Способ крепления труб в трубных решетках кожухотрубчатых теплообменных аппаратов

(5)5 В 21 О 39/06. Г 28 Г 1/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Я нты ктное давление ь получено о вальраничивается по 1 альн ым значени- аэоальцованного 3 О Сд Рма Тмин и Рмакс -ние е тоерстия Г О С УДАР СТ В Р й Ы Й КОМИТЕТГ 10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательскийи проектный институт технологии химического и нефтяного аппаратостроения(56) Авторское свидетельство СССРМ 1366263, кл, В 21 0 39/06. 20.05.86.(54) СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ТРУБ В ТРУБНЫХ РЕШЕТКАХ КОЖУХОТРУБЧАТЪХ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ(57) Изобретение относится к теплообменной технике, в частности к способам креплеИзобретение относится к способу крепления труб в трубных решетках кожухотрубчатых теплооблтенных аппаратов. может быть использовано в нефтяном, химическом и энергетическом машиностроении и является усовершенствованием известного способа по авт, св М 1366263.Целью изобретения является повышение ресурса теплообменных аппаратов до капитального рел 1 онта за счет увеличения контактного давления в соединениях труб струбными решеткалти.В связи с естественным разбросом геометрических и л 1 еханических параметров оальцооочных соединений несущая способность разоальцооанных концов труб колеблется от лтаксл 1 ального до минимального значения,Ы, 1703225 А 2 ия труб в трубных решетках кожухотрубчах теплообменных аппаратов, может быть использовано в химическом, нефтяном и энергетическом машиностроении и является усовершенствованием изобретения по авт, св. й 1366263. Цель изобретения - повышение ресурса теплообменных аппаратов до капитального ремонта эа счет увеличения контактного давления в соединениях труб с трубными решеткал 1 и, Это достигается тем, что раэвальцовку ведут при всестороннем, радиально,. раьномерном растяжении трубной решетки с контролем по деформации центральной части при раэвальцооке каждой кольцевой зоны. с последующил 1 снятием растяжения после раэвальцовки каждой кольцевой зоны, Усилие растяжения рассчитывается по приведенной математической зависимости. Максимальное конт Рмакс, которое может быт цовочном соединении, о условиям прочности мини ем несущей способности конца трубы где ом- наименьшее значе пред ла текучести материала трубы;брмас - наибольший диаметр ов трубной решетке:дмас - наибольшс 1 й внутренний диаметр трубы после развальцооки.В то же орели согласно ОСТУ для этих вальцооочных соединений на н; жной границе поля допуска существует ми илальное контактное (остаточное) давление Ром,.При рдэодпьцовке несущая способнос 1 ь трубы используе 1 ся не о полной мере,т.е. имеется резеро для повышения уровняконтактного давленияЬ Р = Рмакс - Ромл(2)Сущность заявляемого способа состоито том, чтобы до са дпа.рдзодльцооки растянуть трубную решетку осестороннисл равномерным радальцым усилием Р,приложенным к ее бокоосй пооерхности, апосле окончания рдзвальцооки это усилиеснятьПри этом трубная решетка сожметсяи контакт 1 ое давление в одльцооочных соединениях возрастет.Рассмотрим подробное этот процесс.При растяжении трубной решетки всесторонним равномерным радиальным усилиемР поверхности отверстий в трубной решеткесвободны от напряжений, поэтослу процессраэвальцовки протекает как обычно. Послеснятия растяжения трубная решетка сжилается. Согласно принципу супеопозиции снятие растягивающего усилия эквивалентноприложенио равного сжимающего усилия.В круглой пластике, нагруженной побоковой поверхности всесторонним равнолерным радиальным сжислающим усилиемреализуется состояние гидростатическогоравновесия. При этом повышение контактного давления ЬР от сжатия пластинки радиальным усилием Р определяется изрешения осесимметричной задачи теорииупругости2 2Р . ЬР, (3)г тг 2гдето и др - шаг расположения и номинальный диаметр отверстий а трубной решетке:б - средний внутренний диасетр трубпосле разоальцовки,Из решения осасилметричной задачитеории упругости определяется также рэдиальная деформация трубной решетки. я= - .Р,(4где сс - коэффициент Пуансона, принимаемый равным 0,3;Е - модуль упругости материала трубной решетки;ф - коэффициент хесткости перфорированной плиты, определяемый о здвисимости от коэффиц 1 ентаи би= 1- - .4 агде и - число отверстий в трубной решетке;а - радиус перфорированно зонытрубной решетки.Деформдцию трубной решетки удобнорегистрировать механическим деформослетром, устасооленным о центре. Обозд-чим длину его измерителыой базы 1, тогддпоказания деформометрд при задавой деформации е определяется по формуле5 о =е 5)Способ осущестоляется следующим образом.По формуле 1) определяют допустимыйуровень контактного даолесил Рмакс10 Задвсотся сслал ьсыл контактссымОСтатОЧНЫЛ) ДДОЛЕНИЕМ Ромин. ПО ФОРМУЛЕ(2) определяют допустимое повышение контактного давления ЬР.Из формулы 3) по ндйденпослу зндче 15 нио Ь Р определясот соответствующее рддидльное усилие Р, а по формулам (4) и 5) -соотоетстоуОщис усилию Р дефорслацию яи показаниедеформометра о.20 Затем размечаот трубную решетку на3-5 кольцевых зон, содержащих примерноодинаковое количество труб.Затем о центральной части трубной решетки устанавлиоасот деформометр. На 25 чапьное показание деформометраустанавливают на О.Далее осуществляют растяжение трубной решетки, например, разогревом ее боковой поверхности. Контроль уровня30 растяжения осуществляют по показанию деформометра, определенному по формуле (5).Затем первой развальцовывают внешнюо кольцевую зону. После раэвальцоокивнешней зоны растяжение снимают. Если35 растяжение производилось разогревом боковой поверхности делают перерыв до выравнивания температур по ссем зонам.Растяжение снимают для того, чтобы исключить накопление дополнительного необра 40 тимого растяжения трубной решетки отразоальцооки труб. Перед рдэоальцоокойкаждой последующей зоны о последооательности от периферии к центру показания.деформометрд устандвлиоаот нд 0 и растя 45 жен,е осущестолясот на одно и тоже, определенное по формуле (5) показаниедефо рмометра,П р и л е р. Рдзоальцовыоались трубы изстали 10 в трубной решетке иэ стали 16 ГС,50 Размер труб 25 х 2 мм. Диаметр перфорированной эоны трубной решетки 1362 лил. Число чруб 1241. Шдг расположения 1 руб 32 мм.Согласно формуле 1) наибольшее допу стимое иэ условия прочности контактное55 ддоление2, б максуРмакс =ОтминЬ - Р -- =.б максЗаказ 17 Тираж ПодписноеВНЯИПИ Государственного коалитета по иэобретениюл и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Рдушская наб 4/5 Проиаеодстеенно иедатеткскнв комдинат Патент, г. ужгород, уе.Гагарина, 101 Данные пс допускам взяти о ОСТдх длясоединений четвертого клдссд точности,Согласно ОСТУ для рдссмдтриоаелыхсоединений нижняя грдпицд поля допуска 5контактного (ос гдточного) давления Рок 92 н . - .163 кгс/см,В соответствии с формулой 2)Д Р Ркакс Ромин 304 163 = 141кгс/см, 10По формуле (3)Р - , -- 294 кгсгсм,ДРОГ) уг 1 - ОГ 21 (дг. О)Деформация, соответствующая этомузначению радидльного усилия согласно (41,равнак= - -Р=2,8 10 ".1-цгде /ф определяется по ОСТУ в зависимостиот коэффициента .-1и =1 -- =1и О 1 1241 22,16-- 0.67,4 а 1 4 . 681На базе дефорлометра = 145 мм имеем соглдсно (5)о = е 1= 2,8-10145 = 40 мкм.1Трубная решетка размечалась на три кольцевые эоны, содержащие примерно по 400 труб.В центральной части трубной решетки устднавлиодлся деформометр.Начальное показание деформометра устанавливалось на О.Растяжение трубной решетки осуществлялось разогревом боковой поверхности до достижения покдзанля деформометра 40 МКЛ,Сначала раэоальцовывалэсь периферийная кольцевая зона. Затем делался пе.рерыв до оырдвниидния температур по всем зондл. Далее показа ния деформометра сноод устанавливались на О. Затем рдэогрепом боковой поверхнссти достигалось расчетное растяжение трубной решетки 40 мксл и раэодльцооыоалд:ь средняя кольцевая эона. Центральная зонд развальцоаыоалась аналогично предыдущим.Процесс обеспечил повышение контактного давления нэ 141 кгс/ссл оо всех соединениях. В процессе эксплуатации соединений труб с трубными решеткдми вследствие релаксации остаточных напряжений происходит снижение контактного давления, что приводит к разгерметизации соединений, Чем выше начальный урооень контактного давления, тем долговечнее соединения и тел выше ресурс теплообменного аппарата ло капитального ремонта.Формула изобретения Способ крепления труб в трубных решетках кожухотрубчатых теплообменных аппаратов по авт. со, М 1366263. о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения ресурса теплообменных аппаратов до капитального ремонта за счет увеличения контактного давления о соединениях труб с трубными решетками, крепление труб осуществляют при всестороннем раономерном радиальнол растяжении трубной решетки усилием 2 О 2где т - шаг располо:кения отверстий в трубной решетке;О - средний внутренний диаметр труб после развдльцовки;ДР - разность между минимальным значением несущей способности закреп. ленного конца трубы и минимальным значением контактного давления;Ор - диаметр отверстий в трубной решетке с контролем по деформации центральной части трубной решетки при закреплении каждой кольцевой зоны по формулее= -Р,фгде е-степень деформации трубной решетки;/с - коэффициент Пуассона материала трубной решетки;у - коэффициент жесткости перфорированнойй плиты;Е - модуль упругости материала трубной решетки с последующим снятием рдстягивающей нагрузки в каждой кольцевой зоне после закрепления труб.