Способ соединения трубы с трубной доской

Способ соединения трубы с трубной доской

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБЫ С ТРУБНОЙ ДОСКОЙ, при котором трубу размещают в отверстии трубной доски и выполняют контактную сварку с подводом тока к свариваемым элементам посредством двух изолированных один от другого электродов, один из которых выполнен в виде разрезной втулки, а у другого рабочий конец выполнен коническим, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварки и снижения трудоемкости, соединение трубы с трубной доской осуществляют посредством вставки в виде кольца, наружный диаметр которого равен наружному диаметру трубы, которое размещают на коническом рабочем конце электрода и токонепроводящей оправке, закрепленной на щтоке, которым снабжают электрод в виде разрезной втулки и который жестко закрепляют в электроде с коническим рабочим концом, при этом электрод в виде разрезной втулки устанавливают в отверстие трубы, перемещают его до совмещения вставки с торцом трубы и сваривают. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что часть отверстия в трубной доске выполняют конусной и до сварки ее заполняют флюсом. 3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что у меньшего основания конусной части отверстия выполняют цилиндрическую кольцевую проточку.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг./

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3368180/25-2? (22) 23. 12.81 (46) 23.06.84. Бюл. № 23 .(72) В. С. Рогачев, В. К. Тригуб, П. Г. Остапущенко, Б. П. Федченко, В. И. Новиков и А. Я. Зельцер (71) Научно-исследовательский институт санитарной техники и оборудования зданий и сооружений. (53) 621.791.76 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 318204, кл. В 23 К 9/00, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР № 617212, кл. В 23 К 31/06, 1978.

3. Патент Англии № 1492705, кл. В 3 R, 1977. (54) (57) 1. СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБЫ С ТРУБНОЙ ДОСКОЙ, при котором трубу размещают в отверстии трубной доски и выполняют контактную сварку с подводом тока к свариваемым элементам посредством двух изолированных один от другого электродов, один из которых выполнен в виде разрезной втулки, а у другого ра„„SU„„1098725 A зюв В 23 К 3106; В 23 К 11/10 бочий конец выполнен коническим, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварки и снижения трудоемкости, соединение трубы с трубной доской осуществляют посредством вставки в виде кольца, наружный диаметр которого равен наружному диаметру трубы, которое размещают на коническом рабочем конце электрода и токонепроводящей оправке, закрепленной на штоке, которым снабжают электрод в виде разрезной втулки и который жестко закрепляют в электроде с коническим рабочим концом, при этом электрод в виде разрезной втулки устанавливают в отверстие трубы, перемещают его до совмещения вставки с торцом трубы и сваривают.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что часть отверстия в трубной доске вы- @ полняют конусной и до сварки ее заполняют флюсом.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что у меньшего основания искусной части отверстия выполняют цилиндрическую кольцевую проточку. И

1098725

t5

1

Изобретение относится к области сварки, в частности к способам соединения труб с трубными досками, и может найти применение в энергетической, машиностроительной, судостроительной и других отраслях промышленности.

Известен способ приварки труб к трубныи решеткам, при котором трубу вставляют в отверстие трубной решетки и наружную поверхность трубной решетки оплавляют путем перемещения по ней источника тепла (1).

Недостатками способа являются низкие производительность и качество полученного соединения.

Известен также способ сварки труб с трубными решетками, при котором трубу устанавливают в отверстии трубной решетки и сварку выполняют изнутри путем расплавления концевой части трубы (2) .

Недостатком этого способа является то, что сварочная, дуга воздействует непосредственно на тело трубы и и только после сквозного ее проплавления на металл трубной решетки, что затрудняет регулирование термического цикла сварки в свариваемых деталях и доли металла трубы в металле шва.

Известен также способ сварки трубы с трубной доской, заключающийся в том, что трубу вводят на небольшую глубину в отверстие доски, на трубе в контакте с поверхностью доски устанавливают специальное кольцо треугольного поперечного сечения и путем нескольких орбит альных проходов между концом трубы и отверстием доски осуществляют оплавление конца трубы, стенки отверстия и части кольца, при этом остальная, нерасплавленная часть кольца служит опорой для расплавленной части.

- Данный способ реализуется приспособлением, содержащим два изолированных токоподвода, одним из которых служит неплавящийся электрод, и специальное кольцо, которое частично сплавляется и остается неотъемлемым элементом готового соединения

При таком способе отпадает необходимость в сквозном проплавлении тела трубы (3).

Недостаток данных способа и устройства состоит в том, что использование дуговой сварки неплавящимся электродом в глубине отверстия затрудняет контроль режима сварки и автоматизацию процесса сварки, а также применение эффективного метода сварки под флюсом. Кроме того, способ усложняется необходимостью изготовления специальных колец одноразового использования сложного профиля.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ соединения трубы с трубной доской, заключающийся в том, что трубу устанавливают в отверстие трубной доски и выполняют контактную рельефную сварку с подводом тока к свариваемым элементам посредством двух изолиро25

55 ванных друг от друга электродов, один из которых выполнен в виде разрезной втулки, а у другого рабочий конец выполнен коническим (3).

Недостатком известного способа является низкое качество сварного соединения из-за того, что подвод тока осуществляют по схеме труба — трубная доска. При таком токоподводе поверхность контакта между трубой и доской будет кольцевой по всей поверхности их соприкосновения. При этом контакт будет несовершенным из-за неизбежного наличия зазора между внешней поверхностью трубы и внутренней поверхностью отверстия доски. Большая площадь соприкосновения, несовершенство контакта и отсутствие возможности улучшить его посредством внешних механических усилий, а также интенсивный отвод тепла непосредственно в массу металла трубной доски— все эти факторы делают контактную сварку низкого качества. Для получения скольконибудь существенной интенсивности оплавления понадобились бы черезмерно высокие значения тока сварки.

Целью изобретения является повышение качества сварки и снижение трудоемкости.

Пеставленная цель достигается тем, что согласно способу соединения трубы с трубной доской, при котором трубу размещают в отверстии трубной доски и выполняют контактную сварку с подводом тока к свариваемым элементам посредством двух изолированных один от другого электродов, один из которых выполнен в виде разрезной втулки, а у другого рабочий конец выполнен коническим, соединение трубы с трубной доской осу шест вл яют посредство м вставки в виде кольца, наружный диаметр которого равен наружному диаметру трубы, которое размещают на коническом рабочем конце электрода и токонепроводящей оправке, закрепленной на штоке, которым снабжают электрод в виде разрезной втулки и который жестко закрепляют в электроде с коническим рабочим концом, при этом электрод в виде разрезной втулки устанавливают в отверстия трубы, перемещают его до совмещения вставки в торцом трубы и сваривают.

Кроме того, часть отверстия трубной доски выполняют конусной и до сварки ее заполняют флюсом, а у меньшего основания конусной части отверстия трубной доски выполняют цилиндрическую кольцевую проточку.

На фиг. 1 изображена схема осуществления способа перед началом сварки; на фиг. 2 — то же, в процессе контактной сварки; на фиг. 3 — заключительный этап сварки — осадка соединения с одновременной раздорновкой нерасплавленной части кольцевого элемента; на фиг. 4 — готовое сварное содинение трубы с трубной доской.!

098725

В отверстие трубной доски 1, частично расточенное на конус с внешней стороны и снабженное кольцевой цилиндрической выточкой 2 у меньшего основания конусной части, вводят конец привариваемой трубы 3. Кольцевой элемент 4 устанавливают с возможностью продольного перемещения на коническую рабочую часть электрода 5, который подключают к одному из полюсов источника 6 тока (сварочного трансформатора), а к другому полюсу источника 6 подключен второй электрод 7, выполненный в виде разрезной втулки, закрепленной на конце штока 8. Электрод 5 изолирован от штока 8 изолирующей втулкой 9; между первым и вторым электродами на штоке 8 устанавливают оправку 10, выполненную из тугоплавкого токонепроводящего материала. В конусную часть отверстия трубной доски 1 вокруг конца трубы 3 засыпают слой флюса 11 ниже уровня торца трубы 3. Устройство для сварки снабжено 20 средством 12 для создания необходимого усилия Р, показанным пунктиром, которое может в простейшем случае представлять собой оголовок с рукоятками либо может быть выполнено в виде, например, гидравлического или пневматического домкрата.

В результате сварки образуется сварной шов 13 между трубной доской 1, трубой 3 и кольцевым элементом 4.

Пример. Отверстие диаметром 57,5 мм трубной доски 1 теплообменника, имеющей толщину 18 мм и изготовленной из стали

20, зенкуют с помощью конической зенковки с наружной стороны на конус. Высота конусной части отверстия 9 мм, угол раскрытия 20 . У нижнего основания конической части отверстия выполняют с помощью ци- у линдрической зенковки цилиндрическую выточку высотой 4 мм, диаметром 62 мм. В отверстие вводят с внутренней стороны трубу 3 с наружным диаметром 57 мм, внутренним диаметром 51 мм из стали 20 таким образом, что расстояние от торца тру- 4 бы 3 до основания кольцевой выточки составляет 8 мм. Кольцевой элемент 4, который представляет собой отрезок трубы из того же металла и того же диаметра, что и труба 3, имеющий высоту 15 мм, надевают 4 на устройство для сварки таким образом, что он упирается торцом в основание расширяющейся (конической) части электрода 5. В кольцевой зазор между. трубой 3 и стенками конической части отверстия трубной доски засыпают слой флюса 11 на ос- 50 нове буры высотой 7 мм. При этом верхний торец трубы 3 выступает над слоем флюса на 1 мм. Затем электрод 7 с оправкой 10 вводят в полость трубы 3 до тех пор, пока нижний торец кольцевого элемента 4 не окажется на расстоянии 5 мм от торца трубы 3. После этого начинают процесс сварки.

Для этого включают ток от источника 6 питания, который представляет собой истойник питания стыковой сварочной машины типа МСГУ вЂ” 500, мощностью 320 кВа, и начинают сближение торцов кольцевого элемента 4 и трубы 3 до соприкосновения.

При этом электрод 7 и оправка 8 скользят в полости трубы 3. После соприкосновения торцов продолжают поступательное движение устройства с постоянным усилием Р, равным 90 кгс, создаваемым с помощью пневматического домкрата. При этом происходит интенсивный разогрев и оплавление торцов.

Кольцевой элемент 4 служит в качестве присадочного материала. В месте соприкосновения торцов образуется равномерный плоский источник тепла, перемещающийся при оплавлении вдоль оси трубы. Слой флюса предотвращает окисление металла и потери тепла. Зона оплавления, температура в которой достигает 2000 С, достигает основания кольцевой выточки 2, и вносимое в эту зойу тепло разогревает, а затем опляет кромку отверстия, примыкающую к трубе.

В процессе оплавления и продолжающейся пластической деформации под действием усилия P. происходит формирование сварного шва 13 под слоем флюса. Расплавленный металл, образовавшийся при оплавлении торцов и кромок отверстия, заполняет кольцевую выточку 2 и частично распространяется в конусную часть отверстия. Образование внутреннего грата в месте сварного шва предотвращается наличием оправки 10 из тугоплавкого токонепроводящего материала, например молибденового стекла. После 12 с хода процесса усилие P изменяют, доводя его до 270 кгс, и осуществляют в течение 3 с осадку сварного соединения. При этом коническая верхняя часть электрода 5 входит в разогретую, нерасплавленную хвостовую часть кольцевого элемента 4 и раздорновывает ее по профилю конической части отверстия трубной доски. По окончании дорновки источник питания отключают и извлекают сварочное устройство из трубы 3.

В результате получено прочное герметичное сварное соединение между стенкой отверстия трубной доски 1, трубо" 3 и кольцевым элементом 4. Для подготовки сварочного устройства к выполнению следующих сварных соединений достаточно надеть на него другой кольцевой элемент 4.

Устройство может быть использовано для приварки к трубным доскам трубы из различных металлов, для этого нужно лищь подбирать соответствующие кольцевые элементы 4 одноразового использования.

В случаях, когда необходимо приваривать к трубным доскам трубы небольшого диаметра (20 мм и менее), для осуществления. процесса сварки достаточно усилия, развиваемого вручную, и в таком случае

1098725

Составитель Л. Назарова

Техред И. Верес Корректор А. Ференц

Тираж 1037 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н. Рогулич

Заказ 4268/10 устройство может быть снабжено простым оголовком с рукоятками.

Предлагаемый способ позволяют обеспечить высокое качество сварки и производительность процесса сварки трубы с трубными досками, благодаря тому, что образование сварного соединения производится за один цикл при простом прямолинейном движении сварочного устройства и может быть легко автоматизировано. Для ведения процесса не требуется высокой квалификации сварщика.