Изобретение относитс к производству теплообменных аппаратов, в част ности к креплению труб в трубных решетках . Известен способ креплени труб в трубных решетках, осуществл ем1 1й развальцовкой с образованием нат га между трубой и трубной решеткой по всей длине их контакта Щ. Такие соединени надежны И удовлетворительно работают в регламентированных режимах эксплуатации тепло .обменного аппарата. Однако, в экстре мальных услови х работы, например при возникновении автоколебаний труб ньк пучков, вальцованные соединени разрушаютс в опасном сечении - в начале вальцованного по са из-за остаточных напр жений большой величины распределенных по всей площади контакта трубы и решетки. Из-за разруше ни вальцованных соединений тетшорб .менных аппаратов, работающих при поВьш1енных уровн х вибраций трубных пучков, снижаетс срок их службы, . что вызывает необходимость дополни . тельного изготовлени аппаратов. Цель изобретени - увеличение сро ка службы теплообменных аппаратов пу тем повышени вибропрочности вальцованнь1х соединений. . . , „ . , Поставленна цель достигаетс тем что согласно способу, заключающемус в развальцовке трубы с образованием «нат га между трубой и решеткой, трубу предварительно закрепл ют в отверстии трубной решетки у ее внутренней плоскости в локальных участках одного сеЧени , суммарна окружна длина которых составл ет не более 60% длины окружности на внутреннем диаметре трубы, а развальцовку трубы производ т от зоны закреплени до наружной плоскости трубной р-ешетки Развальцовку осуществл ют инструментом с вращающимис роликами, перемещающимис в осевом направлении, причем развальцовку производ т в-два этапа: на первом этапе t трубу разваль-доВДзают до выбора зазора между : ттрубой и решеткой по всей длине сопр йени , а на втором этапе до за дашой степени развальцовки от зоны закреплени до наружной плоскости Трубной решётки. . Применение предлагаемого способа повышает вибропрочность вальцованных соединений вследствие уменьшени объема материала трубы, наход щейс в зоне максимальных напр жений, т.е. в зоне контакта трубы с трубной решеткой . В описываемом способе труба и решетка контактируют в опасном сечении не по всей длине окружности, а только в локальньк участках, между которыми имеет место зазор или контакт без нат га. Эксперименты показали , что при выполнении соединений по предлагаемому способу предел выносливости , характеризующий вйбропрочность соединений, увеличиваетс , в зависимости от материала труб, на 30-70% по сравнению с пределом выносливости соединений, развальцованных без лредварительного закреплени труб у внутренней плоскости трубной решетки . Дл того, чтобы при последуйщей развальцовке не создавать дополнительно остаточные напр жени в опасном сечении труб, их деформирование с заданной степенью необходимо производить на участке от зоны закреплени до наружной плоскости решетки. Вальцовки завод т в трубу, не довод 1-2 мм до зоны закреплени , и развальцовывают трубу до заданной степени на всем участке контакта роликов с трубой. При применении роликовых инструментов, перемещающихс В осевом направлении к наружной плоскости трубной решетки (труборасширители ), невозможно обеспечить При однократном проходе развальцов;ку соеди нений с заданной степенью сразу же за зоной закреплени . Особенность работы труборасширител заключаетс в том, что ролики в начале развйльцовки перемещаютс не только в радиальном , но и в осевом направлени х, плавно увеличива наружный диаметр трубы от исходного значени до соответствующего заданной в технологическом процессе степени развальцовки. Так хсак качество вальцованных соединений обеспечиваетс только зоной вальцованного по са с заданной степенью развальцовки, то наличие такс™ го переходного участка, уменьшающего длину Вальцованного по са, снижает герметичность и прочность вальцованных соединений. Прот женность переходного участка в основной зависит от величины исходного зазора между трубой и поверхностью отверсти и, например, при развальцовке труб размером . 16x1,5 мм составл ет при минимальном зазоре примерно 10 мм, при максимальном -г примерно 20 мй. Следовательно , дл сокращени переходного участка и увеличени длины валь цованного по са необходимо развапь цовку с заданной степенью производит при нулевом зазоре, чтобы ролики тру борасширител ,сразу же деформировали трубу совместно с решеткой. По сравнению с известным предлагаемый способ повышает ррок службы теплообменных аппарато1В и снижает расходы на их изготовление за счет повышени вибропрочности вальцованны соединений. На фиг,1 показана труба, вставлен на с зазором в отверстие трубной ре шетки j на .2 - труба, закреплен-. .па п отверстии трубной решетки, и труборасниритель в исходном положении перед первым этапом развальцовки на фиг.З - исходное положение труборасширител перед:вторым этапом развальцовки; на фиг.4 - развальцованное соединение; на фиг.5 - сече-. нйе А-А на фиг.4. В трубу 1 (фиг.1), вставленную в трубную решетку 2, завод т цанговый инструмент (не показйн) н, раздвига Лепестки инструмента, деформируют трубу в локальных уч:астках ; 3 (фиг.2) до создани нат га между этими , участками и поверхностью отверсти . Зону .закреплени располагают на рассто нии 2-4 мм от внутренней плоскрс ти трубной решетки. Число локальных участков выбирают из услови обеспечени их суммарной окружной длины :(не более 60% длины окружности) на. внутреннем диаметре трубы. Величину нат га в локальных участках подбирают экспериментально так, чтобы при последующей развальцовке труба не провора 1ивалась. ртносительно оси. Зй тем Цанговый инструмент вывод т из трубы и производ т развальцовку При использовании инструментов, не перемещающихс в осевом направлении (.вальцовок), их, устанавливают за зоной закреплени и развальцовывают трубу с заданной степеныЬ развальцовки от зоны закреплени до наружной плоскости трубной решетки за од- ну установку инструмента. При использовании инструментов, перемещающихс в осевом направлении (труборасширителей ) подготавливанп- два ком плекта инструментов, отличающихс величиной максимального диаметра расположени роликов и соответственно максимальным диаметром деформировани трубы, а также глубиной заводки в трубу. В первом комплекте труборасширители настраивают на величину деформировани трубы, равной величине зазора между трубой и отверстием трубной решетки, и на глубину заводки , равную толщине трубной решетки, а во втором комплекте - на величину деформировани трубы, соответствующую заданной степени; развальцовки, и на глубину заводки в трубу - до зоны закреплени . На первом этапе в трубу 1, закрепленную по локальным участкам 3 в трубной решетке 2 , (фиг.2), завод т труборасширитель 4 первого комплекта так, чтобы ролики 5 располагались з.а трубной решеткой 2. При вращении труборасширител ролики 5 в начальный момент перемещаютс в радиальном и осевом направлени х , деформиру трубу При этом переходный участок, на котором наружный диаметр плавно увеличиваетс от исходной величины до величины диаметра отверсти , из-за начального расположени роликов за трубной решеткой также расположен за трубной решет1 ой. Поэтому после первого этапа/развальцовк труба оказьшаетс деформированной по наружному диаметру на величину исходного зазора по всей толщине трубной решетки. Так как труба на первом этапе не привальцована к трубной решётке, то и дополнительные остаточные контактные, напр жени между локальными участками трубы и решеткой в зоне закреплени не возникают. На втором этапе развальцовки в трубу 1 завод т труборасширитель А, вз тый из второго комплекта (фиг.З). При этом ролики 5 располагает в трубной решетке за зоной закрегшени . При вращении труборасширител из-за отсутстви зазора ролики 5 начинают сразу же деформировать трубу совместно с трубной решеткой, увеличива степень развальцовки от нул до требуемого значени . При этом величина переходного участка уменьшаетс с 10-20 мм до 2-4 мм, Ир и м е р. Изготавливают две группы образцов вальцованных соединений мельхиоровых труб размером 16/1,5 мм с латунными трубными решетками толщиной 30 мм. Трубы образцов первой группы развальцовывают труборасширителем за один проход по всей толщине.решетки без предварительного закреплени труб, а трубы образцов второй группы развальцовывают труборасишрител ми по предлагаемому способу с предварительным закреплением в шести локальных участка длиной по 3,5 мм каждый. Величина пе реходного участка развальцованной трубы от исходного ее диаметра до ди аметра, соответствующего требуемой степени развальцовки (10%) составл 756 ет дл первой группы 9,6-19,8 мм, а дл второй группы 2-3,8 мм. Испытани вибропрочности образцов при переменном изгибе с 4acTOTofi 50 Гц на базе 10 циклов показывают, что предел выносливости образцов, вьщолненных по базовому способу равен 90 МПа, а по предлагаемому 120 МПа. При этом герметичность соединений первой группы составл ет в зависимости от фактической длины вальцованного по са от 12 до 25 МПа, а соединений второй группы в св зи с увеличением длины вальцованного по са от 28 до 34 МПа.The invention relates to the manufacture of heat exchangers, in particular to the fastening of pipes in tube grids. The known method of fastening pipes in tube sheets is carried out by 1st flaring with the formation of tension between the pipe and tube sheet along the entire length of their contact Sch. Such connections are reliable And work satisfactorily in regulated operating modes of the heat exchanger. However, under extreme conditions of operation, for example, when self-oscillations of tubes of nick bundles occur, the rolled joints are destroyed in a dangerous section — at the beginning of the rolled strip due to residual stresses of large magnitude distributed over the entire area of contact between the tube and the grid. Due to the destruction of neither the rolled joints of the tethering apparatus, operating at the same level of vibrations of the tube bundles, their service life decreases. what causes the need to add. telny production of devices. The purpose of the invention is to increase the service life of heat exchangers by increasing the vibration strength of the rolled joints. . . , „. This goal is achieved by the fact that according to the method of expanding the pipe to form a tension between the pipe and the grate, the pipe is pre-fixed in the hole of the pipe grate at its inner plane in local areas of one section, the total circumferential length of which is not more than 60 % of the circumference of the inner diameter of the pipe, and the flared pipe is produced from the fastening zone to the outer plane of the tube p-grid. The flare is performed with a tool with rotating rollers, moving imis in the axial direction, and the flaring is carried out in two stages: in the first step, the pipe breaks down to the choice of the gap between: the pipe and the grille along the entire length of the joint, and in the second step to the extent of flaring from the fixing zone to the outer the plane of the tube. . The application of the proposed method increases the vibrational strength of the rolled joints due to a decrease in the volume of the pipe material in the zone of maximum stresses, i.e. in the zone of contact of the pipe with the tube sheet. In the described method, the pipe and the grid are in contact in a dangerous section not along the entire circumference, but only in local areas between which there is a gap or contact without tension. Experiments have shown that, when making joints using the proposed method, the endurance limit, which characterizes the high strength of joints, increases, depending on the pipe material, by 30-70% compared to the endurance limit of joints, flared without prior fixing the pipes to the inner plane of the tube sheet. In order to not create additional residual stresses in the dangerous section of pipes during subsequent expansion, they must be deformed with a given degree in the area from the fastening zone to the outer plane of the lattice. The rollers are driven into the pipe, not 1-2 mm from the fastening zone, and the pipe is flared to a predetermined degree throughout the entire area of contact of the rollers with the pipe. When using roller tools moving in the axial direction to the outer plane of the tube sheet (pipe expanders), it is impossible to provide With a single pass of the camber, connecting the components with a given degree immediately behind the fastening zone. The peculiarity of the pipe expander operation is that at the beginning of the expansion, the rollers move not only in the radial, but also in the axial directions, smoothly increasing the outer diameter of the pipe from the initial value to the corresponding extent of the flaring specified in the process. Since the quality of the rolled joints is ensured only by the rolled zone with a given degree of flaring, the presence of a transitional section reducing the length of the rolled strip reduces the tightness and strength of the rolled joints. The length of the transition section in the core depends on the size of the initial gap between the pipe and the surface of the hole and, for example, when the pipes are expanded in size. 16x1.5 mm is with a minimum gap of about 10 mm, with a maximum -g of about 20 millimeters. Consequently, in order to shorten the transition section and increase the length of the roller, it is necessary to unwind the casting box with a given degree at zero clearance, so that the expansion rollers immediately deform the pipe together with the grille. Compared to the known method, the proposed method increases the life cycle of the heat exchangers 1B and reduces the cost of their manufacture by increasing the vibration strength of the rolled joints. Fig. 1 shows a pipe inserted on with a gap in the opening of the pipe grating j on .2 - the pipe fixed -. .p n the hole of the tube sheet, and the pipe extender in the initial position before the first stage of expansion in FIG. 3 - the initial position of the pipe expander before: the second stage of expansion; figure 4 - flared connection; figure 5 - cross section. nya aa in fig.4. In the pipe 1 (figure 1), inserted into the tube sheet 2, the plant t collet tool (not shown) n, pushing the petals of the tool, deform the pipe in the local area: asthka; 3 (FIG. 2) before creating a tension between these, portions and the surface of the hole. The fastening zone is located at a distance of 2-4 mm from the inner plane of the tube sheet. The number of local sections is chosen from the condition of providing their total circumferential length: (not more than 60% of the circumference length) on. internal diameter of the pipe. The magnitude of the tension in local areas is experimentally selected so that during the subsequent flaring the pipe is not inhibited. relative to the axis. The collet tool is removed from the pipe and flared. When using tools that do not move in the axial direction (rolling), they are installed behind the fastening zone and flared the pipe with a predetermined degree of flare from the fastening area to the outer plane of the tube sheet for one Well, the installation tool. When using tools moving in the axial direction (pipe expanders), two sets of tools are prepared, differing in the maximum diameter of the rollers and correspondingly in the maximum diameter of the pipe deforming, as well as the depth of penetration into the pipe. In the first set, the pipe expanders are adjusted by the amount of pipe deformation equal to the gap between the pipe and the tube sheet opening and the depth of winding equal to the thickness of the pipe grid, and in the second set by the pipe deformation value corresponding to a given degree; flaring, and to the depth of penetration into the pipe - to the fastening zone. At the first stage, the pipe 1, fixed in local sections 3 in the tube sheet 2, (FIG. 2), winds up the expander 4 of the first set so that the rollers 5 are positioned under the pipe tube 2. When the pipe expander rotates, 5 at the initial moment moving in radial and axial directions, deforming the pipe. In this case, the transition section, in which the outer diameter gradually increases from the initial value to the size of the hole diameter, is also located behind the tube sheet because of the initial position of the rollers behind the tube sheet. d. Therefore, after the first stage / flaring, the pipe is deformed in the outer diameter by the amount of the initial gap throughout the thickness of the tube sheet. Since the pipe at the first stage is not flush to the tube sheet, there is no additional residual contact pressure between the local pipe sections and the grid in the fastening zone. At the second stage of expansion into pipe 1 of plant t, pipe expander A, taken from the second set (Fig. 3). In this case, the rollers 5 are located in the tube sheet behind the free-flowing zone. During rotation of the pipe expander due to the absence of a gap, the rollers 5 immediately begin to deform the pipe together with the tube sheet, increasing the degree of flaring from zero to the desired value. In this case, the magnitude of the transition section decreases from 10–20 mm to 2–4 mm. They make two groups of samples of 16 / 1.5 mm sized rolled nickel silver pipe joints with 30 mm thick brass tube sheets. Tubes of samples of the first group are flared by a pipe expander in a single pass through the entire thickness of the grate without prior fixing the tubes, and tubes of samples of the second group are flared by pipe racks according to the proposed method with preliminary fastening in six local sections with a length of 3.5 mm each. The size of the transition section of the flared pipe from its initial diameter to diameter, corresponding to the required flare degree (10%) was 756 for the first group 9.6-19.8 mm, and for the second group 2-3.8 mm. Testing the vibration strength of samples with alternating bending from 4acTOTofi 50 Hz on the basis of 10 cycles shows that the endurance limit of the samples performed by the basic method is 90 MPa, and according to the proposed 120 MPa. At the same time, the tightness of the compounds of the first group is, depending on the actual length of the rolled mill, from 12 to 25 MPa, and of the second group, due to the increase in the length of the rolled mill, from 28 to 34 MPa.
1one
.З.З