СПОСОБ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ТРУБ В ТРУБНОЙ РЕШЕТКЕ Российский патент 1997 года по МПК B21D39/06 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к процессам закрепления бандажированных труб в трубных решетках в процессе пластического деформирования материала трубы.

Известен способ закрепления труб в трубной решетке, при котором трубу с кольцевыми выступами на наружной поверхности устанавливают в отверстие трубной решетки, имеющей кольцевые канавки, фиксируют трубу от возможного осевого перемещения с последующим закреплением трубы в трубной решетке путем приложения осевого сжимающего усилия со стороны внутренней поверхности трубы.

Задача изобретения заключается в обеспечении повышения характеристик прочности и герметичности сборки.

Технический результат достигается тем, что трубу с выступами на наружной поверхности устанавливают в отверстие трубной решетки, имеющей кольцевые канавки, фиксируют трубу от возможного осевого перемещения, при установке трубы в трубную решетку кольцевые выступы располагают напротив ее кольцевых канавок, а закрепление трубы осуществляют внедрением кольцевых выступов в кольцевые канавки трубной решетки, при этом поперечное сечение кольцевых выступов выполняют в виде трапеции, длина средней линии которой равна ширине кольцевой канавки в трубной решетке.

На фиг.1 представлено исходное положение бандажированной трубы и трубной решетки перед осуществлением операции закрепления трубы, на фиг.2 схема, поясняющая положение кольцевого выступа на трубе и кольцевой канавки в трубной решетке, перед выполнением операции закрепления трубы в трубной решетке, на фиг. 3 стадия внедрения кольцевого выступа на трубе в кольцевую канавку трубной решетки при выполнении операции закрепления трубы в трубной решетке, на фиг. 4 фрагмент трубной решетки.

Осуществление изобретения состоит в следующем.

Выполняют установку трубы 1 в решетку 2 (фиг.3) таким образом, что кольцевые выступы 3 на трубе располагаются напротив кольцевых канавок 4 трубной решетки. Контроль за требуемым расположением кольцевых выступов трубы осуществляют по длине h свободной ее части, выступающей над свободной поверхностью трубной решетки.

Операцию закрепления трубы 1 в трубной решетке 2 выполняют путем приложения осевого сжимающего усилия к внутренней поверхности трубы 1 вальцовкой. При исходных размерах кольцевых выступов 3 трапециевидного профиля с меньшим основанием h₁ и большим основанием h₂, геометрическими размерами кольцевой канавки в трубной решетке 2 шириной l и глубиной l₁, начальным односторонним зазором Z между трубой и трубной решеткой, процесс закрепления трубы в трубной решетке реализуется следующим образом.

Приложение усилия P к торцу трубы 1 (фиг.1) обусловливает некоторую величину возрастающего во времени радиального давления P. В один из таких моментов кольцевые выступы трубы 1 коснутся кольцевой канавки решетки 2 в двух точках поперечного сечения 5 и 6, что соответствует средней линии поперечного сечения кольцевого выступа на трубе 1. Дальнейшая раздача трубы радиальным давлением P сопровождается внедрением кольцевых выступов трубы в кольцевую канавку решетки. Но здесь характерен тот факт, что трубная решетка испытывает при относительно небольшом радиальном давлении осевое давление, приводящее к деформации кольцевой канавки трубной решетки по ее ширине. Следовательно, предсказуемое и прогнозируемое внедрение материала трубы в кольцевую канавку трубной решетки гарантирует отсутствие каких-либо неплотностей между ними. В то же время прочностные характеристики сборки обусловливаются геометрическими размерами внутреннего кольцевого выступа на трубе в кольцевую канавку трубной решетки. Если же учесть, что стенки трубы утоняются предельно минимально, то несомненно возрастет и ресурс сборки по коррозионным характеристикам.

Пример. Опытно-промышленная проверка разработанного способа прошла при закреплении труб из стали 10 с поперечным сечением 25•2,5 мм в отверстия трубной решетки диаметром 26,4 мм из стали 3. Толщина трубной решетки составляла 40 мм. На внешней поверхности трубы выполнены кольцевые выступы диаметром 26,0 мм с трапециевидным поперечным сечением: с меньшим основанием 2,0 мм, большим основанием 4,0 мм.

Установку трубы в трубную решетку контролировали с точностью до 0,05 мм по выступающему концу трубы относительно свободной поверхности решетки.

Закрепление трубы в трубной решетке осуществляли операцией раздачи с помощью вальцовки до геометрических размеров отверстия в трубной решетке. Утонение стенок трубы не превышало 0,15 мм.

Исследование характера заполнения кольцевых канавок трубной решетки материалом трубы проводили путем вырезки сегментов сборки. Было установлено, что имеет место прогнозируемое по объему и характеру течения металла трубы на этапе внедрения кольцевых выступов трубы в кольцевые канавки трубной решетки.

Испытания по определению характеристик прочности и герметичности сборки полностью подтвердили ожидаемые результаты. В частности, прочность сборки возросла на 60-65% Уровень герметичности обусловил 100% пригодность закрепления труб в трубных решетках.

Сущность изобретения: трубу (Т) с выступами на наружной поверхности устанавливают в отверстие трубной решетки (ТР), имеющей кольцевые канавки. Фиксируют Т от возможного осевого перемещения с последующим закреплением Т в ТР путем приложения сжимающего усилия со стороны внутренней поверхности Т. Кольцевые выступы Т располагают напротив кольцевых канавок ТР, а закрепление Т осуществляют внедрением ее кольцевых выступов в кольцевые канавки ТР. Поперечное сечение кольцевых выступов выполняют в виде трапеции, длина средней линии которой равна ширине кольцевой канавки в ТР. Такая совокупность признаков обеспечивает повышение характеристик прочности и герметичности сборки. 4 ил.

Способ закрепления труб в трубной решетке, в котором в отверстие трубной решетки, имеющей кольцевые канавки, устанавливают трубу с соответствующими кольцевыми выступами на наружной поверхности, фиксируют трубу от возможного осевого перемещения с последующим закреплением трубы в трубной решетке путем приложения сжимающего усилия со стороны внутренней поверхности трубы, отличающийся тем, что поперечное сечение кольцевых выступов выполняют в виде трапеции, длина средней линии которой равна ширине кольцевой канавки, а закрепление трубы осуществляют внедрением кольцевых выступов в кромки кольцевых канавок трубной решетки.