UA151657U - Спосіб ремонту труб теплообмінних апаратів паянням в полі тліючого розряду - Google Patents

Abstract

Корисна модель стосується способу ремонту трубних пучків теплообмінних апаратів шляхом відновлення герметичності дефектних трубок, для чого усередину дефектної трубки в зону наскрізного дефекту із його перекриттям вводять відрізок ремонтної трубки, по краях якої у пази, створені механічною обробкою, попередньо укладають кільця фольги припою, у зоні ремонту створюють необхідну захисну газову атмосферу і здійснюють нагрів до температури плавлення припою.

Description

Корисна модель належить до галузі машинобудування, переважно стосується паяння в тліючому розряді виробів з тонколистових елементів, наприклад, при відновленні трубних пучків теплообмінних апаратів.

Теплообмінні апарати кожухотрубчастого типу знайшли широкого застосування у багатьох галузях промисловості, зокрема у теплоенергетиці, електроенергетиці, нафтопереробному виробництві, хімічному апаратобудуванні тощо. Основу теплообмінного вузла даних апаратів становлять трубчасті грати із численними, увареними в них, протяжними трубками діаметром 0,01-0,04 м. У процесі роботи трубки гріються ззовні відкритим полум'ям або іншим теплоносієм.

По самих трубках може транспортуватися хімічно активне середовище (продукт), внаслідок чого згодом спостерігається ерозія їх зовнішньої або внутрішньої поверхні зі зниженням товщини їхніх стінок і можливою появою наскрізних дефектів у вигляді свищів. У цьому випадку знижується ефективність теплообміну й з'являється небезпека втрати продукту або забруднення його грійним середовищем.

На даний час ремонт теплообмінного вузла вимагає зупинки апарата, демонтажу й вивантаження з нього теплообмінного вузла, виявлення дефектної трубки, її видалення й вварювання нової. Це забирає значний час і призводить до помітних матеріальних втрат внаслідок тривалої зупинки технологічного процесу.

Так, відомий спосіб ремонту кожухотрубчастих теплообмінників (ХО 38.011.85-83 Общие технические условия на ремонт кожухотрубчатьїх теплообменников/ Миннефтехимпром СССР, 1983, ВНИКТИНнефтехимоборудованиє|, що передбачає демонтаж заглушок з обох сторін забракованої трубки, висвердлювання трубчастих грат свердлильною установкою із діаметром свердла, рівним діаметру демонтованої трубки, із подальшим зминанням кінців трубок із використанням спеціального обладнання або пневматичних молотків. Висвердлену трубку демонтують, а на вивільнене місце встановлюють нову і здійснюють її подальше розвальцювання до необхідних розмірів.

Такий спосіб ремонту має ряд суттєвих недоліків, головним чином пов'язаних із високою трудомісткістю та низькою продуктивністю, що обумовлено складністю вилучення забракованої трубки із трубчастих грат, а також, необхідністю монтажу нових трубок.

Відомий спосіб ремонту водно-масляного теплообмінного апарата (Технология ремонта тепловозов: Учебник для техникумов ж.-д. трансп. Под ред. Иванова В.П. - М.: Транспорт, 1987, с.205 и 206Ї, при якому теплообмінний вузол повністю демонтується, розбирається із подальшою очисткою від накипу та забруднень. З метою виявлення течії дефектну трубку опресовують водою під тиском 3-10»Па протягом 5 хв. Виявлений наскрізний дефект усувають шляхом паяння електричними паяльниками із використанням олов'яно-свинцевого припою пос-40.

Однак даний спосіб ремонту є також вельми трудомістким, що пов'язано із необхідністю його повного розбирання. Більш того, використання легкоплавких припоїв системи ПОС, температура плавлення яких не перевищує 238х11, не забезпечує високої якості відновлення, оскільки іноді температура транспортованої теплообмінним апаратом рідини може досягати температури розпаювання припоїв даної групи.

Відомий також спосіб ремонту теплообмінних апаратів (Заявка ВО 2385790 (Росія) В2З3Рб,

В21053/08 Способ ремонта трубньїх пучков теплообменньїх аппаратові, що полягає в демонтажі забракованих трубок теплообміннику і встановлення на їх місця нових трубок, підготовлених обробкою тиском. Підготовка полягає в отриманні трубок із профільованими закінченнями шляхом їх правки, різання в міру та зачищенням зовнішньої поверхні кінців трубок та формуванні на них кільцевих виступів із боковими конічними поверхнями шляхом впровадження в трубку жорсткого пуансона гідравлічного пресу. Отримане профільоване закінчення в подальшому встановлюють в, попередньо доопрацьований механічно, отвір трубчастих грат теплообмінного апарата.

До недоліків даного способу, окрім високої трудомісткості такого ремонту слід віднести і досить обмежене використання, а саме тільки в поєднанні профільованих закінчень із трубними отворами, що мають відповідні за розміром канавки.

У відомому способі ремонту внутрішніх поверхонь теплообмінних трубок (Заявка ВИ 2761523 (Росія) ВО501/28, ВО501/28 Способ ремонта трубньїх решеток теплообменньх аппаратові, передбачено введення в міжтрубний простір теплообмінного апарата спеціальної речовини - термозатвердіваючого компаунду при температурі нижче температури його затвердіння із наступним підняттям одного боку теплообмінного апарата на встановлений кут з метою досягнення рідиною дефектної ділянки. При потраплянні компаунду в зону дефекту здійснюють нагрів зовнішнього боку трубки до температури, рівної або такої, що перевищує бо температуру затвердіння компаунду. Нагрів здійснюють до утворення захисного покриття із затверділої плівки компаунду. Після чого апарат повертають у вихідне положення і операції повторюють на інших ділянках трубки або інших дефектних трубках.

До недоліків цього способу слід віднести не довговічність захисного шару, оскільки агресивні компоненти рідин, що транспортуються можуть вступати в хімічну реакцію із покриттям із утворенням сполук, що поступово вимиваються із відремонтованої ділянки. Також, можливе спостерігання часткове розтріскування крихкого захисного шару внаслідок циклу нагріву та наступного охолодження трубок теплообмінного апарата в процесі його тривалої роботи.

Найбільш близьким за технічним результатом, що досягається, (прототипом) є спосіб ремонту трубок в трубчастих гратах теплообмінних апаратів (Заявка ЕР 1 624 273 А? (Європатент) Б28Е 11/02, Е16Ї 55/162 Спосіб ремонту трубних грат та трубок теплообмінних апаратів за допомогою проточної заглушки|) шляхом запресовування всередину пошкодженої трубки порожнистої металевої заглушки у вигляді металевого циліндру. Залежно від локалізації дефекту і ступеня пошкодження теплообмінної трубки ремонтна заглушка може бути до 5 см довжиною (щит) або виконана на всю довжину забракованої трубки (дублер). Заглушки виготовляються із вуглецевої сталі із попередньо нанесеним антикорозійним покриттям, нержавіючої сталі або мідних сплавів (Си-Мі або латунь). Задля полегшення впровадження на кінці заглушки забезпечується конусність 0,83 см на 1 метр. Процес ремонту розпочинають із очищення внутрішньої поверхні дефектної трубки дротяною щіткою. Після продування труб стисненим повітрям вимірюють внутрішній діаметр труби для визначення вимог до зовнішнього діаметру заглушки. Потім в забраковані теплообмінні труби вставляють заглушки у вигляді щитів або дублерів і здійснюють їх запресовування ударами молотів або із застосуванням механізованого обладнання допоки кінець ремонтної заглушки не стане в рівень із трубними гратами. Наступним етапом є гідравлічне розширення ремонтної заглушки подачею всередину води під високим тиском (15-75 МПа) з метою забезпечення її контакту із дефектною ділянкою.

Далі заглушки, фрезерують та розвальцьовують відповідно до ТУ.

Зазначений спосіб ремонту не потребує повного демонтажу теплообмінного вузла, однак використання заглушок для ремонту трубних пучків не забезпечує стабільних показників якості, оскільки з часом, внаслідок агресивних впливів, товщина стінок труб істотно зменшується і механічне запресовування металевих трубних вставок може призводити до додаткового

Зо викривлення трубної поверхні або, навіть до появи розривів існуючих з'єднань. В обох випадках, така труба повинна бути демонтована і замінена на нову, оскільки забезпечити щільне прилягання заглушки до механічно викривленої поверхні не вдається можливим навіть після гідравлічного розширення. Також, до недоліків методу, у випадку застосування заглушок- дублерів, слід віднести значну трудомісткість процесу та суттєві перевитрати металу, оскільки наведена технологія ремонту майже не відрізняється від повної заміни дефектних труб новими.

Задачею корисної моделі є забезпечення можливості ремонту теплообмінних апаратів без їхнього повного демонтажу відновленням дефектних ділянок трубок паянням із застосуванням тліючого розряду.

Поставлена задача вирішується тим, що з одного з торців усередину дефектної трубки 1 в зону наскрізного дефекту З вводиться відрізок ремонтної трубки 5 (кресл.) із зовнішнім діаметром на 0,15-0,2 мм менше внутрішнього діаметра основної. По краях ремонтної трубки механічним способом створюються неглибокі проточки, у які попередньо укладаються кільця з фольги припою 2 товщиною 0,1-0,15 мм. Оскільки забезпечити флюсування зони спаю як до, так і в процесі паяння не є можливим, доцільно використовувати припої, що самофлюсуються.

Один з вихідних отворів трубки герметично з'єднується з форвакуумним насосом і системою подачі робочого (плазмоутворюючого) газу, а з іншого кінця трубки через герметичне ущільнення на ізоляторах уводиться електрод тліючою розряду 4 (анод), що встановлюється поблизу місця спаювання, як показано на кресл. Сама трубка (виріб) при цьому заземлена й служить катодом розряду. Після досягнення в трубці розрідження приблизно 13,3 Па й напуску газу (азоту або аргону) до тиску 100-150 Па між трубкою й електродом запалюється тліючий розряд. Для нагрівання зони паяння необхідно, щоб розряд поширювався від анода (електрода) саме у бік ремонтної трубки. Для запобігання поширенню розряду в протилежний відносно анода бік зазор між електрично ізольованим тримачем анода й внутрішньою стінкою трубки повинен бути менше, ніж довжина зони катодного падіння потенціалу тліючого розряду, що для азоту й аргону при зазначених тисках газу становить 3-4 мм.

Елементи теплообмінного вузла виконують, як правило, 3 легованих тепло- і корозійностійких сталей робоча температура яких досягає 873 К, що потребує використання припою з більш високою температурою плавлення ПСр-72 або ВПр-4. Однак ці припої є вельми рідкотекучими і є вірогідність часткового їх стікання униз, призводячи до появи непропаїв у бо верхній дефектній частині трубки. У зв'язку з цим найбільш ефективним, з точки зору заповнення зазору між поверхнями трубок буде використання композиційного припою що складаються з легкоплавкої матриці й більш тугоплавкого наповнювача у вигляді сітки, що перешкоджає стіканню припою. Як такий припій може бути використаний, наприклад, припій

ПСр-72 у вигляді фольги товщиною 0, мм із привареним до неї з однієї зі сторін конденсаторним зварюванням тонкого мідного дроту діаметром 0,08 мм у вигляді сітки з розміром осередку близько 1,5х1,5 мм. Отриманий припій у вигляді кільця встановлюється сіткою усередину в проточки на ремонтну трубку.

Температуру паяння встановлюють зміною струму тліючого розряду в межах 1102-1373 К.

Довжину області нагрівання й температурний стан зони спаю контролюють за допомогою оптичного пірометра по випромінюванню зовнішньої поверхні трубки.

Claims (3)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Спосіб ремонту трубних пучків теплообмінних апаратів шляхом відновлення герметичності дефектних трубок, який відрізняється тим, що усередину дефектної трубки в зону наскрізного дефекту із його перекриттям вводять відрізок ремонтної трубки, по краях якої у пази, створені механічною обробкою, попередньо укладають кільця фольги припою, у зоні ремонту створюють необхідну захисну газову атмосферу і здійснюють нагрів до температури плавлення припою.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що нагрів ремонтної зони (зони з'єднання трубок) здійснюють тліючим розрядом, що запалюється між анодом, який вводять всередину дефектної трубки до зони ремонту, і внутрішньою поверхнею виробу, що служить катодом розряду.

3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що для усунення непропаїв по периметру зони спаю трубок внаслідок стікання рідкого припою у нижню частину використовують композиційні припої із тугоплавким наповнювачем у вигляді сітки. КЕ З З г: ЗДО я у дея в о ж ї з неуевх сб 5 по Е по я й Ка а ж, КАТОК. пк Сі: ТИ я у т пс: АК КА АКА А а А А Я КА АЯКС КЕ : Ка й й ек п по м а ж- осо а я і КУТУ в ве во Я й ! м м о м п п ак а В о о В В ПИ Я ВВ МК й ЕЕ у КЕ 5 Как й ЕЕ Ж си о РИСИ ІА Я х Я ї ЕХ Кодоодокйокдні ООН сені я сефоой кв оон юі тк я ух