Способ крепления труб в трубных решетках

754288 А 1 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)5 В 21 О 39/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ИЯМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(54) СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ТРУБВ ТРУБНЫХ РЕШЕТКАХ(57) 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 умейьшается от максимального в центральной зоне до минимального на краю решетки в пределах 0,8 РщахРРвах,где Р - текущая вели- чина давления раздачи, Рвах - максимальная величина давления раздачи.1 ил.(71) Всесоюзный научно-исследовательскийи проектный институт технологии химического и нефтяного аппаратостроения(б) Авторское свидетельство СССРМ 265129, кл, В 21 О 39/06, 1968,срь.нИзобретение относится к способам плоскую форму равновесия, однако контаккрепления труб в трубных решетках при по-: тное давление в центральной части трубноймощи труборасширения и может быть ис- . решетки значительно снижается призапользовано в нефтяном, химическом и креплении периферийных труб. энергетическом аппаратостроении, . "..Целью изобретенйя является повыше-Известен способ крепления труб, по ко: ние качества за счет уведличдения стабильно- дтОрОМу раЗдаЧу труб ПрОИЗВОдят ПО КОЛЬЦЕ-СтИ КОНтаКтНОГО даВЛЕййя И"ССГХмрййЕНгИя Свым зонам от периферии к центру трубной плоской формы трубной решетки,у . решетки, Применение этого способа повы- Цепь достигается тем, что раздачу трубшает стабильность контактного давления в:осуществляют оДновреМенно в обеих труб- фсоединениях труб с трубными решетками,". ных решетках кольцевыми зонами от центратак как обеспечивает независимость вели-к периферии, причем давление раздачи за.- ООчин контактного давления от последова- дают переменным, уменьшающимся от мак- ОО.тельности крепления труб, Однако, присимального в центральной зоне до : испольаоаании етого способа для теплооб.,: минимального на краю решетки а проделал );менных аппаратов с неподвижными труб- .0,8 РП 1 ахРРвах,ъными решетками может возникнуть потеря где Р - текущая величина давленияраздачи; .плоской формы равновесия трубных реше- Рп 1 ах - максимальная. величина давлет к.. : ". - ния раздачи,Известен способ крепления труб, по ко- .:,: Контактное давление в соединенияхторому 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 естественныйриферии, Этот способ обеспечивает разброс, Ихсредниезначения Р,Р ие,Ряво(3) Ь=2 Рср( (Есртах/2) - РсрщахНа инТервале ( Есрп,ах/2, Есрщах) Функ; цию Р= Р(е,р) также с большой степенью точности можно рассматривать как линейную.При раздаче труб в кольцевой зоне контактное 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, оаздача труб в каждой очередной зоне снижает контактное давление во всех зонах с закрепленными ранее трубами 45 ср 1 . - ср 1 1ср 2Н 1всрп рсрп - Ь = К Есрп 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 тангенциальной деформацией отверстий- Р( Еср),При этом давление раздачи и, следовательно, среднее значение контактного давления и деформации отверстий ограничены по условиям прочности предельно допустимыми значениями Соотношение (1), (2) иллюстрируютсяграфиками (см. чертеж), построенными длясоединений труб 25 х 2,5 мм из стали 10 струбной решеткой из стали 1 бГС,На узком интервале практическииспользуемых значений деформации(е,рх/2,е,р) функция (1) большой степенью точности может быть линеаризована,Отметим на графике Рср=Рср (еср) дветочки. Первая, с координатами (е,рх,Рсрп,ах), вторая, с координатами (есрп,ах/2,Рср (Есраах 2)Проведя через зти точки отрезок прямой, получим линейную аппроксимациюфункции (1) на интервале ( Есраах 2 есраах)в виде. Рср=Еср+ Ь, (4)где К=2(Рсрщах Рср (есрщах 2/есрйах Рср 1 - Рср 1 (Еср 1) - Н 1Еср 2- , - Н 1 ( )Еср;Н 1 Есрп5 Рср 2 - Рср 2 (Еср 2) Н 2Есрз- , - Н 1) Еср)- Н 2 )Есрп 10 (;+1) Рщ -- Р,р, (Есрщ) - Н; Еср(+ 1) -, - Н(ОЕ, -- НР) .и (5) 15 " ср(П - 1) Рср(П - ) (Еср(П - 1 20где Рср, еср - среднее контактное давле- ние и деформация в -й зоне, =1 и, и- число зон, зоны нумеруются от центра кпериферии;25 Нф - коэффициенты влияния раздачитруб в )-й зоне на изменение давления в 1-йзоне, определяемые из условия непрерывности радиальных перемешений на границах зон, )=+1 п,0 Снижение контактного давления в центральной зоне может превышать 100кгс/см . Это нарушает принцип равнопроч 2ности конструкции и снижает надежностьсоединений труб с трубной решеткой,Добиться равенства контактного давления можно, сняв требование равенства Есрво всех зонах. Для определения последовательности средних деформаций из условияравенства контактного давления во всех зо 40 нах необходимо систему уравнений(5) линеариэовать с помощью формул (4), При этомона примет вид Рср 2 Ь = К Еср 2 Н 2 Есрз - ., - Н 2 Есрп(п 1,50 ср(П - 1) ь еср(П - 1) н(П 1) есрп Система уравнений (б) определена наинтЕрвалЕ ( Есрп 1 ахП Есрп ах )55Заранее не известно на каком уровнеможно стабилизировать контактное давление, поэтому необходимо сначала решить систему (б) при заведомо завышенном тре= Рср(0,00068)=243 кгс/смПо формуле (4) йолучили бовании к уровню контактного давления, трубных решетках для образования пронапример """ " . дольных связей, При этом неизбежно снижается технологичноСть процесса,Рср = Рсртак "(7) П р и м е р. Трубная решетка из стали5 16 ГС, трубы 25 х 2,5 мм из стали 10. Количезае полученное решение е пользуясьство зон 3 Масало допустимое по услинейностью системы(6), пропорционально ловиям прочности значение давленияраздачи Рвах=2425 кгс/см .уменьшим так, чтобы аах еср не превоСхо-: Соответствующие максимальные среддил есрщах в соответствии с условием (3). 10 ние значения контактного давления и деПо найденным значениям средней де- формации отверстий Р,Р,=362 кгс/см 2.формации отверстий давления раздачи Р еср=0,00136,определяются как функция Р(еср), напри- Система уравнений (6) для случая трехмер, графически, зон имеет видПри креплении труб развальцовкоймаксимальный крутящий момент определя-,: Р,р, н = К е,- Н 1(2) е - Н (э) еется по таблице 2 ОСТ 26 - 17 - 01 - 83. Этоткрутящий момент используют при развальцовке центральной зоны, В последующихзонах кргящий моментуменьшают проПОрцИОНаЛЬНО ОПрЕдЕЛЕННЫМ раНЕЕ ЗНаЧЕ- Рсрэ Ь = К Есрэниям давления раздачи РьСпособ осуществляется следующим образом,Трубную решетку размечают на 3-.5кольцевых зон, содержащих примерно одинаковое количество труб, Из решениялинеаризованной системы уравнений (6) йз .: К=2(362-243)/0,00136=175000условия Рср = Рсрпа определяют значе- Ь=2 х 243 - 362=124ния средних деформаций еср для каждой30зоны. Затем полученные значения про- Из условия непрерывности радиальныхпорционально уменьшают так,чтобы перемещенийвыполнялось условие Мах еср; =еср По .Н 1 )=39275, НР=42000, НР 1=42000определенной таким образом последова РазРешая систему уравнений (8) с учетельности средних деформаций находят со- том полученных значений коэффициентов иответствующие давления. раздачи для условия (7) получимкаждой эоны:. есрг 0,00206,е,р 2=0,00168, е,рз=0,00136,Расчеты, проведенные для самых раз-В соответствии с условием(3) пропорциличных сочетаний механических свойств 40 онально уменьшим полученное решение,материалов труб и трубных решеток, пока- . тогда окончательно будем иметьзали; что переменное давление раздачина-ходится в пределах . еср 1= 0,00136, еср 2 = 0,00111, Есрз =0;00090,0,8 РщахРРрах"45По гРафикУ.Р=Р(еср) находим давлениЯраздачи в каждой зонеНижний предел обеспечивает равенст-. Р 1=2425, Р 2=2347, Рэ=2271(кгс/см )во контактногодавления для самого небла- . В случае креплениятрубразвальцовкойгоприятного сочетания механическихкрутящий момент пропорционален давлесвойств материалов труб и трубных реше нию раздачи, Максимальное значение круток. При превышении Р величины Рвах на- тящего момента согласно табл. 2 ОСТрушается прочность трубы, . 26-17-01-83 для рассматриваемого испол Преимуществом предлагаемого спосо- нения составляет 4,6 кгс.м, Таким образом,ба является его технологичность, Если бы имеемстабильность контактного давления осуще-55 - Мкр 1= 4,6 Мкр 2 = 4,45;ствлялась за счет раэвальцовки от перифе- М =4,3,(кгс. ).рии к центру, необходимо было бы принять У вУровень, на котором стабилизируетсяспециальные меры для обеспечения пло- контактное авленской формы равновесия Нап имеконтактное давление во всех зонах опредеТйраж Государственного комитета по изобрете 113035, Москва, Ж, РаушскПодписноеям и открытиям при ГКНТ Снаб., 4/5 Производств но-издательский комбинатПатент", г. Ужгород, уп,Гагарина, 101 Рсрз = К есрз+ Ь=175000 х 0,0009+ 124== 281,5 (кгс/см ). ф о рмула изо 6 рте ни я 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 щ и й с я 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 Разя РРвах, где Р - текущая величина давления раздачи; Рщах - .максимальная величина давления раздачи.