RU2586176C2 - Method of joining pipes with tube plates and device therefor - Google Patents

Method of joining pipes with tube plates and device therefor Download PDF

Info

Publication number
RU2586176C2
RU2586176C2 RU2014136859/02A RU2014136859A RU2586176C2 RU 2586176 C2 RU2586176 C2 RU 2586176C2 RU 2014136859/02 A RU2014136859/02 A RU 2014136859/02A RU 2014136859 A RU2014136859 A RU 2014136859A RU 2586176 C2 RU2586176 C2 RU 2586176C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
welding
tube
tube sheet
pipes
possibility
Prior art date
Application number
RU2014136859/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014136859A (en
Inventor
Илья Николаевич Давыдкин
Юрий Львович Филонов
Юрий Александрович Степанов
Сергей Александрович Пакин
Михаил Александрович Розин
Светлана Викторовна Ладыгина
Андрей Васильевич Масалков
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственная корпорация" Уралвагонзавод" имени Ф.Э. Дзержинского"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-производственная корпорация" Уралвагонзавод" имени Ф.Э. Дзержинского" filed Critical Акционерное общество "Научно-производственная корпорация" Уралвагонзавод" имени Ф.Э. Дзержинского"
Priority to RU2014136859/02A priority Critical patent/RU2586176C2/en
Publication of RU2014136859A publication Critical patent/RU2014136859A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2586176C2 publication Critical patent/RU2586176C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/04Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: group of inventions relates to method and device for welding stack of pipes with tube plates. Pipe made from copper-containing material is installed in holes of tube plate made of stainless steel. Method comprises expansion of each tube to make lap joint with tube plate. Obtained lap joint is rigidly fixed along perimeter in device for welding. Method comprises argon-arc welding by non-consumable electrode with filler wire from copper-containing material in pulsed mode with frequency equal to 45 Hz, wherein during welding heat is removed from tube plate. Device for welding is equipped with base, made with possibility of rotation around its axis mounted on housing with annular flange on its upper part, wherein housing is made in form of closed shell and to feed inert gas on back side of joint made, and pressure cover rigidly fixing tube plate along perimeter relative to flange. Base is equipped with brake for fixation of housing in position for welding.
EFFECT: use of group of inventions provides minimum deformation of tube plate, guaranteed density and high corrosion resistance of weld joints.
4 cl, 2 dwg

Description

Группа изобретений относится к области машиностроения, в частности, для изготовления малогабаритных теплообменных устройств, в которых использованы трубные доски небольшой толщины, с большим количеством трубных отверстий и высокой плотностью их расположения, работающих в условиях повышенных температур и больших вибрационных нагрузок.The group of inventions relates to the field of engineering, in particular, for the manufacture of small-sized heat exchangers in which tube boards of small thickness are used, with a large number of tube holes and a high density of their arrangement, operating under conditions of elevated temperatures and high vibrational loads.

Одним из основных факторов, определяющих надежную работу кожухотрубных теплообменных аппаратов, является обеспечение плотности и прочности соединения трубок с трубными досками.One of the main factors determining the reliable operation of shell and tube heat exchangers is to ensure the density and strength of the connection of the tubes with the tube plates.

В настоящее время существуют различные виды соединений труб с трубными досками: вальцевание, склеивание, пайка, сварка, комбинированный (вальцевание с последующей сваркой или сварка с последующим вальцеванием) [А. Фрас, М. Оциск. Расчет и конструирование теплообменников. Пер. с англ. М., Атомиздат, 1971 г.: Теплообменники энергетических установок. Под ред. Ю.М. Бродова. Екатеринбург, Сократ, 2003 г. Патент РФ №2347657, опуб. 27.02.2009].Currently, there are various types of pipe joints with tube boards: rolling, gluing, soldering, welding, combined (rolling with subsequent welding or welding with subsequent rolling) [A. Fras, M. Otsisk. Calculation and design of heat exchangers. Per. from English M., Atomizdat, 1971: Heat exchangers of power plants. Ed. Yu.M. Brodova. Yekaterinburg, Socrates, 2003. RF patent №2347657, publ. 02/27/2009].

Однако существует ряд требований для изготовления и ремонта теплообменных устройств. Согласно ОСТ 26-02-1015-85 рекомендуют применять два вида соединения труб с трубными досками:However, there are a number of requirements for the manufacture and repair of heat exchangers. According to OST 26-02-1015-85, it is recommended to use two types of pipe connection with pipe boards:

- вальцовочные соединения,- milling joints,

- комбинированные соединения, получаемые сваркой труб с трубными досками с последующей развальцовкой.- combined joints obtained by welding pipes with tube sheets with subsequent expansion.

Известны способы соединения трубок с помощью вальцовки (патент Германии №3425382 (опубл. 28.02.1985 г.), патент США №2152260 (опубл. 28.03.1939 г.)), которые обеспечивают достаточно высокую степень герметичности в большинстве случаев работы при умеренных температурах и незначительных вибрационных нагрузках. Однако при высоких температурах ползучесть металла понижает начальное напряжение, обусловленное развальцовкой, и приводит к релаксации стенок труб и соответственно нарушению герметичности соединения. Нарушение целостности подобных соединений также может вызывать вибрационные нагрузки (патент РФ №2488470, опубл. 27.07.2013 г.). Следует учитывать, что данный способ достаточно трудоемок и может вызывать деформации трубных решеток, имеющих небольшую толщину (порядка 4-10 мм), что не всегда допустимо (патент РФ №2347657, опубл. 27.02.2009 г.).Known methods of connecting tubes using rolling (German patent No. 3425382 (publ. 02/28/1985), US patent No. 2152260 (publ. March 28, 1939)), which provide a fairly high degree of tightness in most cases of operation at moderate temperatures and slight vibration loads. However, at high temperatures, the creep of the metal lowers the initial stress due to flaring, and leads to relaxation of the pipe walls and, accordingly, to a violation of the tightness of the connection. Violation of the integrity of such compounds can also cause vibration loads (RF patent No. 2488470, publ. 07.27.2013). It should be borne in mind that this method is quite time-consuming and can cause deformation of tube sheets having a small thickness (of the order of 4-10 mm), which is not always permissible (RF patent No. 2347657, published on February 27, 2009).

Для обеспечения более высокой степени герметичности и надежности соединения труб с трубной решеткой применяют пайку или различные способы сварки.To ensure a higher degree of tightness and reliability of the connection of pipes with the tube sheet, soldering or various welding methods are used.

Пайка может быть реализована несколькими способами. Наиболее хороший результат достигается при выполнении пайки в соляных ваннах или печах с инертной или восстановительной атмосферой, поскольку в соединении труб с трубной решеткой не возникает существенных напряжений и деформаций (ввиду равномерности нагрева изделия) [А. Фрас, М. Оцисик. Расчет и конструирование теплообменников. Пер. с англ. М., Атомиздат., 1971 г.] Однако для реализации данных способов необходимо дорогостоящее оборудование и большие программы выпуска изделий, позволяющие полностью загрузить оборудование. Также следует отметить жесткие ограничения к габаритам паяемых изделий при реализации пайки в печи.Soldering can be implemented in several ways. The best result is achieved when brazing in salt baths or furnaces with an inert or reducing atmosphere, since there are no significant stresses and deformations in the connection of pipes with the tube sheet (due to the uniform heating of the product) [A. Fras, M. Ocisic. Calculation and design of heat exchangers. Per. from English M., Atomizdat., 1971] However, the implementation of these methods requires expensive equipment and large production programs that allow you to fully load the equipment. It should also be noted that there are stringent restrictions on the dimensions of soldered products when implementing brazing in a furnace.

Газопламенная пайка решает указанные проблемы, однако из-за неравномерности нагрева трубной решетки могут возникать ее деформации, а также в случае минимальных расстояний между осями соседних трубок и небольшой толщины трубной решетки (порядка 4-10 мм) может происходить разгерметизация уже запаянных соединений, расположенных вблизи от места пайки.Gas-flame soldering solves these problems, however, due to uneven heating of the tube sheet, deformations can occur, and also in the case of minimum distances between the axes of adjacent tubes and a small thickness of the tube sheet (of the order of 4-10 mm), depressurization of already sealed joints located near from the place of soldering.

Известны различные способы сварки труб с трубными решетками, а также различные конструкции их соединения.There are various methods of welding pipes with tube sheets, as well as various designs of their connection.

Известен способ сварки трением (патент РФ №2488470 от 19.12.2008 г.), недостатком которого можно считать деформацию трубных досок.A known method of friction welding (RF patent No. 2488470 dated 12/19/2008), the disadvantage of which is the deformation of tube plates.

Также известен способ сборки теплообменника, заключающийся в подготовке в трубных решетках посадочных поверхностей под теплообменные трубки, установке трубок и их соединении с трубными решетками методом сварки с различными вариантами разделки кромок свариваемых деталей (патент США №5101892 от 02.05.1991 г.). Недостатком является то, что применение способа возможно только при достаточно большом диаметре трубок и их небольшом количестве.There is also a known method of assembling a heat exchanger, which consists in preparing the landing surfaces in the tube sheets for heat exchanger tubes, installing the tubes and connecting them to the tube sheets by welding with various options for cutting the edges of the parts to be welded (US patent No. 5101892 dated 05/02/1991). The disadvantage is that the application of the method is possible only with a sufficiently large diameter of the tubes and their small number.

Наиболее близким по своему техническому решению является способ сварки теплообменника, заключающийся в установке медно-никелевых трубок в трубною решетку из нержавеющей стали и их сварке с использованием установки для автоматической аргонодуговой сварки и проволоки из медно-никелевого сплава (Bfe10-1-1) диаметром 0,8 мм в качестве присадки током 60-120 А (Патент КНР №1016073441 от 16.04.2009 г.). Однако применение данного способа возможно только при достаточно большой толщине трубной решетки и свободном доступе к сварным соединениям для возможности применения установки для автоматической сварки. Указанный способ взят за прототип.The closest in technical solution is the method of welding a heat exchanger, which consists in installing copper-nickel tubes in a stainless steel tube sheet and welding them using a machine for automatic argon-arc welding and copper-nickel alloy wire (Bfe10-1-1) with a diameter of 0 , 8 mm as an additive with a current of 60-120 A (Patent of the People's Republic of China No. 1016073441 of 04.16.2009). However, the application of this method is possible only with a sufficiently large thickness of the tube sheet and free access to welded joints for the possibility of using the installation for automatic welding. The specified method is taken as a prototype.

Известно устройство для изготовления длинномерных изделий, в конструкции которого реализована возможность подачи защитного газа в корень шва свариваемых кромок (патент РФ №98109065 от 14.05.1998 г.). Однако конструкция устройства не предусматривает свободной циркуляции защитного газа с обратной стороны шва для уменьшения его выхода через стык свариваемых деталей, что может привести к уменьшению качества готового сварного соединения.A device is known for the manufacture of long products, the construction of which implements the possibility of supplying a protective gas to the root of the seam of the welded edges (RF patent No. 98109065 from 05/14/1998). However, the design of the device does not provide for the free circulation of the protective gas from the reverse side of the seam to reduce its exit through the joint of the welded parts, which can lead to a decrease in the quality of the finished welded joint.

Также известно устройство под сварку тонкостенной конической обечайки, представляющее собой жесткий обжимной каркас, который предотвращает деформации свариваемого узла. Данное техническое решение является наиболее близким решением к заявляемому (патент РФ №128143, опубл. 20.05.2013 г.) и выбрано в качестве прототипа. Однако конструкция устройства не позволяет выполнять сварные швы в удобном для сварки положении или требует операции кантовки после выполнения каждого сварного шва, не реализован теплоотвод от изделия для уменьшения его конечных деформаций и времени сварки.It is also known a device for welding a thin-walled conical shell, which is a rigid crimping frame that prevents deformation of the welded assembly. This technical solution is the closest solution to the claimed (RF patent No. 128143, publ. 05/20/2013) and is selected as a prototype. However, the design of the device does not allow welds to be welded in a position convenient for welding or requires a tilting operation after each weld has been completed; heat removal from the product has not been implemented to reduce its ultimate deformations and welding time.

Задача, на решение которой направлена группа изобретений, заключается в изготовлении и восстановлении теплообменных устройств, в которых использованы трубные решетки небольшой толщины, с большим количеством трубных отверстий под установку трубок и высокой плотностью их расположения, работающих в условиях повышенных температур и больших вибрационных нагрузок.The task to which the group of inventions is directed is to manufacture and restore heat exchangers in which tube sheets of small thickness are used, with a large number of tube holes for installing tubes and a high density of their arrangement, operating at elevated temperatures and high vibrational loads.

В результате использования предложенной группы изобретений достигается следующий технический результат - минимальная деформация трубной решетки, гарантированная плотность и высокая коррозионная стойкость сварных соединений, обеспечивающих работу теплообменника в условиях повышенных температур и больших вибрационных нагрузок.As a result of using the proposed group of inventions, the following technical result is achieved - minimal deformation of the tube sheet, guaranteed density and high corrosion resistance of welded joints, ensuring the operation of the heat exchanger under conditions of elevated temperatures and high vibration loads.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - способу достигается тем, что способ соединения пакета труб с трубными решетками малого размера и небольшой толщины включает установку трубок из коррозионно- и жаростойкой стали с последующей приваркой концов трубок к трубной решетке неплавящимся электродом аргонодуговой сваркой с использованием присадочной проволоки из медносодержащего материала.The specified single technical result in the implementation of the group of inventions on the object - the method is achieved by the fact that the method of connecting the tube package with tube sheets of small size and small thickness includes the installation of tubes made of corrosion-resistant and heat-resistant steel, followed by welding the ends of the tubes to the tube sheet with a non-consumable argon-arc welding electrode using filler wire made of copper-containing material.

Отличительные признаки предлагаемого способа заключаются в развальцовке выступающих концов трубок без образования неразъемного соединения с трубной решеткой, ее жестком закреплении в устройстве под сварку, заполнении его внутреннего объема инертным газом и выполнении сварки вручную вразбивку в импульсном режиме с последующим охлаждением узла в зажатом состоянии. Это позволит получить гарантированную плотность и коррозионную стойкость сварных соединений, обеспечивающих работу теплообменника в условиях повышенных температур и больших вибрационных нагрузок.Distinctive features of the proposed method are the expansion of the protruding ends of the tubes without the formation of a permanent connection with the tube sheet, its rigid fixation in the device for welding, filling its internal volume with inert gas and manual welding by beat-up in a pulsed mode, followed by cooling of the unit in the clamped state. This will provide the guaranteed density and corrosion resistance of welded joints, ensuring the operation of the heat exchanger under conditions of elevated temperatures and high vibrational loads.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - устройство достигается тем, что устройство под сварку пакета труб с трубными решетками малого размера и небольшой толщины, состоящее из корпуса с кольцевым фланцем в его верхней части и элементов фиксации, в отличие от известного, имеет основание, обеспечивающее вращение вокруг своей оси установленного на нем корпуса, выполненного в виде замкнутого стакана с возможностью подачи инертного газа с обратной стороны шва путем заполнения его внутреннего объема, и прижимную крышку, жестко фиксирующую трубную решетку относительно фланца. А также устройство имеет тормоз, обеспечивающий его фиксацию в удобном для сварки положении с исключением его произвольного перемещения. В прижимной крышке имеются каналы для циркуляции охлаждающей жидкости по периметру и центральном ребре. По периметру фланца также имеются каналы для циркуляции охлаждающей жидкости. Наличие в устройстве кольца позволяет исключить деформацию прижимной крышки при затяжке болтовых соединений. Кроме того, прижимная крышка имеет центральное ребро, фиксирующее трубную решетку в ее центральной части.The specified single technical result in the implementation of the group of inventions on the object - the device is achieved by the fact that the device for welding a package of pipes with tube sheets of small size and small thickness, consisting of a housing with an annular flange in its upper part and fixing elements, in contrast to the known, has a base providing rotation around its axis of the housing mounted on it, made in the form of a closed glass with the possibility of supplying inert gas from the back of the seam by filling its inner volume, and a pressure cap that rigidly fixes the tube sheet relative to the flange. And also the device has a brake, which ensures its fixation in a position convenient for welding with the exception of its arbitrary movement. The pressure cap has channels for circulating coolant around the perimeter and central rib. Along the perimeter of the flange there are also channels for the circulation of coolant. The presence of a ring in the device eliminates the deformation of the pressure cap when tightening the bolted joints. In addition, the pressure cap has a central rib fixing the tube sheet in its central part.

Предлагаемая конструкция устройства позволяет обеспечить жесткую фиксацию трубной решетки и исключить ее деформацию, отвод тепла от нее, защиту обратной стороны сварных швов от атмосферы воздуха путем заполнения его внутреннего объема инертным газом, вращение узла относительно оси. В результате достигается существенное сокращение времени на изготовление узла и обеспечивается минимальная деформация трубной решетки, тем самым повышается качество, плотность сварных соединений и достигается их высокая прочность, что обеспечивает работу теплообменника в условиях повышенных температур и больших вибрационных нагрузок.The proposed design of the device allows for rigid fixation of the tube sheet and eliminates its deformation, heat removal from it, protection of the reverse side of the welds from the atmosphere of the air by filling its internal volume with inert gas, rotation of the assembly relative to the axis. The result is a significant reduction in the time taken to produce the assembly and minimal deformation of the tube sheet is ensured, thereby improving the quality, density of welded joints and achieving their high strength, which ensures the operation of the heat exchanger under conditions of elevated temperatures and high vibrational loads.

Заявленная группа изобретений соответствует требованиям единства изобретения, поскольку группа разнообъектных изобретений образует единый изобретательский замысел, причем один из заявленных объектов группы - устройство под сварку пакета труб с трубными решетками малого размера и небольшой толщины предназначено для осуществления другого заявленного объекта группы - способа соединения пакета труб с трубными решетками малого размера и небольшой толщины.The claimed group of inventions meets the requirements of the unity of invention, since the group of diverse inventions forms a single inventive concept, and one of the claimed objects of the group — a device for welding a pipe package with small size and small thickness tubes — is designed to implement another claimed object of the group — a method of connecting a pipe package with tube sheets of small size and small thickness.

При этом оба объекта группы изобретений направлены на решение одной и той же задачи с получением единого технического результата.In this case, both objects of the group of inventions are aimed at solving the same problem with obtaining a single technical result.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной группы изобретений как для объекта-способа, так и для объекта-устройства, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналоги как для способа, так и для устройства заявленной группы, характеризующиеся признаками, тождественными всем существенным признакам как способа, так и устройства заявленной группы изобретений. Определение из перечня выявленных аналогов-прототипов как для способа, так и для устройства - как наиболее близких по совокупности признаков аналогов, позволило выявить совокупность существенных признаков по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков для каждого из заявленных объектов группы, изложенных в формуле изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patents and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed group of inventions for both the method object and the device object, allowed to establish that the applicant did not find analogues for both method, and for the device of the claimed group, characterized by features identical to all the essential features of both the method and the device of the claimed group of inventions. The determination from the list of identified prototype analogues for both the method and the device as the closest in the set of features of analogues made it possible to identify the set of essential features in relation to the technical result perceived by the applicant for the distinctive features for each of the claimed objects of the group set forth in the claims.

Следовательно, каждый из объектов группы изобретений соответствует условию «новизна».Therefore, each of the objects of the group of inventions meets the condition of "novelty."

Для проверки соответствия каждого объекта заявленной группы изобретений условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявить признаки, совпадающие с отличительными от выбранных прототипов признаками для каждого объекта заявленной группы изобретений. Результаты поиска показали, что каждый объект заявленной группы изобретений не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками каждого из объектов заявленной группы изобретений преобразований на достижение технического результата.To verify the compliance of each object of the claimed group of inventions with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify signs that match the distinctive features of the selected prototypes for each object of the claimed group of inventions. The search results showed that each object of the claimed group of inventions does not follow explicitly from the prior art for the specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of each of the objects of the claimed group of inventions on the achievement of the technical result is not revealed from the prior art.

Сущность заявляемого технического решения по объекту-устройство поясняется чертежами, на которых изображены:The essence of the proposed technical solution for the object device is illustrated by drawings, which depict:

Рис. 1 - устройство под сварку пакета труб с трубными решетками;Fig. 1 - device for welding a package of pipes with tube sheets;

Рис. 2 - соединение пакета трубок с трубной решеткой.Fig. 2 - connection of a package of tubes with a tube sheet.

Предлагаемое устройство под сварку пакета труб с трубными решетками состоит из основания (1), обеспечивающего за счет набора шариков (2) вращение вокруг своей оси корпуса устройства (3), который имеет в верхней части кольцевой фланец (4) и выполнен в виде замкнутого стакана, что позволяет реализовать защиту обратной стороны сварных швов от атмосферы воздуха путем заполнения его внутреннего объема инертным газом через штуцер (5). Наличие штуцера (6) обеспечивает выход защитного газа из корпуса устройства (3), что исключает возможность существенного повышения давления внутри корпуса и как следствие чрезмерный выход газа через места сопряжений свариваемых деталей. После установки теплообменника (7) в устройство прижимная крышка (8) жестко фиксирует трубную решетку по периметру относительно фланца за счет затяжки 6-ти болтовых соединений (9), при этом наличие кольца (10) (равного по толщине трубной решетке) исключает ее деформацию. Дополнительный теплоотвод от трубной решетки в процессе сварки обеспечивается постоянной циркуляцией охлаждающей жидкости по специальным каналам (И), расположенным по периметру фланца, а также по периметру и в центральном ребре (12) прижимной крышки (8). Подвод/отвод охлаждающей жидкости осуществляется через штуцеры (13). Кроме того, центральное ребро (12) прижимной крышки (8) фиксирует трубную решетку в ее центральной части, исключая выгиб в процессе сварки. Фиксация корпуса устройства (3) в удобном для сварки положении и исключение его произвольного поворота обеспечивается тормозом (14), которым оснащено основание устройства (1).The proposed device for welding a pipe package with tube sheets consists of a base (1), which, due to a set of balls (2), provides rotation around its axis of the device body (3), which has an annular flange (4) in the upper part and is made in the form of a closed glass that allows you to implement protection of the reverse side of the welds from the atmosphere of the air by filling its internal volume with inert gas through the fitting (5). The presence of the nozzle (6) ensures the exit of the protective gas from the housing of the device (3), which eliminates the possibility of a significant increase in pressure inside the housing and, as a consequence, excessive gas escape through the interface of the welded parts. After installing the heat exchanger (7) in the device, the pressure cap (8) rigidly fixes the tube sheet around the perimeter relative to the flange by tightening 6 bolt connections (9), while the presence of the ring (10) (equal in thickness to the tube sheet) eliminates its deformation . Additional heat removal from the tube sheet during the welding process is ensured by the constant circulation of coolant through special channels (I) located along the perimeter of the flange, as well as around the perimeter and in the central ridge (12) of the pressure cap (8). Coolant is supplied / discharged through fittings (13). In addition, the central rib (12) of the pressure cap (8) fixes the tube sheet in its central part, eliminating bending during the welding process. Fixing the device case (3) in a position convenient for welding and the exclusion of its arbitrary rotation is provided by the brake (14), which is equipped with the base of the device (1).

Предлагаемый способ осуществляют в следующей последовательности. Производят очистку и травление трубок и трубной решетки. Затем устанавливают трубки в отверстия трубной решетки. Перед сваркой осуществляют развальцовку выступающих концов трубок. Вальцовка не предназначена для получения неразъемного соединения и напрямую не обеспечивает герметичности соединения. В процессе вальцовки образуется нахлесточное соединение трубки с трубной решеткой, что значительно упрощает процесс сварки. Для уменьшения деформаций трубной решетки, защиты обратной стороны сварных швов от атмосферы воздуха, отвода тепла от трубной решетки и удобства сварки используется специальное устройство под сварку. В процессе вальцовки происходит прогиб трубной решетки на 0,5-2 мм, в процессе сварки происходит обратный выгиб, который ограничивается прижимной крышкой устройства, в результате чего достигается минимальная деформация трубной решетки. Далее собранный узел (с развальцованными трубками) жестко закрепляют в устройстве под сварку и заполняют его внутренний объем инертным газом с последующей приваркой пакета трубок к трубной решетке в последовательности, обеспечивающей ее равномерный нагрев, ручной аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом в импульсном режиме с использованием присадочной проволоки из бескислородной меди диаметром 1 мм. При практической реализации способа использовались следующие режимы сварки:The proposed method is carried out in the following sequence. Perform cleaning and etching of the tubes and tube sheet. Then install the tube into the holes of the tube sheet. Before welding, flaring of the protruding ends of the tubes is carried out. Rolling is not intended for permanent connection and does not directly provide tightness of the connection. In the process of rolling, an lap joint of the tube with the tube sheet is formed, which greatly simplifies the welding process. To reduce the deformation of the tube sheet, protect the reverse side of the welds from the air atmosphere, remove heat from the tube sheet and ease of welding, a special welding device is used. In the process of rolling, a deflection of the tube sheet by 0.5-2 mm occurs, during the welding process, back deflection occurs, which is limited by the pressure cap of the device, resulting in minimal deformation of the tube sheet. Next, the assembled assembly (with flared tubes) is rigidly fixed in the device for welding and its internal volume is filled with inert gas, followed by welding of the tube bundle to the tube grid in the sequence ensuring its uniform heating, by manual argon-arc welding with a nonconsumable electrode in a pulsed mode using a filler wire of oxygen-free copper with a diameter of 1 mm. In the practical implementation of the method, the following welding modes were used:

- Ток импульса (II) = 120 А;- Pulse current (II) = 120 A;

- Ток паузы (I2) = 32 А;- Pause current (I2) = 32 A;

- Частота импульсов = 45 Гц;- Pulse frequency = 45 Hz;

- Продолжительность тока импульса I1 = 37%.- The duration of the pulse current I1 = 37%.

После сварки происходит охлаждение узла в приспособлении в зажатом состоянии в течение 1-2 часов и выполняется проверка герметичности сварных соединений (керосином, сжатым воздухом), обнаруженные дефекты устраняют, выполняя подварку дефектных участков.After welding, the assembly in the fixture is cooled in the clamped state for 1-2 hours and the tightness of the welded joints (kerosene, compressed air) is checked, the detected defects are eliminated by welding the defective sections.

Отсутствие препятствий технического, технологического или иного порядка для промышленной реализации изобретения и сам факт его реализации на предприятии в процессе изготовления теплообменников делают заявляемое техническое решение соответствующим критерию изобретения «промышленная применимость».The absence of obstacles of a technical, technological or other order for the industrial implementation of the invention and the fact of its implementation at the enterprise in the process of manufacturing heat exchangers make the claimed technical solution consistent with the criteria of the invention “industrial applicability”.

В настоящее время на предприятии используется заявленный способ и устройство для его осуществления для изготовления теплообменных аппаратов.Currently, the company uses the claimed method and device for its implementation for the manufacture of heat exchangers.

Claims (4)

1. Способ сварки труб с трубными решетками, включающий установку труб из медносодержащего материала в отверстия трубной решетки из коррозионно- и жаростойкой стали и аргонодуговую сварку концов труб с трубной решеткой неплавящимся электродом с присадочной проволокой из медносодержащего материала, отличающийся тем, что перед сваркой осуществляют развальцовку каждой трубы с образованием нахлесточного соединения с трубной решеткой, затем полученное нахлесточное соединение жестко закрепляют по всему периметру в устройстве для сварки и осуществляют сварку в импульсном режиме с частотой импульсов 45 Гц, при этом в процессе сварки осуществляют теплоотвод от трубной решетки.1. A method of welding pipes with tube sheets, including the installation of pipes of copper-containing material in the holes of the tube sheets of corrosion-resistant and heat-resistant steel and argon-arc welding of the ends of the pipes with the tube sheet with a non-consumable electrode with a filler wire of copper-containing material, characterized in that the welding is carried out before welding each pipe with the formation of an lap joint with a tube sheet, then the obtained lap joint is rigidly fixed around the entire perimeter in the device for welding and suschestvlyayut welding in the pulsed mode with a pulse frequency of 45 Hz, while the welding process is carried out by heat tubesheet. 2. Устройство для сварки труб с трубными решетками, содержащее корпус, выполненный с возможностью заполнения его внутреннего объема инертным газом, и элемент фиксации трубной решетки, отличающееся тем, что оно снабжено основанием, выполненным с возможностью обеспечения вращения вокруг своей оси установленного на нем корпуса, выполненного с кольцевым фланцем на его верхней части, при этом корпус выполнен в виде замкнутого стакана и с возможностью подачи инертного газа с обратной стороны выполняемого шва, и прижимной крышкой, жестко фиксирующей трубную решетку по периметру относительно кольцевого фланца, при этом прижимная крышка выполнена с центральным ребром для фиксирования трубной решетки в ее центральной части и с каналами циркуляции охлаждающей жидкости, расположенными по ее периметру и в центральном ребре, а основание оснащено тормозом для фиксации корпуса в положении для сварки с исключением его произвольного перемещения.2. A device for welding pipes with tube sheets, comprising a body made with the possibility of filling its internal volume with inert gas, and a fixing element of the tube sheet, characterized in that it is provided with a base made with the possibility of rotation around its axis of the housing mounted on it, made with an annular flange on its upper part, while the body is made in the form of a closed glass and with the possibility of supplying inert gas from the back of the seam, and a clamping cover, firmly fix which holds the tube sheet around the perimeter relative to the annular flange, while the clamping cover is made with a central rib for fixing the tube sheet in its central part and with coolant circulation channels located along its perimeter and in the central rib, and the base is equipped with a brake for fixing the case in position for welding with the exception of its arbitrary movement. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что фланец выполнен с каналами для циркуляции охлаждающей жидкости, расположенными по его периметру.3. The device according to p. 2, characterized in that the flange is made with channels for the circulation of coolant located along its perimeter. 4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что оно оснащено кольцом, выполненным с возможностью исключения деформации прижимной крышки при затяжке болтовых соединений. 4. The device according to p. 2, characterized in that it is equipped with a ring made with the possibility of eliminating the deformation of the pressure cover when tightening the bolted joints.
RU2014136859/02A 2014-09-10 2014-09-10 Method of joining pipes with tube plates and device therefor RU2586176C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014136859/02A RU2586176C2 (en) 2014-09-10 2014-09-10 Method of joining pipes with tube plates and device therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014136859/02A RU2586176C2 (en) 2014-09-10 2014-09-10 Method of joining pipes with tube plates and device therefor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014136859A RU2014136859A (en) 2016-04-10
RU2586176C2 true RU2586176C2 (en) 2016-06-10

Family

ID=55647433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014136859/02A RU2586176C2 (en) 2014-09-10 2014-09-10 Method of joining pipes with tube plates and device therefor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2586176C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2806721C1 (en) * 2023-05-11 2023-11-03 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Нижний Новгород"8 Heat exchanger repair method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU396221A1 (en) * 1970-07-09 1973-08-29 Центральный научно исследовательский институт технологии машиностроени DEVICE FOR ELECTRIC ARC WELDING OF PIPES TO TUBE GRILLES
SU540712A1 (en) * 1975-07-01 1976-12-30 Предприятие П/Я М-5096 The method of welding pipes made of aluminum and its alloys with a tube sheet
SU1107998A1 (en) * 1983-01-11 1984-08-15 Предприятие П/Я А-1132 Method of making weldments
DE3425382A1 (en) * 1983-07-25 1985-02-28 United Aircraft Products, Inc., Vandalia, Ohio METHOD FOR PRODUCING PIPE HEAT EXCHANGERS
US5101892A (en) * 1988-11-17 1992-04-07 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Heat exchanger
RU2291753C1 (en) * 2005-11-22 2007-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет им. акад. С.П. Королева Tube to tube walls securing method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU396221A1 (en) * 1970-07-09 1973-08-29 Центральный научно исследовательский институт технологии машиностроени DEVICE FOR ELECTRIC ARC WELDING OF PIPES TO TUBE GRILLES
SU540712A1 (en) * 1975-07-01 1976-12-30 Предприятие П/Я М-5096 The method of welding pipes made of aluminum and its alloys with a tube sheet
SU1107998A1 (en) * 1983-01-11 1984-08-15 Предприятие П/Я А-1132 Method of making weldments
DE3425382A1 (en) * 1983-07-25 1985-02-28 United Aircraft Products, Inc., Vandalia, Ohio METHOD FOR PRODUCING PIPE HEAT EXCHANGERS
US5101892A (en) * 1988-11-17 1992-04-07 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Heat exchanger
RU2291753C1 (en) * 2005-11-22 2007-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет им. акад. С.П. Королева Tube to tube walls securing method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2806721C1 (en) * 2023-05-11 2023-11-03 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Нижний Новгород"8 Heat exchanger repair method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014136859A (en) 2016-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4592577A (en) Sleeve type repair of degraded nuclear steam generator tubes
CA2798489C (en) Steam generator heating tube repair means and repair method
US7617603B2 (en) Method for inspection and repair
JP2008508468A (en) Exhaust gas system and method for coupling components of an exhaust gas system
EP2696138A2 (en) Preventive maintenance repairing method for welded parts of boiler membrane panels and boiler equipment on which preventive maintenance repairing has been performed
CN110102847A (en) A kind of processing method of aluminium alloy tube radiator core
JPH0220880B2 (en)
CN111360441A (en) Welding method of thick-wall closed ring
CN102284772B (en) Argon arc back sealing welding method for housing of low-pressure water supply heater of third-generation nuclear power steam turbine
RU2586176C2 (en) Method of joining pipes with tube plates and device therefor
KR102032296B1 (en) Electroplating Repair Machine For Tack Expansion And Seal Welding Region, Electroplating Repair System, And Operating Method
CN101628354B (en) Bore welding method of heat exchange tube and tube plate in heat exchanger
KR20160101678A (en) Method for manufacturing core barrel and core barrel
CN109807438A (en) A method of for water heater porcelain enamel steel liner girth welding
RU2456146C1 (en) Method of producing complex combined axially symmetric welded structures
WO2016111232A1 (en) Weld joint for thin sheet member, method for manufacturing can provided with said weld joint, and pipe-laying method for pipe provided with said weld joint
CN110814559A (en) Method for processing forced circulation cooling flue of converter
JP6037621B2 (en) Plug member mounting structure
US4264801A (en) Method of welding tube to header of heat exchanger
JP2005088048A (en) Flange for absorbing welding deformation for piping joint, and piping joint using the same
KR101591291B1 (en) Capillary Assembly for Micro Channel Heat Exchanger Having Heterostructure
CN113172310A (en) Welding process for inlet and outlet connecting pipe of low-temperature reactor pressure vessel and heat exchanger connecting pipe
Hbbani et al. Tube expansion and hybrid friction diffusion bonding of Cu-Ni and ASTM A516 G70 tube-to-tubesheet joints
CN108480824A (en) Heat exchanger tube sheet and heat exchange pipe orifice overlap joint welding method
JPS60177969A (en) Method of jioning ti-al double tube and ti tube plate

Legal Events

Date Code Title Description
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant