Содержание к диссертации
Введение
1. Продольно-прессовый механизм образования неразъёмных соединений и на его основе - технологические процессы за крепления труб в трубных решетках 9
1.1. Кожухотрубчатые теплообменные аппараты 9
1.1.1. Элементы трубных пучков 11
1.1.1.1. Теплообменные трубы 11
1.1.1.2. Трубные решетки 14
1.2. Служебные характеристики неразъёмных соединений 16
1.3. Основные принципы продольно-прессового локализован-ного образования неразъёмных соединений
1.4. Технологическая модель образования неразъёмных со- «п единений
1.5. Алгоритм проектирования неразъёмных соединений 21
1.5.1. Конструкции трубных отверстий 21
1.5.2. Конструкция профилированных законцовок 22
1.5.3. Типовая сборка трубы с трубной решеткой 24
1.5.4. Стадия предварительного закрепления 24
1.5.5. Окончательное закрепление 25
1.6. Качество получаемых неразъёмных соединений 26
2: Разработка технологии закрепления труб в трубных решет ках с дискретно-пластическим формированием служебных характеристик неразъёмными соединениями 30
2.1. Принципы усовершенствованной методологии закрепле п ния труб в трубных решетках
2.2. Разработка элементов новой технологии закрепления 31
2.3. Разработка усовершенствованной технологической модели образования неразъёмных соединений
2.4. Алгоритм проектирования неразъёмных соединений 34
2.4.1. Конструкции профилированной законцовки 34
2.4.2. Конструкции трубного отверстия 37
2.4.3. Типовая сборка соединяемых элементов 39
2.4.4. Стадия предварительного закрепления профилирован ной законцовки трубы в трубной решетке
2.4.5. Стадия окончательного образования неразъёмноединения
2.5. Контроль неразъёмного соединения. 43
3. Экспериментальная проверка основных положений усовершенствованной методологии
3.1. Методика изучения характера течения модельного материала
3.2. Металлографические исследования неразъёмных соеди- нений
3.3. Качественная оценка осевых остаточных сжимающих напряжений 1 го рода
3.4. Испытания неразъёмных соединений с повышеннымислужебными характеристиками
3.4.1. Испытания на прочность неразъёмных соединений выдергиванием трубы из трубной решетки
3.4.2. Гидравлические испытания неразъёмных соединений на gc плотность
3.4.3. Разработка методики ускоренных испытаний неразъёмных соединений, имитирующих действие коррозии во внутренних слоях трубы
3.4.4. Экспериментальная проверка окончательной стадии закрепления профилированной законцовки трубы в трубномфланце
3.4.5. Определение напряжений методом тензометрирования 102
3.4.6. Эксперименты по определению прочностных характери- inR стик кольцевого выступа на срез.
Выводы 106
4. Внедрение нового технологического процесса в производство
4.1. Директивный техпроцесс образования неразъёмных соединений с дискретно-пластическим формированием служебных характеристик
4.2. Оценка технико-экономической эффективности от внедрения в производство высококачественных технологий и образования неразъёмных соединений
Выводы 131
Заключение 132
Список использованных источников 134
Приложение 138
- Служебные характеристики неразъёмных соединений
- Разработка элементов новой технологии закрепления
- Металлографические исследования неразъёмных соеди- нений
- Оценка технико-экономической эффективности от внедрения в производство высококачественных технологий и образования неразъёмных соединений
Введение к работе
Развитие нефтеперерабатывающей, нефтехимической, судостроительной промышленности, атомного, энергетического машиностроения и так далее идет по пути создания мощных агрегатов и аппаратов (рис. 1), работающих в различных агрессивных средах. Надежность работы такого оборудования может быть обеспечена только при использовании для его создания самых прогрессивных технологических процессов обработки и сборки.
При проектировании новой, изготовлении и ремонте существующей аппаратуры в условиях наращивания мощностей технологических установок (примерно в 4 раза за каждые 10 лет 121), основное внимание направлено на повышение эксплуатационного срока службы теплообмен-ных аппаратов и увеличения сроков межремонтных пробегов технологических линий в целом.
По данным нефтеперерабатывающей и нефтехимической промыш-ленностям убытки, связанные с простоем технологических линий в результате низкого качества закрепления труб в трубных решетках в 10-15 раз /3/ превышают стоимость самих дорогостоящих (100 тыс. рублей/тонну и более) теплообменных аппаратов.
Усовершенствованию многие годы подлежат как конструкции сборок труб в трубных решетках, а также технологические процессы образования неразъемных соединений, так как, например, около 80% простоев теплообменной аппаратуры, изготовленной с применением механической вальцовки, вызвано разгерметизацией и коррозией труб в пределах вальцовочного пояска /4/.
Недостатки существующей большой разновидности технологических процессов закрепления труб в трубных решетках (механическая вальцовка, виброразвальцовка, гидропротягивание, запрессовка высоким гидравлическим давлением, запрессовка взрывчатыми веществами, электрогидравлическая запрессовка и так далее), даже при использовании доработанных конструкций сборок труб с трубными решетками, предопределяются неэффективностью положенного в их основу поперечно-прессового механизма образования соединений, когда:
1. Требуемые характеристики прочности и плотности достигаются только на стадии совместной деформации трубы и трубной решетки, причем на достаточно большой площади контакта соединяемых элементов;
2. Наличие микронеровностей на контактируемых поверхностях соединяемых элементов обусловливают необходимость использования высоких по уровню радиальных давлений, которые, в конечном итоге, вызывают коробление трубной решетки;
3. Кольцевые канавки, предусмотренные в трубном отверстии, не заполняются материалом трубы;
4. Коррозионная стойкость соединений труб с трубными решетками, как важнейшая служебная характеристика, не регламентируется техническими документами.
Применение той или иной технологии закрепления труб в трубных решетках оправдано для определенных конструкций теплообменной аппаратуры, условий и требований её эксплуатации. Недостаточно обоснованный её выбор приводит к урону (аварии на Чернобыльской АЭС, АЭС «Хенфорд», «Тарапур» «Сан-онофр», «Милма», «Шипинг-порт», на атомных подводных лодках «Морской волк» (США), «Комсомолец», на Самарском НПЗ в ноябре 1997 года), который невозможно оценить только в денежном выражении.
Вибрационные, ударные и другие знакопеременные нагрузки при одновременном воздействии высоких давлений, температур и агрессивных сред обусловливают необходимость применения новых конструктивных решений в соединениях труб с трубными решетками, повышающими качество теплообменников, что, в свою очередь, ставит новые технологические задачи, связанные с закреплением труб в трубных решетках при изготовлении и ремонте трубных пучков.
Эффективная технологическая управляемость служебными характеристиками соединений, в том числе и их коррозионной стойкостью, достигается разработанным автором настоящей работы усовершенствованного механизма продольно - прессового локализованного закрепления и на его основе - рациональной технологий образования неразъемных соединений. При этом используются универсальные конструкции теплообменных труб с профилированными за концовками и соответствующие им новые конструкции сборок соединяемых элементов.
Данный механизм позволил впервые реализовать технологию закрепления труб в трубных решетках, где их плотность, прочность и коррозионная стойкость формируются раздельно как по времени, так и по местоположению. Управление служебными характеристиками весьма эффективно и прогнозируем срок межремонтного пробега любого трубного пучка.
Настоящая работа представляет собой законченный этап исследований, проводимых сотрудниками ООО «Ремонтно-механический завод» ЗАО НК ЮКОС - РМ под руководством автора настоящей работы и при активном участии сотрудников СГАУ имени академика С. П. Королева.
Результаты исследований позволили разработать научно-обоснованные рекомендации и технические требования на проектирование технологических процессов производства теплообменных труб с профилированными законцовками условия ТУ 1212-001-43950522-02 «Крепление труб с профилированными законцовками в трубных решетках теплообменных аппаратов» со сроком введения 01.06.2002 года, изготовление оснастки и выбор оборудования, а также на выполнение операций закрепления труб в трубных решетках.
Практическим итогом работы явилось проектирование и изготовление специальных производственных комплексов для производства труб с профилированными законцовками, получения отверстий в трубных решетках, а также изготовления трубных пучков в количестве 36 штук для Новокуйбышевского и Самарского НПЗ, ООО «Этанол», ООО «Завод масел и присадок».
Материал настоящей работы докладывался на научно-технических конференциях г. г. Москвы, Самары и Орла, а также на НТС родственных предприятий городов Тольятти, Бугульмы, Подольска, Воронежа и Калуги; обсуждался со специалистами из Азербайджана, Казахстана и Германии.
На международной выставке «Нефть и Газ - 97» и «Нефть и Газ -2001» представленные результаты работы вызвали положительные отзывы отечественных и зарубежных специалистов: «Индреско» (США), «Китайнефтегаз» и др..
На состоявшейся в августе 2001 года презентации продукции ООО «Ремонтно-механический завод» новые технологические процессы закрепления труб в трубных решетках при изготовлении и ремонте тепло-обменных аппаратов получили одобрение со стороны специалистов заинтересованных предприятий (см. в приложении «Заключение о новых технологиях»).
Автор настоящей работы выражают глубокую благодарность своему научному руководителю, заслуженному деятелю науки РФ, д.т.н., профессору Гречникову Ф. В., д.т.н., проф. Козий С. И. и коллективу кафедры ОМД СГАУ имени академика С. П. Королева за её активное обсуждение; инженерно-техническим работникам ООО «РМЗ», Большаковой Г. И., Мартыновой Е. В., Тамаровой О. Т., Христову В. Р., Иванникову Ю. Д., Глухову В. С, Землякову П. В., Дегтяреву Е. П., Переплетину А. Г., за помощь по освоению и внедрению новых разработок в производство; сотрудникам ЦЗЛ АО «Авиакор», Анискиной В. И., Куликовой Н. А., Осипову Н. М., за помощь в проведении испытаний неразъёмных соедине-ний, сотрудникам, отдела механизации и автоматизации АО «Авиакор»
Иванову А. И.], Копелевичу А. М., Пескову А. Н., Долгушину С. И. за кон сультации, состоявшиеся в процессе выполнения настоящей работы.
Служебные характеристики неразъёмных соединений
Основными служебными характеристиками вальцовочных соединений являются плотность и прочность /5/.
Прочностные характеристики вальцовочных соединений определяются усилием выдергивания трубы из трубной решетки (рис. 11).
Усилие, потребное на разрушение трубы в исходном сечении, определяется по формуле:Прочностные характеристики вальцовочных соединений можно увеличить, сформировав «колокольчик» на лицевой поверхности трубной решетки или увеличить длину вальцовочного пояска 121.
Рис. 12 - Схема гидравлических испытаний на плотность вальцовочных соединений.Плотность вальцовочных соединений зависит от величины остаточного давления на контактной поверхности труба - трубная решетка (рис. 12).
Однако, как явствует из зависимости величины остаточного давления от длины вальцовочного пояска (рис. 13), видно, что с увеличением последней плотность вальцовочного соединения уменьшается. Рис. 13 - Зависимость величин предельного и минимального остаточных давлений от длины вальцовочного пояска: 1 - величина предельного остаточного давления /2/; 2 - величина минимального остаточного давления /5/.
Характеристики плотности формируются в пределах достаточно большой площади вальцовочного пояска (« в 3000 мм2). В результате из-за неравномерного давления при образовании вальцовочных соединений имеют место капилляры, которые в последствии приводят к протечкам неразъёмных соединений.
Коррозионная стойкость вальцовочных соединений определяется технологией закрепления труб в трубных решетках и является нерегла-ментируемой характеристикой (рис. 14).По данным работы /3/, если коррозионную стойкость соединений, полученных импульсными методами, условно принять за единицу, то коррозионная стойкость соединений, полученных механической развальцовкой, в 3-5 раз ниже (рис. 15).
Уменьшение толщины стенки трубы в случае коррозии приводит к упругой разгрузке неразъёмного соединения и, как следствие, к снижению характеристик прочности и плотности. Отсюда, следует, что неразъёмные соединения, получаемые механической развальцовкой, должны иметь меньший срок межремонтного пробега и, кроме того, в случае образования, протечек претерпевают глушение при эксплуатации.Обоснованность перехода к продольно-прессовому локализованному закреплению объясняется возможностью создания неразъёмных соединений, когда пластической деформации подвергается только материал трубы. При этом локальными сдвиговыми деформациями формируются, так называемые, «пластические кольцевые контакты», то есть кольцевые плотности 111.
Техническая возможность продольно-прессового закрепления труб в трубных решетках объясняется высокой их прочностью в осевом направлении, так как толщина последних колеблется в пределах до 150 мм. В работе /8/ сформулированы следующие основные принципы вышеназванного механизма закрепления: 1. Образование неразъёмных соединений осуществляется профилированными законцовками, унифицирующими теплообменные трубы;2. Закрепление профилированных законцовок в трубных отверстиях производят избирательно по: кольцевой канавке треугольного поперечного сечения; кольцевым выемкам, выполненным по торцам трубной решетки; кольцевому углублению на лицевой поверхности трубной решетки;3. Кольцевые плотности - пластическим течением материала трубы по поверхностям, образующим кромки трубного отверстия;4. Повышенные коррозионные свойства - внутренних слоев законцовки достигаются формированием в них осевых сжимающих остаточных напряжений первого рода;5. Независимость служебных характеристик неразъёмных соединений от толщины стенки законцовки по месту её закрепления в отверстии трубной решетки;6. Для ремонта трубных пучков в конструкции неразъёмных соединений предусматривается дополнительное введение промежуточногоэлемента из пластичного материала.
На основании данных принципов методология образования неразъёмных соединений /8/ представляется в двухстадийном исполнении:1. Организация кольцевого (ых) пояска (ов) на стенках трубного отверстия;2. Локализованное закрепление профилированной законцовки трубы в виде пластического охвата последней упомянутого кольцевого пояска с формированием кольцевых плотностей на его стенках.
Базисным элементом неразъёмного соединения является конструкция трубного отверстия, разновидности которых приведены в работах /9-36/.
Ограничения, связанные с двухразовым подходом к каждой профилированной законцовки трубы при её закреплении, предъявили /Диссертация/ особые требования к выбору финишной операции. Естественно, что финишная операция сама по себе накладывает определенные условия для выполнения операций закрепления, связанных с первым подходом к профилированной законцовке трубы.
Определяющими, при выборе в качестве финишной операции закрепления операции дорнования, стали такие отличительные её стороны, как совмещение операции раздачи полотна трубы с осевым течением её материала, возможность формирования во внутренних слоях трубы осевых сжимающих остаточных напряжений 1-го рода, а также придание всем отверстиям закрепленной трубы идентичного диаметра. По
Разработка элементов новой технологии закрепления
В соответствии с поставленной задачей по дискретно-пластическому формированию служебных характеристик, в работах /9-36/ предложены конструктивные и технологические элементы образования неразъёмных соединений. Так, для достижения требуемого наперед заданного усилия удержания трубы на стенках трубного отверстия, предложено выполнять на внешней поверхности нагружаемого участка кольцевого выступа, например, треугольного поперечного сечения (рис. 21). Эффективной реализацию внеконтактной деформации достигается введением в конструкцию профилированной законцовки внутреннего цилиндрического утолщения (рис. 23) Рис. 23 - Внутреннее цилиндрическое утолщение, располагаемое перед коническим переходным участком профилированной законцовки трубы. Результатом нововведений в конструкцию профилированной законцовки стали возможными новые технологические элементы двухстадий-ного образования неразъёмных соединений. Впервые предложено осуществлять предварительное закрепление трубы на стенках трубного отверстия свободным введением кольцевого выступа в объём кольцевой канавки треугольного поперечного сечения (рис. 24). Рис. 24 - Схема введения кольцевого выступа в объём кольцевой канавки операцией раздачи профилированной законцовки. При этом наличие внутреннего цилиндрического утолщения обеспечивает качественное заполнение дополнительной кольцевой канавки материалом трубы (рис. 25). Рис. 25 - Раздача нагружаемого участка профилированной закон-цовки по местоположению внутреннего цилиндрического утолщения Формирование кольцевых плотностей неразъёмного соединения достигается с использованием последовательных изгибных деформаций полотна законцовки в пределах внешнего цилиндрического утолщения. Таким образом, разработанные элементы новой технологии закрепления труб в трубных решетках предопределили содержание усовершенствованной технологической модели. Особенностью усовершенствования методологии продольно-прессового локализованного образования неразъёмных соединений является введение в его конструкцию двух кольцевых поясков, пластически охватываемых материалом трубы; увеличение числа жестких кромок (до семи) на поверхности трубного отверстия, относительно которых имеют место поперечные сдвиги полотна; увеличение площади контакта трубы с трубной решеткой до 2500 мм2 (труба 0 25x2,5 мм); увеличение объёма материала трубы, располагаемого в кольцевых канавках - до 300 мм3. Новая технология закрепления строго увязана с конструкцией профилированной законцовки, когда конструкция трубного отверстия введена в сборку через выполняемые при закреплении технологические операции. На основании разработанной методологии создана обобщенная технологическая модель закрепления труб в трубных решетках, включающая следующие операции: 1. На стадии предварительного закрепления - раздача нагружаемого участка законцовки трубы в сочетании с эффективной вне-контактной изгибной деформации образующей полотна в опорном участке и свободным введением кольцевого выступа в кольцевую канавку трубного отверстия. Пластическому охвату материалом трубы подвергается внутренний кольцевой поясок трубного отверстия; 2. На стадии окончательного закрепления - дорнование от верстия законцовки с образованием кольцевого пластического шарнира, препятствующего осевому течению внутренних слоев законцовки и спо собствующего созданию объёмной схемы напряженно деформированного состояния в обрабатываемом материале, и после дующего поперечного сдвига пластического шарнира относительно же сткой кромки трубного отверстия. Пластическому охвату материалом трубы подвергается внешний кольцевой поясок трубного отверстия. В разработанном алгоритме проектирования неразъёмного соединения рассматриваются расчетные параметры упомянутой модели: - конструкция профилированной законцовки (внешний диаметр, длина опорного участка и его консольной части; длина переходного конического участка; длина и форма поперечного сечения нагружаемого участка); - конструкция трубного отверстия (глубина и форма поперечного сечения кольцевых канавок; длина кольцевых поясков); сборки соединяемых элементов (длина выступания торца законцовки над лицевой поверхностью трубной решетки); - стадии закрепления и силовые характеристики их выполнения; - контроль неразъёмных соединений путём замера диаметра отверстия в трубах и их сравнение с контрольными значениями. Базисными элементами профилированной законцовки (рис. 23) является опорный участок I с максимальным внешним диаметром, меньшим диаметра трубного отверстия на 0,05 мм: 25,3"0,052 труба 25x2,5 мм; 38,4"0 062 труба 38,0x2,0 мм; 57,6"0 074 труба 57x2,0 мм; нагружаемый участок II с профилированной внешней и внутренней поверхностями. При чем внешнее профилирование образовано сочетанием кольцевого выступа треугольного поперечного сечения с цилиндрическим утолщением, а внутреннее профилирование содержит цилиндрическое утолщение располагаемое за кольцевым выступом. Переходный конический участок III, размещаемый между участками I и II, имеет ширину от 2,0 до 3,5 мм. Для трубных решеток ремонтного варианта корректировке подвергаются внешние размеры профилированной законцовки, увязанные с ремонтным диаметром трубных отверстий, при сохранении законцовки разработанной формы профилирования. Диаметр опорного участка (I). Диаметр опорного участка выполняется по отношению к диаметру трубного с односторонним зазором максимальным, равным 0,075 мм (для трубы 0 25,0x2,5 мм), 0,087 мм (для трубы 0 38,0x2,0 мм), 0,099 мм (для трубы 0 57,0x2,0 мм) и минимальным для всех труб - 0,025 мм. Длина образующей опорного участка не менее 10-15 мм. Длина переходного конического участка (III). Конический переходный участок профилированной законцовки служит для передачи деформирующего усилия на консольную часть опорного участка. Длина его определялась по потребному усилию на внекон-тактную деформацию. Усилие, потребное на обжим трубы (рис. 26) выражается формулой, полученной Е. А. Поповым /38/.
Металлографические исследования неразъёмных соеди- нений
Разработана усовершенствованная методология продольно прессового локализованного закрепления труб в трубных решетках со следующими системообразующими принципами: 1. образование не разъёмных соединений осуществляется законцовками с внешним и внутренним профилированием; 2. закрепление профилированных за концовок в отверстиях трубных решеток производится избирательно по: кольцевым канавкам треугольного поперечного сечения; кольце вым углублениям, образующим кольцевые гребешки; кольцевой вы емке, выполненной с лицевой стороны трубной решетки; 3. кольцевые плотности формируются изгибной деформацией образующей полотна законцовки относительно кромки гребешка с образованием пластиче ского шарнира и последующей его сдвиговой деформацией, чем вы зывается фиксирование трубы на стенках трубного отверстия; 4. повы шенные коррозионные свойства внутренних слоев законцовки дости гаются уменьшением скорости коррозии наводимым в них полем осевых сжимающих остаточных напряжений первого рода; 5. управление слу жебными характеристиками неразъёмных соединений автономно и оп ределяется выбором геометрических размеров элементов профилиро ванной законцовки и деформирующего трубу инструмента. 2. Создана обобщенная технологическая модель включающая, на стадии предварительного закрепления - раздача нагружаемого участка законцовки трубы в сочетании с эффективной внеконтактной изгибной деформации образующей полотна в опорном участке и свободным введением кольцевого выступа в кольцевую канавку трубного отверстия. Пластическому охвату материалом трубы подвергается внутренний кольцевой поясок трубного отверстия; на стадии окончательного закрепления - дорнование отверстия законцовки с образованием кольцевого пластического шарнира, препятствующего осевому течению внутренних слоев законцовки и способствующего созданию объёмной схемы напряженно-деформированного состояния в обрабатываемом материале, и последующего поперечного сдвига пластического шарнира относительно жесткой кромки трубного отверстия. Пластическому охвату материалом трубы подвергается внешний кольцевой поясок трубного отверстия. 3. Расчетными параметрами данной модели являются конструкция профилированной законцовки (длина опорного участка и его консольной части; длина переходного конического участка; длина и форма поперечного сечения нагружаемого участка); конструкция трубного отверстия (глубина и форма поперечного сечения кольцевых канавок; длина кольцевых поясков); сборки соединяемых элементов (длина выступания торца законцовки над лицевой поверхностью трубной решетки); стадии закрепления и силовые характеристики их выполнения; контроль неразъ ёмных соединений путём замера диаметра отверстия в трубах и их сравнение с контрольными значениями. 4. Разработан алгоритм проектирования и выполнения высококачественных неразъёмных соединений труб с трубными решетками. В плане экспериментальной проверки в настоящей работе осуществлены: - разработка методики изучения характера течения модельного материала - пластилина при заполнении свободных объёмов имитатора кольцевой канавки; - металлографические исследования полученных неразъёмных соединений, что подтвердило правильность выбранного вектора действий; - оценка наличия осевых сжимающих остаточных напряжений 1-го рода; - разработка методика ускоренных испытаний, имитирующих влияние действия коррозии во внутренних слоях. Данные эксперименты были направлены на: 1. изучение стадийности заполнения кольцевой канавки; 2. реализацию внеконтактной деформации с образованием пластического шарнира; 3. существование сдвиговых поперечных деформаций (моносдвигов); 4. изучение характера заполнения каверны; 5. наличие растягивающих напряжений во внутренних слоях образца на участке закрепления. Для проведения эксперимента была разработана и изготовлена макетная оснастка по предварительно выбранному масштабу (пятнадцатикратному) и геометрическим размерам пластилинового образца, имитирующего законцовку трубы. С соблюдением масштаба были разработаны и изготовлены из оргстекла основные детали макетной оснастки (рис. 35): нижнее плато 1; линейка для замера хода деформирующего клина 4; направляющая планка 3 для фиксирования движения клина; фиксатор 6, удерживающий пластилиновый образец от осевого перемещения; имитатор трубной решетки 5, содержащий предусмотренную технологией канавку треугольного сечения. На нижнем плато была нанесена координатная сетка для замера деформаций пластилинового образца при проведении эксперимента. На линейке были также отмечены координаты для фиксирования начала движения деформирующего клина и замера хода его движения.
Оценка технико-экономической эффективности от внедрения в производство высококачественных технологий и образования неразъёмных соединений
Расчет экономической эффективности выполнен Г. И. Большаковой (ООО «Ремонтно-механическии завод») по итогам производства 36 трубных пучков для предприятий нефтепереработки и нефтехимии. Основные затратные статьи приведены в таблицах 12, Анализ приведенных затратных статей в таблицах 12, 13 показывает, что новой технологический процесс закрепления труб в трубных решетках экономит около 50 рублей на одной трубе. В пересчете на 36 изготовленных трубных пучков (рис. 90, 91) экономия составляет примерно 500 тыс. рублей. Рис. 90 - Трубный пучок U-образного типа из нержавеющей стали для Новокуйбышевского НПЗ. Рис. 91 - Трубный пучок весом 11 тонн для Сызранского НПЗ. 1. Разработан директивный технологический процесс получения неразъёмных соединений с повышенными служебными характеристиками, включающий 15 операций, среди которых формоизменяющих трубу - 6. 2. Разработан технологический процесс получения профилированных законцовок для изготовления новых и ремонта трубных пучков. При 132 этом достигается их единый типоразмер, что снижает потребность в инструменте по номенклатуре и его количеству. 3. Разработаны и эксплуатируются на ООО «Ремонтно механический завод» ЗАО НК ЮКОС-РМ: 1. Косовалковая правильная машина (модель РМЗ - 3000) - скорость правки 6 м/мин, частота враще ния трубы 400 об/мин, мощность привода 5,5 кВт; 2. Машина для зачист ки концов труб (модель РМЗ - 3500) - частота вращения планетарного редуктора, несущего механические щетки, 115 об/мин, мощность приво да 1,5 кВт, производительность до 40 труб/час; 3. Многофункциональный гидравлический пресс двойного действия (модель БС - 4159) с усилием в 400 кН, рабочим давлением жидкость в 32 МПа и производительно стью 60 труб/час; 4. Универсальный производственный комплекс (мо дель БС - 4168) развивающий максимальное усилие в 400 кН, а также 5. Многофункциональный комплекс (модель БС - 4160) с усилием в 150 кН и скоростью деформирования 20 мм/мин при рабочем давлении жидко сти в 32 МПа. 4. Выпущены технические условия ТУ 1212-001-43950522-02 «Крепление труб с профилированными законцовками в трубных решетках теплообменных аппаратов» со сроком введения 01.06.2002 года. 5. Изготовление 36-ти трубных пучков для ЗАО «Нефтехимическая компания» г. Новокуйбышевск, Новокуйбышевский НПЗ и др. обеспечило получение экономического эффекта в размере около 500 тыс. рублей. 6. Результаты настоящих исследований вошли в состав конкурсной работы «Высокоэффективные технологии изготовления и ремонта трубных пучков теплообменных аппаратов», удостоенной Губернской премии по Самарской области за 2001 год. Настоящая работа выполнена с целью создания научно обоснованной высокоэффективной технологии усовершенствованного продольно-прессового локализованного закрепления труб в трубных решетках теплообменных аппаратов. Программа исследований, намеченная в соответствии с целью работы, выполнена полностью. Результаты работы послужили основанием для следующих выводов: 1. Разработана усовершенствованная методология продольно-прессового локализованного закрепления труб в трубных решетках, позволяющая эффективно управлять дискретно-пластическим формированием повышенных и долговременных служебных характеристик неразъёмных соединений (прочность труб на вырыв из трубной решетки превышает их прочность при растяжении в исходном сечении; давление 133 разгерметизации не менее 16 МПа, срок межремонтного пробега трубных пучков при их бездефектной работе более 7 лет). Создана обобщенная технологическая модель закрепления труб, включающая операции: раздачи законцовки в сочетании с эффективной изгибной деформацией её полотна; дорнование отверстий законцовки с предварительной её раздачей на конус, образованием пластического шарнира и последующем заполнением свободных объёмов поперечными сдвигами в полотне в условиях объёмной схемы напряженно-деформированного состояния. 2. Расчетными параметрами технологической модели закрепления труб в трубных решетках являются конструкция профилированной за концовки (длина опорного участка и его консольной части; длина пере ходного конического участка; длина и форма поперечного сечения на гружаемого участка); конструкция трубного отверстия (глубина и форма поперечного сечения кольцевых канавок; длина кольцевых поясков); сборки соединяемых элементов (длина выступания торца законцовки над лицевой поверхностью трубной решетки); стадии закрепления и си ловые характеристики их выполнения; контроль неразъёмных соедине ний путём замера диаметра отверстия в трубах и их сравнение с кон трольными значениями. 3. Разработан технологический процесс получения законцовки с внешним и внутренним профилированием для изготовления новых и трубных пучков ремонтного варианта. Впервые в практике производства законцовок используется локальный радиальный обжим, как элемент технологии, интенсифицирующий пластическую деформацию материала трубы. При этом достигается их единый типоразмер, что снижает потребность в инструменте по номенклатуре и его количеству. 4. Разработана концепция построения полуавтоматической линии с производительностью в 60 труб/час из специализированного оборудования, разработанного на ООО «Ремонтно-механический завод»: косовал-ковая правильная машина, машина для зачистки концов труб, торцовочная машина, горизонтальный гидравлический пресс двойного действия, универсальный производственный комплекс для дорнования. 5. Разработаны способы ускоренных испытаний, имитирующих влияние коррозии на внутренние слои трубы при параметрах эксплуата ции трубных пучков, что позволяет прогнозировать их срок бездефект ной работы. 6. Выпущены технические условия ТУ 1212-001-43950522-02 «Крепление труб с профилированными законцовками в трубных решетках теплообменных аппаратов» со сроком введения 01.06.2002 года. 7. Изготовление трубных пучков для предприятий нефтепереработки и нефтехимии обеспечило получение экономического эффекта в размере около 500 тыс. рублей. Результаты настоящих исследований вошли в состав конкурсной работы «Высокоэффективные технологии изготовления и ремонта труб
