Способ крепления труб в трубных решетках теплообменных аппаратов

СОЮЗ СОЯЕТСНИХСОЛЛЮПНИтижРЕСПУБЛИК 1 Р 39/06 во СС979 ТРУБ НЫХзвальатяга ли- целью ьно зарешетв ло(21) 3596414/25-27.э 4)(57) 1. СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯВ ТРУБНЫХ РЕШЕТКАХ ТЕПЛООБМЕНАППАРАТОВ, заключающийся в рацовке трубы с образованием нмежду трубой и решеткой, о тч а ю щ и й с я тем, что, сувеличения срока службы путемшения вибропрочности вальцовасоединений, трубу предварителкрепляют в отверстии трубнойки у ее внутренней плоскости кальных участках одного сечения,суммарная окружная длина которых составляет не более 607. длины окружности на внутреннем диаметре трубы, а развапьцовку трубы производят от зонь закрепления до наружной плоскости трубной решетки.2. Способ по п.1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что развальцовку осуществляют инструментом с вращающимися роликами, перемещающимися в осевом направлении причем разваль" цовку производят в два этапа: на первом этапе трубу развальцовывают до выбора зазора между трубой и решеткой по всей длине сопряжения, а на втором этапе - до заданной степени развальцовки от зоны закрепления до наружной плоскости трубной решетИзобретение относится к производ"ству теплообменных аппаратов, в частности к креплению труб в трубных решетках,Известен способ крепления труб втрубных решетках, осуществляемыйразвальцовкой с образованием натягамежду трубой и трубной решеткой повсей длине нх контакта 1 .Такие соединения надежны и удовлетворительно работают в регламентированных режимах эксплуатации тепло.обменного аппарата. Однако, в экстре.мальных условиях работы, напримерпри возникновении автоколебаний трубйых пучков, вальцованные соединенияразрушаются в опасном сечении - вначале вальцованного пояса из-за остаточных напряжений большой величины,распределенных по всей площади контакта трубы и решетки. Из-.за разрушения вальцованных соединений теплооб,менных аппаратов, работающих при повышенных уровнях вибраций трубныхпучков, снижается срок их службы, 25что вызывает необходимость дополнительного изготовления аппаратов.Йель изобретения - увеличение срока службы теплообменных аппаратов пу"тем повышения вибропрочности вальцованных соединений.1Поставленная цель достигается тем,что согласно способу, заключающемусяв раэвальцовке трубы с образованиемнатяга между трубой и решеткой, тру- З 5бу предварительно закрепляют в отверстии трубной решетки у ее внутренней плоскости в локальных участках одного сечения, суммарная окружная длина которых составляет не40более 60 Е длины окружности на внутреннем диаметре трубы, а развальцовку трубы производят от зоны закрепления до наружной плоскости трубнойрешетки,45Развальцовку осуществляют инстру.ментом с вращающимися роликами, перемещающимися .в осевом направлении,причем развальцовку производят в дваэтапа: на первом этапе трубу раэвальцовывают до выбора зазора между, трубой и решеткой по всей длине сопрякения, а на втором этале - до за,денной степени развальцовки от зонызакрепления до наружной плоскости 55трубной решетки.Применение предлагаемого способаповышает вибропрочность вальцованных соединений вследствие уменьшения объема материала трубы находящейся в зоне максимальных напряжений, т.е. в зоне контакта трубы с трубной решетхой,В описываемом способе труба й решетка контактируют в опасном сечении не по всей длине окружности, а только в локальных участках, между которыми имеет место зазор или контакт без натяга, Эксперименты показали, что при выполнении соединений по предлагаемому способу предел выносливости, характеризующий вибропрочность соединений, увеличивается, в зависимости от материала труб, на 30-707 по сравнению с пределом выносливости соединений, развальцованных без лредварительного закрепления труб у внутренней плоскости трубной решетки. Для того, чтобы при последующей развальцовке не создавать дополнительно остаточные напряжения в опасном сечении труб, их деформирование с заданной степенью необходимо производить на участке от зоны, закрепле ния до наружной плоскости решетки, Вальцовки заводят в трубу, не доводя 1-2 мм до зоны закрепления, и развальцовывают трубу до заданной степени на всем участке контакта роликов с трубой. При применении роликовых инструментов, перемещающихся в осевом направлении к наружной плоскости трубной решетки (труборасширители), невозможно обеспечить. при од" нократном проходе развальцовку соеди-. нений с заданной степенью сразу же за зоной закрепления. Особенность работы труборасширителя заключается в том, что ролики. в начале развальцовки перемещаются не только в радиальном, но и в осевом направлениях, плавно увеличивая наружный диаметр трубы от исходного значения до соответствующего заданной в технолбгичес. ком процессе степени развальцовки, Так как качество вальцованных соединений обеспечивается только зоной вальцованного пояса с заданной степенью развальцовки, то наличие такого переходного участка, уменьшающего длину вальцованного пояса, снижает герметичность и прочность вальцованных соединений. Протяженность переходного участка в основном зависит. от величины исходного зазора между трубой и поверхностью отверстия и, например, при развальцовке труб раз3 1119756 4 тем цанговый инструмент. выводят из При этом ролики 5 располагают в трубы и производят развальцовку. При трубной решетке за збной закреплеиспользовании инструментов, не пере- ния. При вращении труборасширителя мещающихся в осевом направлении . из-за отсутствия зазора ролики 5 .на(вальцовок), их устанавливают за зо чйнают сразу же. деформировать трубу ной закрепления:и развальцовываютсовместно с трубной решеткой, увели- трубу с заданной степенью разваль" . ,чивая степень развальцовки от нуля цовки от:.зоны закрепления до наруж- до требуемого значения. При этом веной плоскости трубной решетки за од дичина переходного участка уменьшану установку инструмента. При ис- . 35 пользовании инструментов, перемещаю ется с 10-20 мм до 2-4 мм. П р и м е р. Изготавливают две щихся в осевом направлении (трубо- группы образцов вапьцованных соедирасширителей) подготавливают два ком . некий мельхиоровых труб размером мером. 16 Х 1,5 мм составляет при миниплекта инструментов, отличающихся мальном зазоре примерно 10 мм, при величиной максимального диаметра рас. максимальном в . примерно 20 мм. Сле- положения роликов и соответственно довательно, для сокращения переход- максимальным диаметром деформированого участка и увеличения длины валь ния трубы, а также глубиной заводки цованного пояса необходимо разваль- в трубу. В первом комплекте трубоцовку с заданной степенью производить расширители настраивают на величину при нулевом зазоре, чтобы ролики тру- деформирования трубы, равной величиборасширитеня;сразу же деформирова- не зазора между трубой и отверстием ли трубу совместно с решеткой. , 10 трубной решетки, и на глубину заводПо сравнению с известным предла- ки, равную толщине трубной решетки, гаемый способ повышает срок службы . а во втором комплекте - на величину теплообменных аппаратов и снижает деформирования трубы, соответствую- расходы на их изготовление за счет щую заданной степени развальцовки, повышения вибропрочности вальцованных 15 и на глубину заводки в трубу - до соединений. .:зоны закрепления. На первом этапе втрубу 1, закрепленную по локальнымНа фиг, 1 пкан выруб влн ча аМ З в бн и ршт е 2 ная с зазором в. отверстие трубной ре" (и " дят б расш ри ел 4. ветки; на фиг.2 - труба, закреплен".фф 20 первого комплекта так, чтобы ролики5 располагались за трубной решеткой .ная в отверстии трубной решетки, итруборасширитель в исходном положе. При вращении труборасширителя ронин перед первым этапом развальцов- лики 5 в начальный момент перемещаки, на фиг.З - исходное положение ются в радиальном и осевом направле-труборасширителЯ перед. вторым этапом 25 ниях о я т б и том развальцовки, на фиг. - Развальцо" . переходный участок, на котором наванное соединение, на фиг.5 - сече-ружный диаметрплавно увеличиваетсяот исходной величины до величиныВ трубу 1 (фиг.1)э вставленную в диаметра отверстия из-за начальнобиЭ тру ную решетку 2, заводят цанговыи . го расположения роликов- за трубной инструмент (не показан) и, раздвигая решеткой также расположен за трубной. лепестки инструмента,.дефоРмиРуют решетой. Поэтому после первого зтатрубу в локальных участках 3 (фиг.2) . па развальцовкй труба оказываетсядо создания натяга между этими , деформированной по наружному днаметучастками и поверхностью отверстия Ру на величину исходного зазора по Зону .закрепления располагают на Рас- всей толщине трубной решетки. Так- 35стоянии. 2-4 мм от внутренней плоскос как труба на первом этапе не привалЬти тру 6 ной решетки, Число локальных цована к трубной решетке, то и до" участков выбирают иэ условия обеспе- .полнительные остаточные контактные, .чения их суммарной окружной длины.напряжения между локальными участка(не более б 0% длины окружности). на ми трубы и решеткой в зоне закреп- внутРеннем диаметРе тРУбы, Величину.д н, нления не возникают. .натяга в локальных участках подбира"ют экспериментально так, чтобы при На втором этапе развальцовки в последующей развальцовке труба нетрубу 1 заводят труборасширитель 4, проворачивалась. относительно оси. Зйвзятый из второго комплекта (фиг.З)1611,5 мм с латунными трубными решетками толщиной 30 мм. Трубы образцов первой группы развальцовываюттруборасширителем за один проход повсей толщине решетки без предварительного закрепления труб, а трубыобразцов второй группы развальцовывают труборасширителями по предлагаемому способу с предварительным закреплением в шести локальных участкахдлиной по 3,5 мм каждый. Величина переходного участка развальцованнойтрубы от исходного ее диаметра до диаметра, соответствующего требуемойстепени развальцовки (107) составляет для первой группы 9,6-19,8 мм, а для второй группы 2-3,8 мм, Испытания вибропрочности образцов при переменном изгибе с частотой 50 Гц 5 на базе 10 циклов показывают, чтопредел выносливости образцов, выполненных по базовому способуравен 90 МПа, а по предлагаемому 120 МПа, При зтом герметичность соединений 10 первой группы составляет в зависи-мости от фактической длины вальцован ного пояса от 12 до 25 МЛа, а соединений второй группы в связи с увеличением длины вальцованного пояса - 15 от 28 до 34 МПа.. 1119756Фиг.,7Составитель И. Капитонов Редактор Н.Яцола Техред А.Кикемезей Корректор О.Билак Заказ 7519/8 Тираж 794 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул .Проектная, 4