Способ получения сварного соединения труб с трубными решетками

Фи 969486 Оп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советск ихоцмапмстмчеснмхРеспубпмн К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кд,В 23 К 31/06 Ьеударетвенный квинтет СССР ао делам нзабретеннй н етхрытнй(5) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВАРНОГО СОЕ 4 ИНЕ ТРУБ С ТРУБНЬИИ РЕРЕТКАИИ Изобретение относится к сварке труб с трубными решетками (преимущественно труб малых диаметров) и может найти применение в энергетической, химической, судостроительной и других отраслях промышленности,Для соединения труб с трубными решетками нашли. применение сварка пла лением, наплавка, пайка, вальцовка (механическая, энергией взрывчатых веществ, энергией импульсных разрядов и др,).Для особо ответственных теплооб.- менных аппаратов, как правило, применяются сварно-вальцовочные соединения. В современных теплообменных аппаратах используются трубы диаметром менее 10 мм с толщиной стенки 1,0-1,5 мм, что существенно усложняет процесс их надежного закрепления в трубных решетках, так как практически не удается обеспечить равнопрочность сварного соединения основному металлу, в то же время требования к длительной безотказной работе тепло- обменных аппаратов постоянно возрастают. Кроме того, известные способы соединения не позволяют искпючить за эор между трубами и трубными решетками, наличие которого оказывает отрицательное влйяние на работоспособность узла труба - трубная решетка, так как способствует развитию щелевой коррозии.Для обеспечения надежности соединений труб малых диаметров с трубчатыми решетками теплообменных аппаратов необходимо испольэовать комбинированное соединение, выполненное свар кой плавлением (наплавкой) и дисху- зионной сваркой (по высоте трубной решатки), при которой контактные давления создаются газом, подаваемым внутрь трубы.Известна схема диййузионной приварки к патрубку облицовочной Фольги путем создания давления при помощи инертного газа и одновременного на 969486грева патрубка токами высокой частоты в кольцевом индукторе 1.,Однако известную схему диффузионной сварки нельзя применить для соединений труб с трубными решетками, 5так как, во-первых практически невозможно быстро и равномерно прогретьтрубную решетку в диаметральной плос, кости в кольцевом индукторе при наличии более 100 отверстий в ней; вовторых, равномерный прогрев трубнойрешетки по высоте, а также пучка труб,заполненных газом под давлением, может привести к недопустимому увеличению диаметра труб, выходящих за пределы трубной решетки и даже к их раэрушению,Известен способ получения сварногосоединения труб с трубными решетками,при котором трубы устанавливают в отверстия трубной решеткой заподлицо гее наружной поверхностью, выполняютнаплавку на поверхность трубной ре-шетки и затем вскрытие эаплавленныхотверстий .труб 2325Известный способ сварки имеет существенные недостатки. В результатесварочных деформаций происходит смещение и перекос труб относительно. первоначального их положения. Этовсвою очередь, приводит к местному уто.нению стенок труб в процессе рассверливания отверстий в направленномслое.Цель изобретения - повышение на 35дежности и работоспособности за счетобеспечения качественного соединенияпо всей поверхности контактированиятруб с трубной решеткой,Поставленная цель достигается тем,что, согласно способу получения сварного соединения труб с трубными решетками, при котором трубы устанавливают в отверстия трубной решетки заподлицо с ее наружной поверхностью,выполняют наплавку на поверхностьтрубной решетки и затем вскрытие заплавленных отверстий труб,.труб струбной решеткой, после наплавки охлаждают наплавленную поверхность трубной решетки до температуры 0,7-0,850температуры плавления металла сварного шва и.поддерживают эту температурупутем нагрева в течение заданного промежутка времени, а внутрь труб подаютгаз под давлением, обеспечивая напря 55жения в трубах, равные 1,0-1,2 предела текучести металла труб и в межтрубное пространство - хладагент, и поддерживают вышеупомянутые условия втечение промежутка времени, необходимого для получения сварного соединения между трубой и трубной решеткойпо всей поверхности контактирования.Сущность сйособа соединения трубс трубными решетками заключается втом, что собирают трубы с трубными решетками, устанавливая их в отверстиятрубной решетки заподлицо с ее поверхностью; выполняют.наплавку на торцетрубной решетки с обязательным закупориоанием.труб; охлаждают наплавленный торец трубной решетки до температуры, равной 0,7-0,8 температуры плавления, после чего внутрь труб черезвторую трубную решетку подается газпод давлением, достаточным для осуществления диффузионной сварки,Для получения сварного соединениятруб с трубными решетками, выполненНого диффузионной сваркой, не менее1/3 толщины трубной решеткина оставшейся части - происходила вальцовка),необходимо. температуру наплавленноготорца трубной решетки поддерживатьв пределах 0,7-0,8 Тпл., одновременно охлаждать участки труб, выходящие из трубной решетки.Процессы сварки плавлением и диффузионной совмещены по времени - ещене закончено охлаждение сварного соединения температура 0,7"0,8 Тпл.,а внутрь труб подается давление иосуществляется диффузионная сварка,Таким образом, используется тепло ранее нагретого металла,Охлаждение торцов труб за трубнойрешеткой предотвращает их раздутие ив то же время позволяет получить соединение без зазоров.П р и м е р. На торце одной изтрубных решеток теплообменного аппарата, представляющего,собой сборку двухтрубных решеток из сплава ПТс пучком труб (100-150 штук ) размером6,0 х 1,0 мм, производится наплавкас обязательным закупориванием трубокиз сплава ПТ".7 И. В другой трубной решетке трубы крепятся,аргонодуговойсваркой оплавлением. На этой же трубной решетке крепится крышка для подачи внутрь труб инертного газа, с помощьа которого создаатся контактныедавления при диффузионной сварке.трубным решеткам крепится кожух соштуцерами для вакуумирования межтрубного пространства до сварки и пропускания через него хладогена с целью.5 9694 предотвращения раздутия труб за трубной решеткой при выполнении диФФузионной сварки.После выполнения операции наплавки и охлаждения торца трубной решет- з ки с наплавкой до температуры 0,7-0,8 Тпл. внутрь труб подается аргон. Для труб размером 6 х 1,0 мм давление аргона составляет 12-13 МПа, С целью получения сварного соединенияфна наи большейплощади контакта трубы с трубной решеткой торец трубной решетки (с наплавкой ) подогревают, сохраняя при этом соотношение 0,7-0,8 ) Тйл; = Тд.св. Спустя 5 мин после подачи в трубы аргона во внутритрубное прост. ранство подают проточный хладагент. После выдержки 10-15 мин при этих условиях откпючают нагрев и производят охлаждение трубной .решетки. При тем пературе 350 С снимают давление и дальнейшее охлаждение до комнатной температуры производят на воздухе. Пос ле полного охлаждения вскрывают отверстия в наплавке, выполняют наллав ку на второй трубной решетке и операцию соединения труб с трубной решет кой производят аналогично первой трубной решетке,Всего изготовлено около 15 моделей 30 теплообменных аппаратов и исследовано около 3000 сварных соединений труб с трубными решетками.Модели прошли гидравлические испытания и испытания на газовую плот- у ность с созданием в межтрубной полости давления гелия до 1,0-2,0 МПа. Результаты испытаний положительные.Использование предлагаемого способа сварки труб с трубными решетками 40 обеспечивает по сравнению с известными такие преимущества, как повышение статической и циклической прочности соединений с обеспечением равнопрочности сварных соединений привариваемым трубам; повышение коррозионной стойкости соединений за счет ликвидации зазора между трубой и трубной ре" щеткой; повышение надежности и срока службы теплообменных аппаратов, что способствует получению экономического эФФекта.Формула изобретенияСпособ получения сварного соединения труб с трубными решетками, прикотором трубы устанавливают в отверстия трубной решетки заподлицо сее наружной поверхностью, выполняютнаплавку на поверхность трубной решет"ки и затем вскрытие заплавленных отверстий труб, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения работоспособности и надежности за счет обес"печения качественного соединения повсей поверхности контактирования трубс трубной решеткой, после наплавкиохлаждают наплавленную поверхностьтрубной решетки до температуры 0 Р 7"0,8 температуры плавления металласварного шва и поддерживают эту температуру в течение заданного промежут"ка времени, а внутрь труб подают газпод давлением, обеспечивая напряженияв трубах, равные 1,0-1,2 предела текучести металла труб в межтрубноепространство и хладагент, и поддерживают вышеупомянутые условия в течение промежутка времени, необходимогодля получения сварного соединениямежду трубой и трубной решеткой повсей поверхности контактирования,Источники инФормациипринятые во внимание при экспертизе1. Казаков Н.Ф. ДиФОузионная сварка в вакууме. М., 1968, с, 102.2. Патент Франции Ь" 1208653,кл. В 23 К 9/04, 1967 (прототип), Составитель Л, Назарова Рерактор Р. фролова Техрер М. Терер КоРРектор МН. урвкЗаказ 8278/16 тираж 1153 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Москва )(-35 Рашская наб. д, 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,