СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ТРУБ ИЗ ТРУБНЫХ РЕШЕТОК Российский патент 1999 года по МПК F22B37/58 

Изобретение относится к области демонтажных работ, в частности к механическим работам по удалению труб из трубных решеток теплообменных аппаратов, преимущественно жесткого типа, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства при выполнении ремонтно-восстановительных работ на теплообменных аппаратах.

Известен способ удаления труб из трубных решеток теплообменных аппаратов, при котором решетку отделяют от теплообменника, размещают ее горизонтально, фиксируют от возможных перемещений, устанавливают соосно оси трубы сверло с диаметром, меньшим внешнего диаметра трубы, и высверливают часть объема трубы в пределах толщины решетки с образованием "рубашки" и в последующем удаляют "рубашку" (см. Никитин В.Н. и др. Справочник. Монтаж и ремонт теплообменного оборудования. М.: Машиностроение, 1983 г.).

Известный способ весьма непроизводителен, т.к. предусматривает большой ручной труд. Кроме того, качество операции по удалению трубы из решетки зависит от характеристик точности применяемого оборудования и квалификационных возможностей рабочего.

При этом способе особая дефектность возникает от несоосности расположения сверла к оси трубы, т.к. при перекосе сверла, что вызывает его биение в момент привода, имеет место локальное отверстие в решетке. Повторное использование решеток с такими отверстиями возможно, но необходимо заглушить дефекты отверстия, соответственно, уменьшая производительность теплообменника.

Известен также способ удаления труб, преимущественно из решеток теплообменных аппаратов жесткого типа, при котором в отверстие трубы устанавливают инструмент, далее его фиксируют в трубе, после чего производят удаление последней в процессе осевого перемещения инструмента в направлении от лицевой поверхности решетки (см. приложение "Документация по технологии удаления труб из трубных решеток...", Волгоград, 1993 г. - прототип).

По известному способу качество работы при удалении трубы из решетки определяется степенью внедрения инструмента-метчика в толщу стенки трубы. Если учесть, что материал трубы подвергся коррозии и следовательно, глубина внедрения метчика в трубу невелика, то осевое усилие, прикладываемое к метчику, незначительное и может иметь место вырыв метчика из трубы. Таким образом, удаление трубы из решетки предполагает использование последовательно нескольких метчиков, что весьма существенно снижает производительность труда и, кроме того, может привести к искажению геометрических размеров отверстий в решетке.

В основу настоящего изобретения положена задача по созданию способа удаления труб из трубных решеток, который бы обеспечил сохранение геометрических размеров отверстий в решетках и гарантировал бы высокую производительность при выполнении данной операции.

Эта задача решается способом удаления труб из трубных решеток теплообменных аппаратов, преимущественно жесткого типа, при котором в отверстие трубы устанавливают инструмент, далее его фиксируют в трубе, после чего производят удаление последней в процессе осевого перемещения инструмента в направлении от лицевой поверхности решетки, согласно изобретению, в качестве инструмента используют стержень с законцовкой, фиксирование его в трубе выполняют, прикладывая осевое усилие к внешней кольцевой поверхности части торца трубы в направлении лицевой поверхности решетки с формированием утолщения, а удаляют трубу, предварительно зафиксировав утолщение между осевыми усилиями.

Осуществление предлагаемого способа удаления труб из трубных решеток теплообменных аппаратов позволяет обеспечить требуемое качество работы, а также достигнуть необходимую производительность труда.

Это объясняется тем, что отсутствуют активные силы трения, способные вызвать искажение геометрических размеров отверстий в решетках, а производительность процесса определяется только машинным временем применяемого оборудования.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан фрагмент трубной решетки и технологической оснастки перед выполнением операции фиксирования инструмента в трубе, на фиг. 2 - окончание стадии формирования утолщения, на фиг. 3 - стадия удаления трубы из трубной решетки.

Лучший вариант осуществления способа удаления труб из трубных решеток состоит в следующем.

В теплообменнике жесткого типа не предусматривается отделение решетки от его корпуса. Операция по удалению трубы из решетки предусматривает предварительное отделение трубы от одной из решеток теплообменника режущим методом.

Тогда в решетку 1, например, из стали 3, где закреплена труба 2, вводят и фиксируют от осевого перемещения инструмент в виде стержня 3 с законцовкой. При этом передний заборный конус на законцовке позволяет удалить все механические налипания на внутренней поверхности трубы 2. На задней конической поверхности законцовки выполнена кольцевая выемка с радиусом "а".

Стержень 3 располагают законцовкой на некотором расстоянии "h" от лицевой поверхности решетки 1.

На стержень 3, а именно, его цилиндрическую часть, по посадке движения устанавливают пуансон 4 с внешним рабочим диаметром "D", меньшим диаметра отверстия в решетке 1.

Рабочее сечение пуансона 4 представляет цилиндр, переходящий в конус. При этом толщина цилиндрической части пуансона 4 меньше толщины стенки трубы 2, а коническая его поверхность содержит не менее 2-х кольцевых канавок радиусом δ. Угол наклона образующей конусной поверхности пуансона 4 к лицевой поверхности решетки равен углу наклона образующей переднего заборного конуса законцовки на стержне 3 к горизонтали.

Пуансон 4 имеет фланец, ограничивающий его перемещение в осевом направлении (фиг. 1).

При воздействии усилием "P" на свободный торец пуансона 4 имеет место его внедрение в материал трубы 2. Создаваемые под торцем цилиндрической части пуансона 4 осевые сжимающие напряжения вызывают пластическое течение материала трубы 2 в радиальном направлении. Формируется утолщение, на поверхностях которого выполняются кольцевые бурты соответственно с радиусами "а" и "б" (фиг. 2).

Следует подчеркнуть, что пластическое течение материала трубы 2 вызывает упругую деформацию пуансона 4.

Далее прикладывают усилие "P₁", большее по величине, чем усилие "P", к стержню 3 в направлении от лицевой поверхности решетки 1. Как следствие, утолщение фиксируется между осевыми усилиями "P" и "P₁" и перемещается в направлении действия силы "P₁". Удержанию утолщения в технологической оснастке способствуют:
- силы трения на поверхностях контакта инструмент-труба,
- прочностные характеристики кольцевых буртов на поверхностях утолщения,
- энергия от упругой раздачи пуансона.

В отработке технологического процесса удаления из трубных решеток использовался теплообменник жесткого типа. Трубы из стали 10 с номинальным внешним диаметром, равным 25,0 мм, при толщине стенки в 2,5 мм закреплялись в трубной решетке толщиной 60 мм методом развальцовки (стрелками показано радиальное давление в паре труба - трубная решетка). Отверстия трубной решетки содержали по две кольцевые канавки, имеющие глубину 0,5 мм и ширину 3,0 мм.

Технологическая оснастка для удаления труб из решеток изготавливалась из инструментальной стали У8А и после закалки имела твердость HRC_э 56...58 ед. Цилиндрический стержень диаметром 15,0 мм имел законцовку диаметром 19,8 мм и толщиной - 20 мм. Образующие передней и задней конических поверхностей на заготовке составляли с осью стержня угол, равный 45^o. Цилиндрический рабочий торец пуансона имел толщину, равную 1,5 мм, и высоту - 1,0 мм. Стержень устанавливали в трубу на глубину "h", равную 3,0 мм.

Усилие "P", обеспечивающее формирование утолщения, не превышало 50,0 кН.

Удаление трубы из решетки осуществляли усилием "P₁", не превышающим 120 кН.

Деформирующее усилие "P" и "P₁" создавались гидравлической головкой.

Оценка состояния поверхности отверстий в трубной решетке с помощью трехкратной лупы не выявила каких-либо дефектов, привносимых технологией предлагаемого способа удаления труб.

Изобретение применимо при ремонтных работах на теплообменных аппаратах нефтехимической, нефтеперерабатывающей отраслей промышленности, энергетической промышленности, судостроении и т.д.

Изобретение может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства при выполнении ремонтно-восстановительных работ на теплообменных аппаратах при удалении труб из трубных решеток. Способ удаления труб, преимущественно из решеток жестких теплообменных аппаратов, при котором в отверстие трубы устанавливают инструмент, далее его фиксируют в трубе, после чего производят удаление последней в процессе осевого перемещения инструмента в направлении от лицевой поверхности решетки. Новым в способе является то, что в качестве инструмента используют стержень с законцовкой, фиксирование его в трубе выполняют, прикладывая осевое усилие к внешней кольцевой поверхности части торца трубы в направлении лицевой поверхности решетки с формированием утолщения, а удаляют трубу, предварительно зафиксировав утолщение между осевыми усилиями, что позволяет сохранить геометрические размеры отверстий в решетках при высокой производительности. 3 ил.

Способ удаления труб, преимущественно из решеток теплообменных аппаратов жесткого типа, при котором в отверстие трубы устанавливают инструмент, далее его фиксируют в трубе, после чего производят удаление последней в процессе осевого перемещения инструмента в направлении от лицевой поверхности решетки, отличающийся тем, что в качестве инструмента используют стержень с законцовкой, фиксирование его в трубе выполняют, прикладывая осевое усилие к внешней кольцевой поверхности части торца трубы в направлении лицевой поверхности решетки с формированием утолщения, а удаляют трубу, предварительно зафиксировав утолщение между осевыми усилиями.