Способ повышения прочности сварного соединения теплообменной трубы с трубной доской теплообменного аппарата с жидкометаллическим теплоносителем

Изобретение относится к способам повышения прочности сварных соединений теплообменной техники, а более конкретно к способу выполнения разгрузочной канавки в нагруженном сварном соединении трубы с трубной доской теплообменного аппарата с жидкометаллическим теплоносителем. Осуществляют нарезку разгрузочной канавки вокруг отверстия в трубной доске. Отношение глубины разгрузочной канавки к внутреннему диаметру отверстия в трубной доске составляет в пределах от не менее 0,5 до не более 2,5. Технический результат заключается в повышении эксплуатационной надежности теплообменного аппарата с жидкометаллическим теплоносителем за счет повышения прочности сварных соединений теплообменных труб с трубной доской. 1 ил.

 

Изобретение относится к способам повышения прочности сварных соединений теплообменной техники, а более конкретно к способам повышения прочности сварных соединений теплообменных труб с трубной доской парогенерирующих установок атомных электрических станций с жидкометаллическим теплоносителем.

Известен способ повышения прочности соединений путем нарезки, вокруг рассматриваемого соединения разгружающей проточки (Расчет на прочность деталей машин: Справочник / И.А. Биргер, Б.Ф. Шорр, Г.Б. Иосилевич. - 3-изд. - М.: Машиностроение, 1979. - 702 с., стр. 105, рис. 8г.) - принят за прототип.

Недостатком данного способа при его применении в сварном соединении теплообменной трубы с трубной доской теплообменного аппарата с жидкометаллическим теплоносителем является недостаточный уровень снижения напряжений в данном сварном соединении и, как следствие, недостаточный уровень повышения прочности данного сварного соединения.

Задачей изобретения является существенное снижения уровня напряжений в сварном соединении теплообменной трубы с трубной доской теплообменного аппарата с жидкометаллическим теплоносителем и повышение прочности данного сварного соединения путем нарезки вокруг рассматриваемого соединения разгружающей проточки со специальными геометрическими размерами.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эксплуатационной надежности теплообменного аппарата с жидкометаллическим теплоносителем путем повышения прочности сварных соединений теплообменных труб с трубной доской.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе повышения прочности соединений рассматриваемого сварного соединения теплообменной трубы с трубной доской теплообменного аппарата с жидкометаллическим теплоносителем за счет нарезки разгружающей проточки согласно предлагаемому изобретению отношение глубины разгружающей проточки Н к внутреннему диаметру D отверстия в трубной доске под теплообменную трубу должно быть не менее 0,5 и не более 2,5.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1.

На фиг. 1 показан фрагмент теплообменного аппарата с жидкометаллическим теплоносителем, на котором вокруг одного сварного соединения теплообменной трубы с трубной доской реализован предложенный способ повышения прочности и нарезана разгружающая проточка со специальными геометрическими размерами.

Способ повышения прочности сварного соединения 1 теплообменной трубы 2 с трубной доской 3 теплообменного аппарата с жидкометаллическим теплоносителем за счет нарезки разгружающей проточки 4, согласно предлагаемому изобретению отношение глубины разгружающей проточки Н к внутреннему диаметру D отверстия в трубной доске под теплообменную трубу не менее 0,5 и не более 2,5.

Способ повышения прочности сварного соединения теплообменной трубы с трубной доской теплообменного аппарата с жидкометаллическим теплоносителем реализуется следующим образом. При работе теплообменного аппарата жидкометаллический теплоноситель поступает в межтрубное пространство теплообменного аппарата, отдавая тепло через стенку теплообменных труб 2 рабочему телу, находящемуся внутри теплообменных труб. В связи с тем, что рабочее тело находится под давлением, происходит нагружение трубной доски 3, ее деформация и изгиб в сторону межтрубного пространства, при этом на внутренней и внешней плоскостях трубной доски возникают значительные напряжения. В связи с тем, что отверстия в трубной доске под теплообменные трубы являются концентраторами напряжений, то еще более высокие напряжения возникают в сварном соединении 1 теплообменной трубы 2 с трубной доской 3. Высокие напряжения в сварном соединении теплообменной трубы с трубной доской могут привести к повреждению данного сварного соединения. При деформации плоских трубных досок, сварные соединения теплообменных труб с трубной доской нагружаются не одинаково, в связи с чем появляется определенное количество сварных соединений теплообменных труб с трубной доской, напряжения в которых максимальны, и возникает необходимость снижения напряжений в этих сварных соединениях. Для снижения напряжений в зоне отверстий в трубной доске под теплообменные трубы может применяться способ выполнения разгрузочной канавки. Нарезанная вокруг отверстия в трубной доске под теплообменную трубу разгрузочная канавка позволяет физически отсоединить сварное соединение теплообменной трубы с трубной доской от плоскости трубной доски, при этом деформации и напряжения, возникающие на плоскости трубной доски, передаются в сварное соединение теплообменной трубы с трубной доской с существенным снижением. Проведенные исследования с применением 3D-моделирования и метода конечных элементов показали, что выполнение разгрузочных канавок с известной геометрией (как в прототипе) не является оптимальным и при увеличении относительной (по отношению к диаметру отверстия в трубной доске) глубины разгрузочной канавки происходит существенное снижение напряжений в сварном соединении теплообменной трубы с трубной доской, что ранее было не известно из уровня техники.

В отличие от прототипа, где глубина разгрузочной канавки равна 0,12⋅d, где d - внутренний диаметр отверстия, т.е. отношение глубины разгрузочной канавки к внутреннему диаметру отверстия равно 0,12, в предлагаемом изобретении отношение глубины разгружающей проточки Н к внутреннему диаметру D отверстия в трубной доске под теплообменную трубу не менее 0,5 и не более 2,5. Проведенные исследования показали, что при увеличении относительной (по отношению к диаметру отверстия) глубины разгрузочной канавки более 0,5 происходит существенное (в 2-3 раза) снижение напряжений в сварном соединении теплообменной трубы с трубной доской. Увеличение снижения напряжений в сварном соединении теплообменной трубы с трубной доской прекращается при отношение глубины разгружающей проточки Н к внутреннему диаметру D отверстия в трубной доске более 2,5.

Предложенный способ позволяет не проводить повышение прочности во всех сварных соединениях теплообменных труб с трубной доской теплообменного аппарата с жидкометаллическим теплоносителем, а выборочно снижать напряжения в наиболее нагруженных сварных соединениях теплообменных труб с трубной доской теплообменного аппарата с жидкометаллическим теплоносителем и соответственно повышать их прочность.

Таким образом, внедрением предлагаемого решения достигается повышение эксплуатационной надежности теплообменного аппарата с жидкометаллическим теплоносителем путем повышения прочности сварных соединений теплообменных труб с трубной доской.

Экономическая эффективность применения предлагаемого технического решения определяется снижением вероятности повреждения теплообменного аппарата с жидкометаллическим теплоносителем, отсутствием затрат на ремонт данных повреждений и увеличением срока службы теплообменного аппарата с жидкометаллическим теплоносителем.

Способ выполнения разгрузочной канавки в нагруженном сварном соединении трубы с трубной доской теплообменного аппарата с жидкометаллическим теплоносителем, включающий нарезку разгрузочной канавки вокруг отверстия в трубной доске, отличающийся тем, что глубину Н разгрузочной канавки устанавливают в зависимости от внутреннего диаметра D отверстия в трубной доске, причем отношение глубины H разгрузочной канавки к внутреннему диаметру D отверстия в трубной доске составляет от не менее 0,5 до не более 2,5.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сварке встык стальных листов. Осуществляют стыковку двух стальных листов (1) с образованием Y-образной канавки, имеющей открытый участок (2) в верхней части и участок (3) притупления корня шва в нижней части.

Изобретение относится к способу соединения коллекторов радиатора с трубками вертикальных колонок. В стенках трубчатых коллекторов выполняют отверстия с расположенными вокруг них воротничками.

Изобретение относится к способу электронно-лучевой сварки (ЭЛС) кольцевых швов в вакууме титановых сплавов. Способ включает подготовку кромок под сварку, сборку их встык, плавление электронным лучом свариваемого стыка.

Изобретение относится к способу дуговой сварки трубопроводов. Выполняют разделку кромок торцов труб под сварку, сборку труб и предварительный подогрев кромки торцов труб при температуре от 180 до 270°С.

Изобретение относится к способу лазерной сварки продольного шва трубы (варианты). Способ включает подготовку под сварку с выполнением притупления на кромках трубной заготовки, формовку трубы, сборку и сварку лазерным лучом с наложением корневого шва сверху и сварного шва.

Изобретение относится к сварочному производству и может быть применимо для производства труб с использованием технологии лазерной сварки. Способ подготовки стыка кромок трубной заготовки под лазерную сварку включает подготовку разделки кромок листа, сборку трубной заготовки, размещение между кромками присадочного металлического материала в качестве вставки.

Изобретение относится к способам сварки продольных швов труб большого диаметра, применяемых преимущественно для строительства магистральных нефтепроводов и газопроводов, а также водоканалов и тепловых сетей.

Изобретение относится к способу гибридной лазерно-дуговой сварки. Формируют сварочную ванну одновременно электрической дугой и лазерным лучом путем расплавления металла присадочного материала в защитной среде, состоящей из инертного и активного компонентов.
Изобретение относится к способу лазерной или гибридной лазерно-дуговой сварки стыковых соединений толстостенных металлоконструкций, в частности к сварке продольных швов труб большого диаметра, кольцевых швов трубопроводов и трубопроводных изделий.

Изобретение относится к области электронно-лучевой сварки и может быть использовано для стыковых соединений титановых сплавов со сквозным проплавлением толщиной до 15 мм.

Изобретение относится к металлургической промышленности, более конкретно к способам изготовления и сборки сварных трубопроводов. Сварку каждой пары соседних труб кольцевыми швами осуществляют после совместной деформации экспандированием концов указанной пары труб в нагруженном состоянии с последующей разгрузкой после сварки.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления сварных труб больших диаметров. Способ включает расширение труб давлением на их внутреннюю поверхность отдельных деталей - сегментов.

Изобретение относится к способу соединения коллекторов радиатора с трубками вертикальных колонок. В стенках трубчатых коллекторов выполняют отверстия с расположенными вокруг них воротничками.

Изобретение относится к способу электронно-лучевой сварки (ЭЛС) кольцевых швов в вакууме титановых сплавов. Способ включает подготовку кромок под сварку, сборку их встык, плавление электронным лучом свариваемого стыка.

Изобретение относится к способу дуговой сварки трубопроводов. Выполняют разделку кромок торцов труб под сварку, сборку труб и предварительный подогрев кромки торцов труб при температуре от 180 до 270°С.

Изобретение относится к способу дуговой сварки тройникового соединения магистрального трубопровода в виде трубы и велдолета. Выполняют технологическое отверстие в трубе.

Изобретение относится к способу электродуговой сварки велдолетов из аустенитных сталей с трубами из низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Выполняют технологическое отверстие в упомянутой трубе, разделывают кромки под сварку и осуществляют предварительный подогрев кромок.

Группа изобретений относится к способу сварки внутренних швов труб и устройству ля его осуществления. Согласно способу на одной из труб выполняют буртик, который располагают над свариваемым торцом другой трубы.

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано при производстве или ремонте бандажированных лопаток турбин турбомашин, выполненных из жаропрочных никелевых сплавов.

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано для сварки неповоротных стыков трубопроводов. Головка содержит основание с радиальным вырезом, сменный центрирующий вкладыш, смонтированную на основании с возможностью вращения посредством установленного на основании привода планшайбу, выполненную из двух установленных соосно рядом друг с другом зубчатых колес с радиальными вырезами и с зубчатым венцом по их образующей, размещенные на основании сварочную горелку с электродом и штуцером для подвода защитного газа, механизм подачи присадочной проволоки и механизм фиксации головки на свариваемом трубопроводе.

Изобретение относится к способам повышения прочности сварных соединений теплообменной техники, а более конкретно к способу выполнения разгрузочной канавки в нагруженном сварном соединении трубы с трубной доской теплообменного аппарата с жидкометаллическим теплоносителем. Осуществляют нарезку разгрузочной канавки вокруг отверстия в трубной доске. Отношение глубины разгрузочной канавки к внутреннему диаметру отверстия в трубной доске составляет в пределах от не менее 0,5 до не более 2,5. Технический результат заключается в повышении эксплуатационной надежности теплообменного аппарата с жидкометаллическим теплоносителем за счет повышения прочности сварных соединений теплообменных труб с трубной доской. 1 ил.

Наверх