Способ закрепления трубы в отверстии трубной решетки теплообменника

О П И С А Н ИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Залвлено 01,0877 (21) 2513568/29-06 Кг Р 28 Г 9/16В 21 Р 39/06 с присоединением заявки М Государственный комитет СССР по ямам изобретений и открытий(5 З) УДК б 21 56 5,94 (088.8) Опубликовано 15.10.79 Бюллетень М 38 Дата опубликования описания 15,10.79(71) Заявите 54) СПОСОБ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ТРУБ ТРУБНОЙ РЕШЕТКИ ТЕПЛО В ОТВЕРСТИИМЕННИК 1 величиватьсяими водорода. сопровождается Личением объеанием новогопри поглощении ем металлаа теплота ставляет 100 зовании гид- растворипредолняЬт п од- рубу Изобретение относится к способамзакрепления труб, устанавливаемыхв теплообменных аппаратах,. изготавливаемых из жаропрочных материалови применяемых в химической, металлургической и энергетической прсмцшленност ях.Известны способы закрепления трубы в отверстии трубной решетки тепло Ообменника путем пластической деформации концов трубы с псмощью объемнорасширяемой оправки, устанавливаемойв трубе 111,недостаток этого способа заключается в воэможности использованияего для деформирования трубок, выполненных только из мягких пластичных материалов, обладающих хорошимипластическими свойства при температуре от 0 до минус ЗООС,Цель изобретения - повышение надежности при использовании труб из жаропрочных материалов, у которых пластическые свойства проявляются при высоких температурах,Это достигается тем, что положенному способу оправку выпиз гидридообразующего металла,вергают ее после установки в т 2В йроцессу гидрирования, по окончании которого часть оправки удаляют.На фиг. 1 изображен гладкий конец трубы перед гидрированием, поперечное сечение; на фиг,- труба, закрепленная в трубной доске после процесса гидрирования.Узел крепления трубы содержит трубную решетку 1, трубу 2, подлежащую закреплению, оправку 3 из гидрообразующего материала, которая после гидрирования распухает, радиальный зазор 4, выбираемый иэ условия обеспечения нужной степени деформирования трубы. При осуществлении предложенноспособа используют свойство метлов переходной группы ув объеме при поглощенииФизическое растворениеобычно значительным Увема металлов. С образовхимического соединенияводорода металлом, объувеличивается на 15-20растворения при этом со150 кдж/моль. При обраридов выделяется тепло,30 мость водорода с повышением температуры падает,В процессе объемного расширениягидридообразующего металла плотноразмещенного в трубе в виде пробкиили кольца, при его превращении вгидрид,гидрид давит изнутри на стенкитрубы. Поскольку процесс- гидрирования проводят при повышенной темпе,ратуре и, кроме того, при этси выделяется тепло, всегда можно подобрать такое значение перемещениявтулки или пробки при превращенииметалла и гидрид в радиальном направлении и такую температуру гидрирования, чтобы обеспечнть пластическуюдеформацию трубы и ее плотное прилегание к стенкам отверстия в трубнойдоске тейлообменника.Последовательность операций осуществления способа следующая.В отверстии трубной решетки 1 раз Омещают конец .трубы 2 . с кольцевымзазором 4. В трубку по плотной посадке помещают кольцевую оправку 3иэ гидридообразующего металла. Трубку выполняют из стали 12 Х 18 Н 10 Т, 25доску -из вольфрам-молибденовогосплава ВМ, оправку - из циркония.Диаметр отверстия в доске 15 мм,наружный диаметр трубки 145 мм,толщина стенки 1 мм. Сборку помещают в автоклав, в который вводят водород. Давление водорода 4-5 атм,температура 600-625 С, время выдержки 1-1,5 ч. Затем сборку ох лаждают до комнатной температуры. 35После охлаждения оправку выСверливают (также можно осуществлять и дегидрирование оправки) так, чтобы вней образовалось отйерстие диаметр.м, обеспечивающим, циркуляцию 4 Озаданного количества теплоносителя(см. Фиг2). В результате получаютпрочное герметичное крепление трубкииз стали 12 Х 18 И 10 Т в доске иэ сплаваВМ. Такоеокрепление практическиневозможно разобрать без разрушениярешетки или конца трубки, оно обеспечивает надежную эксплуатацию притемпературе до 800 С.В зависимости от применяемых материалов для труб выбирают гидридообразующий металл, обладающий нужными свойствами: степенью объемного распухания, термической стабильностью гидрида, плотностью материала прочностью и т.п. 55Например, для нержавеющих сплавов,содержащих добавки никеля и хрома иприменяемых для изготовления тепло"обменных труб, предназначенных для,работы при 700-800 С, можно в качест- цОоне гидридообразующих металлов использовать титан (способный гидрироваться при 300-400 С в зависимостиот давления водорода), цирконий (способный гидрироваться при 500-600 С),а также различные модификации сплавовтитан-цирконий с добавками ниобия,молибдена, которые могут гидрироваться при более высоких температурах,При 400-500 С предел текучести дляназванных стальных сплавов около20-30 кг/мм , трубы могут быть дос 2таточно легко сдеформированы назван-ными гидридами, у которых предел прочности н сжатие составляет более30 кг/мм . Для деформирования материалов, обладающих высокими значениямипределов текучести при высоких температурах, например для деформирования закаленных сталей, можно испольэовать иттрий, который гидрируется вплоть до 1000 С. Большинствотруднодеформируемых и хрупких в холодном состоянии материалов, напримертитановые и вольФрам-молибденовыесплавы, обладают при укаэанной температуре невысоким пределом текучести и могут быть легко сдеформированы.Предложенный способ закреплениятруб имеет по сравнению с известнымряд преимуществ . Возможно закреп-:ления труб, выполненных из материалов с высбким пределом текучести,таких как титановые сплавы,хромоникелевые жаропрочные сплавы, вольфраммолибденовые сплавы, т.е. материаловтруднодеформируемых при пониженныхи нормальных температурахВозможно деформирование труб, выполненныхиз материалов перечисленных классовс невысокой точностью обработки, чтоснижает трудоемкость при изготовлениикрепления, а также возможностьпредотвращения разгерметизации крепления иэ-за релаксации напряжений вматериалах трубок,формула изобретенияСпособ закрепления трубы в отверстии трубной решетки теплообменника путем пластической деформации концов трубы с помощью объемно расширяемой оправки, устанавливаемой внутрь трубы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности при использовании труб из жаропрочных материалов, оправку выполняют из гидридообраэующего металла, подвергают ее после установки в трубу процессу гидрирования, по окончании которого часть оправки удаляют.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельстно СССР Р 488641, кл. В 21 Э 39/06, 1973.691673 Фигина Корректор Г ставитель хрец М,Пе р О,Волко тник,исноеитета СССРкрытийнаб., д.4/5 Тираж 722ПодИПИ Государственного комо делаМ изобретений и оМосква., Ж, Раушска Заказ 6199 130 Филиал Патент , г.Ужгород, ул,Проектная,4