SU1098725A1

SU1098725A1 - Method of joining pipe with pipe plate

Info

Publication number: SU1098725A1
Application number: SU813368180A
Authority: SU
Inventors: Владимир Семенович Рогачев; Владимир Кириллович Тригуб; Павел Григорьевич Остапущенко; Борис Пименович Федченко; Валерий Иванович Новиков; Александр Яковлевич Зельцер
Original assignee: Научно-Исследовательский Институт Санитарной Техники И Оборудования Зданий И Сооружений
Priority date: 1981-12-23
Filing date: 1981-12-23
Publication date: 1984-06-23

Abstract

1. СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБЫ С ТРУБНОЙ ДОСКОЙ, при котором трубу размещают в отверстии трубной доски и выполн ют контактную сварку с подводом тока к свариваемым элементам посредством двух изолированных один от другого электродов, один из которых выполнен в виде разрезной втулки, а у другого рабочий конец выполнен коническим, отличающийс тем, что, с целью повышени качества сварки и снижени трудоемкости, соединение трубы с трубной доской осуществл ют посредством вставки в виде кольца, наружный диаметр которого равен наружному диаметру трубы, которое размещают на коническом рабочем конце электрода и токонепровод щей оправке, закрепленной на щтоке, которым снабжают электрод в виде разрезной втулки и который жестко закрепл ют в электроде с коническим рабочим концом, при этом электрод в виде разрезной втулки устанавливают в отверстие трубы, перемещают его до совмещени вставки с торцом трубы и сваривают. 2.Способ по п. 1, отличающийс тем, что часть отверсти в трубной доске выполн ют конусной и до сварки ее заполн ют флюсом. 3.Способ по п. 1, отличающийс тем, что у меньшего основани конусной части отверсти выполн ют цилиндрическую кольцевую проточку.1. METHOD OF CONNECTING A PIPE WITH A PIPE BOARD, in which the pipe is placed in the hole of the tube plate and contact welding is performed with the current being applied to the elements being welded by means of two electrodes isolated from one another, one of which is made in the form of a split sleeve, and the other end made conical, characterized in that, in order to improve the quality of welding and reduce labor intensity, the pipe is connected to the tube plate by means of an insert in the form of a ring, the outer diameter of which is equal to the outer diameter a pipe that is placed on the conical working end of the electrode and a non-conductive mandrel mounted on a brush, which is supplied with an electrode in the form of a split sleeve, and which is rigidly fixed in an electrode with a conical working end, while the electrode in the form of a split sleeve is installed in the hole of the tube, move it until the insert is aligned with the pipe end and is welded. 2. A method according to claim 1, characterized in that a portion of the hole in the tube plate is made tapered and is filled with flux before welding. 3. A method according to claim 1, characterized in that a cylindrical annular groove is formed at a smaller base of the conical part of the aperture.

Description

Изобретение относитс к области сварки , в частности к способам соединени труб с трубными досками, и может найти применение в энергетической, машиностроительной , судостроительной и других отрасл х промышленности. Известен способ приварки труб к трубным решеткам, при котором трубу вставл ют в отверстие трубной решетки и наружную поверхность трубной решетки оплавл ют путем перемещени по ней источника тепла 1. Недостатками способа вл ютс низкие производительность и качество полученного соединени . Известен также способ сварки труб с трубными решетками, при котором трубу устанавливают в отверстии трубной решетки и сварку выполн ют изнутри путем расплавлени концевой части трубы 2. Недостатком этого способа вл етс то. что сварочна , дуга воздействует непосредственно на тело трубы и и только после сквозного ее проплавлени на металл трубной решетки, что затрудн ет регулирование термического цикла сварки в свариваемых детал х и доли металла трубы в металле Известен также способ сварки трубы с трубной доской, заключающийс в том, что трубу ввод т на небольщую глубину в отверстие доски, на трубе в контакте с поверхностью доски устанавливают специальное кольцо треугольного поперечного сечени и путем нескольких орбигальных проходов между концом трубы и отверстием доски осуществл ют оплавление конца трубы , стенки отверсти и части кольца, при этом остальна , нерасплавленна часть кольца служит опорой дл расплавленной части. Данный способ реализуетс приспособлением , содержащим два изолированных токоподвода , одним из которых служит неплав щийс электрод, и специальное кольцо, которое частично сплавл етс и остаетс неотъемлемым элементом готового соединени При таком способе отпадает необходимость в сквозном проплавлении тела трубы 3. Недостаток данных способа и устройства состоит в том, что использование дуговой сварки неплав щимс электродом в глубине отверсти затрудн ет контроль режима сварки и автоматизацию процесса сварки, а также применение эффективного метода сварки под флюсом. Кроме того, способ усложн етс необходимостью изготовлени специальных колец одноразового использовани сложного профил . Наиболее близким к предлагаемому изобретению вл етс способ соединени трубы с трубной доской, заключающийс в том, что трубу устанавливают в отверстие трубной доски и выполн ют контактную рельефную сварку с подводом тока к свариваемым элементам посредством двух изолированных друг от друга электродов, один из которых выполнен в виде разрезной втулки, а у другого рабочий конец выполнен коническим 3. Недостатком известного способа вл етс низкое качество сварного соединени из-за того, что подвод тока осуществл ют по схеме труба-трубна доска. При таком токоподводе поверхность контакта между трубой и доской будет кольцевой по всей поверхности их соприкосновени . При этом контакт будет несовершенным из-за неизбежного наличи зазора между внешней поверхностью трубы и внутренней поверхностью отверсти доски. Больша площадь соприкосновени , несовершенство контакта и отсутствие возможности улучшить его посредством внещних механических усилий, а также интенсивный отвод тепла непосредственно в массу металла трубной доски - все эти факторы делают контактную сварку низкого качества. Дл получени скольконибудь существенной интенсивности оплавлени понадобились бы чрезмерно высокие значени тока сварки. Целью изобретени вл етс повышение качества сварки и снижение трудоемкости. Пвставленна цель достигаетс тем, что согласно способу соединени трубы- с трубной доской, при котором трубу размещают в отверстии трубной доски и выполн ют контактную -сварку с подводом тока к свариваемым элементам посредством двух изолированных один от другого электродов, один из которых выполнен в виде разрезной втулки, а у другого рабочий конец выполнен коническим,соединение трубы с трубной доской осуществл ют посредством вставки в виде кольца, наружный диаметр которого равен наружному диаметру трубы, которое размещают на коническом рабочем конце электрода и токонепровод щей оправке , закрепленной на штоке, которым снабжают электрод в виде разрезной втулки и который жестко закрепл ют в электроде с коническим рабочим концом, при этом электрод в виде разрезной втулки устанавливают в отверсти трубы, перемещают его до совмещени вставки в торцом трубы и сваривают . Кроме того, часть отверсти трубной доски выполн ют конусной и до сварки ее заполн ют флюсом, а у меньшего основани конусной части отверсти трубной доски выполн ют цилиндрическую кольцевую проточку . На фиг. 1 изображена схема осуществлени способа перед началом сварки; на фиг. 2 - то же, в процессе контактной сварки; на фиг. 3 -- заключительный этап сварки - осадка соединени с одновременной раздорновкой нерасплавленной части кольцевого элемента; на фиг. 4 - готовое сварное содинение трубы с трубной доской.The invention relates to the field of welding, in particular to methods of connecting pipes to tube plates, and can be used in the energy, engineering, shipbuilding and other industries. There is a known method of welding tubes to tube grids, in which the tube is inserted into the tube grid hole and the outer surface of the tube grid is melted by moving a heat source 1 along it. The disadvantages of the method are the low productivity and quality of the joint. Also known is a method of welding pipes with tube grids, in which the pipe is installed in the hole of the tube grid and welding is performed from the inside by melting the end portion of the pipe 2. The disadvantage of this method is that. that the arc acts directly on the pipe body and only after it has been penetrated through the metal of the tube grid, which makes it difficult to control the thermal cycle of the welding in the parts to be welded and the fraction of the metal of the pipe in the metal. Also known is a method of welding a pipe with a pipe plate. that the tube is inserted at a shallow depth into the hole of the board, a special ring of triangular cross section is installed on the tube in contact with the surface of the board and by several orbital passages between the end of the tube and a hole in the board melts the end of the pipe, the wall of the hole and part of the ring, while the remaining, unmelted part of the ring serves as a support for the molten part. This method is implemented by a device containing two insulated current leads, one of which is a non-melting electrode, and a special ring that partially fuses and remains an integral element of the finished connection. With this method, the penetration of the pipe body 3 is not necessary. that the use of arc welding with a non-consumable electrode in the depth of the hole makes it difficult to control the welding mode and automate the welding process, as well as ffektivnogo method of submerged arc welding. In addition, the method is complicated by the need to manufacture special disposable rings of a complex profile. The closest to the proposed invention is a method of connecting the pipe to the tube plate, which means that the tube is installed into the hole of the tube plate and contact relief welding is performed with current supplied to the welded elements by means of two electrodes isolated from each other, in the form of a split sleeve, and at the other working end is made conical 3. The disadvantage of this method is the poor quality of the welded joint due to the fact that the current supply is carried out according to the pipe-tr scheme SUA board. With such a current lead, the contact surface between the pipe and the board will be annular over the entire surface of their contact. The contact will be imperfect due to the inevitable presence of a gap between the outer surface of the pipe and the inner surface of the hole in the board. A large area of contact, imperfect contact and the inability to improve it through external mechanical forces, as well as intense heat transfer directly to the metal mass of the tube plate - all these factors make the contact welding of poor quality. To obtain any significant flash intensity, excessively high values of welding current would be needed. The aim of the invention is to improve the quality of welding and reduce labor intensity. The objective is achieved in that, according to the method of connecting a pipe to a tube plate, in which the tube is placed in an opening of the tube plate and contact welding is performed with current supplied to the elements being welded by means of two electrodes isolated from one another. sleeve, and at the other working end is made conical, the connection of the pipe with the tube plate is carried out by means of an insert in the form of a ring, the outer diameter of which is equal to the outer diameter of the pipe, which is placed on In this case, the working end of the electrode and the non-conductive mandrel mounted on the rod, which is supplied with an electrode in the form of a split sleeve and rigidly fixed in the electrode with a conical working end, while the electrode in the form of a split sleeve is installed in the tube aperture, move it to align the insert in pipe end and weld. In addition, a portion of the tube plate opening is made conical and, before welding, it is filled with flux, and a cylindrical annular groove is made at the smaller base of the tapered part of the hole in the tube plate. FIG. 1 shows a scheme for carrying out the method before welding; in fig. 2 - the same, in the process of resistance welding; in fig. 3 — the final stage of welding — a deposit of a joint with a simultaneous expansion of the unmelted part of the ring element; in fig. 4 - finished welded tube splitting with a tube plate.

В отверстие трубной доски 1, частично расточенное на конус с внешней стороны и снабженное кольцевой цилиндрической выточкой 2 у меньшего основани конусной части, ввод т конец привариваемой трубы 3. Кольцевой элемент 4 устанавливают с возможностью продольного перемещени на коническую рабочую часть электрода 5, который подключают к одному из полюсов источника 6 тока (сварочного трансформатора ), а к другому полюсу источника 6 подключен второй электрод 7, выполненный в виде разрезной втулки, закрепленной на конце штока 8. Электрод 5 изолирован от штока 8 изолирующей втулкой 9; между первым и .вторым электродами на штоке 8 устанавливают оправку 10, выполненную из тугоплавкого токонепровод щего материала . В конусную часть отверсти трубной доски 1 вокруг конца трубы 3 засыпают слой флюса 11 ниже уровн торца трубы 3. Устройство дл сварки снабжено средством 12 дл создани необходимого усили Р, показанным пунктиром, которое может в простейшем случае представл ть собой оголовок с руко тками либо может быть выполнено в виде, например, гидравлического или пневматического домкрата. В результате сварки образуетс сварной шов 13 между трубной доской 1, трубой 3 и кольцевым элементом 4.The end of the welded pipe 3 is inserted into the hole of the tube plate 1, partially bored on the cone from the outside and provided with an annular cylindrical groove 2 at the smaller base of the conical part 3. The ring element 4 is installed with the possibility of longitudinal movement on the conical working part of the electrode 5, which is connected to one of the poles of the current source 6 (welding transformer), and the second pole of the source 6 is connected to the second electrode 7, made in the form of a split sleeve fixed to the end of the rod 8. The electrode 5 is insulated n from the stem 8 of the insulating bushing 9; A mandrel 10 made of a refractory non-conducting material is placed between the first and second electrodes on the rod 8. A flux layer 11 below the level of the pipe end face 3 is poured into the tapered part of the tube plate 1 around the end of the pipe 3. The welding device is equipped with means 12 for creating the necessary force P, shown by a dotted line, which can in the simplest case be a tip with handles be made in the form of, for example, a hydraulic or pneumatic jack. As a result of welding, a weld 13 is formed between the tube plate 1, the tube 3 and the annular element 4.

Пример. Отверстие диаметром 57,5 мм трубной доски 1 теплообменника, имеющей толщину .18 мм и изготовленной из стали 20, зенкуют с помощью конической зенковки с наружной стороны на конус. Высота конусной части отверсти 9 мм, угол раскрыти 20°. У нижнего основани конической части отверсти выполн ют с помощью цилиндрической зенковки цилиндрическую выточку высотой 4 мм, диаметром 62 мм. В отверстие ввод т с внутренней стороны трубу 3 с наружным диаметром 57 мм, внутренним диаметром 51 мм из стали 20 таким образом, что рассто ние от торца трубы 3 до основани кольцевой выточки составл ет 8 мм. Кольцевой 4, который представл ет собой отрезок трубы из того же металла и того же диаметра, что и труба 3, имеющий высоту 15 мм, надевают на устройство дл сварки таким образом, что он упираетс торцом в основание расшир ющейс (конической) части электрода 5. В кольцевой зазор между трубой 3 и стенками конической части отверсти трубной доски засыпают слой флюса 11 на основе буры высотой 7 мм. При этом верхний торец трубы 3 выступает над слоем флюса на 1 мм. Затем электрод 7 с оправкой 10 ввод т в полость трубы 3 до тех пор, пока нижний торец кольцевого элемента 4 не окажетс на рассто нии 5 мм от торца трубы 3. После этого начинают процесс сварки. Дл этого включают ток от источника 6 пи .тани , который представл ет собой источник питани стыковой сварочной машины типа МСГУ-500, мощностью 320 кВа, и начинают сближение торцов кольцевого элеме {та 4 и трубы 3 до соприкосновени . При этом электрод 7 и оправка 8 скольз т в полости трубы 3. После соприкосновени торцов продолжают поступательное движение устройства с посто нным усилием Р, равным 90 кгс, создаваемым с помощью пневматического домкрата. При этом происходит интенсивный разогрев и оплавление торцов.Example. A hole with a diameter of 57.5 mm of the tube plate 1 of the heat exchanger, having a thickness of .18 mm and made of steel 20, is countersinked with a conical countersink from the outside to the cone. The height of the tapered portion of the hole is 9 mm, the opening angle is 20 °. At the lower base of the conical part, the holes are made using a cylindrical countersink with a cylindrical bore with a height of 4 mm and a diameter of 62 mm. A tube 3 with an outer diameter of 57 mm, an inner diameter of 51 mm of steel 20 is introduced into the opening from the inside so that the distance from the end of the pipe 3 to the base of the annular undercut is 8 mm. An annular 4, which is a section of pipe of the same metal and of the same diameter as the pipe 3, having a height of 15 mm, is put on the welding device in such a way that it rests against the base of the expanding (conical) part of the electrode 5 In the annular gap between the pipe 3 and the walls of the conical part, the tube plate hole is filled with a flux layer 11 on the basis of a 7 mm high borax. In this case, the upper end of the pipe 3 protrudes 1 mm above the flux layer. Then, the electrode 7 with the mandrel 10 is introduced into the cavity of the pipe 3 until the lower end of the annular element 4 is 5 mm from the end of the pipe 3. After that, the welding process begins. For this purpose, a current from a source of 6 PI. Tani is included, which is a power source of a 320 kVA butt welding machine of the MSGU-500 type, and the convergence of the ends of the annular element {ta 4 and pipe 3 before contact begins. At the same time, the electrode 7 and the mandrel 8 slide in the cavity of the pipe 3. After contact between the ends, the device continues to move inward with a constant force P equal to 90 kgf created by a pneumatic jack. When this occurs, intense heating and melting of the ends.

Кольцевой элемент 4 служит в качестве присадочного материала. В месте соприкосновени торцов образуетс равномерный плоский источник тепла, перемещающийс при оплавлении вдоль оси трубы. Слой флюса предотвращает окисление металла и потери тепла. Зона оплавлени , температура в которой достигает 2000°С, достигает основани кольцевой выточки 2, и вносимое в эту зоНу тепло разогревает, а затем опл ет кромку отверсти , примыкающую к трубе.The annular element 4 serves as a filler material. At the point of contact between the ends, a uniform flat heat source is formed, which moves when it melts along the pipe axis. A layer of flux prevents metal oxidation and heat loss. The melting zone, the temperature of which reaches 2000 ° C, reaches the base of the annular recess 2, and the heat introduced into this zone heats up, and then swallows the edge of the orifice adjacent to the pipe.

В процессе оплавлени и продолжающейс пластической деформации под действием усили Р- происходит формирование сварного шва 13 под слоем флюса. Расплавленный металл, образовавшийс при оплавлении торцов и кромок отверсти , заполн ет кольцевую выточку 2 и частично распростран етс в конусную часть отверсти . Образование внутреннего грата в месте сварного шва предотвращаетс наличием оправки 10 из тугоплавкого токонепровод щего материала, например молибденового стекла. После 12 с хода процесса усилие Р измен ют, довод его до 270 кгс, и осуществл ют в течение 3 с осадку сварного соединени . При этом коническа верхн часть электрода 5 входит в разогретую, нерасплавленную хвостовую часть кольцевого элемента 4 и раздорновывает ее по профилю конической части отверсти трубной доски. По окончании дорновки источник питани отключают и извлекают сварочное устройство из трубы 3.In the process of melting and continuing plastic deformation under the action of the force P-, a weld 13 is formed under the flux layer. The molten metal formed during the melting of the ends and edges of the hole fills the annular recess 2 and partially spreads into the tapered portion of the hole. The formation of internal deburring at the site of the weld is prevented by the presence of a mandrel 10 of refractory non-conductive material, such as molybdenum glass. After 12 s of the process, the force P is changed, bringing it to 270 kgf, and the weld joint is deposited for 3 s. At the same time, the conical upper part of the electrode 5 enters the heated, unmelted tail section of the ring element 4 and distorts it along the profile of the conical part of the tube plate opening. At the end of the dornovka, the power source is disconnected and the welding device is removed from the pipe 3.

В результате получено прочное герметичное сварное соединение между стенкой отверсти трубной доски 1, трубой 3 и кольцевым элементом 4. Дл подготовки сварочного устройства к выполнению следующих сварных соединений достаточно надеть на него другой кольцевой элемент 4. Устройство может быть использовано дл приварки к трубным доскам трубы из различных металлов, дл этого нужно лишь подбирать соответствующие кольцевые элементы 4 одноразового использовани .As a result, a strong hermetic welded joint between the wall of the aperture of the tube plate 1, the tube 3 and the annular element 4 is obtained. To prepare the welding device for making the following welded joints, it is enough to put another ring element 4 on it. The device can be used to weld the various metals, for this it is necessary only to select the corresponding ring elements 4 disposable.

В случа х, когда необходимо приваривать к трубным доскам трубы небольшого диаметра (20 мм и менее), дл осуществ лени . процесса сварки достаточно усили , развиваемого вручную, и в таком случае,In cases where it is necessary to weld pipes of small diameter (20 mm or less) to the tube plates, to do this. the welding process is sufficiently developed by hand, in which case

устройство может быть снабжено простым оголовком с руко тками.the device can be equipped with a simple tip with handles.

Предлагаемый способ позвол ют обеспечить высокое качество сьарки и производительность процесса сварки трубы с трубными досками, благодар тому, что образование сварного соединени производитс за один цикл при простом пр молинейном движении сварочного устройства и может быть легко автоматизировано. Дл ведени процесса не требуетс высокой квалификации сварщика.The proposed method allows to ensure high quality of welding and productivity of the process of welding a pipe with pipe plates, due to the fact that the formation of a welded joint is performed in one cycle with a simple straight linear movement of the welding device and can be easily automated. The process does not require highly skilled welders.

Фиг. гFIG. g

Фиг.ЗFig.Z

ФигЛFy

Claims

1. METHOD FOR PIPE CONNECTION WITH TUBE BOARD, in which the pipe is placed in the hole of the tube plate and resistance welding is performed with the current supplied to the elements being welded using two electrodes isolated from one another, one of which is made in the form of a split sleeve, and the other has a working end made conical, characterized in that, in order to improve the quality of welding and reduce the complexity, the connection of the pipe with the tube plate is carried out by inserting in the form of a ring, the outer diameter of which is equal to the outer diameter of tr loss, which is placed on the conical working end of the electrode and a non-conductive mandrel mounted on the rod, which is supplied with an electrode in the form of a split sleeve and which is rigidly fixed in the electrode with a conical working end, while the electrode in the form of a split sleeve is installed in the hole of the pipe, move it to combining the insert with the end of the pipe and weld.

2. The method according to π. 1, characterized in that part of the hole in the tube plate is tapered and is filled with flux prior to welding.

3. The method according to π. 1, characterized in that at the smaller base of the conical part of the hole perform a cylindrical annular groove.

SS

Fig!

SU „., 1098725