4. Изготовление элементов из труб

   1. Изготовление отводов

Отводы предназначены для соединения встык труб одного диа­метра, расположенных под углом.

2. Изготовление змеевиков

Змеевики. В аппаратостроении применяют в основном три типа змеевиков (рис. 2.51). Длина змеевика в развертке, как правило, намного превосходит возможную максимальную длину одной трубы, в связи с чем трубы сваривают в одну плеть, после чего изгибают. При изготовлении спиральных, цилиндрических змеевиков расстояние между сварными стыками должно быть не менее 4 м, а длина замыкающей трубы должна быть не менее 500 мм. У плоских змеевиков на длине прямых участков труб до 6 м стыки не допускаются, а при длине более 6 м допускается один сварной стык.

При изготовлении трубы для змеевика из нескольких частей стыки труб свариваются газовой или контактной сваркой. При этом разность толщин стыкуемых труб не должна превышать 15% тол­щины стенки более тонкой трубы, а при контактной сварке — не более 6% толщины стенки трубы.

Для стыков труб можно применять все виды сварки. При газовой сварке сечение шва должно быть усилено на 30—60% толщины стенки трубы, но не более 4 мм. Усиление шва должно перекрывать кромки разделки на 1—2 мм, а место перехода к основному металлу должно быть плавным, без подрезов. Неперпендикулярность торца трубы относительно оси трубы диаметром 1000 мм не должна превы­шать 0,4 мм для -контактной сварки и 0,6 мм — для газовой или электродуговой. Разность толщин стенок стыкуемых групп не дол­жна превышать 15% толщины стенки более тонкой трубы, а при контактной сварке — 6%.

О вальность в местах гиба труб и сужение внутреннего диаметра трубы в местах сварных швов следует проверять проталкиванием контрольного шара. Диаметр контрольного шара при радиусе гиба R < 3,5D_H должен быть равен 0,85D_В, а при радиусе гиба R >> 3,5D_H 0,9d_B (d_B – номинальный внутренний диаметр трубы, D_H – наружный диаметр трубы). В трубах без гибов сужение внутреннего диаметра в местах сварных стыков следует проверять контрольным шаром диаметром 0,9d_В. Это требование не распространяется на стыки труб с подкладными остающимися кольцами.

В индивидуальном производстве змеевики гнут универсальными методами на оправках. При достаточной серийности производства используют станки.

У стройство для навивки цилиндрических змеевиков на трубогибочном станке ТГС 38-159 (рис. 2.52) имеет оправку 2, на которой нарезаны по спирали канавки круглого сечения радиусом, равным наружному радиусу изгибаемой трубы. Глубина канавки равна половине диаметра изгибаемой трубы. На опорной оси 6, которая крепится к плите 9, расположен свободно сидящий ролик 7 с кольцевой выточкой. Глубина кольцевой выточки равна половине диаметра изгибаемой трубы, а радиус ее несколько больше радиуса трубы с учетом угла навивки. Оправка 2 соединяется с водилом 1 посредством шлицевых пазов. Заданное расстояние между центрами стяжной оси 3, оправки 2 и опорной оси 6 обеспечивают серьга 5 и втулка 4. Труба крепится к оправке посредством цангового механизма, который вставляют в отверстие оправки 2 и закрепляют в ней штифтом.

Устройство устанавливают на станок таким образом, чтобы вал станка проходил через отверстие в водиле 1, а хвостовик 8 опорной плиты 9 надевают на приваренные к станине болты. Стяжную ось 3 навертывают на вал станка. Серьгу 5, а затем втулку 4 надевают на головку стяжной оси. Втулка служит для устранения зазора между серьгой и стяжной осью.

Устройство работает следующим образом: труба вводится в кольцевые выточки оправки 2 и ролика 7 и прикрепляется к оправке цанговым механизмом 10. Посредством водила 1, вставленного своим хвостовиком в отверстие ведомой шестерни станка, оправка 2 при­водится во вращение. Изгибаемая труба увлекает ролик 7, который, вращаясь вокруг опорной оси 6, перемещается вдоль нее по мере навивки трубы. В конце процесса навивки ролик выходит из зацепления с трубой. Вынимается втулка 4, откидывается серьга 5, освобождается хвостовик цангового механизма, и змеевик свободно вывертывается с оправки. Точность размеров змеевика по высоте обеспечивается шагом навивки, который рассчитан с учетом пружинения, а предотвращение эллиптичности поперечного сечения трубы обеспечивается формой ручья, образуемого выточками оправки и ролика.

Эллиптичность трубы (Ø 32 × 4) змеевиков (разность между максимальным и минимальным диаметрами) не превышает 0,8 мм; отклонения по диаметрам змеевиков составляют ± 5 мм; изменения расстояний по шагу навивки змеевиков не превышают 0,5 мм.

Многозаходные многорядные змеевики изготовляют на приспособлениях или станках токарного типа (см. рис. 2.53). Сердечник 1, сваренный с трубными решетками 2, устанавливают и закрепляют на разжимном приспособлении передней бабки и поджимают центром задней бабки. Прямую заготовку трубы 3 пропускают между резиновым 4 и металлическим 5 роликами. Конец прямой заготовки трубы вначале изготовления изгибают и заводят в отверстие I правой трубной решетки. Для предохранения в процессе намотки от выхода конца трубы из отверстия решетки устанавливают фиксаторы 6.

При вращении сердечника 1 с решетками 2 прямая труба будет деформироваться, и навиваться на сердечник, а в результате продольной подачи каретки 6 (равной шагу змеевика) изготовляется змеевик. Плотность контакта между змеевиком 7 и сердечником 1, а также между змеевиками 7–9 и прокладками 10 обеспечивается натяжкой заготовки трубы роликами 4 и 5. После навивки первого ряда змеевика 7 второй конец трубы изгибается и заводится в отверстие II левой трубной решетки. После этого на витки змеевика 7 устанавливают и приваривают к трубным решеткам по окружности несколько профильных прокладок 10. Эти прокладки радиусными поверхностями окончательно фиксируют положение витков навитого змеевика 7 и змеевика 8, подлежащего навивке. Аналогично навивке змеевика 7 навиваются и следующие змеевики 8 и 9.

Закончив навивку всего многозаходного змеевика, его снимают, отрезают концы труб и готовят их к креплению в решетках.

Чем меньше радиус изгиба трубы и тоньше ее стенка, тем меньше устойчивость трубы и тем больше ее деформация. Поэтому важной характеристикой для технологии гибки труб является коэффициент тонкостенности:

,

где S – толщина стенки трубы, мм;

d – наружный диаметр трубы, мм.

Трубы с коэффициентом k ≤ 0,06 условно считают тонкостенными, а с коэффициентом k > 0,06 – толстостенными. Уменьшение величины коэффициента тонкостенности усложняет процесс гибки.

Другой важной характеристикой изгибаемой трубы, влияющей на технологию гибки, является относительный радиус изгиба трубы:

,

где R_вн – внутренний радиус изгиба трубы, мм.

Для предотвращения рассмотренных выше нежелательных деформаций формы и стенок трубы в химическом машиностроении применяют три способа гибки труб: с оправкой внутри, с подогревом места изгиба, комбинированный.

В условиях единичного и ремонтного производства вместо оправки в трубу набивают сухой песок и концы трубы забивают пробками.

Необходимость применения оправок зависит от тонкостенности трубы и относительного радиуса изгиба при:

k > 0,02 оправка не нужна;

k ≤ 0,03 оправка обязательна;

0,2 > k > 0,03 необходимость оправки определяется эмпирическим уравнением:

,

при оправка требуется; оправка не нужна.

Применение горячей гибки для труб из углеродистых и легированных сталей определяется уравнением: . При гибку труб можно вести без нагрева.