котором стабилизируется контактное давление во всех зонах, определяем из третьего уравнения системы (8) 1754288 Рсрз = K есрз+ Ь=175000 х 0,0009 + 124= = 281,5 (кгс/см ). ср Составитель А.Давиденко Редактор Н.Каменская Техред M,Ìîðãåíòàë . Корректор Е.Папп Заказ 2845 Тй раж Подписное. ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, )К-35, Раушская наб., 4/5 Производственно- издательский комбинат Патент", г. Ужгород, уп.Гагарина, 101 Формула изобртения Способ крепления труб в трубных решетках, включающий одновременную раздачу труб от центра к периферии в обеих трубных решетках кольцевыми зонами, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества за счет увеличения стабильности контактного давления и сохранения плоской формы трубной решетки, давление раздачи задают переменным, 5 .уменьшающимся от максимального в центральной зоне до минимального на краю решетки в пределах 0,8 Pmax P> — Рпих, где Pi— текущая величина давления раздачи; Pmax— максимальная величина давления раздачи.
