RU211612U1 - Разжимное пневматическое кольцо для сварки кольцевых швов сосудов - Google Patents
Разжимное пневматическое кольцо для сварки кольцевых швов сосудов Download PDFInfo
- Publication number
- RU211612U1 RU211612U1 RU2021139892U RU2021139892U RU211612U1 RU 211612 U1 RU211612 U1 RU 211612U1 RU 2021139892 U RU2021139892 U RU 2021139892U RU 2021139892 U RU2021139892 U RU 2021139892U RU 211612 U1 RU211612 U1 RU 211612U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ring
- welding
- sectors
- vessels
- expanding
- Prior art date
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 210000001503 Joints Anatomy 0.000 abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000023298 conjugation with cellular fusion Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 4
- 230000021037 unidirectional conjugation Effects 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к оснастке для сварки кольцевых стыков емкостного оборудования, в частности к разжимному пневматическому кольцу для сварки кольцевых швов сосудов. Разжимное кольцо для сварки кольцевых швов сосудов включает секторы, напорный рукав, соединенный в кольцо посредством узла для подачи воздуха высокого давления, на котором закреплены хомутами секторы, которые соединены между собой шарнирно в направлениях по окружности. Между секторами и кольцом имеется теплоизоляционная прокладка. Настройка по периметру кольца обеспечивается за счет регулировочного узла. Технический результат - увеличение жесткости конструкции в районе сварного шва по всему периметру, создание предварительной деформации, противоположной сварочной, повышение скорости охлаждения металла сварного шва и зоны термического влияния, отсутствие необходимости применения флюсовых подушек. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Полезная модель относится к оснастке для сварки кольцевых стыков емкостного оборудования. Сварка кольцевых швов тонкостенных стальных сосудов, работающих под давлением, на сегодняшний день остается актуальной задачей машиностроительного производства. К основным проблемам в процессе изготовления изделий следует отнести деформацию тонколистового металла корпуса сосуда из сталей как высоколегированных типа 12X18H10T ГОСТ 7350, так и низколегированных типа 09Г2С ГОСТ 5520, которая вызвана термическим нагревом при сварке и особенностями теплофизических свойств материалов.
Из уровня техники известны различные конструкции устройств для сварки кольцевых стыков емкостей. Например, известно устройство под сварку кольцевых стыков емкостей (Патент РФ № 2290290, опубл. 27.12.2006). Устройство представляет собой разборное подкладное кольцо, выполненное диаметром, большим относительно диаметра свариваемых деталей с расчетом обеспечения при их нагреве необходимого монтажного зазора, а при охлаждении гарантированного натяга между подкладным кольцом и свариваемыми деталями, и состоящее из нескольких частей, соединенных между собой без зазоров легко разборными коническими болтовыми соединениями, а поверхности контакта отдельных частей выполнены под углом к плоскости кольца, обеспечивая свободное разъединение частей кольца при его разборке после сварки кольцевого стыка. Устройство содержит гибкие нагревательные элементы, устанавливаемые на наружной поверхности в районе кромок свариваемых деталей.
Недостатком известного устройства является то, что имеется возможность сварки емкостей только малого диаметра. Кроме того, кольцо вставляется в собранном состоянии, а значит емкость должна иметь идеальную круглую форму, что очень сложно при больших диаметрах. Большие затраты времени на установку нагревательных элементов, время на подогрев, время остывания после сборки и снятие элементов, то есть достаточно сложный технологический процесс. Кроме того, затраты электроэнергии.
Также известно опорное кольцо для сборки кольцевых стыков емкостей под фрикционную сварку с перемешиванием (Патент РФ № 120597, опубл. 27.09.2012). Задача устройства - расширение технологических возможностей за счет обеспечения предварительной сборки подкладного кольца вне сварочного стенда с последующей установкой собранного кольца под стык свариваемых цилиндрических деталей и его разжим до заданного диаметра. Известное устройство состоит из связанных между собой с возможностью регулирования монтажного зазора отдельных секторов, сопрягаемые части которых выполнены под углом к плоскости опорного кольца и соединены при помощи конических стягивающих болтов, в сопрягаемых частях секторов образованы дополнительные встречно-направленные конические отверстия и перпендикулярные поверхности сопряжения отверстия ступенчатой формы, оснащенные стягивающими болтами с подголовком, помещенным в ступенчатое отверстие большего размера с обеспечением возможности продольного перемещения сопрягаемых частей секторов между собой, каждый из секторов снабжен проушинами, установленными на концах сопрягаемых частей секторов, и раздвижным механизмом, закрепленным в проушинах. Однако данное устройство имеет ряд недостатков и малопригодно для емкостей большого диаметра, а именно:
- для установки разжимного опорного кольца на сосудах с толщиной стенки сосуда менее 10 мм необходимо выводить эллипс, с помощью наружного винтового кольца;
- передвижение разжимного опорного кольца внутри сосуда к следующему стыку затруднительно из-за веса кольца; и
- может быть применено только под фрикционную сварку.
Анализ известных конструкций устройств для сварки кольцевых стыков обечаек емкостей показал, что технической проблемой при сварке кольцевых стыков емкостей с толщеной менее 10 мм является деформация кромки свариваемых обечаек, а также деформация в районе шва после сварки, которая превышает значения, установленные ГОСТ 34347-2017. Согласно требованиям, деформация в районе шва корпуса сосуда должна быть не более 0,1S+3, то есть для толщины 5 мм допустимый увод кромок составит 3,5 мм.
Наиболее близким техническим решением того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является изобретение «Разжимное подкладное кольцо для сборки и сварки» по авт. св. № 423595, опубл. 15.04.1974.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что для установки разжимного кольца на сосудах толщиной менее 10 мм происходит деформация, которую необходимо устранять с помощью наружного винтового кольца, передвижение разжимного опорного кольца внутри сосуда к следующему стыку будет затруднительно из-за веса кольца.
Заявляемое техническое решение позволяет успешно решить данную проблему, а именно обеспечить прямолинейность котла и, как следствие, выполнять сварной шов, отвечающий требованиям ГОСТ34347-2017.
Задачей настоящей полезной модели является обеспечение выполнения требуемой геометрии свариваемого изделия.
Заявляемый технический результат - увеличение жесткости конструкции в районе сварного шва по всему периметру, создавая предварительную деформацию, противоположную сварочной, повышение скорости охлаждения металла сварного шва и зоны термического влияния, отсутствие необходимости применения флюсовых подушек.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что разжимное пневматическое кольцо для сварки кольцевых швов сосудов включает секторы, напорный рукав, соединенный в кольцо посредством узла для подачи воздуха высокого давления, на котором закреплены хомутами секторы, которые соединены между собой шарнирно в направлениях по окружности. Между секторами и кольцом имеется теплоизоляционная прокладка. Настройка по периметру кольца обеспечивается за счет регулировочного узла.
Отличительными признаками предлагаемого технического решения является то, что кольцо снабжено рукавом, который снабжен подводом воздуха высокого давления, что позволяет выполнить равномерное прилегание секторов кольца к кромкам обечайки в зоне стыка, тем самым обеспечивая жесткость конструкции в районе сварного шва по всему периметру, создавая предварительную деформацию, противоположную сварочной. Выполнение секторов из алюминиевого сплава позволяет повысить скорость охлаждения металла сварочного шва и зоны термического влияния, отпадает необходимость применение флюсовых подушек, а также изготовить устройство более легким и при работе не требует специального оборудования для его подъема и перемещения. Наличие разжимного узла, выполненного из двух сегментов, позволяет выполнять регулировку по величине диаметра. Сдвиг сегментов создает усилия, направленные на растяжение (разжатие) всей конструкции кольца в целом, для обеспечения плотного и равномерного прилегания по всему периметру остальных сегментов к свариваемому изделию, что позволит предотвратить перемещения в процессе сварки и устранить сварочные деформации, приводящие к местному искажению формы оболочки в зоне шва. Одновременно при затяжке регулировочного винта минимизируются зазоры между остальными секторами конструкции. На основании производственного опыта определено, что для исключения прожогов основного металла при сварке максимально допустимый зазор между изделием и алюминиевой подкладкой должен быть не более 0,5-1 мм.
При исследовании отличительных признаков описываемого устройства не выявлено каких-либо аналогичных известных решений, позволяющих осуществить процесс сварки кольцевых швов, отвечающих требованиям, установленным ГОСТ 34347-2017 «Сосуды и аппараты стальные сварные».
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, содержащим сведения об аналогах заявленной полезной модели, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленной полезной модели.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами.
На фиг. 1 показан общий вид разжимного пневматического кольца;
фиг. 2 - вид А;
фиг. 3 - вид В - регулировочный узел.
Разжимное пневматическое кольцо для сварки кольцевых швов сосудов (фиг. 2) включает в себя секторы 1 из алюминиевых сплавов, соединенные между собой шарнирно 2, рукав 3 снабжен подводом воздуха 4 и закреплен хомутами 5 на каждом из секторов. Между рукавом и секторами установлена теплоизоляционная прокладка 6. Периметр кольца регулируется «регулировочным узлом» (фиг. 3), который состоит из двух сегментов 7, имеющих угол скоса и соединенных регулировочным винтом 8.
Принцип работы разжимного пневматического кольца
Кольцо в сборе устанавливается непосредственно в месте свариваемого стыка, при этом давление в полости рукава 3 отсутствует, то есть кольцо находится в гибком состоянии. Секторы 1 из алюминиевых сплавов, расположенные по всей длине окружности и соединенные через шарниры 2, обеспечивают гибкость всей конструкции. После установки через штуцер тройника 4 подается воздух с постепенно нарастающим давлением в полости рукава 3 до 0,1 МПа, кольцо начинает выпрямляться и приобретать форму окружности, прилегая равномерно к стенкам обечайки в зоне стыка. Затем давление в полости рукава 3 увеличивается до рабочего - 0,5-1,0 МПа, в этот момент усилия, создаваемые распорным кольцом, обеспечивают жесткость конструкции, создавая обратную деформацию, противоположную сварочным. Регулировка периметра разжимного кольца и плотное прилегание по внутреннему диаметру обечайки также может обеспечиваться за счет регулировочного узла 7 (фиг. 3), сегменты 8 которого могут сжиматься и разжиматься на величину до 60 мм относительно друг друга.
Сварка стыковых соединений корпуса ссуда выполняется автоматическим способом под слоем флюса. Процесс сварки начинается с наружного шва. В качестве временной подкладки, предотвращающей прожоги и вытекание жидкого металла, используются алюминиевые секторы 1 разжимного пневматического кольца, расположенные по всему периметру окружности. По окончании сварки из полости рукава 3 постепенно стравливается давление воздуха и разжимное кольцо демонтируется.
К основным преимуществам разжимного пневматического кольца следует отнести:
- простоту изготовления и технологичность конструкции;
- небольшая масса конструкции, что не требует специального оборудования для ее подъема и перемещения;
- небольшие габаритные размеры;
- минимальные затраты на изготовление и материалы конструкции.
В настоящее время выполнен экспериментальный образец, который прошел испытания и показал хорошие результаты.
Claims (3)
1. Разжимное пневматическое кольцо для сварки кольцевых швов сосудов, включающее секторы, отличающееся тем, что оно содержит напорный рукав, соединенный в кольцо посредством узла для подачи воздуха высокого давления, и регулировочный узел, выполненный с возможностью настройки по периметру кольца, при этом на кольце закреплены хомутами секторы, соединенные между собой шарнирно в направлениях по окружности, причем между секторами и кольцом имеется теплоизоляционная прокладка.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что регулировочный узел состоит из двух сегментов, выполненных с углом скоса и соединенных между собой регулировочным винтом.
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что сегменты выполнены из алюминиевого сплава.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU211612U1 true RU211612U1 (ru) | 2022-06-15 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU423595A1 (ru) * | 1972-04-19 | 1974-04-15 | В. П. Абросимов, А. В. Герфанов , А. Д. Чуриков | Разжимное подкладное кольцо для сборки и сварки |
SU1593872A1 (ru) * | 1989-10-19 | 1990-09-23 | Ворошиловградский машиностроительный институт | Устройство дл формировани корн кольцевого шва |
SU1710257A1 (ru) * | 1990-01-31 | 1992-02-07 | Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро "Искра" Луганского Машиностроительного Института | Устройство дл формировани обратной стороны шва |
SU1712097A1 (ru) * | 1989-12-06 | 1992-02-15 | Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро "Искра" Луганского Машиностроительного Института | Устройство дл формировани обратной стороны шва |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU423595A1 (ru) * | 1972-04-19 | 1974-04-15 | В. П. Абросимов, А. В. Герфанов , А. Д. Чуриков | Разжимное подкладное кольцо для сборки и сварки |
SU1593872A1 (ru) * | 1989-10-19 | 1990-09-23 | Ворошиловградский машиностроительный институт | Устройство дл формировани корн кольцевого шва |
SU1712097A1 (ru) * | 1989-12-06 | 1992-02-15 | Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро "Искра" Луганского Машиностроительного Института | Устройство дл формировани обратной стороны шва |
SU1710257A1 (ru) * | 1990-01-31 | 1992-02-07 | Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро "Искра" Луганского Машиностроительного Института | Устройство дл формировани обратной стороны шва |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3478441B1 (en) | Fluid system and method of manufacture via friction welding | |
US5415443A (en) | Pipe with flange for pipe fitting, pipe flange used therewith and method of joining said pipe with flange with pipe | |
CN201702524U (zh) | 钛合金环缝焊接夹具 | |
US20120125973A1 (en) | Expandable mandrel for use in friction stir welding | |
US3729812A (en) | Manufacture of thin-walled containers | |
CN109693020B (zh) | 接管与内径Di<600mm的筒体焊接变形控制方法及工装 | |
RU211612U1 (ru) | Разжимное пневматическое кольцо для сварки кольцевых швов сосудов | |
US4819315A (en) | Process for attachment of a hollow cylindrical component within a tube and cylindrical component for carrying out this process | |
CN108397597A (zh) | 一种气缸气管平衡海管连接作业施工装置 | |
US2970719A (en) | Welded tank structure and method of making same | |
CN106002103A (zh) | 铁基高温合金分流环的成型方法 | |
RU2510784C1 (ru) | Способ изготовления сварных сосудов высокого давления | |
CN113770507B (zh) | 一种钢管件高强高可靠密封径向摩擦焊接方法 | |
KR102435688B1 (ko) | 압력 용기의 컴포넌트 부품의 내부를 클래딩하는 방법 및 라이닝을 용착하기 위한 장치 | |
US1884144A (en) | Welding clamp for use in manufacturing welded tanks | |
EP0138887A1 (en) | METHOD FOR REPROFILING A PART OF A GAS TURBINE COMBUSTION CHAMBER. | |
US3986735A (en) | Methods for welding two metal pieces of tubing with their ends to each other and to pipe-lines consisting of pieces of tubing thus welded to each other | |
RU2562200C1 (ru) | Способ изготовления осесимметричных сварных оболочек, работающих под высоким давлением | |
Shuaib et al. | Friction stir seal welding (FSSW) tube-tubesheet joints made of steel | |
JPH0390220A (ja) | 管端のフランジ加工装置 | |
CN113787307A (zh) | 一种收扩管段工件的加工方法 | |
CN209919205U (zh) | 一种环形角钢组对焊接工装 | |
GB2547688A (en) | A method for one-shot solid-state welding of pipelines | |
CN219358448U (zh) | 一种环缝焊接防变形夹具 | |
RU2683099C1 (ru) | Способ изготовления трубопроводов |