RU2163851C1 - Method for making heat exchange tubes - Google Patents
Method for making heat exchange tubes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2163851C1 RU2163851C1 RU99113055/02A RU99113055A RU2163851C1 RU 2163851 C1 RU2163851 C1 RU 2163851C1 RU 99113055/02 A RU99113055/02 A RU 99113055/02A RU 99113055 A RU99113055 A RU 99113055A RU 2163851 C1 RU2163851 C1 RU 2163851C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- tube
- matrix
- annular
- die
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к процессам закрепления труб в трубных решетках теплообменных аппаратов с использованием эффекта локализованного направленного пластического деформированная материала трубы. The invention relates to the field of metal forming, in particular to the processes of fixing pipes in the tube sheets of heat exchangers using the effect of localized directional plastic deformed pipe material.
Известен способ получения теплообменных труб, при котором изготовленную одним из методов обработки металлов давлением трубу подвергают правке, резке на мерную длину и последующей зачистке внешних поверхностей концов трубы на заданную длину (см. ОСТ 26-02-1015-85). There is a method of producing heat exchange pipes, in which a pipe made by one of the methods of metal forming is subjected to straightening, cutting to a measured length and then cleaning the external surfaces of the pipe ends to a given length (see OST 26-02-1015-85).
Недостатком известного способа является то, что им не предусматривается какое-либо изменение внешней гладкой поверхности зачищенных концов трубы, направленное на улучшение заполняемости объемов кольцевых канавок отверстий трубных решеток. В результате, особенно для трубных пучков ремонтного варианта, когда наблюдается повышенный односторонний зазор между трубой и стенками трубного отверстия, образование вальцовочного соединения с требуемыми служебными характеристиками весьма проблематично. И здесь сказываются как имеющие место упрочнение материала трубы и неоднородность прикладываемого усилия к внутренней поверхности трубы, вызывающая подрезание ее стенок. The disadvantage of this method is that it does not provide for any change in the external smooth surface of the cleaned ends of the pipe, aimed at improving the occupancy of the volume of the annular grooves of the holes of the tube sheets. As a result, especially for tube bundles of the repair option, when there is an increased one-sided gap between the tube and the walls of the tube hole, the formation of a rolling joint with the required service characteristics is very problematic. And here it affects how the hardening of the pipe material takes place and the heterogeneity of the applied force to the inner surface of the pipe, causing trimming of its walls.
Известен также способ получения теплообменных труб с внешними кольцевыми выступами, включающий установку конца трубы в отверстие разъемной матрицы, имеющей на внутренней поверхности внешнюю и внутреннюю кольцевые канавки, фиксацию трубы от возможного перемещения и последующее формирование на ней кольцевых выступов путем приложения к торцу трубы осевого усилия, вызывающего деформирование материала трубы с обеспечением его пластического течения в кольцевые канавки матрицы (RU 2095180 C1, 10.11.1997, B 21 D 39/06 - прототип). There is also known a method of producing heat exchange pipes with external annular protrusions, including installing the end of the pipe in the hole of a detachable matrix having an external and internal annular grooves on the inner surface, fixing the pipe from possible movement and subsequent formation of annular protrusions on it by applying axial force to the pipe end, causing the deformation of the material of the pipe with ensuring its plastic flow into the annular grooves of the matrix (RU 2095180 C1, 10.11.1997, B 21 D 39/06 - prototype).
К главным недостаткам известного способа следует отнести:
наличие одностороннего припуска материала трубы, предусмотренного на заполнение объемов кольцевых канавок, что приводит к необходимости обеспечения больших по величине деформирующих усилий;
последовательность заполняемости объемов канавок от наружной к внутренней, что предопределяет относительно худшие геометрические размеры последней.The main disadvantages of this method include:
the presence of a one-sided allowance for pipe material provided for filling the volumes of the annular grooves, which leads to the need to provide large deforming forces;
the sequence of filling volumes of the grooves from the outer to the inner, which determines the relatively worst geometric dimensions of the latter.
Задачей изобретения является разработка такого способа получения теплообменных труб, который бы обеспечивал получение равных по внешнему диаметру кольцевых выступов при условии относительно низких по величине деформирующих усилий. The objective of the invention is to develop such a method for producing heat exchange pipes, which would ensure equal ring diameters in terms of external diameter under condition of relatively low deforming forces.
Технический результат достигается тем, что в способе получения теплообменных труб с внешними кольцевыми выступами, включающем установку конца трубы в отверстие разъемной матрицы, имеющей на внутренней поверхности внешнюю и внутреннюю кольцевые канавки, фиксацию трубы от возможного перемещения и последующее формирование на ней кольцевых выступов путем приложения к торцу трубы осевого усилия, вызывающего деформирование материала трубы с обеспечением его пластического течения в кольцевые канавки матрицы, согласно изобретению перед установкой конца трубы в отверстие разъемной матрицы производят правку трубы, отрезку части мерной длины, зачистку поверхности ее концов и формирование на трубе участка с криволинейной образующей, обращенной к оси трубы, установку конца трубы в отверстие разъемной матрицы осуществляют с расположением участка трубы с криволинейной образующей напротив внутренней кольцевой канавки матрицы, а при формировании кольцевых выступов трубы производят осевое перемещение матрицы со скоростью, равной скорости деформирования материала трубы. The technical result is achieved by the fact that in the method for producing heat exchange tubes with external annular protrusions, including installing the end of the pipe in an opening of a detachable matrix having an outer and inner annular grooves on the inner surface, fixing the pipe from possible movement and subsequent formation of annular protrusions on it by applying to the end of the pipe axial force, causing the deformation of the material of the pipe with ensuring its plastic flow into the annular grooves of the matrix, according to the invention before by tapping the end of the pipe into the hole of the detachable matrix, straighten the pipe, cut a portion of the measured length, clean the surface of its ends and form a section on the pipe with a curvilinear generatrix facing the pipe axis, install the end of the pipe into the hole of the detachable matrix with the location of the pipe section with the curvilinear generatrix opposite the inner annular grooves of the matrix, and when forming the annular protrusions of the pipe, the matrix is axially moved at a speed equal to the rate of deformation of the pipe material.
Осуществление предлагаемого способа получения теплообменных труб позволяет формировать внешние кольцевые выступы на концах трубы с равными по величине диаметрами при относительно низких по уровню деформирующих усилий. Implementation of the proposed method for producing heat exchange pipes allows the formation of external annular protrusions at the ends of the pipe with equal diameters at relatively low deforming forces.
Это объясняется тем, что, используя эффект переменной жесткости трубы на длине, подвергаемой осевому сжатию, создают условия более эффективного заполнения материалом трубы свободного объема внутренней (считая от лицевой поверхности матрицы) кольцевой ее канавки. Для чего предусматривают два припуска материала трубы, предназначенных соответственно для заполнения объемов каждой из кольцевых канавок, и обеспечивают пластическое течение обрабатываемого материала первоначально в объем внутренней кольцевой канавки. Уменьшение деформирующего усилия достигают использованием плавающей матрицы, формирующей активные силы трения, и последовательным заполнением объемов канавок. This is explained by the fact that, using the effect of variable pipe stiffness over the length subjected to axial compression, conditions are created for more efficiently filling the pipe material with the free volume of the internal (counting from the front surface of the matrix) ring grooves. For this, two allowances of pipe material are provided, respectively designed to fill the volumes of each of the annular grooves, and provide plastic flow of the processed material initially into the volume of the inner annular groove. A decrease in the deforming force is achieved by using a floating matrix forming active friction forces and sequential filling of the groove volumes.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана технологическая оснастка с размещенным в ней концом теплообменной трубы перед осуществлением локального обжима последней; на фиг. 2 - стадия окончания локального обжима конца теплообменной трубы; на фиг. 3 - исходное положение конца трубы (после частичной раздачи обжатого ее участка) и технологической оснастки перед формированием на внешней поверхности трубы кольцевых выступов; на фиг. 4 - стадия пластического течения материала трубы в объем внутренней кольцевой канавки матрицы, вызывающая ее фиксирование на трубе; на фиг. 5 - стадия заполнения материалом трубы внутренней кольцевой канавки матрицы; на фиг 6 - стадия заполнения внешней кольцевой канавки матрицы материалом трубы; на фиг. 7 - стадия калибровки кольцевых выступов и диаметра отверстия в трубе; на фиг. 8 - теплообменная труба с утолщенной законцовкой и кольцевыми выступами, имеющими равные диаметры. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows the tooling with the end of the heat exchanger tube placed in it before local crimping of the latter; in FIG. 2 - the stage of completion of the local crimping of the end of the heat exchange pipe; in FIG. 3 - the initial position of the end of the pipe (after partial distribution of its compressed portion) and technological equipment before forming annular protrusions on the outer surface of the pipe; in FIG. 4 - stage of plastic flow of the pipe material into the volume of the inner annular groove of the matrix, causing it to be fixed on the pipe; in FIG. 5 - the stage of filling the pipe material of the inner annular groove of the matrix; in Fig.6 is the stage of filling the outer annular groove of the matrix with pipe material; in FIG. 7 - stage calibration of the annular protrusions and the diameter of the holes in the pipe; in FIG. 8 - heat transfer tube with a thickened tip and annular protrusions having equal diameters.
Вариант осуществления изобретения состоит в следующем. An embodiment of the invention is as follows.
Выполняют операции на теплообменной трубе с целью подготовки ее поверхности к последующему формированию кольцевых выступов: правка трубы, отрезка ее мерной длины и зачистка внешней поверхности концов до металлического блеска. Далее трубу 1 (фиг. 1) одним из ее концов размещают в контейнере 2. Последний имеет рабочую полость, выполненную в виде ступени с минимальным диаметром, выполненным по посадке движения по отношению к диаметру трубы 1. Трубу 1 фиксируют от возможного перемещения приложением радиального давления к ее внешней поверхности (показано стрелками). В образованный зазор между трубой 1 и боковой поверхностью полости контейнера 2 устанавливают втулку из упругого материала, например полиуретана марки СКУ 7Л. В отверстие трубы 1 вводят трехступенчатый пуансон 4, малая ступень которого меньше диаметра отверстия трубы 1, средняя ступень имеет диаметр, выполненный с минимальным зазором по отношению к диаметру трубы 1, а диаметр большой ступени равен внешнему диаметру трубы 1. На большой ступени пуансона 4 размещают втулочный пуансон 5, внешний диаметр которого выполнен с минимальным зазором по отношению к диаметру полости контейнера 2 (фиг. 1). Operations are performed on the heat-exchange pipe in order to prepare its surface for the subsequent formation of annular protrusions: straightening the pipe, a segment of its measured length and cleaning the outer surface of the ends to a metallic luster. Next, the pipe 1 (Fig. 1) is placed at one of its ends in the container 2. The latter has a working cavity made in the form of a step with a minimum diameter made to fit the movement relative to the diameter of the pipe 1. The pipe 1 is fixed from possible movement by application of radial pressure to its outer surface (shown by arrows). In the formed gap between the pipe 1 and the side surface of the cavity of the container 2, a sleeve of elastic material, for example, polyurethane grade SKU 7L, is installed. A three-stage punch 4 is introduced into the hole of the pipe 1, the small step of which is smaller than the diameter of the hole of the pipe 1, the middle stage has a diameter made with a minimum clearance with respect to the diameter of the pipe 1, and the diameter of the large stage is equal to the outer diameter of the pipe 1. On a large stage of the punch 4, place sleeve punch 5, the outer diameter of which is made with a minimum clearance with respect to the diameter of the cavity of the container 2 (Fig. 1).
Прикладывая осевое усилие к торцу пуансона 5 (фиг. 2), вызывают его перемещение в осевом направлении, сокращая длину втулки 3. Изменение поперечного сечения втулки 3 приводит к появлению радиального давления (показано стрелками) на внешней поверхности конца трубы 1, что и приводит к формированию участка с криволинейной образующей, обращенной к оси трубы 1. Глубина участка с криволинейной образующей определяется разностью между радиусом отверстия в трубе 1 и радиусом малой ступени пуансона 4. Длина образующей криволинейного участка задается перемещением втулочного пуансона 4 относительно донной поверхности полости контейнера 2. Applying axial force to the end face of the punch 5 (Fig. 2), cause it to move in the axial direction, reducing the length of the sleeve 3. Changing the cross section of the sleeve 3 leads to the appearance of radial pressure (shown by arrows) on the outer surface of the end of the pipe 1, which leads to the formation of a section with a curved generatrix facing the axis of the pipe 1. The depth of the section with a curved generatrix is determined by the difference between the radius of the hole in the pipe 1 and the radius of the small step of the punch 4. The length of the generatrix of the curved section is specified by remescheniem punch sleeve 4 relative to the bottom surface of the cavity of the container 2.
Трубу 1 ее участком с криволинейной образующей (фиг. 3) устанавливают в отверстие разъемной по образующей матрицы 6, которая имеет возможность осевого перемещения относительно охватывающей ее толстостенной обоймы 7 из закаленной стали. Трубу 1 фиксируют от возможного перемещения прижимом 8. В отверстии матрицы 6 выполнены кольцевые канавки (N 1 и N 2) трапециевидного поперечного сечения. Участок трубы 1 с криволинейной образующей устанавливают в матрице 6 таким образом, что его внутренняя кромка (точка А) размещается над внутренней кромкой канавки N 2, а торец матрицы 6 располагают на некотором расстоянии от прижима 8. В отверстие трубы 1 внедряют ступенчатый пуансон 9, вызывая частичную раздачу обжатого ее участка, и появление контактного давления (показано стрелками). Большая ступень пуансона 9 имеет диаметр, равный среднему диаметру трубы 1 (фиг. 3). The pipe 1 by its section with a curvilinear generatrix (Fig. 3) is installed in the hole of a
Приложение осевого усилия к пуансону 9 обеспечивает раздачу трубы 1, ее изгиб относительно внешней кромки кольцевой канавки и, как следствие, перемещение точки А в объем кольцевой канавки N 2. С момента заполнения объема кольцевой канавки N 2 (фиг. 4) материалом трубы 1 наблюдается совместное движение пуансона 9 и матрицы 6. В результате перемещения последней на ее внешней поверхности (за внешней кромкой канавки N 2) возникают силы трения (фиг. 5), направленные в сторону канавки N 2 (показаны стрелками). Материал трубы 1 из нижнего припуска (располагаемые между торцем матрицы 6 и прижимом 8) пластическим течением заполняют зазор между малой ступенью пуансона 9 и матрицей 6 (фиг. 6). Заключительной стадией является стадия калибровки кольцевых выступов, реализуемая выдавливанием материала трубы из верхнего припуска (со стороны рабочего торца пуансона 9) в свободные объемы канавок матрицы 6 (фиг. 7). Теплообменная труба имеет утолщенную законцовку с равными диаметрами кольцевых выступов (фиг. 8). The application of axial force to the
Опытно-промышленная проверка разработанного способа прошла при получении стальных (сталь 20) труб с профилированными внешними законцовками. Исходные геометрические размеры трубы составляли: внешний диаметр 25 мм, толщина стенки 2,5 мм. Труба предварительно локально обжималась на гидравлическом прессе полиуретаном в штамповой оснастке до внешнего диаметра, равного 23,8 мм. Обжатые участки трубы имели длину в 13 мм, располагаемые на расстоянии 8 мм от ее торца. A pilot test of the developed method took place upon receipt of steel (steel 20) pipes with profiled external endings. The initial geometric dimensions of the pipe were: external diameter 25 mm, wall thickness 2.5 mm. The pipe was previously locally crimped on a hydraulic press with polyurethane in die tooling to an external diameter of 23.8 mm. The compressed sections of the pipe had a length of 13 mm, located at a distance of 8 mm from its end.
Частичную раздачу трубы на обжатых участках ее длины осуществляли ступенчатым пуансоном, имеющим диаметр малой ступени 18,6 мм. Partial distribution of the pipe in the compressed sections of its length was carried out by a stepped punch having a diameter of a small step of 18.6 mm.
Кольцевые выступы получали холодным выдавливанием в плавающей матрице. При внешнем диаметре кольцевых выступов, равном 25 мм, высота кольцевых выступов равнялась 0,51 мм (для глубины кольцевых канавок трубного отверстия в 0,5 мм), а их основание равнялось ширине кольцевой канавки 3,0 мм. Расстояние между выступами 10,5 мм. Диаметр отверстия трубы после формирования кольцевых выступов составлял 18,4 мм. Ring protrusions were obtained by cold extrusion in a floating matrix. With an outer diameter of the annular protrusions equal to 25 mm, the height of the annular protrusions was 0.51 mm (for the depth of the annular grooves of the pipe hole in 0.5 mm), and their base was equal to the width of the annular groove of 3.0 mm The distance between the protrusions is 10.5 mm. The diameter of the pipe hole after the formation of the annular protrusions was 18.4 mm.
Технологическая оснастка для производства труб с внешними кольцевыми законцовками и ее закрепления в трубных отверстиях изготавливалась из инструментальной стали У8А с твердостью HRC после закалки не менее 56 единиц и точностью исполнительных размеров по 7-му квалитету. The tooling for the production of pipes with external annular endings and its fastening in the pipe holes was made of U8A tool steel with a hardness of HRC after hardening of at least 56 units and accuracy of executive dimensions according to the 7th grade.
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 трапециевидного поперечного сечения. 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 of the trapezoidal cross section.
Установлено, что образование кольцевых выступов с равными диаметрами гарантирует формирование требуемого по величине остаточного давления на контактной поверхности кольцевых выступов с кольцевыми канавками трубного отверстия при закреплении трубы. Последнее обеспечивает повышенные служебные характеристики вальцовочных соединений; значительно увеличивает межремонтный пробег трубного пучка при условии возможности неоднократного использования трубных решеток. Испытаниями на выдергивание трубы из трубной решетки установлено, что деформирующее трубу усилие ограничивается прочностью ее исходного сечения на разрыв. It is established that the formation of annular protrusions with equal diameters ensures the formation of the required residual pressure on the contact surface of the annular protrusions with annular grooves of the pipe hole when fixing the pipe. The latter provides enhanced service characteristics of milling joints; significantly increases the overhaul mileage of the tube bundle, subject to the possibility of repeated use of tube sheets. Tests for pulling the pipe out of the tube sheet revealed that the deforming force of the pipe is limited by the tensile strength of its original section.
Плотность соединений обеспечивало 100%-ную их пригодность требованиям производства. The density of the compounds ensured their 100% suitability for production requirements.
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 (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99113055/02A RU2163851C1 (en) | 1999-06-15 | 1999-06-15 | Method for making heat exchange tubes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99113055/02A RU2163851C1 (en) | 1999-06-15 | 1999-06-15 | Method for making heat exchange tubes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2163851C1 true RU2163851C1 (en) | 2001-03-10 |
Family
ID=20221442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99113055/02A RU2163851C1 (en) | 1999-06-15 | 1999-06-15 | Method for making heat exchange tubes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2163851C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019059790A1 (en) | 2017-09-22 | 2019-03-28 | Rma Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością | Method and device for automatic planing of a tube face using a robot, particularly in a process of manufacturing of tubular heat exchangers |
-
1999
- 1999-06-15 RU RU99113055/02A patent/RU2163851C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019059790A1 (en) | 2017-09-22 | 2019-03-28 | Rma Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością | Method and device for automatic planing of a tube face using a robot, particularly in a process of manufacturing of tubular heat exchangers |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6044678A (en) | Method and device for manufacturing a tubular hollow body with spaced-apart increased diameter portions | |
RU2163851C1 (en) | Method for making heat exchange tubes | |
RU2182055C2 (en) | Method for securing tubes to tube plates | |
RU2163850C1 (en) | Method for securing tubes to tube plates | |
RU2164189C2 (en) | Method for fastening tube in tube plates | |
RU2171155C2 (en) | Method for fastening tubes in tube openings | |
RU2174886C2 (en) | Method for securing tubes to tube plates | |
RU2198052C2 (en) | Method for making tubes with shaped outer ends | |
RU2317173C2 (en) | Tubes with shaped end portions making method | |
RU2198051C2 (en) | Method for combination fastening of tubes in tube walls | |
RU2170635C2 (en) | Method for securing tubes to tube plates | |
RU2202431C2 (en) | Method for making heat exchange tubes with profiled ends | |
GB2174318A (en) | Manufacturing branched metal pipes | |
RU2205719C2 (en) | Method for securing tubes to tube plates | |
RU2169631C2 (en) | Method for securing tubes to tube plates | |
RU2182056C2 (en) | Method for securing tubes to tube plates | |
RU2168385C2 (en) | Method for securing tubes in tube grids | |
RU2385199C2 (en) | Method to produce heat exchange tubes with shaped tips | |
RU2159689C2 (en) | Method for securing tubes to tube latticed plates | |
RU2380188C1 (en) | Method for production of pipes with profiled tips | |
RU2160175C2 (en) | Method for securing tubes in tube plates | |
RU2179903C2 (en) | Method for securing tubes to tube plates | |
RU2162021C2 (en) | Method for securing tubes to tube plates | |
RU2170153C2 (en) | Method for securing tubes to tube plates | |
RU2162022C2 (en) | Method for securing tubes to tube plates |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060616 |