RU2160175C2

RU2160175C2 - Method for securing tubes in tube plates

Info

Publication number: RU2160175C2
Application number: RU98105945/02A
Authority: RU
Inventors: Г.А. Батраев; С.И. Козий; Ю.Д. Иванников; Т.Б. Козий
Original assignee: Самарский государственный аэрокосмический университет им. С.П. Королева; Открытое акционерное общество "Куйбышевнефтеоргсинтез"
Priority date: 1998-03-17
Filing date: 1998-03-17
Publication date: 2000-12-10

Abstract

FIELD: plastic metal working, namely processes for securing tubes to tube plates of heat exchanging apparatuses due to using effect of localized directed plastic deforming of tube material. SUBSTANCE: method comprises steps of making annular trapezoidal cross section protrusions on outer surface of tube ends with diameter of protrusions equal to outer diameter of tube. In order to realize it, tube ends are preliminarily reduced, then deforming effort is applied to tube for providing yielding of tube material in direction different from direction of applied deforming effort. Tube is placed in opening of tube plate having annular rectangular cross section grooves; protrusions of tube are coincided with annular grooves of plates and then tube is fixed against possible motion. At fixing annular protrusions of tube are transformed to annular stepped cross section protrusions due to making annular recesses along perimeter of edges of annular grooves of plate. Diameter of said annular recesses is no more than 1.02 of diameter of opening of tube plate, width of said recesses is no more than 16,7% of width of annular groove. EFFECT: enhanced quality of tube and plate joints. 8 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и, в частности, к процессам закрепления труб в трубных решетках теплообменных аппаратов с использованием эффекта локализованного направленного пластического деформирования материала трубы. The invention relates to the field of metal forming and, in particular, to processes for securing pipes in tube sheets of heat exchangers using the effect of localized directed plastic deformation of pipe material.

Известен способ закрепления труб в трубных решетках, при котором на внешней поверхности концов трубы формируют кольцевые выступы, устанавливают ее в решетку с отверстиями, имеющими кольцевые выемки прямоугольного поперечного сечения, обеспечивая совпадение выступов и выемок, фиксируют трубу от возможного осевого перемещения с последующим ее закреплением в решетке путем приложения осевого сжимающего усилия со стороны внутренней поверхности трубы (см. а.с. N 265060, МПК B 21 D 39/06, 1968 г.). There is a method of securing pipes in tube sheets, in which annular protrusions are formed on the outer surface of the pipe ends, install it in the lattice with holes having annular recesses of rectangular cross section, ensuring that the protrusions and recesses coincide, fix the pipe from possible axial movement with its subsequent fixing in lattice by applying axial compressive force from the side of the inner surface of the pipe (see A.S. N 265060, IPC B 21 D 39/06, 1968).

К главному недостатку известного способа закрепления труб в трубных решетках следует отнести наличие на концах трубы кольцевых выступов прямоугольного поперечного сечения, что обуславливает их небольшие геометрические размеры и, как следствие, закрепление трубы в решетке осуществляют свободным заполнением объемов кольцевых канавок материалом трубы, последнее не гарантирует требуемой герметичности вальцовочного соединения. Известен также способ закрепления труб в трубных решетках, включающий выполнение на внешних поверхностях концов трубы кольцевых выступов трапециевидного поперечного сечения, установку трубы в отверстие трубной решетки, имеющее кольцевые канавки прямоугольного поперечного сечения, совмещение кольцевых выступов трубы с кольцевыми канавками отверстия трубной решетки, фиксацию трубы от возможного перемещения и последующее ее закрепление в отверстии трубной решетки путем приложения к внутренней поверхности трубы сжимающего усилия (см. патент РФ на изобретение N 2078636, МПК B 21 D 39/06. Бюл. N 13 от 10.05.97) - прототип. The main disadvantage of the known method of fixing pipes in tube sheets should be the presence of annular projections of rectangular cross section at the pipe ends, which leads to their small geometric dimensions and, as a result, the pipe is secured in the grid by freely filling the volume of the annular grooves with the pipe material, the latter does not guarantee the required tightness of the rolling joint. There is also known a method of securing pipes in tube sheets, including performing on the outer surfaces of the pipe ends ring-shaped protrusions of a trapezoidal cross-section, installing the pipe in a hole of a pipe lattice having ring grooves of rectangular cross-section, combining ring protrusions of a pipe with ring grooves of a pipe lattice, fixing the pipe from possible movement and its subsequent fixing in the hole of the tube sheet by applying compressive force to the pipe inner surface (see RF patent for the invention N 2078636, IPC B 21 D 39/06 Bull. N 13 from 05/10/97) - prototype.

Недостатком известного способа является его применимость только для трубных решеток ремонтного варианта, причем когда односторонний зазор между трубой и трубным отверстием имеет максимальное значение. Последнее существенно сокращает масштабы применения прогрессивного технического решения. Вместе с тем, формирование кольцевых выступов осуществляют пластическим течением материала трубы только в одном направлении с направлением деформирующего усилия. Если учесть, что кольцевые выступы на внешней поверхности конца трубы расположены на относительно большом расстоянии друг от друга, то понятно, что для их качественного формирования требуются большие усилия. Кроме того, применяя стандартную конструкцию трубного отверстия, не используют возможности дополнительного увеличения характеристик прочности и плотности соединения. The disadvantage of this method is its applicability only to the tube sheets of the repair option, and when the one-way gap between the pipe and the tube hole has a maximum value. The latter significantly reduces the scope of application of a progressive technical solution. At the same time, the formation of annular protrusions is carried out by plastic flow of the pipe material in only one direction with the direction of the deforming force. If we take into account that the annular protrusions on the outer surface of the pipe end are located at a relatively large distance from each other, then it is clear that for their qualitative formation, great efforts are required. In addition, using the standard design of the pipe hole, do not use the opportunity to further increase the characteristics of strength and density of the connection.

Задачей изобретения является разработка такого способа закрепления труб в трубных решетках, который бы позволял использовать трубы с профилированными законцовками при изготовлении трубных пучков с новыми трубными решетками, когда односторонний зазор между трубой и стенками отверстия не превышает 0,2 мм, а также для любых промежуточных односторонних зазоров в пределах от 0,2...0,7 мм. Причем качественное формирование кольцевых выступов на внешней поверхности трубы не должно быть связано с необходимостью приложения больших осевых усилий. Вместе с тем, новый способ должен обеспечивать повышенные характеристиками прочности и плотности соединения. The objective of the invention is to develop such a method of securing pipes in tube sheets that would allow the use of pipes with shaped ends in the manufacture of tube bundles with new tube sheets when the one-sided gap between the pipe and the walls of the hole does not exceed 0.2 mm, as well as for any intermediate one-way clearances ranging from 0.2 ... 0.7 mm. Moreover, the qualitative formation of annular protrusions on the outer surface of the pipe should not be associated with the need for large axial forces. However, the new method should provide increased characteristics of strength and density of the connection.

Технический результат достигается тем, что в способе закрепления труб в трубных решетках, включающем выполнение на внешних поверхностях концов трубы кольцевых выступов трапециевидного поперечного сечения, установку трубы в отверстие трубной решетки, имеющее кольцевые канавки прямоугольного поперечного сечения, совмещение кольцевых выступов трубы с кольцевыми канавками отверстия трубной решетки, фиксацию трубы от возможного перемещения и последующее ее закрепление в отверстии трубной решетки путем приложения к внутренней поверхности трубы сжимающего усилия, согласно изобретению кольцевые выступы трубы выполняют диаметром, равным внешнему диаметру трубы, для чего концы последней предварительно обжимают, выполнение упомянутых кольцевых выступов осуществляют путем приложения к трубе деформирующего усилия, вызывающего пластическое течение ее материала в направлении, не совпадающем с направлением приложения деформирующего усилия, а в процессе закрепления трубы производят пластическое формообразование ее кольцевых выступов трапециевидного поперечного сечения в кольцевые выступы ступенчатого поперечного сечения, для чего по периметру кромок кольцевых канавок трубной решетки выполняют кольцевые углубления диаметром, не превышающим 1,02 диаметра отверстия в трубной решетке, и шириной, не превышающей 16,7% от ширины кольцевой канавки. The technical result is achieved by the fact that in the method of fixing pipes in the tube sheets, including performing on the outer surfaces of the pipe ends of the annular protrusions of a trapezoidal cross-section, installing the pipe in the hole of the pipe lattice, having annular grooves of rectangular cross section, combining the annular projections of the pipe with the ring grooves of the hole of the pipe lattice, fixing the pipe from possible movement and its subsequent fixing in the hole of the pipe lattice by applying to the inner surface according to the invention, the annular projections of the pipe are made with a diameter equal to the outer diameter of the pipe, for which the ends of the latter are pre-crimped, the said annular projections are carried out by applying a deforming force to the pipe, causing plastic flow of its material in a direction that does not coincide with the direction of application deforming forces, and in the process of fixing the pipe, plastic shaping of its annular protrusions of the trapezoidal cross section is performed into annular protrusions of a stepped cross section, for which, along the perimeter of the edges of the annular grooves of the tube sheet, ring recesses are made with a diameter not exceeding 1.02 of the hole diameter in the tube sheet and a width not exceeding 16.7% of the width of the ring groove.

Осуществление предлагаемого способа закрепления труб в трубных решетках позволяет использовать трубы с профилированными законцовками при изготовлении трубных пучков с новыми трубными решетками, когда односторонний зазор между трубой и стенками отверстия не превышает 0,2 мм, а также при любых промежуточных зазорах в пределах 0,2...0, 7 мм. Кроме того, качественное формирование кольцевых выступов не связано с необходимостью приложения сравнительно больших деформирующих усилий. Пластическое же деформирование материала трубы по местоположению кольцевых выступов позволяет существенно улучшать характеристики прочности и плотности соединения. Implementation of the proposed method of securing pipes in tube sheets allows the use of pipes with profiled ends in the manufacture of tube bundles with new tube sheets, when the one-sided gap between the pipe and the walls of the hole does not exceed 0.2 mm, as well as with any intermediate gaps within 0.2. ..0, 7 mm. In addition, high-quality formation of annular protrusions is not associated with the need for relatively large deforming forces. Plastic deformation of the pipe material at the location of the annular protrusions can significantly improve the strength and density characteristics of the connection.

Это объясняется тем, что формирование кольцевых выступов трапециевидного поперечного сечения в технологической оснастке осуществляют из припусков, располагаемых по обеим сторонам кольцевых канавок технологической оснастки. При этом, прикладывая деформирующее усилие к торцу трубы, выполняют операцию ее обжима на оправке непосредственно в технологической оснастке и, как следствие, осуществляют формообразование внутреннего кольцевого выступа, когда направление пластического течения материала трубы не совпадает с направлением приложения деформирующего усилия. Кроме того, достигают условий, когда труба дополнительно фиксируется непосредственно в технологической оснастке усилием, определяемым геометрическими параметрами конической поверхности перехода исходного внешнего диаметра трубы в ее меньший диаметр. В результате стадия калибровки кольцевых выступов реализуется при очень малом перемещении деформирующего инструмента. Использование ступенчатой формы кольцевых канавок трубной решетки при относительно небольших усилиях развальцовки обеспечивает повышенные эксплуатационные характеристики вальцовочного соединения. This is because the formation of the annular protrusions of the trapezoidal cross-section in the tooling is carried out from allowances located on both sides of the ring grooves of the tooling. At the same time, applying a deforming force to the end of the pipe, it is crimped directly on the mandrel in the tooling and, as a result, the inner ring protrusion is shaped when the direction of plastic flow of the pipe material does not coincide with the direction of application of the deforming force. In addition, conditions are achieved when the pipe is additionally fixed directly in the tooling by the force determined by the geometric parameters of the conical surface of the transition of the initial external diameter of the pipe to its smaller diameter. As a result, the stage of calibration of the annular protrusions is implemented with a very small movement of the deforming tool. The use of a stepped shape of the annular grooves of the tube sheet with relatively small flaring forces provides increased operational characteristics of the milling connection.

Таким образом, минимальный зазор между инструментом и внутренней поверхностью трубы в сочетании с наличием припуска ее материала по обеим сторонам кольцевых канавок технологической оснастки и дополнительным усилием, фиксирующим трубу, обеспечивает качественное формирование кольцевых выступов трапециевидного поперечного сечения и позволяет гарантировать постоянный односторонний зазор между трубой и стенками трубного отверстия в пределах 0,2 мм. При этом деформирующее трубу усилие не представляет больших проблем, связанных со стойкостью технологической оснастки. Thus, the minimum gap between the tool and the inner surface of the pipe, combined with the presence of an allowance of its material on both sides of the annular grooves of the tooling and the additional force securing the pipe, ensures high-quality formation of the annular protrusions of the trapezoidal cross section and allows you to guarantee a constant one-sided gap between the pipe and the walls pipe hole within 0.2 mm. At the same time, the force deforming the pipe does not represent big problems associated with the resistance of technological equipment.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано исходное положение технологической оснастки и теплообменной трубы перед выполнением операции формирования кольцевых выступов трапециевидного поперечного сечения; на фиг. 2 - стадия частичного заполнения материалом трубы объема внешней кольцевой канавки технологической оснастки; на фиг. 3 - стадия осадки трубы и ее обжима, вызывающего пластическое течение материала трубы в направлении, противоположном направлению приложения деформирующего усилия; на фиг. 4 - окончание стадии обжима трубы, вызвавшей предварительное заполнение ее материалом внутренней кольцевой канавки; на фиг. 5 - стадия калибровки кольцевых выступов на внешней поверхности трубы; на фиг. 6 - исходное положение трубной решетки и трубы перед выполнением операции закрепления последней; на фиг. 7 - исходная и текущая стадии заполнения материалом трубы свободного объема кольцевого углубления трубного отверстия; на фиг. 8 - фрагмент сборки трубы с трубной решеткой. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows the initial position of the tooling and heat transfer pipe before performing the operation of forming the annular protrusions of the trapezoidal cross section; in FIG. 2 - the stage of partial filling with pipe material of the volume of the external annular grooves of technological equipment; in FIG. 3 - stage of pipe upsetting and crimping, causing plastic flow of pipe material in the direction opposite to the direction of application of the deforming force; in FIG. 4 - end of the crimping stage of the pipe, which caused its preliminary filling with the material of the inner annular groove; in FIG. 5 - stage calibration annular protrusions on the outer surface of the pipe; in FIG. 6 - the initial position of the tube sheet and pipe before performing the operation of fixing the latter; in FIG. 7 - initial and current stages of filling the pipe material with the free volume of the annular recess of the pipe hole; in FIG. 8 is a fragment of a pipe assembly with a tube sheet.

Вариант осуществления изобретения состоит в следующем. An embodiment of the invention is as follows.

Теплообменную трубу 1 с обжатым концом размещают в прижиме 2, состоящим из двух половин, с размещением торца трубы 1 над рабочей поверхностью прижима 2. Трубу 1 фиксируют усилием прижима P_приж. На выступающем конце трубы 1 устанавливают матрицу 3, состоящую из двух половин и сочленяемых в вертикальной плоскости разъема. Полость матрицы 3 содержит кольцевые канавки трапециевидного поперечного сечения, выполненные на ее цилиндрической части, конический участок с углом α, переходящий в цилиндрический участок, имеющий диаметр, выполненный с минимальным зазором по отношению к внешнему диаметру трубы 1.The heat exchange pipe 1 with the pressed end is placed in the clamp 2, consisting of two halves, with the end face of the pipe 1 above the working surface of the clamp 2. The pipe 1 is fixed by the clamping force P _clamp . At the protruding end of the pipe 1, a matrix 3 is installed, consisting of two halves and articulated in the vertical plane of the connector. The cavity of the matrix 3 contains annular grooves of a trapezoidal cross section made on its cylindrical part, a conical section with an angle α turning into a cylindrical section having a diameter made with a minimum clearance with respect to the outer diameter of the pipe 1.

Гравюра матрицы 2 имеет следующие геометрические размеры: Д - диаметр цилиндрического участка, Д₁ - максимальный диаметр кольцевых канавок трапециевидного поперечного сечения; h - расстояние от торца матрицы до первой кольцевой канавки; H - длина конического участка. Геометрические размеры кольцевых канавок: а - малое основание трапеции, б - большое основание трапеции, высота трапеции равна глубине кольцевой канавки в отверстии трубной решетки (0,5 мм).Engraving matrix 2 has the following geometric dimensions: D is the diameter of the cylindrical section, D ₁ is the maximum diameter of the annular grooves of the trapezoidal cross section; h is the distance from the end of the matrix to the first annular groove; H is the length of the conical section. The geometric dimensions of the annular grooves: a - the small base of the trapezoid, b - the large base of the trapezoid, the height of the trapezoid is equal to the depth of the annular groove in the hole of the tube sheet (0.5 mm).

Далее матрицу 3 фиксируют в обойме 4. В связи с тем, что длина выступающего конца трубы 1 превышает длину матрицы 3, то между прижимом 2 и матрицей 3 образуется зазор длиной L. В отверстие трубы 1 с минимальным зазором устанавливают ступенчатый пуансон 5. Большая ступень пуансона 5 выполнена с минимальным зазором по отношению к диаметру отверстия в матрице 3. Next, the matrix 3 is fixed in the holder 4. Due to the fact that the length of the protruding end of the pipe 1 exceeds the length of the matrix 3, a gap of length L is formed between the clamp 2 and the matrix 3. A step punch 5 is installed in the hole of the pipe 1 with a minimum clearance. Large step the punch 5 is made with a minimum gap with respect to the diameter of the holes in the matrix 3.

Отметим, что внешняя поверхность конца трубы 1 предварительно зачищается до металлического блеска и на нее наносится смазка, например машинное масло (фиг. 1). Note that the outer surface of the end of the pipe 1 is pre-cleaned to a metallic luster and grease is applied to it, for example machine oil (Fig. 1).

Затем прикладывают осевое усилие P к внутренней части поверхности торца трубы 1 большой ступенью пуансона 5 (фиг. 2). Возникающие под кольцевой поверхностью торца пуансона 5 давление "p" превышает предел текучести материала трубы 1 и вызывает его течение в осевом направлении (в направлении прикладываемого осевого усилия). Пластическое течение материала трубы 1 обеспечивает калибровку (радиальное давление показано стрелками) ее внутреннего отверстия и дополнительное утолщение стенки. Формируется поверхность сдвига (показана пунктирной линией), что обеспечивает частичное заполнение материалом трубы 1 свободного объема внешней кольцевой канавки в отверстии технологической оснастки. (фиг. 2). Then apply the axial force P to the inner part of the surface of the pipe end 1 with a large step of the punch 5 (Fig. 2). The pressure "p" arising under the annular surface of the end face of the punch 5 exceeds the yield strength of the material of the pipe 1 and causes its flow in the axial direction (in the direction of the applied axial force). The plastic flow of the material of the pipe 1 provides calibration (radial pressure is shown by arrows) of its inner hole and an additional thickening of the wall. A shear surface is formed (shown by a dashed line), which ensures partial filling of the free volume of the outer annular groove in the hole of the tooling with the pipe material 1. (Fig. 2).

Дальнейшее возрастающее осевое усилие P приводит к осадке трубы 1 и выборке имеющегося зазора между ней и матрицей 3. Вместе с тем, укорочение выступающего конца трубы 1 обуславливает перемещение матрицы 3 в направлении приложения деформирующего усилия P и, как следствие, уменьшение зазора L. Последнее приводит к осуществлению обжима трубы 1 на малой ступени пуансона 5. Силы трения P_трения (показаны пунктиром) направлены в сторону внутренней кольцевой канавки матрицы 3. Имеет место пластическое течение материала трубы 1 в направлении, противоположном направлению приложения осевого усилия P (фиг. 3 и 4).A further increasing axial force P leads to the upsetting of the pipe 1 and the selection of the existing gap between it and the matrix 3. At the same time, the shortening of the protruding end of the pipe 1 determines the movement of the matrix 3 in the direction of application of the deforming force P and, as a consequence, the reduction of the gap L. The latter leads to crimp the pipe 1 at a small step of the punch 5. The friction forces P _friction (shown by a dotted line) are directed towards the inner annular groove of the matrix 3. There is a plastic flow of the material of the pipe 1 in the opposite direction direction of application of axial force P (Figs. 3 and 4).

Завершает процесс формирования кольцевых выступов на внешней поверхности трубы 1 стадия их калибровки, когда в замкнутом объеме перемещение пуансона 5 приводит к выдавливанию материала трубы 1, образуя на ее торце кольцевое углубление. The stage of their calibration completes the process of forming annular protrusions on the outer surface of the pipe 1, when in the closed volume the movement of the punch 5 leads to extrusion of the material of the pipe 1, forming an annular recess on its end.

Разобрав технологическую оснастку, описанные выше действия производят на втором конце трубы 1, располагая кольцевые выступы по концам на расстоянии, определяемым расчетом для заданной длины трубного пучка. Having disassembled the tooling, the steps described above are performed at the second end of the pipe 1, placing the annular protrusions at the ends at a distance determined by calculation for a given length of the tube bundle.

Затем приступают к закреплению трубы 1 в отверстии трубной решетки 6, для чего осуществляют установку профилированного конца трубы 1 в отверстие трубной решетки 6, совмещая кольцевые выступы на трубе 1 с кольцевыми канавками трубного отверстия. В отверстие трубы 1 вводят механическую вальцовку, содержащую ролики 7. Следует подчеркнуть, что длина роликов 7, определяющая длину вальцовочного пояска, не меньше длины конца трубы 1 от его торца до конического участка (фиг. 6). Then proceed to fixing the pipe 1 in the hole of the pipe lattice 6, for which they install the profiled end of the pipe 1 in the hole of the pipe lattice 6, combining the annular protrusions on the pipe 1 with the annular grooves of the pipe hole. A mechanical rolling containing rollers 7 is introduced into the opening of the pipe 1. It should be emphasized that the length of the rollers 7, which determines the length of the rolling belt, is not less than the length of the end of the pipe 1 from its end to the conical section (Fig. 6).

Сообщая вращательное движение роликам 7 вальцовки с одновременным их перемещением в радиальном направлении, вызывают пластическую деформацию материала трубы 1. Реализуется стадия привальцовки трубы 1, в один из моментов которой кольцевые выступы на трубе 1 коснутся кромок кольцевых канавок прямоугольного поперечного сечения отверстия трубной решетки 7 (фиг. 7). Дальнейшая привальцовка трубы 1 сопровождается пластической деформацией ее материала, находящегося в кольцевых выступах. Таким образом, формируются кольцевые уплотнительные пояски по месту контакта выступов трубы 1 с поверхностью отверстия трубной решетки 7 (фиг. 8). Informing the rotational movement of the rolling rollers 7 with their simultaneous movement in the radial direction, they cause plastic deformation of the pipe material 1. A stage of rolling of the pipe 1 is realized, at one point of which the annular protrusions on the pipe 1 touch the edges of the annular grooves of a rectangular cross section of the opening of the tube sheet 7 (Fig. . 7). Further rolling of the pipe 1 is accompanied by plastic deformation of its material located in the annular protrusions. Thus, annular sealing belts are formed at the place of contact of the protrusions of the pipe 1 with the surface of the hole of the tube sheet 7 (Fig. 8).

Опытно-промышленная проверка разработанного способа прошла при закреплении стальных (сталь 20) труб с профилированными внешними законцовками в трубных решетках из стали Ст 3. Исходные геометрические размеры трубы составляли: внешний диаметр - 25 мм, толщина стенки - 2,5 мм. Высота кольцевых выступов равнялась 0,5 мм, их большое основание - 4,0 мм, малое основание - 2,0 мм. Расстояние между выступами - 10,5 мм. A pilot test of the developed method was carried out when fixing steel (steel 20) pipes with profiled external tips in the tube sheets made of steel St 3. The initial geometric dimensions of the pipe were: outer diameter - 25 mm, wall thickness - 2.5 mm. The height of the annular protrusions was 0.5 mm, their large base was 4.0 mm, and the small base was 2.0 mm. The distance between the protrusions is 10.5 mm.

Технологическая оснастка изготавливалась из инструментальной стали У8А с твердостью HRC после закалки не менее 56 единиц и точностью исполнительных размеров по 7-му квалитету. Трапециевидные кольцевые канавки в матрице технологической оснастки выполняли со следующими геометрическими размерами: малым основанием - 2 мм; большим основанием - 4 мм; глубиной - 0,5 мм. Угол конусности матрицы составлял 9,5 градусов на длине, равной 10 мм. The tooling was made of U8A tool steel with a hardness of HRC after hardening of at least 56 units and with precision of executive dimensions according to the 7th grade. Trapezoidal annular grooves in the tooling matrix were made with the following geometric dimensions: small base - 2 mm; large base - 4 mm; depth - 0.5 mm. The taper angle of the matrix was 9.5 degrees over a length of 10 mm.

Обжим концов труб (по 0,5 мм на сторону) до внешнего диаметра, равного 24,0 мм, выполнялся осевой подачей трубы посредством плунжера гидравлической машины при усилиях до 100-150 Кн. The crimping of the ends of the pipes (0.5 mm per side) to an external diameter equal to 24.0 mm was carried out by axial feed of the pipe using a plunger of a hydraulic machine with forces of up to 100-150 KN.

Фиксирование конца трубы в технологической оснастке после операции обжима достигало усилия в 700 Кн. Fixing the end of the pipe in the tooling after the crimping operation reached a force of 700 kn.

Формирование кольцевых выступов на трубе проводилось на специальной гидравлической машине при усилиях, не превышающих 5 Мн, что обеспечивало полное воспроизведение требуемых геометрических размеров кольцевых выступов. The formation of annular protrusions on the pipe was carried out on a special hydraulic machine with forces not exceeding 5 Mn, which ensured full reproduction of the required geometric dimensions of the annular protrusions.

Закрепление труб в трубных решетках производилось вальцовками отечественного производства. Fastening of pipes in tube sheets was carried out by rolling of domestic production.

Установлено, что операция формирования кольцевых выступов в сочетании с предварительной операцией обжима конца трубы позволяет: снизить потребный крутящий момент на веретене, что повысило срок службы вальцовок; достигать повышенных характеристик прочности и плотности соединений в среднем на 51... 63%. It has been established that the operation of forming annular protrusions in combination with the preliminary operation of crimping the end of the pipe allows: to reduce the required torque on the spindle, which increased the service life of mills; to achieve increased strength and density characteristics of joints by an average of 51 ... 63%.

Изобретение применимо при изготовлении трубных пучков теплообменных аппаратов нефтеперерабатывающей, нефтехимической, газовой и других отраслей промышленности. The invention is applicable in the manufacture of tube bundles of heat exchangers for oil refining, petrochemical, gas and other industries.

Claims

A method of securing pipes in tube sheets, including making trapezoidal cross-section annular protrusions on the outer surfaces of the pipe ends, installing the pipe into the tube hole having rectangular cross-section grooves, aligning the pipe ring protrusions with the ring grooves of the tube lattice, fixing the pipe from possible movement and its subsequent fixing in the hole of the tube sheet by applying to the inner surface of the pipe a compressive force, characterized in that the annular projections of the pipe are made with a diameter equal to the outer diameter of the pipe, for which the ends of the latter are pre-crimped, the execution of the said annular projections is carried out by applying a deforming force to the pipe, causing plastic flow of its material in a direction that does not coincide with the direction of application of the deforming force, and in the process pipe fastening produce plastic shaping of its annular protrusions of a trapezoidal cross section into annular protrusions of a stepped transverse cross-sections, for which, along the perimeter of the edges of the annular grooves of the tube sheet, annular recesses are made with a diameter not exceeding 1.02 of the diameter of the hole in the tube sheet and a width not exceeding 16.7% of the width of the ring groove.