Способ закрепления трубы в отверстии трубной решетки теплообменника

Способ закрепления трубы в отверстии трубной решетки теплообменника

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союэ Советских

Социалистических

Республик пп691673 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Залвлено 01.0877 (21) 2513568/29-06

К„г

F 28 F 9/16

В 21 D 39/06 с присоединением заявки М

Государственный комитет

СССР по ямам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 621 „56 5. .94 (088.8) Опубликовано 15.10;79. Бюллетень М 38

Дата опубликования описания 15.10.79 (72) Авторы

ИЗОбрЕтЕНИя В,С.Сапелкин, А.И.Соловей, A.Ï.Oá

1 (! ( 1 (71} Заявитель (54) СПОСОБ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ТРУБЫ В ОТВЕРСТИИ

ТРУБНОЙ РЕШЕТКИ ТЕПЛООБМЕННИК

Изобретение относится к способам закрепления труб, устанавливаемых в теплообменных аппаратах,. изготавливаемых из жаропрочнь.х материалов и применяемых в химической. металлургической и энергетической прсмышленност ях.

Известны способы закрепления трубы в отверстии трубной решетки тепло- 1О обменника путем пластической деформации концов трубы с псмощью объемнорасширяемой оправки, устанавливаемой в трубе (l l .

Недостаток этого способа заключается в воэможности использования

его для деформирования трубок, выпоЛненных только из мягких пластичных материалов, обладающих хорошими пластическими свойства при температуре от 0 до минус 30ОС.

Цель изобретения — повышение надежности при использовании труб из жаропрочных материалов, у которых пластическые свойства проявляются при высоких температурах.

Это достигается тем, что по предложенному способу оправку выполняют из гидридообразующего металла, подвергают ее после установки в трубу йроцессу гидрирования, по окончании кот op or о часть оправ ки удаляют.

На фиг. 1 изображен гладкий конец трубы перед гидрированием, поперечное сечение; на фиг. — труба, закрепленная в трубной доске после процесса гидрирования.

Узел крепления трубы содержит трубную решетку 1, трубу 2, подлежащую закреплению, оправку 3 из гидрообразующего материала, которая после гидрирования распухает, радиальный зазор 4, выбираемый иэ условия обеспечения нужной степени деформирования трубы.

При осуществлении предложенного способа используют свойство металлов переходной группы увеличиваться в объеме при поглощении ими водорода.

Физическое растворение сопровождается обычно значительным увеЛичением объема металлов. С образованием нового химического соединения при поглощении водорода металлом, объем металла увеличивается на 15-20%, а теплота растворения при этом составляет 100150 кдж/моль. При образовании гидридов выделяется тепло, раствори69 16 73

30 мость водорода с повышением темпер ат уры пада ет .

В процессе объемного расширения гидридообразующего металла „плотно размещенного в труб е в в иде пробки или кольца, при его превращении в гидрид,гидрид давит изнутри на стенки трубы. Поскольку процесс- гидрирования проводят при повышенной темпе,ратуре и, кроме того, при этси выделяется тепло, всегда можно подобрать такое значение перемещения втулки или пробки при превращении металла и гидрид в радиальном направлении и такую температуру гидрирования, чтобы обеспечнть пластическую деформацию трубы и.. ее плотное прилегание к стенкам отверстия в трубной доске тейлообменника.

Последоват ельность операций осуществления способа следующая.

В отверстии трубной решетки 1 раз- 20 мещают конец .трубы 2 . c кольцевым зазором 4. В трубку по плотной посадке помещают кольцевую оправку 3 из гидридообразующего металла. Трубку выполняют из стали 12Х18Н10Т, доску - из вольфрам-молибденового сплава ВМ-1, оправку — из циркония.

Диаметр отверстия в доске 15 мм, наружный диаметр трубки 14,,5 мм, толщина стенки 1 мм. Сборку помещают в автоклав, в который вводят водород. Давление водорода 4-5 атм, температура 600-625 С, время выдержки 1-1,5 ч. Затем сборку ох лаждают до комнатной температуры. 35

После охлаждения оправку вьюн ерливают (также можно осуществлять и дегидрирование оправки) так, чтобы в ней образовалось отверстие диаметрееп, обеспечивающим . циркуляцию 40 заданного количества теплоносителя (см. фиг . 2) . В результате получают прочное герметичное крепление трубки из стали 12Х18Н10Т в доске иэ сплава

ВМ-1. Такоеокрепление практически невозможно разобрать без разрушения решетки или конца трубки, оно обеспечивает надежную эксплуатацию при температуре до 800 С.

В зависимости от применяемых материалов для труб выбирают гидридообразующий металл, обладающий нужными свойствами: степенью объемного распухания, термической стабильностью гидрида, плотностью материала прочностью и т.п. 55

Например, для нержавеющих сплавов, содержащих добавки никеля и хрома и применяемых для изготовления теплообменных труб, предназначенных для ,работы при 700-800 С, можно в качест- gp

0 не гидридообразующих металлов использовать титан (способный гидрироваться при 300-400 С в зависимости от давления водорода), цирконий (способный гидрироваться при 500-600 C) а также различные модификации сплавов титан-цирконий с добавками ниобия, молибдена, которые могут гидрироваться при более высоких температурах.

При 400-500 С предел текучести для названных стальных сплавов около

20-30 кг/мм, трубы могут быть дос2 т ат оч н о л er ко cд еформирон а ны н а з на и- ными гидридами, у которых предел прочности н сжатие составляет более

30кг/мм . Для деформирования материалов, обладающих высокими значениями пределов текучести при высоких тем-. пературах, например для деформирования закаленных сталей, можно испольэовать иттрий, который гидрируется вплоть до 1000 С. Большинство труднодеформируемых и хрупких в холодном состоянии материалов, например титановые и вольфрам-молибденовые сплавы, обладают при укаэанной температуре невысоким пределом текучести и могут быть легко сдефор мированы.

Предложенный способ закрепления труб имеет по сравнению с известным ряд преимуществ . Возможно закреп--: ления труб, выполненных из материалов с высоким пределом текучести, таких как титановые сплавы,хромоникелевые жаропрочные сплавы, вольфраммолибденовые сплавы, т.е. материалов труднодеформируемых при пониженных и нормальных температурах ..Возможно деформирование труб, выполненных из материалов перечисленных классов с невысокой точностью обработки, что снижает трудоемкость при изготовлении крепления, а также возможность предотвращения разгерметизации крепления иэ-за релаксации напряжений в материалах трубок.

Формула изобретения

Способ закрепления трубы в отверстии трубной решетки теплообменника путем пластической деформации концов трубы с помощью объемно расширяемой оправки, устанавливаемой внутрь трУбы, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности при использовании труб из жаропрочных материалов, оправку выполняют из гидридообраэующего металла, подвергают ее после установки в трубу процессу гидрирования, по окончании которого часть оправки удаляют.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельстно СССР

Р 488641, кл. В 21 D 39/06, 1973.

691673

Фиг.t

2,2

Составитель Т. Ццина

Техред Я.Петко Корректор Г . Решетник, Редак тор 0, Волков

ТИраж 722 Подписное

ЦЛИИПИ Государственного комитета СССР по делаМ изобретений и открытий

113035, Москва., Ж-35, Раушская Наб., д.4/5

Заказ 6199/30

Филиал -ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4