124

Тема 8. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ И ИСПЫТАНИЕ НА ПРОЧНОСТЬ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

Сосуды и аппараты, работающие под избыточным давлением, изготовляются на специализированных машиностроительных заводах по чертежам, разработанным применительно к существующему парку металлообрабатывающих станков и кузнечного оборудования.

На заводах разрабатывается технология изготовления аппаратов, включающая в себя последовательные операции обработки заготовок, сборки и сварки деталей, режимов термообработки и способов контроля на всех стадиях их изготовления. В технологических картах указываются станки, инструмент, приспособления, режим обработки, нормы времени.

8.1 Изготовление деталей тепломассообменного оборудования

В практике аппаратостроения обечайки изготовляют путем гибки и сварки листового проката. Гибка листового проката производится на листогибочных трехвалковых или четырехвалковых вальцах (рисунок 8.1).

Рисунок 8.1 – Схема гибки листов на листогибочных валь-

цах

а – положение листа перед гибкой; б – гибка в трехвалковых вальцах; в - гибка в четырехвалковых вальцах; 1 – лист; 2 - подвижные валки; 3 – неподвижные валки

125

Вальцевание листового проката производят в холодном состоянии при ус-

ловии, что толщина стенки находится в пределах S ≤ 40D , где D - диаметр обе-

чайки. Для вальцевания обечайки меньшего диаметра листы нагревают в газовых печах до температуры 950…1000 оС и подают на листогибочные вальцы для придания заготовке строгой цилиндрической формы.

Точность вальцевания обечаек контролируется шаблонами. Допускаемые отклонения в размерах обечаек не должны превышать на цилиндричность

Рисунок 8.2 – Способы изготовления днищ

а – штамповка в холодном состоянии; б – штамповка в горячем состоянии; в – обкатка на ротационных прессах; 1 – рабочий плунжер; 2 - стол; 3 - прижимное кольцо; 4 – заготовка; 5 – протяжное кольцо; 6 – пуансон; 7 – сбрасыватель; 8 – держатель; 9 – обжимной ролик

Днища диаметром до 1200 мм изготовляют из цельной заготовки, а днища большего диаметра штампуют из предварительно сваренного из нескольких частей листа при условии, что сварные швы параллельны и располагаются от центра на расстоянии не более 1/6 диаметра.

126

Штамповку днищ из углеродистой или хромоникелевой сталей осуществляют как в холодном, так и в горячем состоянии на прессах в два приема: горячая штамповка, затем калибровка в холодном состоянии.

Перед штамповкой днищ заготовку предварительно нагревают в камерной газовой печи до температуры 1150…1200 оС, затем протягивают заготовку через матрицу с помощью пуансона. После обмера и технической приемки штампованные днища обрабатывают на карусельных станках, на которых ведут обрезку и разделку кромок под сварку.

Эллиптические днища можно также изготавливать на фланжеровочных станках (рисунок 8.2, в) с помощью прижимных роликов. Формование днищ на этих станках производится в горячем состоянии. Обкатку производят прижимным роликом с передвижением его от центра к периферии, поддерживая заготовку на опорном ролике, который может перемещаться в радиальном направлении. Далее на карусельном станке обрезают борта и снимают фаску для сварного шва. На фланжеровочном станке изготовляют эллиптические днища любого диаметра до 5000 мм при толщине стенки до 100 мм. Днища, изготовленные таким способом, отличаются высоким качеством и допускаются к изготовлению аппаратов и паровых котлов на высокое давление.

Трубные решетки изготовляют из листа необходимой толщины путем вырезки по кругу и последующей обработки на металлорежущих станках. Затем заготовку размечают под сверление отверстий для труб и болтовых соединений. Отверстия сверлят на радиально-сверлильных станках индивидуально или пакетом (по несколько штук). Диаметр отверстий под вальцовку труб больше наружного диаметра труб на 1,5…2,0 %.

Стальные решетки приваривают к корпусу. Трубные решетки из цветных металлов зажимаются между стальными фланцами крышки и корпуса через прокладки.

Трубы в кожухотрубных теплообменных аппаратах применяют из стали 10 и 20, а также из цветных металлов. Для изготовления теплообменника из

127

нержавеющих сталей применяются трубы из стали ОХ18Н10Т или Х17Н13М2Т.

Перед укладкой труб в гнезда решетки их концы отжигают и очищают. Из способов крепления труб наиболее распространенный – развальцовка.

Концы труб могут выступать над решеткой не более чем на 5 мм. При развальцовке с отбортовкой выступающие концы труб «под колокольчик» принимают не более 8 мм. Для создания прочного закрепления труб в гнездах решетки иногда выполняют кольцевые канавки глубиной 0,25…0,3 мм.

8.2 Сборка и сварка деталей аппаратов

Сборка деталей – одна из самых трудоемких и ответственных операций изготовления аппаратов. Она выполняется высококвалифицированными сборщиками.

Сборку начинают с соединения крупных деталей аппарата: обечаек, днищ, крышек, применяя сварочные работы с последующей механической обработкой и подгонкой собираемых частей.

Сварка может выполняться ручным, полуавтоматическим и автоматическим способами. Сварку стыковых швов при толщине листа 3…8 мм выполняют без разделки кромок. Для листа 10…26 мм применяют одностороннюю V-образную разделку кромок; для листа 12…60 мм - двустороннюю Х - образную разделку кромок.

Сварные швы сосудов и аппаратов, работающих под давлением, подлежат проверке:

−на сосудах с р ≤ 5,0 МПа - 25 % длины сварных швов;

−при работе аппаратов со взрывоопасными и ядовитыми веществами – 100 % проверка рентгеновской и ультразвуковой дефектоскопией.