Способ приварки труб к трубным решеткам

Способ приварки труб к трубным решеткам

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОВ ПРИВАРКИ ТРУБ К ТРУБНЫМ РЕШЕТКАМ, включающий размещение трубы с заглублением в отверстиях трубной решетки и выполнение сварки сварочной дугой, пятно которой смещают на тело трубной решетки, о тличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения, отверстия со стороны наружной поверхности трубных решеток выполняют конусными, трубы размещают в отверстиях и раздают их до соприкосновения с конусной поверхностью отверстий, после чего растачивают отверстия со стороны наружной поверхности трубных рещеток на цилиндр на глубину, равную квуч толщинам стенки трубы, с диаметром, равным максимальному диаметру конусной части отверстия в трубной решетке, с радиусом перехода от цилиндра к конусу, paBHbiM толщине стенки трубы, после чего приваривают концы труб к труб ной решетке. . / , л 4 О СО О)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ(ИИХ

РЕСПУБЛИК (19) (l1) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3626758/25-27 (22) 25.07.83 (46) 23.02.85. Бюл. N- 7 (72) В.А. Зеленин, В.А. Семенов, Д.М. Горенков, И.С. Фатиев и В.С. Дьяконов (53) 621.791.021(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N - 599941, кл. В 23 К 31/06, 1976.

2. Авторское свидетельство. СССР

Ф 737170, кл. В 23 К 31/06, 1977 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ПРИВАРКИ ТРУБ К ТРУБНЫМ РЕШЕТКАМ, включающий размещение трубы с заглублением в отверстиях трубной решетки и выполнение сварки сварочной дугой, пятно которой смещают на тело трубной решетки, о т4(51) В 23 К 31/06; В 23 К 33/00 л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения, отверстия со стороны наружной поверхности трубных решеток выполняют конусными, трубы размещают в отверстиях и раздают их до соприкосновения с конусной поверхностью отверстий, после чего растачивают отверстия со стороны наружной поверхности трубных решеток на цилиндр на глубину, равную двум толщинам стенки трубы, с диаметром, равным максимальному диаметру конусной части отверстия в трубной решетке, с радиусом перехода от цилиндра к конусу, равным толщине стенки трубы, после чего приваривают концы труб к трубl I ной решетке.

1140916

25

35

55

Изобретение относится к сварке плавлением, в частности к способу приварки труб к трубным решеткам, и может найти применение в энергетической, атомной, судостроительной и других отраслях при изготовлении трубных конструкций, например теплообменных аппаратов с трубной системой.

Известен способ сварки труб с трубными досками, при котором трубу утапливают ниже поверхности трубной решетки (1)-.

Недостатком способа сварки является низкая работоспособность сварных соединений в процессе эксплуатации сварных конструкций.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ электродугOBoH приварки труб к трубным решеткам, включающий раз— мещение трубы с заглублением в отверстиях трубной решетки,и выполнение сварки сварочной дугой, пятно которой смещено на тело трубной решетки (2).

Недостатком известного способа является его ограниченная применимость — только для сварки Г-образным электродом и при обязательном применении флюсов, связывающих водо- род и предупреждающих порообразоваиие. Такие флюсы разработаны только для сварки отдельных металлов, что еще более сужает объем использования способа. Кроме того, многие из флюсов являются гигроскопичными, а операция нанесения их на вертикальную цилиндрическую поверхность и удержания на ней весьма сложна технологически. Поглощение флюсом влаги и осыпание его с вертикальных стенок свариваемых деталей сводит на нет преимущества способа.

Цель изобретения — разработка способа сварки, позволяющего получать сварные соединения без дефектов (без пор).

Цель достигается тем, что согласно способу приварки труб к трубным решеткам, включающему размещение трубы с заглублением в отверстиях трубной решетки и выполнение сварки ! сварочной дугой, пятно которой смещают на тело трубной решетки, отверстия со стороны наружной поверхности трубных решеток выполняют конусными, трубы размещают в отверстиях и раздают их до соприкосновення с конусиой поверхностью отверстий, после чего растачивают отвеp"Tèÿ со стороны наружной поверхности трубных решеток на цилиндр на глубину, равную двум толщинам стенки трубы, с диаметром, равным максимальному диаметру конусной части отвер-стия в трубной решетке, с радиусом перехода от цилиндра к конусу, равным толщине стенки трубы, после чего приваривают концы труб к трубной решетке .

Расточка отверстий на глубину одной- двух толщин стенки трубы производится с целью удаления загрязнений, попавших в верхнюю часть зазора при раздаче трубы, а так же для получения цилиндрической поверхности на теле трубной решетки, на которую можно сместить при сварке пятно сварочной дуги. Этим технологическим приемом удается оптимальным способом распределить тепло дуги между свариваемыми деталями: массивной трубной решеткой и тонкостенной трубой. Глубина расточки на цилиндр определяется тем, что после сварки этот участок оказывается расплавленным и его протяженность определяет величину рабочего сечения шва, а соответственно и работоспособность соединения. Диаметр расточки на цилиндр принят равным максималь ному диаметру конуса наружной стороны трубной решетки. Это объясняется тем, что при такой расточке обрабатывается вся поверхность участка трубной решетки в зоне расплавления выше торца трубы.

Если диаметр цилиндра принять меньшим максимального диаметра конуса, то в верхней ч,"сти отверстия остается необработанной конусная часть поверхности отверстия в трубной решетке, в которой остается: утоненное кольцо концевой части трубы. Таким образом, двойная поверхность в этой зоне механически необ- работана, что вызывает появление дефектов (пор, трещин и т.д.).

Если диаметр цилиндра принять большим максимального диаметра конуса, то уменьшается величина перемычки между двумя соседними отверстиями в трубкой решетке, что недопустимо из-за уменьшения ее жесткости и прочности. Таким образом, оптимальным

1140916

В процессе раздачи концов труб и во время вылеживания (в период меж-40 ду сборкой и сваркой) на поверхности труб и в верхней части зазоров возможна абсорбция влаги, сосредоточение загрязнений и т.д. С целью их удаления выполняют расточку тела 45 трубной решетки (вместе с закрепленной в ней трубой). Наиболее целесообразной формой расточки является цилиндрическая с плавным переходом от тела трубной решетки к трубе. Ди- 50 аметр расточки равен максимальному диаметру конуса D, „(фиг.1). При цилиндрической расточке пятно дуги можно смещать на тело трубной решетки и тем самым получ;:ть сварной шов 55 требуемой геометрической формы. Величина пятна дуги практически соизмерима с толщиной стенки трубы д, подиаметром цилиндра является максимальный диаметр конусной части отверстия.

Для улучшения формирования сьарного шва и предупреждения несплавления переход от цилиндрической части в трубной решетке к конусу выполняют равным толщине стенки трубы, после чего приваривают концы труб к трубной решетке.

На фиг. 1 представлена сборка трубы с трубной решеткой; на фиг. 2 — соединение после раздачи конца трубы до соприкосновения ее с конусной повер.хностью трубной решетки; на фиг. 3 — то же, после вы-полнения цилиндрической расточки; на фиг. 4 — сварное. соединение трубы с трубной решеткой.

При сварном соединении трубы 1 с трубной решеткой 2 геометрическая форма поперечного сечения сварного

aiba (фиг. 4) обеспечивает его равнопрочноств по отношению к телу трубы. Зто достигается смещением 2 пятна сварочной дуги »а цилиндрическую поверхность отверстия в трубной решетке (выше радиуса R или в его верхней части). Благодаря этому большая часть тепловой энергии расходуется на плавление металла массивной трубной решетки, а меньшая— на плавление тонкостенной трубы.

В случае отсутствия цилиндрической расточки при малой величине перемычки между отверстиями трубной решетки невозможно сместить пятно дуги на требуемую величиину. этому глубина цилиндрической расточки должна быть пе менее величины с .

Учитывая, что имеется радиус перехода К = (1 — 0,5) 8, глубина расточки должна быть увеличена на величину его максимального значения К„„„„=

= О . Таким образом, максимальное значение глубины проплавления принято равным 2 d . .Значение глубины должно находиться в интервале (1 — 2) d

С уменьшением расстояния между отверстиями в трубной решетке ее жесткость и прочность понижаются. В данном случае это расстояние на большей протяженности по толщине трубной решетки остается неизменным, а уменьшается только на небольшом расстоянии, не превышающим 2 d .

Учитывая, что толщина трубных решеток в теплообменных аппаратах, применительно к которым рекомендуется предлагаемый способ, значительно больше толщины стенки трубы (на 1-2 порядка), такое ослабление практически не сказывается на жесткости и прочности решетки.

При выполнении цилиндрической расточки и при сварке согласно предлагаемому способу удалось получить оптимальную геометрическую форму входного отверстия, при которой понижается гидравлическое сопротивление при прохождении жидкости через трубную систему. При этом повышается производительность теплообменных аппаратов.

Пример. Сварка труб с трубной решеткой выполняется в защитной среде аргона неплавящимся вольфрамовым электродом диаметром 2 мм (заточенным на конце) без присадки.

Сила сварочного тока 50 А, напряжение на дуге 9-10 В (длина дугового промежутка 0,8-1,2 мм), время сварки одной трубки диаметром 10- 13 мм составляет 10-15 с. Приваривают

27 труб к трубным решеткам (материал — сплав ПТ-7М). Размер труб

7х0,8 мм, толщина трубной решетки

30 мм. Отверстия в трубной решетке выполняют конусными на глубину 14 мм, максимальный диаметр конуса 8,6 мм.

Раздача концов производится дорном.

Обработка на цилиндр осуществляется на сверлильном станке .сверлом диаметром 8,6 мм, имеющим закругление радиусом 0,8 мм.! 140916

1О

Внешний осмотр и замер параметров

Р 5

Капиллярная дефектоскопия

Радиографический контСпособ роль

Поры 36 шт. размером до 0,6 мм

Внешние дефекты размером до

0,5 мм — 4 шт.

Формирование удовлетворительное, наплыв до 0,5 мм на сторону

Известный

Формирование удовлетворительное, наплыв до 0,2 мм на сторону

Предлагаемый

Поры 9 шт. размером до

0,2 мм

Дефектов не обнаружено

Результаты контроля приведены в таблице, Как видно из таблицы, применение предлагаемого способа сварки позволило резко уменьшить количество дефектов.

Таким образом, использование предлагаемого способа сварки по сравнению с известным позволяет расширить область применения, в том числе для сварки тонкостенных труб малых диаметров,.способствует уменьшению величины наплыва расплавленного металла внутрь трубы и снижению гидравлического сопротивления на входе среды в трубную систему, т.е. повышению производительности теплообменного аппарата, кроме того, уменьшению дефектов типа пор, снижению процен.та брака и уменьшению расхода на его ремонт, а также повышению качества сварного соединения, т.е. повышению надежности и долговечности сварных конструкций.! 340916

Составитель Ю. Мельцов

Редактор О. Бугир Техред Л.Иикеш Корректор С. Шекмар Заказ 382/12 Тирам f086 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

133035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4