SU617128A1 - Method of connecting tubes to tube wall - Google Patents

Description

1one

Изобретение относитс  к области производства теплообмениых аппаратов энергомашиностроительной промышленности АЭС, точнее к способам соединени  труб с трубными досками теплообменных аппаратов вальцовкой.The invention relates to the field of production of heat exchangers for the power engineering industry of nuclear power plants, more precisely, to methods for connecting pipes to tube boards of heat exchangers by rolling.

По условим  работы теплообменных аппаратов под давлением при высокой температуре их надежность во многом зависит от способа закреплени  труб в трубных досках . Задача становитс  особенно важной в случае двухтрубной доски дл  теплообменных аппаратов, где по услови м работы требуетс  полна  герметичность соединени , прочность и абсолютна  надежность.Let's arrange the work of heat exchangers under pressure at high temperature; their reliability largely depends on the method of fixing the pipes in tube plates. The task becomes especially important in the case of a double-tube board for heat exchangers, where, according to the working conditions, complete tightness of the connection, strength and absolute reliability are required.

В практике закреплени  труб в трубных досках, нар ду с обычной развальцовкой, выполн ют и развальцовку с использованием промежуточных элементов 1.In the practice of fixing pipes in tube sheets, along with conventional flaring, they also perform flaring using intermediate elements 1.

В известном способе открытые прул инные кольца из стальной проволоки вставл ют в канавки на концах труб, после чего производ т развальцовку, при этом вдавливают кольца в материал трубной доски. Недостатком указанного решени   вл етс  низка  герметичность из-за использовани  открытых пружинных колец и ослабление материала трубы за счет вытачиваемых канавок на концах вальцуемой трубы.In the known method, open prul rings of steel wire are inserted into the grooves at the ends of the pipes, after which they are flared, and the rings are pressed into the material of the tube plate. The disadvantage of this solution is the low tightness due to the use of open spring rings and the weakening of the pipe material due to the turned out grooves at the ends of the rolled pipe.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ соединени  труб, заключающийс  в том,The closest to the proposed invention to the technical essence and the achieved result is the method of pipe joining, which consists in

что во внутренней стенке охватывающего элемента между кольцевыми вальцовочными канавками делают кольцевую проточку, в которую ввод т до установки и вальцовки охватываемого трубчатого элементаthat an annular groove is made in the inner wall of the enclosing element between the annular milling grooves, into which they are inserted before installation and rolling of the enclosed tubular element

промежуточный уплотнительный элемент из м гкого металла с коэффициентом линейного расширени  выше материалов, образуюших трубчатые элементы {2.an intermediate soft metal sealing element with a linear expansion coefficient higher than the materials forming the tubular elements {2.

Одним из основных недостатков этогоOne of the main disadvantages of this

соединени   вл етс  трудность осуществлени  полной герметичности и необходимой прочности соединени . Объ сн етс  это тем, что напр жени  в трубных элементах , вызванные нат гом при вьшолнеНИИ вальцовки, со временем снижаютс , и в трубном соединении возникает опасность нарушени  плотности трубчатых элементов . Другими недостатками известного решени   вл ютс  трудность изготовлени the connection is the difficulty of making a complete seal and the necessary strength of the connection. This is explained by the fact that the stresses in the tubular elements caused by the stress during the rolling operation decrease with time, and in the tubular joint there is a danger of a violation of the density of the tubular members. Other disadvantages of the known solution are the difficulty of making

при малых диаметрах отверстий в трубных досках кольцевых канавок, так как дл  их изготовлени  требуетс  больша  затрата труда, инструмента и высока  квалификаци  рабочего, а также трудность ввода 8with small diameters of the holes in the tube plates of the annular grooves, since their manufacture requires a large expenditure of labor, tools and high qualification of the worker, as well as the difficulty of entering 8

добавочную кольцевую канавку уплотнительного элемента из м гкого металла.additional annular groove of soft metal sealing element.

Целью изобретени   вл етс  получение герметичного и прочного соединени .The aim of the invention is to obtain a hermetic and durable joint.

Это достигаетс  тем, что перед вальцовкой в посадочное отверстие с наружной стороны трубной доски кроме уплотнительного кольца из м гкого металла дополнительно устанавливают втулку, твердость которой не ниже твердости материала трубной доски и прикладывают к втулке осевое усилие, нагружающее промежуточный элемент до по влени  в нем пластической деформации.This is achieved by the fact that, prior to rolling, in addition to the soft metal sealing ring in the mounting hole on the outside of the tube plate, a sleeve is installed, the hardness of which is not lower than the hardness of the tube plate material and an axial force is applied to the sleeve until the plastic element appears deformations.

В дальнейшем дополнительна  втулка, выполн   роль анкера, заклиниваетс  между трубой и трубной доской. Благодар  анкерным свойствам дополнительной втулки сохран етс  нагружение промежуточного элемента в процессе вальцовки и тем самым обеспечиваетс  полна  герметичность соединени . Герметичность соединени  сохран етс  и в процессе эксплуатации аппарата , так как точка плавлени  металла промежуточного элемента выше максимальной температуры, которую может переносить стык во врем  эксплуатации аппарата , а коэффициент линейного расширени  этого металла выше коэффициента линейного расширени  материалов трубы и трубной доски.Subsequently, an additional sleeve, acting as an anchor, is wedged between the tube and the tube plate. Due to the anchoring properties of the additional sleeve, the loading of the intermediate element is maintained during the rolling process, thereby ensuring complete tightness of the connection. The tightness of the joint is also maintained during the operation of the apparatus, since the melting point of the metal of the intermediate element is higher than the maximum temperature that the joint can carry during the operation of the apparatus, and the linear expansion coefficient of this metal is higher than the linear expansion coefficient of the pipe and tube sheet materials.

На фиг. I показано соединение в одинарной трубной доске до нагружени  промежуточного элемента в осевом сечении; на фиг. 2 - осевое сечение соединени  в одипарной трубной доске после вальцовки в осевом сеченпп; на фиг. 3 - вариант соединени  в двойной трубной доске до нагружени  в осевом сечении.FIG. I shows the connection in a single tube plate before loading the intermediate element in axial section; in fig. 2 is an axial section of a joint in a single-sided tube plate after rolling in an axial section; in fig. 3 shows a variant of a joint in a double tube plate before loading in axial section.

В трубную доску 1 (см. фиг. 1) вставл ют трубу 2, затем в кольцевую проточку 3 в трубной доске 1 вставл ют уплотнительное кольцо 4 из м гкого металла и втулку 5 из металла, твердость которого не ниже твердости материала трубной доски. После сборки трубных элементов к втулке 5 прикладывают осевое усилие Р и нагружают кольцо 4 до по влени  в нем пластической деформации. Дл  двухтрубной доски (см. фиг. 3) осевое усилие к втулке 5, установленной в доске 1, прикладывают через доску 6. Вальцовку соединени  осуществл ют одним из известных способов.A tube 2 is inserted into the tube plate 1 (see Fig. 1), then a soft metal sealing ring 4 and a metal sleeve 5 are inserted into the tube plate 1 and the metal sleeve 5, the hardness of which is not lower than the hardness of the tube plate material. After the assembly of the tubular elements, an axial force P is applied to the sleeve 5 and the ring 4 is loaded until plastic deformation occurs in it. For a two-pipe board (see Fig. 3), an axial force is applied to the sleeve 5 installed in the board 1 through the board 6. The rolling of the joint is carried out by one of the known methods.

Испытани  описанного соединени  труб с трубными досками осуществл ютс  на одинарных и двойных трубных досках с трубами 13X1,2; 14X1,2; 16x1,4 из различных марок стали.Tests of the described connection of pipes with tube plates are carried out on single and double tube plates with pipes 13X1.2; 14X1,2; 16x1.4 of various steel grades.

Уплотнительные элементы изготавливаютс  в виде колец из меди, алюмини  и титана, а дополнительные втулки изготавливаютс  из стали 45, ОХ18Н10Т, титана, ОХИМФСе цилиндрической и конусной Формы с конусом до 3-х градусов. ОсевоеThe sealing elements are made in the form of rings made of copper, aluminum and titanium, and the additional bushings are made of steel 45, OH18H10T, titanium, OHIMPSe cylindrical and conical Forms with a cone up to 3 degrees. Axial

нагружение промежуточных элементов осуществл етс  двум  методами-одновременно во всех трубных соединени х прессовой посадкой и поочередно с помощью электропривода и пневмопривода. При этом поступательное движение втулки сочетаетс  с одновременным ее вращением.loading of intermediate elements is carried out by two methods — simultaneously in all pipe connections by press fit and alternately by means of an electric drive and a pneumatic drive. In this case, the translational movement of the sleeve is combined with its simultaneous rotation.

Испытани  также показывают, что в трубное соединение может входить несколько втулок и уплотнительных элементов в зависимости от толщины трубной доски и ширины перемычек между отверсти ми в трубной доске.The tests also show that several sleeves and sealing elements can enter the tube connection depending on the thickness of the tube plate and the width of the bridges between the holes in the tube plate.

Дл  проведени  испытаний трубных соединений на плотность и удержание изготавливаютс  многотрубные образцы (до 7 труб в каждом образце) из сталей ОХ18Н10Т, титан. Дл  вальцовки трубных элементов взрывом используетс  зар д ВВ из детонирующего шнура марки ДШ-А.To test the pipe connections for density and retention, multi-tube samples (up to 7 pipes in each sample) are made of steel OH18H10T, titanium. For rolling pipe elements by explosion, explosive charge from the LH-A detonating cord is used.

В результате проведени  испытаний при различных температурах получена полна  герметичность и требуема  прочность вальцовочных соединений.As a result of testing at different temperatures, complete tightness was obtained and the required strength of the rolling compounds.

Способ позвол ет значительно снизить трудоемкость и повысить качество соединений трубных элементов таких выпускаемых теплообменных аппаратов, как СПП-бООМ, СПП-220, ПГВ-440, ПГВ-1000 и др. и тем самым обеспечить стабильный выпуск высококачественной продукции.The method makes it possible to significantly reduce the labor intensity and improve the quality of the joints of tubular elements of such manufactured heat exchangers as SPP-BOOM, SPP-220, PGV-440, PGV-1000, etc., and thereby ensure a stable production of high-quality products.

Ожидаемый экономический эффект только по трем аппаратам СПП-500, СПП-220 и ПГВ-440 составл ет около 400 тыс. руб. в год.The expected economic effect for only three SPP-500, SPP-220 and PGV-440 units is about 400 thousand rubles. in year.

Claims (2)

1.Способ соединени  труб с трубной доской , заключающийс  в том, что с наружной стороны трубной доски соосно отверстию дл  трубы выполн ют кольцевую проточку, в отверстие устанавливают трубу , а в кольцевую проточку ввод т уплотнительное кольцо, твердость материала которого ниже твердости уплотн емых элементов , и производ т развальцовку трубы, отличающийс  тем, что, с целью повышени  прочности и герметичности соединени , перед развальцовкой в кольцевую проточку дополнительно устанавливают втулку, твердость которой не ниже твердости материала трубной доски, и прикладывают к втулке осевое усилие до по влени  в ней пластической деформации.1. A method of joining pipes with a tube plate, which means that an annular groove is made coaxially with the pipe hole on the outside of the tube plate, the pipe is inserted into the hole, and the sealing ring is inserted into the circular hole, the hardness of the material being lower than that of the sealing elements , and flaring the pipe, characterized in that, in order to increase the strength and tightness of the joint, a sleeve is installed in the annular groove before flaring, the hardness of which is not lower than the hardness tube board material, and an axial force is applied to the sleeve until plastic deformation occurs in it. 2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что осевое усилие сохран ют в течение процесса развальцовки трубы.2. A method according to claim 1, characterized in that the axial force is maintained during the tube flaring process. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination 1.Патент Германии № 402522, кл. 13 1, 1924.1. German Patent No. 402522, cl. 13 1, 1924. 2.Патент Франции № 1294938, 7с, 39/06, 1962.2. The patent of France No. 1294938, 7c, 39/06, 1962. (Put.f(Put.f Сриа.ЗSria.Z