способ удаления труб из отверстий трубной решетки

Формула изобретения

СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ТРУБ ИЗ ОТВЕРСТИЙ ТРУБНОЙ РЕШЕТКИ теплообменного аппарата путем устранения развальцовки механическим обжатием и последующего выколачивания труб из отверстий решетки приложением осевого усилия к трубе, отличающийся тем, что устранение развальцовки и выколачивание трубы осуществляют за один ход органа машины, для чего предварительно к кромке развальцовки прикладывают равномерное радиальное давление, например, напрессовкой втулки, формируя поле растягивающих напряжений в материале трубы по местоположению развальцовки с внешней ее стороны.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к демонтажным работам, в частности к механическим работам по удалению труб из отверстий трубной решетки и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства при выполнении ремонтно-восстановительных работ на теплообменных аппаратах.

Как известно, при производстве ремонтно-восстановительных работ на трубных решетках теплообменных аппаратов весьма ответственной и трудоемкой операцией является операция удаления труб из отверстий трубных решеток. При этом требуется не только сохранить геометрические размеры отверстий в трубных решетках, но и обеспечить высокую производительность при выполнении данной операции, поскольку от ее своевременности исполнения во многом зависит технологический цикл ремонтно-восстановительных работ.

Известен способ удаления труб из отверстий трубной решетки, при котором решетку располагают вертикально, ее фиксируют, устанавливают соосно оси трубы сверло с диаметром, меньшим внешнего диаметра трубы, высверливают часть объема трубы в пределах толщины решетки с образованием "рубашки" и в последующем удаляют "рубашку" [1]

Известный способ весьма непроизводителен, так как предусматривает большой ручной труб. Следовательно, качество операции по удалению трубы из трубной решетки зависит от квалификации рабочего и не подлежит стандартизации. При этом способе особая дефектность возникает от несоосности расположения сверла к оси трубы, т.е. при перекосе сверла. В результате имеет место локальное рассверливание отверстия в трубной решетке, что вызывает большие трудности при повторном использовании такой трубной решетки.

Известен также способ удаления трубы из отверстий трубной решетки теплообменного аппарата путем устранения развальцовки механическим обжатием и последующего выколачивания труб из отверстий решетки приложением осевого усилия к трубе [2]

По известному способу качество работы при удалении трубы из трубной решетки определяется возможностью обеспечения симметричного механического смятия развальцовки при устранении последней. Поскольку трубы теплообменных аппаратов относительно толстостенны, то проблемой здесь является избежание огранки на развальцовке. Данное объясняется тем, что деформирующий инструмент представлен рычагами, которые не полностью охватывают периметр кромки развальцовки. В силу сказанного, выколачивание трубы из трубной решетки сопровождается искажением поверхности ее отверстия.

Кроме того, существенно удлиняется технологический цикл, так как устранение развальцовки и выколачивание трубы осуществляется различными механизмами.

В основу настоящего изобретения положена задача создания способа удаления труб из отверстий трубной решетки, который бы обеспечил сохранение геометрических размеров отверстий в трубных решетках, но и гарантировал бы высокую производительность при выполнении данной операции.

Эта задача решается способом удаления труб из отверстий трубной решетки теплообменного аппарата путем устранения развальцовки механическим обжатием и последующего выколачивания труб из отверстий решетки приложением осевого усилия к трубе, согласно изобретению, устранение развальцовки и выколачивание трубы осуществляется за один ход органа машины, для чего предварительно к кромке развальцовки прикладывают равномерное радиальное давление, например, напрессовкой втулки, формируя поле растягивающих напряжений в материале трубы по местоположению развальцовки с внешней ее стороны.

Осуществление предлагаемого способа удаления труб из отверстий трубной решетки теплообменного аппарата позволяет обеспечить требуемое качество работы, а также достигнуть необходимую производительность труда.

Это объясняется тем, что качество работы при устранении развальцовки и выколачивании труб из отверстий трубной решетки предопределяется одной установкой технологической оснастки на трубной решетке и сдвиговым характером деформации в течение всего технологического процесса удаления труб из отверстий трубной решетки. Что же касается обеспечения необходимой производительности, то при условии единого технологического цикла с использованием в качестве энергопривода магнитно-импульсной установки новый процесс может быть реализован за время не более 500 мкс.

На фиг.1 показан фрагмент трубной решетки перед нагружением развальцовки радиальным давлением; на фиг. 2 исходное положение штамповой оснастки и трубной решетки перед радиальным нагружением кромки развальцовки; на фиг.3 стадия окончания процесса радиального нагружения развальцовки; на фиг.4 стадия устранения развальцовки с истечением материала внутрь трубы; на фиг.5 стадия устранения развальцовки с истечением материала на периферию относительно оси трубы; на фиг.6 стадия выколачивания трубы из отверстия доски.

Лучший вариант осуществления способа удаления труб из отверстий трубной решетки состоит в следующем.

Трубную решетку 1, например, из стали 3 с трубами 2, например, из алюминиевого сплава АМГ2, (также возможны варианты: сталь 3 и сталь Х18Н10Т; сталь 3 и сталь 10 и т.д.) размещают на плите 3, имеющей сквозное отверстие с диаметром, превышающим внешний диаметр трубы 2 (фиг.1). При этом внешний диаметр развальцовки равен dо. Далее на трубу 1 со стороны ее развальцовки устанавливают кольцо 4, имеющее отверстие с диаметром d, меньшим чем диаметр d_о внешней кромки развальцовки. Кольцо 4 по внутренней поверхности центрируется ступенчатым стержнем 5, устанавливаемым меньшей ступенью в отверстие трубы 1 (фиг.2).

После этого осуществляют нагружение кромки развальцовки трубы 2 равномерным внешним радиальным давлением. Для чего воздействуют усилием Р на внешнюю торцевую поверхность кольца 4. В результате имеет место перемещение последнего в направлении доски 1. В силу условия d < d_о, реализуется упругая деформация развальцовки с формированием во внешних ее слоях поля растягивающих напряжений и во внутренних слоях поля сжимающих напряжений. При этом нормальная сила запрессовки к поверхности развальцовки N раскладывается на две составляющие: вертикальную N_в и горизонтальную N_г (фиг.3).

Далее в отверстие кольца 4 устанавливают ступенчатый пуансон 6, направляемый в осевом перемещении по посадке движения. Малая ступень пуансона 6 выполнена с диметром d₁, равным (0,95-0,98) от диаметра d₂ отверстия в трубной решетке 1.

При воздействии импульсным усилием P на пуансон 6 имеет место его перемещение в направлении решетки 1. Поскольку в первый момент, при наличии большого по величине усилия P площадь контакта пуансона 6 с трубой 2 очень мала, то это внедрение сопровождается течением материала трубы 2 к ее оси, образуя некоторые утолщения (фиг.4). И сказанное будет осуществляться до пересечения пуансоном 6 нейтральной линии (показана пунктиром), разделяющей области с полями сжимающих и растягивающих напряжений.

Дальнейшее перемещение пуансона 6 вызывает выдавливание материала трубы 2 на периферию с образованием некоторой кольцевой поверхности, опираемой на кромку отверстия в решетке 1 (фиг.5). Тем самым обеспечивается целостность решетки 1.

С некоторого момента перемещение пуансона 6 локализует деформацию материала трубы 2 по минимальному ее сечению, что обуславливает отрыв развальцовки от трубы (фиг.6).

На следующем этапе перемещение пуансона 6 совершается выколачиванием трубы 2 из решетки 1.

В отработке технологического процесса удаления труб из отверстий трубной решетки использовать решетки толщиной 60 мм из стали 3 с трубами диаметром 25 мм при толщине стенки 2,5 мм из алюминиевого сплава АМг2. Развальцовки имели внешний диаметр 28 мм. Нагружение трубы по местоположению развальцовки осуществляли напрессовкой кольца с результирующим натягом в пределах 035-0,4 мм.

В опытно-промышленной проверке способа удаления труб использовалась технологическая оснастка из инструментальной стали У8А, выполненной по 7-у квалитету точности.

Деформирующее усилие, прикладываемое к трубе, обеспечивалось ударником массой 500 г, разгоняемым магнитно-импульсной установкой при энергиях ее разряда в 7 кДж. Оценка состояния поверхности отверстий в трубной решетке с помощью трехкратной лупы не выявила каких-либо дефектов, привносимых технологией предлагаемого способа удаления труб.

Изобретение применимо при ремонтных работах на теплообменных аппаратах нефтеперерабатывающих предприятий, в судостроении и т.д.