SU770617A1 - Способ соединени труб с трубной решеткой - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области изготовлени  теплообменных аппаратов и парогенераторов, и может быть использовано в энергетическом и химическом машиностроении.5

Известен способ креплени  труб в трубных решетках с помощью вальцовочного соединени  р.3 .

Известный способ осуществл ют сле-Ю дующим Образом.

Конец трубы вставл ют в отверстие трубной решетки, при этом между наружной поверхностью конца трубы и поверхностью отверсти  трубной решетки воз-15 никает технологический зазор. Трубу фиксируют в отверстии. К отверстию трубы подвод т вальцовку, содержащую коническое веретено и ролики. При вращении вальцовки осевое перемещение 20 конического веретена передаетс  роликам , которые враща сь создают радиальное давление на стенки трубы. Под дей-. ствием радиальных усилий в трубе возникают сначала упругие деформации, а 25 затем при напр жени х, превьлшающих предел текучести, - пластические. Труба раздаетс  до соприкосновени  со стенками отверсти . Под действием радиально направленных сил металл 30

трубы в сло х, близких к поверхности отверсти  трубной решетки, течет в аксиальном направлении. При этом происходит некоторое утонение стенки трубы. При дальнейшем воздействии радиальных усилий в материале трубной решетки тацже возникают упругие и пластические деформации. Таким образом , между трубой и трубной решеткой возникает напр женное состо ние за счет контактного давлени  между сопр женными поверхност ми. Измен   направление вращени  веретена, извлекают вальцовку из отверсти  трубы. При этом происходит упруга  разгрузка элементов соединени . Прочность и герметичность полученного вальцовочного соединени  завис т от величины и характера распределени  остаточных радиальных напр жений, величина остаточных радиальных напр жений равна величине контактного давлени . В процессе эксплуатации соединени  величина контактного давлени  измен етс , так как в результате релаксации происходит уменьшение остаточных радиальных напр жений. Уменьшение контактного давлени  влечет за собой уменьшение прочности и герметичности соединени .

Таким образом, недостатком известного способа креплени  труб в трубной решетке  вл етс  то, что полученное соединение в процессе эксплуатации из-за релаксации напр жений не сохран ет первоначальной прочности и герметичности и оказываетс  не пригодным к эксплуатации.

Целью изобретени   вл етс  создание способа креплени  труб в трубной решетке, обеспечивающего увеличение надежности соединени .

Цель достигаетс  с помощью того, что в способе креплени  труб в трубной решетке, включающем фиксацию трубы в отверстии решетки, деформацию закрепл емого участка до исключени  радиального зазора между трубой и решеткой, последующую совместную деформацию закрепл емого участка трубы и трубной решетки и упругую разгрузку элементов соединени , перед фиксацией трубы в отверстии трубной решетки производ т поверхностно-пластическую деформацию наружной, поверхности закрепл емого участка трубы и поверхности отверсти  трубно решетки , а после упругой разгрузки элементов соединени  соединение подвергают тепловому воздействию при температуре равной (0,25-0,4)7, где Т„ - абсолютна  температура плавлени  материала элементов соединени .

В процессе получени  соединени  при изменении формы и размеров элементов соединени  происходит относительное смещение зерен металла внутри поликрист-аллического тела. Плоскости скольжени  отдельных зерен произвольно ориентированы в пространстве. Разна  ориентаци  их приводит к тому, что при нагружении пластическа  деформаци  возникает в первую очередь в зернах с наиболее благопри тной ориентировкой плоскостей скольжени . Остальные зерна при этом деформируютс  упруго и могут получать лишь относительное смещение. Так как величина упругой составл ющей деформации в зернах с благопри тной ориентировкой плоскостей скольжени  (слабые зерна ) меньше, чем в зернах с неблагопри тной ориентировкой плоскостей скольжени  (сильные зерна), то при разгрузке элементов соединени  от деформирую1цего усили  в процессе изготовлени  соединени  упругое изменение размеров сильных зерен должно быть больше, чем упругое изменение размеров слабых -зерен. Однако вследствие взаимосв зи обоих видов зерен деформаци  их при разгрузке одинакова, и слабые зерна после уменьшени  действующих в них напр жений до нул  нагружаютс  затем напр жени ми обратного знака. Таким образом, при разгрузке часть зерен сохранит некоторую долю напр жений, а друга  часть зерен получит напр жени  обратного знака

по сравнению с напр жени ми, существующими при нагружении, т.е. разна  ориентировка плоскостей скольжени  в зернах вызывает неравномерное распределение деформаций в металле и приводит к возникновению остаточных межкристаллитных напр жений. Поверхностно-пластическа  деформаци  наружной поверхности закрепл емого участка трубы и поверхности отверсти  способствует разориентировке плоскостей скольжени  в среднестатически соседствующи зернах. Последующее тепловое воздействие способствует увеличению амплитуды тепловых колебаний атомов и возвращению атомов в положение равновеси . В св зи с этим возникающие в процессе изготовлени  соединени  упругие деформации зерен выравниваютс  с одновременным сн тием искажений кристаллической решетки. Пластичность зерен возрастает и происходит  вление возврата , т.е. под воздействием межкристаллитных напр жений происходит меж-, зеренное и внутризеренное проникновение металла элементов соединени . Увеличиваетс  удельна  площадь контакта элементов соединени , что способствует повышению надежности соединени .

Установлено, что дл  чистых металлов 0, 4 Тп Трекр / где Трекр- абсолютна  температура рекристаллизации, абсолютна  температура плавлени . Нагрев деформируемого металла сверх температуры возврата ведет к возникновению рекристаллизации, т.е. к по влению зародышей и возникновению и росту новых зерен взамен дeфop lиpoвaнных . Увеличива сь в размерах с течением времени, новые зерна могут полностью поглотить атомы деформированных зерен. Но дл  получени   влени  возврата и микроползучести необходимо , чтобы произошла упруга  разгрузка существовавших ранее и подвергнутых кристаллическому искажению зерен. Таким .образом, температура теплового воздействи  должна быть выбрана в пределах (О , 25-0, 4 )Tг т.е. ниже порога рекристаллизации.

Насто щий способ соединени  труб с трубной решеткой осуществл ют следующим образом.

Claims (1)

1. Закрепл емый участок трубы подвергают поверхностно-пластической деформации путем обкатывани  двум  диаметрально расположенными роликами с усилием 200-300 кгс. Одновременно поверхность отверсти  трубной решетки подвергают поверхностно-пластической деформации, воздейству  на нее шариками с радисшьным усилием 200-300 кгс В результате в металле наружной поверхности закрепл емого участка трубы и поверхности отверсти  трубной решетки происходит разориентировка плоскостей скольжени  в соседствующих зернах. Затем закрепл емый участок i-pyf w ч;1вод т в отверстие. К отверсЧин ) труГ)Ы подвод т самозат гивакчцуюс вальцовку. При вращении вальцовки осе вое перемещение конического веретена передаетс  роликам, которые, враща сь со.здают радиальное давление на стенки трубы. Под действием радиальных усилий в трубе возникают упругопластические деформации. Труба раздаетс  до соприкосновени  со стенками отверсти . Между поверхност ми отверсти  и трубы за счет сжимающих радиальных напр жений возникает напр женное состо ние . Происходит относительное смещение зерен металла. Измен   направле ние вращени  веретена, извлекают валь цовку из отверсти  трубы. При этом происходит упруга  разгрузка элементов соединени . Так как плоскости скольжени  зерен разориентированы, то распределение деформаций в металле элементов соединени  происходит нерав номерно и в металле возникают остаточ ные межкристаллитные напр жени . Полученное соединение помещают в нагревательное устройство, где выдерживают при определенной температуре в течение заданного времени. Выбор температуры нагрева определ ют по температуре плавлени  материала элементов соединени , а временной интервал задают исход  из требуемых .герметичности и прочности соединени . В процессе теплового воздействи  , возрастает пластичность зерен, и в результате межзеренного и внутризеренного проникновени  металла элементов соединени  растет удельна  площадь контакта элементов соединени . При этом чем длительнее тепловое воздействие , тем в большей степени произойдет межзеренное и внутризереннное проникновение металла элементов соединени . Опытным путем ус гановлено, что при тепловом воздействии в течение 10-15 при температуре, равной примерно 0,4Tn металла элементов соединени  прочност соединени  возрастает на 35-80%, а герметичность - на 50-100%. Этот временной интервал и прин т как оптимальный дл  осуществлени  данного технологического процесса. В экспериментальных услови х труОы из стали перлитного класса марки 1Х2К размером 16x2,5 мм на участке, равном ширине трубной решетки, подвергли поверхностно-пластической деформации с усилием, 300 кгс. Поверхность отверсти  диаметром 16,2 мм трубной решетки ТОЛЩИНОЙ 100 мм, выполненной из стали той же марки, подвергли поверхностнопластической деформации шариками с радиальным усилием 300 кгс. Затем конец трубы завели в отверстие трубной решетки и развальцевали. Полученное соединение подвергли тепловому воздействию при в течение 10 ч. Формула изобретени  Способ соединени  труб с трубной решеткой, включающий фиксацию трубы в отверстии решетки, деформацию закрепл емого участка трубы до .исключени  радиального зазора между трубой и решеткой, последующую совместную деформацию закрепл емого участка трубы и трубной решетки и упругую разгрузку элементов соединени , отличающийс  тем, что, с целью увеличени  надежности соединени  путем увеличени  удельной площади контакта элементов соединени , перед фиксацией трубы в отверстии трубной решетки производ т поверхностно-пластическую деформацию наружной поверхности закрепл емого участка трубы и позерхности отверсти  трубной решетки, а после упругой разгрузки элементов соединени  соединение подвергают тепловому воздействию при температуре, равной (0,25-0, 4), где Tpij - абсолютна  температура плавлени  материала элементов соединени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Дорошенко П. А. Технологи  производства судовых парогенераторов и теплообменных аппаратов, Судостроение , Ленинград, 1972, с. 265-284.