Способ глушения отверстий трубных решеток теплообменных аппаратов Советский патент 1992 года по МПК B21D26/08 

Изобретение относится к обработке металлов давлением с использованием энергии взрыва и может быть использовано в энергетическом машиностроении при глушении отверстий в трубных решетках тепло- обменных аппаратов.

Известен способ глушения отверстия в трубной решетке трубчатой металлической заглушкой, которую крепят в отверстии сваркой взрывом. Трубчатую металлическую заглушку с глухим и открытым концами устанавливают в отверстии так, что между участком заглушки и прилегающим участком стенки отверстия образуется конический кольцевой зазор. При этом расстояние между наружной поверхностью участка заглушки и участком стенки отверстия увеличивается к открытому концу заглушки. Внутри заглушки размещают заряд взрывчатого вещества (В В). Затем зяряд В В инициируют. При детонации заряда осуществляется сварка конусного участка заглушки со стенкой отверстия.

Недостатком известного способа является снижение плотности и прочности соединения поверхностей заглушки и отверстия в результате незначительного отклонения при выставлении угла конусности и зазора между поверхностями заглушки и отверстия, что приводит к нестабильному режиму сварки этих поверхностей или делает процесс сварки вообще невозможным, снижая надежность теплообменных аппаратов. К снижению надежности теплообменных аппаратов, особенно с трубными решетками, имеющими тонкие межтрубные перемычки, также приводит разуплотнение трубных соединений, расположенных рядом с заслушиваемым отверстием, возникающее из-за применения при сварке взрывом, являющимся энергоемким процессом, в качестве заряда мощных ВВ.

Наиболее близким к предлагаемому является способ для глушения отверстий и трубоктеплообменного аппарата, при котором трубчатую металлическую пробку-заглушку крепят в отверстии трубной решетки сваркой взрывом. Один цилиндрический конец пробки-заглушки закрыт, а другой открытый конец имеет форму конуса, обращенного основанием наружу. В открытый конец пробки-заглушки вставляют гильзу с зарядом ВВ, которая центрирует заглушку в отверстии трубной решетки. ПоЁ

VI СА CJ

4

еле детонации заряда ВВ давление взрыва вызывает расширение конической части заглушки, при ее соударении с поверхностью отверстия трубной решетки или трубы образуется тонкий слой расплавленного металла, который обеспечивает сварку. Угол конусности поверхности открытого конца заглушки выбирают в пределах 2 - 6° в зависимости от скорости детонации заряда ВВ, количества и класса ВВ, а также размеров самой заглушки.

Недостатком данного способа является его низкая надежность, так как режим сварки зависит от многих параметров: угла конусности, скорости детонации и массы заряда, размеров заглушки, которые в свою очередь, зависят друг от друга. Несоблюдение какого-либо условия приводит к нестабильности режима сварки и, как следствие, к непроварам, что снижает плотность и прочность соединения поверхностей заглушки и отверстия и. следовательно, надежность теплообменного оборудования в целом.

Целью изобретения является повышение надежности теплообменных аппаратов за счет повышения плотности и прочности соединения поверхностей заглушки и отверстия трубной решетки.

Указанная цель достигается тем, что в способе глушения отверстия трубной решетки методом взрыва, при котором в отверстие помещают трубчатую металлическую пробку-заглушку с глухим и открытым концами, с размещенным внутри нее зарядом ВВ, затем заряд взрывают предварительно в отверстии со стороны заднего торца трубной решетки на расстоянии, равном глубине фаски отверстия, изготавливают механическим способом кольцевую канавку, причем ближнюю к заднему торцу трубной решетки стенку кольцевой канавки и внутреннюю поверхность глухого конца пробки-заглушки устанавливают в одном сечении, а заряд взрывчатого вещества располагают в контакте с последней.

Размещение заряда ВВ в контакте с внутренней поверхностью глухого конца пробки-заглушки обеспечивает то что детонацией заряда ВВ сообщают импульс боковой стенке пробки-заглушки, при этом максимальный импульс действует в месте расположения кольцевой канавки, обеспечивает надежное впечатывание боковой стенки пробки-заглушки в кольцевую канавку, а изготовление кольцевой канавки на расстоянии, равном глубине фаски отверстия со стороны заднего торца трубной решетки, повышает плотность и прочность

соединения, так как исключает процесс узкощелевой коррозии между заглушкой и поверхностью отверстия за счет устранения зазора между ними после глушения отверстия.

Край кольцевой канавки, внутренняя поверхность глухого конца заглушки и заряд, контактирующий с ней, находятся в одном сечении на расстоянии, равном глубине

0 фаски отверстия со стороны заднего торца трубной решетки.

Выполнение кольцевой канавки на расстоянии, равном глубине фаски, позволяет исключить процесс узкощелевой коррозии,

5 что приводит к повышению плотности и прочности соединения поверхностей пробки-заглушки и отверстия трубной решетки, в результате чего повышается надежность теплообменных аппаратов.

0На чертеже представлена схема осуществления предлагаемого способа.

На чертеже показаны трубчатая металлическая пробка-заглушка 1 с размещенным внутри зарядом взрывчатого вещества

5 2 в полиэтиленовой оболочке 3 и отверстия 4 трубной решетки 5 с кольцевой канавкой б и фаской 7. Ближний к заднему торцу трубной решетки край 8 кольцевой канавки, внутренняя поверхность 9 глухого конца

0 пробки-заглушки и контактирующий с ней заряд взрывчатого вещества 2 находятся в одном сечении S, где кончается фаска 7.

Способ глушения отверстия в трубной решетке теплообменного аппарата реализу5 ют следующим образом.

После инициирования заряда ВВ в сечении по заряду в направлении оси X идет детонационная волна, одновременно с детонационной волной в этом же сечении воз0 никает волна разрежения, которая идет по продуктам взрыва вслед за детонационной волной. После детонации всего заряда ВВ детонационная волна отражается от жесткой внутренней поверхности глухого конца

5 заглушки (сечение S) и фронт отраженной ударной волны распространяется по продуктам взрыва против оси X навстречу волне разрежения. Взаимодействие волны разрежения и ударной волны определяет харак0 тер действия импульса давления взрыва заряда на боковую стенку заглушки. Импульс действует на боковую поверхность за- глушки неравномерно по ее длине и достигает своего максимального значения в

5 сечении , т.е. там, где расположена жесткая поверхность глухого конца заглушки в контакте с зарядом ВВ. Расположение кольцевой канавки в этом же сечении S позволяет наиболее эффективно впечатать боковую стенку пробки-заглушки в кольцевую канавку и исключить зазор между заглушкой и отверстием и, следовательно, возможноеть процесса узкощелевой коррозии, при этом на основном участке, где нет кольцевой канавки, пробка-заглушка плотно запрессо- вывается в отверстии трубной решетки с образованием натяга. Предлагаемый способ может быть реализован на трубных решетках любой геометрии, в том числе и на имеющих тонкие межтрубные перемычки.

Предлагаемый способ был осуществлен на технологическом конденсаторе. Глушили отверстие трубной решетки толщиной 80 мм, которое было забраковано в результате изготовления с отклонениями от требо- ваний конструкторской документации. Диаметр отверстия ,92 мм, а согласно конструкторскойдокументации

,3 мм. Из конструктивных соображений и удобства снаряжения трубами трубных решеток технологического конденсатора в отверстиях трубных решеток со стороны заднего торца изготавливали фаски глубиной 2,5 мм под углом 45°. Согласно предлагаемому способу в забракованном отверстии на глубине 2,5 мм со стороны заднего торца трубной решетки была изготовлена кольцевая канавка глубиной 0,25 мм и шириной 6 мм. Затем была изготовлена металлическая трубчатая проб- ка-заглушка с наружным диаметром ,70 мм, толщиной боковой стенки д 2 мм, длиной N85,5 мм и толщиной глухого конца мм. При размещении заглушки в забракованном отверстии ее конструктив-

ное оформление обеспечивало выполнение условия установки в одним сечении ближнего к заднему торцу трубной решетки края кольцевой канавки и внутренней поверхности глухого конца пробки-заглушки. Затем в пробку-заглушку до контакта с поверхностью глухого конца вставляли заряд В В из аммонита №6ЖВ диаметром 4,5 мм, заключенный в полиэтиленовую оболочку. Заряд инициировался с помощью детонирующего шнура марки ДША. После детонации заряда пробка-заглушка была запрессована на всю глубину отверстия с впечатыванием боковой стенки в кольцевую канавку. Надежность соединения заглушки с поверхностью отверстия оценивали с помощью гидроиспытаний.

Формула изобретения Способ глушения отверстий трубных решеток теплообменных аппаратов,при котором в отверстие с фаской помещают полую заглушку с размещенным в ней зарядом взрывчатого вещества (ВВ) и производят взрыв, энергией которого воздействуют на заглушку, отличающийся тем, что, с целью повышения плотности и прочности соединения заглушки с трубной решеткой и исключения коррозии, в отверстии трубной решетки со стороны фаски выполняют кольцевую канавку, примыкающую к фаске, при этом донный участок отверстия заглушки располагают в одной плоскости с меньшим отверстием фаски, а заряд В В помещают в контакте с донной частью отверстия заглушки. iWrtioM S.

i--0,685i0l

Использование: эксплуатация теплооб- менных аппаратов с повышенной герметизацией отверстий трубной решетки и исключением коррозии. Сущность: в отверстии трубной решетки, имеющем коническую фаску, выполняют кольцевую выемку, примыкающую к фаске. В отверстие трубной решетки помещают полую заглушку с зарядом взрывчатого вещества, обращенную глухим концом к фаске. Донный участок отверстия заглушки для получения прочного и плотного соединения располагают в одной плоскости с меньшим отверстием фаски. 1 ил.