Способ получения сварного соединения труб с трубными решетками

Способ получения сварного соединения труб с трубными решетками

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Ф

<»>969486

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советск их оцмапмстмчеснмх

Респубпмк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 10.04.81. (2l) 3276953/25-27 с присоединением заявки М(23) Приоритет

Опубликовано 30.10.82. Бюллетень И 40

Дата опубликования описания 01 . 1 1 .82 (53)M. Кл.

В 23 K 31/06

3Ьаудвраиааы6 каинтет

СССР ао делам нзабретеннй н атарытнй (53) УДК 621 ° 791 ° .75(088.8) (72) Авторы изобретения

Л.Г. Герасимова и В.А. Зеленин (71) Заявитель (5!!) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ

ТРУБ С ТРУБНЬИИ РЕНЕТКАИИ!

Изобретение относится к сварке труб с трубными решетками (преимущественно труб малых диаметров) и может найти применение в энергетической, химической, судостроительной и других отраслях промышленности, Для соединения труб с трубными решетками нашли применение сварка плавлением, наплавка, пайка, вальцовка (механическая, энергией взрывчатых ! о веществ, энергией импульсных разрядов и др.).

Для особо ответственных теплооб.менных аппаратов, как правило, применяются сварно-вальцовочные соеди!

5 нения. В современных теплообменных аппаратах используются трубы диаметром менее 10 мм с толщиной стенки

1,0-1,5 мм, что существенно усложняет процесс их надежного закрепления в трубных решетках, так как практически не удается обеспечить равнопрочность сварного соединения основному металлу, в то же время требования к

2 длительной безотказной работе теплообменных аппаратов постоянно возрастают. Кроме того, известные способы соединения не позволяют искпючить за. эор между трубами и трубными решетками, наличие которого оказывает отрицательное влйяние на работоспособность узла труба - трубная решетка, так как способствует развитию щелевой коррозии.

Для обеспечения надежности соединений труб малых диаметров с трубчатыми решетками теплообменных аппаратов необходимо испольэовать комбинированное соединение, выполненное свар-. кой плавлением (наплавкой) и диффу зионной сваркой (по высоте трубной решатки), при которой контактные давления создаются газом, подаваемым внутрь трубы.

Известна схема диффузионной приварки к патрубку облицовочной фольги путем создания давления при помощи инертного газа и одновременного на969486 грева патрубка токами высокой частоты в кольцевом индукторе (1).

Однако известную схем диффузионной сварки нельзя применить для соединений труб с трубными решетками, так как, во-первых практически невозможно быстро и равномерно прогреть трубную решетку в диаметральной плос, кости в кольцевом индукторе при наличии более 100 отверстий в ней; во- 10 вторых, равномерный прогрев трубной решетки по высоте, а также пучка труб, заполненных газом под давлением, может привести к недопустимому увеличению диаметра труб, выходящих за пре- 15 делы трубной решетки и даже к их раэ рушению, Известен способ получения сварного соединения труб с трубными решетками, при котором трубы устанавливают в от- щ верстия трубной решеткой заподлицо r ее наружной поверхностью, выполняют наплавку на поверхность трубной ре- шетки и затем вскрытие эаплавленных от верстий . труб f 2) .

Известный способ сварки имеет существенные недостатки. В результате сварочных деформаций происходит смещение и перекос труб относительно . первоначального их положения. Это,,в свою очередь, приводит к местному утонению стенок труб в процессе рассверливания отверстий в направленном слое.

Цель изобретения — повышение на35 дежности и работоспособности за счет обеспечения качественного соединения по всей поверхности контактирования труб с трубной решеткой.

Поставленная цель достигается тем, что, согласно способу получения сварного соединения труб с трубными решетками, при котором трубы устанавливают в отверстия трубной решетки заподлицо с ее наружной поверхностью, выполняют наплавку на поверхность трубной решетки и затем вскрытие заплавленных отверстий труб,.труб с трубной решеткой, после наплавки охлаждают наплавленную поверхность трубной решетки до температуры 0,7-0,8

50 температуры плавления металла сварного шва и.поддерживают эту температуру путем нагрева в течение заданного промежутка времени, а внутрь труб подают газ под давлением, обеспечивая напря55 жения в трубах, равные 1,0- l,2 предела текучести металла труб и в межтруб ное пространство — хладагент, и поддерживают вышеупомянутые условия в течение промежутка времени, необходимого для получения сварного соединения между трубой и трубной решеткой по всей поверхности контактирования.

Сущность сйособа соединения труб с трубными решетками заключается в том, что собирают трубы с трубными решетками, устанавливая их в отверстия трубной решетки заподлицо с ее поверхностью; выполняют.наплавку на торце трубной решетки с обязательным закупориванием.труб; охлаждают наплавленный торец трубной решетки до температуры, равной 0,7-0,8 температуры плавления, после чего внутрь труб через вторую трубную решетку подается газ под давлением, достаточным для осущестweния диффузионной сварки.

Для получения сварного соединения труб с трубными решетками, выполненНого диффузионной сваркой, не менее

k/3 толщины трубной решетки (на оставшейся части — происходила вальцовка), необходимо. температуру наплавленного торца трубной решетки поддерживать в пределах 0,7-0,8 Тпл., одновременно охлаждать участки труб, выходящие из трубной решетки.

Процессы сварки плавлением и диффузионной совмещены по времени - еще не закончено охлаждение сварного соединения температура 0,7"0,8 Тпл., а внутрь труб подается давление и осуществляется диффузионная сварка, Таким образом, используется тепло ранее нагретого металла.

Охлаждение торцов труб за трубной решеткой предотвращает их раздутие и в то же время позволяет получить соединение без зазоров.

Пример. На торце одной из трубных решеток теплообменного аппарата, представляюцего.собой сборку двух трубных решеток из сплава ПТ-38 с пучком труб (100-150 штук ) размером

6,0 х 1,0 мм, производится наплавка с обязательным закупориванием трубок из сплава ПТ-.7й. В другой трубной решетке трубы крепятся,аргонодуговой сваркой оплавлением. На этой же трубной решетке крепится крышка для подачи внутрь труб инертного газа, с помощьа которого создаатся контактные давления при диффузионной сварке. K трубным решеткам крепится кожух со штуцерами для вакуумирования межтрубного пространства до сварки и пропускания через него хладогена с целью.S 9694 предотвращения раздутия труб за трубной решеткой при выполнении диффузионной сварки.

После выполнения операции наплавки и охлаждения торца трубной решет- s ки с наплавкой до температуры 0,7-0,8

Тпл. внутрь труб подается аргон. Для труб размером 6 х 1,0 мм давление аргона составляет 12-13 МПа. С целью получения сварного соединения на наи- О большей площади контакта трубы с трубной решеткой торец трубной решетки (с наплавкой ) подогревают, сохраняя при этом соотношение (0,7-0,8 ) Тйл;

= Тд.св. Спустя 5 мин после подачи в трубы аргона во внутритрубное прост. ранство подают проточный хладагент.

После выдержки 10-15 мин при этих условиях откпючают нагрев и производят охлаждение трубной .решетки. При тем- 20 пературе 350 С снимают давление и дальнейшее охлаждение до комнатной температуры производят на воздухе. Пос ле полного охлаждения вскрывают отверстия в наплавке, выполняют наллав- 25 ку на второй трубной решетке и опера1цию соединения труб с трубной решет- 1 кой производят аналогично первой трубной решетке.

Всего изготовлено около 15 моделей Зо теплообменных аппаратов и исследовано около 3000 сварных соединений труб с трубными решетками.

Модели прошли гидравлические испытания и испытания на газовую плот- у ность с созданием в межтрубной полости давления гелия до 1,0-2,0 МПа. Результаты испытаний положительные.

Использование предлагаемого способа сварки труб с трубными решетками io обеспечивает по сравнению с известными такие преимущества, как повышение статической и циклической прочности соединений с обеспечением равнопрочности сварных соединений привариваемым трубам; повышение коррозионной стойкости соединений за счет ликвидации зазора между трубой и трубной решеткой; повышение надежности и срока службы теплообменных аппаратов, что способствует получению экономического эффекта.

Формула изобретения

Способ получения сварного соединения труб с трубными решетками, при котором трубы устанавливают в отверстия трубной решетки заподлицо с ее наружной поверхностью, выполняют наплавку на поверхность трубной решетки и затем вскрытие заплавленных отверстий труб, отличающийсятем, что, с целью повышения работоспособности и надежности за счет обес" печения качественного соединения по всей поверхности контактирования труб с трубной решеткой, после наплавки охлаждают наплавленную поверхность трубной решетки до температуры 0,7"

0,8 температуры плавления металла сварного шва и поддерживают эту температуру в течение заданного промежутка времени, а внутрь труб подают газ под давлением, обеспечивая напряжения в трубах, равные 1,0-1,2 предела текучести металла труб в межтрубное пространство и хладагент, и поддевживают вышеупомянутые условия в течение промежутка времени, необходимого для получения сварного соединения между трубой и трубной решеткой по всей поверхности контактирования, Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Казаков Н.Ф. Диффузионная сварка в вакууме. М., 1968, с. 102.

2. Патент Франции t»" 1208653, кл. В 23 К 9/04, 1967 (прототип), 1

Составитель Л. Назарова

Рерактор А. Фролова Техрер М. Терер Корректор Н. Bv5sx

Заказ 8278/16 Тираж 1153 Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва ><-35 ?? ???????? ??????., ??. 4>

Филиал П(1П "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4