SU959961A1

SU959961A1 - Non-detachable tube-to-vessel connection

Info

Publication number: SU959961A1
Application number: SU782610331A
Authority: SU
Inventors: Юрий Иванович Бойко; Вячеслав Иванович Войнов
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4665
Priority date: 1978-04-24
Filing date: 1978-04-24
Publication date: 1982-09-23

Description

(54) НЕРАЗЪЕМНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТРУБЫ С СОСУДОМ(54) INTEGRAL CONNECTION OF A PIPE WITH A VESSEL

1one

Изобретение относитс к машиностроению , а более конкретно к неразъемным соединени м трубы с сосудом давлени , материалы которых непосредственно не соедин ютс°| друг с другом, и может быть использовано в тех област х техники, где примен ютс сосуды, предназначенные дл продуктов , наход щихс под давлением, например , в химической, авиационной, атомной, газовой промышленност х и т.п.The invention relates to mechanical engineering, and more specifically to permanent connections of a pipe with a pressure vessel, the materials of which are not directly connected. with each other, and can be used in those areas of technology where vessels are used for products under pressure, for example, in the chemical, aviation, nuclear, gas industry, etc.

Известны неразъемные соединени раз- нородных материалов с помощью промежуточного элемента. Например, известен способ сварки или пайки металлов или сплавов, который предусматривает нанесение.промежуточного сло на одну , из свариваемых деталей перед сваркой. Устройство, реализованное по этому способу, может состо ть из сосуда давлени и трубы, на наружную поверхность которой нанесен промежуточный слой путем трени о трубу заготовки, выполненной из металла, образующего этот слой; Промежуточный слой, нанесенный на трубу, может быть сварен с сосудом давлени 1.One-piece joints of disparate materials are known with an intermediate element. For example, there is a known method of welding or brazing metals or alloys, which involves the application of an intermediate layer on one of the parts being welded before welding. A device implemented according to this method may consist of a pressure vessel and a pipe, on the outer surface of which an intermediate layer is applied by rubbing a preform made of metal forming this layer on a pipe; The intermediate layer applied to the pipe can be welded to pressure vessel 1.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс соединение трубы с сосудом через втулку, прочность материала которой ниже прочности материала сосуда и трубы, при этом втулка припа на к трубе, установленной внутри нее, и сварена с сосудом.The closest to the invention to the technical essence is the connection of the pipe with the vessel through a sleeve, the strength of the material of which is lower than the strength of the material of the vessel and the pipe, while the sleeve is soldered to the pipe installed inside it and welded to the vessel.

Было реализовано соединение (фиг. 1) алюминиевого сосуда и медной трубы с помощью серебр ной втулки, один конец которой имеет расточку, в которую установлена труба, и припа н па ным щвом, а другой - фланец, которым серебр на втулка The connection (Fig. 1) of an aluminum vessel and a copper pipe was realized with the help of a silver sleeve, one end of which has a bore into which the pipe is installed, and a soldered joint, and the other flange, which is silver on the sleeve

10 установлена в цилиндрическую расточку алюминиевого сосуда и приварена к нему электронно-лучевой сваркой кольцевым сварным щвом при расположении оси сечени шва параллельно оси серебр ной втулки 2.10 is installed in a cylindrical bore of an aluminum vessel and is welded to it by electron beam welding by an annular weld with the seam section axis parallel to the axis of the silver sleeve 2.

Основными недостатками этого соедине15 ни вл ютс низка прочность, сравнительно большие габариты и расход серебра, что обусловлено прежде всего тем, что сварка серебр ной втулки с сосудом произведена по фланцу втулки. Такое расположение свар20 ного щва с одной стороны не позвол ет уменьшить диаметр фланца серебр ной втулки , а следовательно, снизить результирующее осевое усилие, действующее на втулку от внутреннего давлени , что приводит к низкой прочности соединени и увеличению расхода серебра. С другой стороны, такое, расположение сварного шва однозначно требует осуществлени сварки до пайки, так как в противном.случае впа нна труба не позволит произвести сварку на электронно-лучевой установке (преп тствует подве.це нию электронного луча к свариваемому стыку ). При выполнении же пайки после сварки дл защиты алюминиевого сосуда от воздействи тепла при пайке (температура пайки выше температуры плавлени алюмини ) па ный шов необходимо отнести (что и реализовано в соединении) на определенное рассто ние от алюминиевого сосуда, что, естественно, приводит к увеличению габаритов соединени и расходу серебра. В конечном результате из-за большого рассто ни между сварным и па ным швами материал той части втулки, котора расположена между этими швами подвергаетс непосредственному воздействию усили от давлени как в осевом, так и в радиальном направлени х, что приводит к значительным напр жени м в материале втулки, которые при низких механических характеристиках серебра и определ ют несущую способность соединени в целом. Кроме того, габариты и форма серебр ной втулки не позвол ют изготавливать ее из стандартных прутков в св зи с малым диаметром прутков, а требуют изготовлени специальных заготовок, например, осадкой прутков по высоте, что ведет к значительно му браку и низкому коэффициенту использовани материала. Целью изобретени вл етс повышение прочности соединени и уменьшение его габаритов . Указанна цель достигаетс тем, что в неразъемном соединении трубы с сосудом через .втулку, прочность материала которой ниже прочности материала сосуда и трубы, при этом втулка припа на к трубе, установленной внутри нее, и сварена с сосудом, сосуд выполнен с местным утолщением в виде бобышки, диаметр которой равен диаметру втулки, труба выступает за привариваемый торец втулки, сварной шов выполнен по торцам втулки и бобышки и совместно с па ным швом образует герметичное соединение. На фиг. 1 представлено неразъемное соединение; на -фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - пример конкретного выполнени предлагаемого неразъемного соединени ; на фиг. 4 - узел II на фиг. 3. Неразъемное соединение состоит из алюминиевого сосуда 1 с небольшим цилиндрическим утолщением в виде бобышки 2, стальной трубы 3 и серебр ной втулки 4. Втулка 4 сначала по всей длине припа на к трубе па ным швом 5, а затем по торцу втулки приварена к сосуду кольцевым сварным щвом 6, который непосредственно примыкает к па ному. При воздействии внутреннего давлени , усилие 7, действующее на втулку 4 в осевом направлении, мало, а в радиальном направлении усилие 8 практически не действует, так как почти полностью воспринимаетс алюминиевым сосудом 1 и трубой 3, в св зи с чем напр жени в малопрочном материале втулки 4 минимальны и соединение имеет высокую прочность. Предложенное расположение сварного шва и его непосредственный переход в па ный шов до минимума сокращает поверхность серебр ной втулки, подвергающуюс пр мому воздействию давлени , что значительно разгружает серебр ную втулку от действи как радиальных усилий от внутреннего давлени , основна часть которых воспринимаетс трубой и алюминиевым сосудом, так и осевых усилий, величина которых в предложенном соединении определ етс уже не площадью круга с диаметром, равным диаметру фланца втулки, как в известном соединении, а площадью сечени трубы, котора (площадь) значительно меньше . Предложенное расположение сварного шва и его непосредственное примыкание к па ному позволили при одновременном повышении прочности соединени сократить его габариты и расход серебра, так как, вопервых , отпала необходимость во фланце втулки, во-вторых, не требуетс защита рассто нием алюминиевого сосуда от воздействи тепла при пайке в св зи с тем, что пайка произведена до сварки, вследствие чего обеспечена оптимальна длина втулки и па ного щва. Кроме того, в предложенном соединении габариты и формы серебр ной втулки позвол ют изготавливать ее из стандартных прутков, что сокращает брак при изготовлении деталей и обеспечивает высокий коэффициент использовани материала. Проведенными испытани ми показано, что предложенное соединение имеет прочность А/ 3000 ати, что более чем в 4 раза превышает прочность известного соединени . Габариты предлагаемого соединени по сравнению с известным в раза меньше по диаметру ив л. 2,5 раза меньше по длине , что дает возможность снизить расход серебра в раза. Предлагаемое соединение более технологично , чем известное, так как позвол ет изготавливать серебр ную втулку непосредственно точением из прутков, без предварительной их Осадки, сокраща таким образом возможный брак и увеличива коэффициент использовани серебра. Предложенное соединение внедрено в опытных издели х нашего предпри ти и может быть использовано в тех област х техники, где требуютс соединени трубы с сосудом давлени , обладающие высокими прочностью, герметичностью, технологичностью и минимальными габаритами .The main disadvantages of this compound are low strength, relatively large dimensions and consumption of silver, which is primarily due to the fact that the welding of the silver sleeve with the vessel is carried out along the sleeve flange. Such an arrangement of a welded joint on one side does not allow reducing the diameter of the silver bushing flange and, consequently, reducing the resulting axial force acting on the bushing from internal pressure, which leads to a low joint strength and an increase in silver consumption. On the other hand, such an arrangement of the weld clearly requires welding before brazing, since otherwise the penetration of the pipe will not allow welding with an electron-beam installation (prevents the beam from radiating to the welded joint). When soldering after welding to protect an aluminum vessel from heat during soldering (soldering temperature is higher than the melting temperature of aluminum), the weld should be attributed (as implemented in the joint) to a certain distance from the aluminum vessel, which naturally leads to compound dimensions and silver consumption. In the final result, due to the large distance between the welded and grooved seams, the material of the part of the sleeve that is located between these seams is subjected to direct pressure from the pressure in both axial and radial directions, which leads to significant stresses in the sleeve material, which, with low mechanical characteristics of silver, determines the carrying capacity of the joint as a whole. In addition, the size and shape of the silver bushing does not allow it to be made from standard rods because of the small diameter of the rods, but require the manufacture of special blanks, for example, draft of the rods in height, which leads to significant wear and low material utilization. The aim of the invention is to increase the strength of the joint and reduce its dimensions. This goal is achieved by the fact that in one-piece connection of a pipe with a vessel through a sleeve, the strength of the material is lower than the strength of the material of the vessel and the pipe, while the sleeve is soldered to the pipe installed inside it, and welded with the vessel, bosses, the diameter of which is equal to the diameter of the sleeve, the pipe stands for the welded end of the sleeve, the weld is made along the ends of the sleeve and the boss and, together with the bottom weld, forms a tight joint. FIG. 1 shows an all-in-one connection; on -fig. 2 — node I in FIG. one; in fig. 3 is an example of a specific embodiment of the proposed all-in-one connection; in fig. 4 — node II in FIG. 3. The permanent connection consists of an aluminum vessel 1 with a small cylindrical bulge in the form of a boss 2, a steel pipe 3 and a silver sleeve 4. Sleeve 4 is first welded to the pipe along the entire length of the pipe and then along the end of the sleeve welded to the vessel circumferentially welded pin 6, which is directly adjacent to the joint. When exposed to internal pressure, the force 7 acting on the sleeve 4 in the axial direction is small, and in the radial direction the force 8 practically does not act, since it is almost completely perceived by the aluminum vessel 1 and the pipe 3, due to which the stress in the low-strength material bushings 4 are minimal and the joint has high strength. The proposed location of the weld and its direct transition into the weld seam minimizes the surface of the silver sleeve, which is directly affected by pressure, which significantly relieves the silver sleeve from acting as radial forces from internal pressure, most of which are perceived by the pipe and the aluminum vessel. and axial forces, the value of which in the proposed connection is no longer determined by the area of a circle with a diameter equal to the diameter of the sleeve flange, as in the known connection, but by echeni pipe which (area) is much smaller. The proposed location of the weld and its direct abutment to the joint allowed, while simultaneously increasing the strength of the joint, to reduce its dimensions and silver consumption, because, firstly, the sleeve flange was no longer necessary, and secondly, the protection of the distance of the aluminum vessel from heat soldering due to the fact that the soldering was done before welding, as a result of which the optimum length of the sleeve and the joint gap was ensured. In addition, in the proposed joint, the size and shape of the silver sleeve allows it to be made from standard rods, which reduces the scrap in the manufacture of parts and ensures a high utilization rate of the material. Conducted tests have shown that the proposed compound has a strength of A / 3000 ata, which is more than 4 times greater than the strength of a known compound. The dimensions of the proposed compound as compared with the known one are less than the diameter of willows l. 2.5 times less in length, which makes it possible to reduce silver consumption in times. The proposed joint is more technologically advanced than the known one, since it allows the silver sleeve to be produced directly by turning the rods, without first precipitating them, thus reducing the possible scrap and increasing the silver utilization rate. The proposed connection is implemented in the experimental products of our enterprise and can be used in those areas of technology where the connection of a pipe to a pressure vessel with high strength, tightness, processability and minimum dimensions is required.

Claims

1.Patent of France No. 2144044, cl. At 23: 21/00, 1973.

2. Balgunov A.S. and others. Element-based processing of structures. Information report of the enterprise. 1976, p. 20-198 (prototype).