RU2636779C2 - Способ соединения узла "труба - трубная решётка" сваркой трением - Google Patents
Способ соединения узла "труба - трубная решётка" сваркой трением Download PDFInfo
- Publication number
- RU2636779C2 RU2636779C2 RU2016109059A RU2016109059A RU2636779C2 RU 2636779 C2 RU2636779 C2 RU 2636779C2 RU 2016109059 A RU2016109059 A RU 2016109059A RU 2016109059 A RU2016109059 A RU 2016109059A RU 2636779 C2 RU2636779 C2 RU 2636779C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- washer
- tube sheet
- tube
- conical
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано для получения сваркой трением соединения «труба - трубная решетка», например, при изготовлении теплообменных аппаратов. На свариваемых торцах трубы и трубной решетки устанавливают шайбу, внутренний диаметр которой равен проходному сечению трубы, внешняя ее поверхность имеет коническую и цилиндрическую части, а кромки трубы и отверстия трубной решетки имеют внутренние конические поверхности с углом скоса, соответствующим углу скоса конической поверхности шайбы. Приводят во вращение шайбу с усилием прижатия и последующим проковочным усилием после прекращения ее вращения. Особенностью способа соединения узла «труба - трубная решетка» является выполнение полости заданных размеров, полученной путем дополнительной расточки отверстия в трубной решетке. Такая полость обеспечивает в процессе сварки трением выдавливание разогретого металла (грата) и вынос в нее поверхностных загрязнений как с наружной поверхности трубы, так и с трущихся конических поверхностей трубной решетки и шайбы. За счет предотвращения попадания загрязнений в сварной шов достигается повышение его качества. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области технологии сварки трением, а именно к способам получения соединения «труба - трубная решетка» теплообменных аппаратов.
Известен способ соединения трубчатых элементов с трубными решетками (патент SU 1301612 А1). Для реализации способа вспомогательную деталь, посредством которой осуществляют сварку трением торца трубы с торцом отбортовки отверстия трубной решетки, выполняют в виде многогранника и устанавливают с зазором в углублении оправки, имеющем тот же контур. При этом величина зазора между многогранником и вспомогательной деталью подбирается таким образом, чтобы при достижении окончания стадии нагрева грани вспомогательной детали срезались.
Однако такой способ неприменим в случае значительной толщины трубной решетки из-за невозможности реализации отбортовки, что характерно для большинства теплообменных аппаратов на объектах нефтегазовой и нефтехимической промышленности. Также подготовка соединения «труба - трубная решетка» под сварку (вставка трубы в отбортованное отверстие трубной решетки) в соответствии со способом, указанным в вышеназванном патенте, при сборке теплообменных аппаратов со значительными габаритами (длиной труб и диаметром трубной решетки) будет требовать значительного количества пригоночных механических операций для обеспечения наличия плоскости по свариваемым поверхностям трубной решетки и трубы.
В качестве прототипа принят известный способ соединения трубчатых элементов с трубными решетками (патент RU 2524468 С2 - Способ соединения узла «труба - трубная решетка» сваркой трением).
Для реализации способа на свариваемых торцах трубы и трубной решетки устанавливают шайбу, внешняя поверхность которой имеет коническую и цилиндрическую части, а внутренний диаметр равен проходному сечению трубы. Предварительно производят совместную обработку кромок трубы и отверстия трубной решетки с образованием внутренней конической поверхности узла «труба - трубная решетка» с углом скоса, соответствующим углу скоса конической поверхности шайбы, для их совмещения при установке шайбы. Внешний диаметр цилиндрической части шайбы меньше максимального диаметра упомянутой внутренней конической поверхности узла. Приводят во вращение шайбу с усилием прижатия и последующим проковочным усилием после прекращения ее вращения. Прикладываемые усилия обеспечивают соединение за счет отсутствия возможности вращения обеих свариваемых деталей.
Недостатком известного способа является сложность получения качественного соединения путем сварки трением вследствие постоянного поступления имеющихся загрязнений с наружной поверхности трубы, с конической поверхности отверстия в трубной решетке и с конической поверхности шайбы в сварное соединение, что приводит к нарушению его сплошности и снижению качества. Для получения качественного сварного шва требуется трудоемкая подготовка деталей перед сваркой, состоящая из очистки указанных поверхностей от загрязнений и окисных пленок.
Технической задачей предлагаемого решения является повышение качества сварного шва при осуществлении предлагаемого способа соединения деталей сваркой трением за счет исключения попадания загрязнений в стык трущихся деталей с наружной поверхности трубы, с конической поверхности отверстия в трубной решетке и с конической поверхности шайбы.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе соединения узла «труба - трубная решетка» сваркой трением, включающем фиксацию деталей соединения, установку на свариваемых торцах трубы и трубной решетки шайбы, внутренний диаметр которой равен проходному сечению трубы, а внешняя поверхность ее имеет коническую и цилиндрическую части, подготовку кромок трубы и трубной решетки с образованием внутренних конических поверхностей узла «труба - трубная решетка» с углом скоса, соответствующим углу скоса конической поверхности шайбы, для их совмещения при установке шайбы, приведение во вращение шайбы с усилием прижатия и последующим проковочным усилием после прекращения ее вращения, согласно изобретению отверстия в трубной решетке со стороны свариваемого торца выполняют с расточкой диаметра до размера, равного наружному диаметру трубы, увеличенному на 1,2÷1,5 толщины стенки трубы, а глубиной не более половины толщины трубной решетки и не менее четверти толщины трубной решетки от внутреннего края скоса отверстия трубной решетки.
Выполнение каждого отверстия трубной решетки с расточкой диаметра до размера, равного наружному диаметру трубы, увеличенному на 1,2÷1,5 толщины стенки трубы, а глубиной не более половины толщины трубной решетки и не менее четверти толщины трубной решетки от внутреннего края скоса отверстия трубной решетки, при приложении усилий во время сварки трением обеспечивает выдавливание разогретого металла (грата) и вынос им поверхностных загрязнений в образованную расточкой отверстия полость с наружной поверхности трубы, с конической поверхности отверстия в трубной решетке и с конической поверхности шайбы и тем самым предотвращает попадание загрязнений в сварной шов. Размеры диаметра и глубины расточки в указанных пределах не только достаточны для размещения в образованной полости выдавленного металла, но также согласуются с шагом расположения труб и не ослабляют трубную решетку. Пределы размеров получены опытным путем.
Способ соединения узла «труба - трубная решетка» сваркой трением иллюстрируется чертежами,
где на фиг. 1 дан общий вид соединения узла «труба - трубная решетка» до начала сварки в разрезе;
на фиг. 2 дан общий вид соединения узла «труба - трубная решетка» в процессе сварки в разрезе и схематичное размещение грата в полости расточенного отверстия;
на фиг. 3 дан вид А с фиг. 2 в разрезе - схематичное размещение грата в полости расточенного отверстия в процессе сварки.
На фиг. 1 представлена схема соединения узла «труба - трубная решетка» до начала сварки трением после подготовки и установки всех деталей узла.
Способ осуществляют следующим образом. Детали узла содержат трубу 1, трубную решетку 2, шайбу 3. Труба 1 имеет наружный диаметр D1 и стенку толщиной S; отверстия 4 в трубной решетке 2 выполнены диаметром D4, равным наружному диаметру трубы D1, т.е. D4=D1, внутренний диаметр шайбы 3 равен проходному диаметру D2 трубы, а наружный диаметр D3 шайбы 3 ограничен шагом отверстий 4 диаметром D4 в трубной решетке 2.
В отверстиях 4 трубной решетки 2 со стороны свариваемого торца выполняют расточки 5 с диаметром D5, равным диаметру D4 (D4=D1), увеличенному на 1,2÷1,5 толщины S стенки трубы, т.е. D5=D4+(1,2÷1,4)S, и глубиной L1, равной не более половины толщины L трубной решетки, т.е. L1≤0,5L, и не менее четверти толщины трубной решетки от внутреннего края скоса отверстия трубной решетки - L2, т.е. L2≥0,25L.
Трубу 1 фиксируют относительно трубной решетки 2 и осуществляют соответствующую подготовку кромок трубы и трубной решетки с образованием внутренней конической поверхности с углом скоса, соответствующим углу скоса конической поверхности шайбы. При установке шайбы 3 в сопряжение с трубной решеткой 2 и трубой 1 по соответствующим коническим поверхностям между этими тремя деталями 1, 2, 3 узла «труба - трубная решетка» образуется полость Р.
Далее специальной оснасткой приводят во вращение шайбу 3 с усилием прижатия и последующим проковочным усилием после прекращения вращения.
На фиг. 2 и фиг. 3 представлено схематично соединение узла «труба - трубная решетка» во время сварки трением и выдавливание разогретого металла (грата) с образованием колец 6, 7 на периферии шайбы, колец 8, 9 внутри отверстия аналогично как при способе по прототипу. В полости Р расточенного отверстия диаметром D5 образуются кольца 10, 11, 12 и 13. Кольцо 10 формируется за счет металла трубной решетки и в его структуре окажутся загрязнения и окислы с поверхности отверстия и с конических поверхностей. Кольца 11 и 12 формируются за счет металла шайбы и в их состав войдут загрязнения с трущихся конических поверхностей решетки и шайбы. Кольцо 13 образуется за счет металла трубы и в его состав уйдут загрязнения с ее наружной поверхности и с трущихся конических поверхностей трубы и шайбы.
Особенностью заявляемого соединения узла «труба - трубная решетка» является то, что наличие полости Р, полученной путем дополнительной расточки отверстия в трубной решетке, обеспечивает в процессе сварки трением выдавливание разогретого металла (грата) и вынос им поверхностных загрязнений в образованную расточкой отверстия полость как с наружной поверхности трубы, так и с поверхностей отверстий в трубной решетке и шайбы, и тем самым предотвращает попадание загрязнений в сварной шов.
Заявляемый способ соединения узла «труба - трубная решетка» апробирован в ООО «КТИАМ» (г. Челябинск).
Сваривали экспериментальный теплообменник, состоящий из труб с наружным диаметром D4=D1=60 мм, стенкой S=5 мм и трубной решеткой толщиной L-20 мм. Отверстия в трубной решетке выполняют с расточкой диаметра D4=D1 до диаметра D5=(D4+1,4S)=67 мм на глубину L1=9 мм. После установки трубы в решетку выполняли совместную зенковку скоса с углом 20 градусов. Привариваемая шайба имела наружный диаметр 76 мм и внутреннее отверстие диаметром D2=50 мм.
При сопряжении шайбы 3 с трубной решеткой 2 и трубой 1 по соответствующим коническим поверхностям между этими тремя деталями 1, 2, 3 узла «труба - трубная решетка» образована полость Р.
На сделанных после сварки шлифах разрезанного сварного соединения загрязнений и окислов в стыке не обнаружено.
В кольцах грата, сформировавшихся в полости, зафиксирована неоднородность, обусловленная наличием загрязнений на свариваемых деталях вместе их стыка.
Заявляемый способ соединения может быть применен как при изготовлении теплообменной аппаратуры, так и при ее ремонте, обеспечивая более высокое качество сварного шва.
Claims (1)
- Способ соединения узла «труба - трубная решетка» сваркой трением, включающий фиксацию деталей соединения, установку на свариваемых торцах трубы и трубной решетки шайбы, внутренний диаметр которой равен проходному сечению трубы, внешняя ее поверхность имеет коническую и цилиндрическую части, а кромки трубы и отверстия трубной решетки имеют внутренние конические поверхности с углом скоса, соответствующим углу скоса конической поверхности шайбы, для их совмещения при установке шайбы, после чего приводят во вращение шайбу с усилием прижатия и последующим проковочным усилием после прекращения ее вращения, отличающийся тем, что отверстия трубной решетки со стороны свариваемого торца выполняют с расточкой диаметра до размера, равного наружному диаметру трубы, увеличенному на 1,2÷1,5 толщины стенки трубы, а глубиной не более половины толщины трубной решетки и не менее четверти толщины трубной решетки от внутреннего края скоса отверстия трубной решетки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016109059A RU2636779C2 (ru) | 2016-03-11 | 2016-03-11 | Способ соединения узла "труба - трубная решётка" сваркой трением |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016109059A RU2636779C2 (ru) | 2016-03-11 | 2016-03-11 | Способ соединения узла "труба - трубная решётка" сваркой трением |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016109059A RU2016109059A (ru) | 2017-09-14 |
RU2636779C2 true RU2636779C2 (ru) | 2017-11-28 |
Family
ID=59893520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016109059A RU2636779C2 (ru) | 2016-03-11 | 2016-03-11 | Способ соединения узла "труба - трубная решётка" сваркой трением |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2636779C2 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU118209A1 (ru) * | 1949-07-11 | 1957-11-30 | Л.Л. Богуславская | Способ ингибировани реакции полимеризации тетрафторэтилена |
JPS54112761A (en) * | 1978-02-24 | 1979-09-03 | Hitachi Ltd | Welding method for tubular body |
US5101892A (en) * | 1988-11-17 | 1992-04-07 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Heat exchanger |
RU2173232C2 (ru) * | 1999-12-06 | 2001-09-10 | Самарский государственный аэрокосмический университет им. акад.С.П. Королева | Способ закрепления труб в трубных решетках |
RU2524468C2 (ru) * | 2012-11-21 | 2014-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Способ соединения узла "труба-трубная решетка" сваркой трением |
-
2016
- 2016-03-11 RU RU2016109059A patent/RU2636779C2/ru active IP Right Revival
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU118209A1 (ru) * | 1949-07-11 | 1957-11-30 | Л.Л. Богуславская | Способ ингибировани реакции полимеризации тетрафторэтилена |
JPS54112761A (en) * | 1978-02-24 | 1979-09-03 | Hitachi Ltd | Welding method for tubular body |
US5101892A (en) * | 1988-11-17 | 1992-04-07 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Heat exchanger |
RU2173232C2 (ru) * | 1999-12-06 | 2001-09-10 | Самарский государственный аэрокосмический университет им. акад.С.П. Королева | Способ закрепления труб в трубных решетках |
RU2524468C2 (ru) * | 2012-11-21 | 2014-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Способ соединения узла "труба-трубная решетка" сваркой трением |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016109059A (ru) | 2017-09-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI723246B (zh) | 用於機械及結構配管之機械聯結器 | |
US20170219299A1 (en) | Process of friction stir welding on tube end joints and a product produced thereby | |
KR102365943B1 (ko) | 클래드 강관 제조 방법 | |
EP2072173A1 (de) | Verfahren zum Verbinden von Rohrboden und Rohren sowie Reibwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens | |
JP2013127356A5 (ru) | ||
CN109237157B (zh) | 一种钢管的复合接头结构及辅助工具和制造方法 | |
US9555463B2 (en) | Piping system | |
RU2636779C2 (ru) | Способ соединения узла "труба - трубная решётка" сваркой трением | |
CN101776414A (zh) | 一种用于套管式换热器的套管端口的转向连接方法 | |
JP4551462B2 (ja) | ルーズフランジ式フレア管継手のシール性改善方法、フレア部端面角度制御方法、ルーズフランジ式フレア管継手、ルーズフランジ式フレア管継手用鋼管、ルーズフランジ式フレア管継手用鋼管の製造方法及び鋼管の接合方法 | |
CN104259645A (zh) | 一种钛管与管板的焊接工艺 | |
CN104942050B (zh) | 一种建筑施工管道用管口调节器 | |
JPH1026490A (ja) | 管装置における熱交換管の修理方法 | |
RU2524468C2 (ru) | Способ соединения узла "труба-трубная решетка" сваркой трением | |
RU2524461C2 (ru) | Способ соединения труб с коллектором парогенератора | |
JP6547777B2 (ja) | 鋼管矢板の継手構造および鋼管矢板の施工方法 | |
RU161305U1 (ru) | Соединение секций биметаллического секционного радиатора | |
EP3904819B1 (en) | Heat exchanger header fabricated with integral flange using additive metal process | |
CN114810756A (zh) | 一种声测管的连接装置 | |
RU161303U1 (ru) | Биметаллический секционный радиатор | |
WO2020088554A1 (zh) | 钎焊管路接头以及加工方法 | |
EP2591242A1 (en) | A bearing ring and a method for its manufacturing | |
RU2128098C1 (ru) | Способ соединения труб с трубной решеткой | |
RU162420U1 (ru) | Соединение секций биметаллического секционного радиатора | |
RU2581750C1 (ru) | Способ изготовления секционного биметаллического радиатора |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200312 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210312 |