Совершенствование технологии обеспечения герметичности и прочности вальцованных соединений в теплообменных аппаратах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Санников Александр Владимирович

• Санников Александр Владимирович
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Санников Александр Владимирович

Введение

1. Аналитический обзор научных и информационных источников по обеспечению герметичности и прочности вальцованных соединений в теплообменных ц аппаратах

1.1. Конструкции теплообменных аппаратов

1.2. Способы соединения труб с трубными решетками

1.2.1. Сварка труб с трубными решетками

1.2.2. Деформационные способы

1.2.3. Комбинированные способы

1.3. Технологические способы повышения надежности 34 деформационных соединений, выполненных вальцовкой

1.4. Анализ видов механической обработки, определяющих

качественные показатели соединений

Выводы по 1 главе

2. Анализ существующих и разработка новой технологии и конструкции инструмента для закрепления труб в толстых ^ ^ трубных решетках теплообменных аппаратов

2. 1. Анализ существующих конструкций развальцовочного

инструмента

2.1.1. Область применения, достоинства и недостатки существующих 41 конструкций развальцовочного инструмента

2.1.2. Анализ существующих методов расчета развальцовочного инструмента и влияния угловых параметров инструмента на его 49 производительность и качество соединений

2.2. Разработка нового способа закрепления труб в трубных

решетках теплообменных аппаратов и инструмента для его

реализации

Выводы по 2 главе

3. Комплексная методика исследования

3.1. Выбор оборудования и измерительной аппаратуры

3.2. Экспериментальные образцы для проведения испытаний

3.2.1. Образцы для исследования влияния различных видов кольцевых уплотнительных элементов на прочность и 53 герметичность

3.2.2. Образцы для сравнительных испытаний на герметичность и прочность соединений, выполненных с применением ЛВК вальцовки, и соединений, выполненных цилиндрической 65 роликовой вальцовкой

3.2.3. Оценка влияния угловых параметров вальцовок на удлинение 70 труб в процессе развальцовки

3.3. Методика проведения экспериментов

3.3.1. Методика сравнения герметичности соединений

3.3.2 Методика сравнения прочности соединений

3.4. Планирование экспериментов и обработка экспериментальных

данных. Математическое моделирование

Выводы по 3 главе

4. Оценка влияния геометрических параметров и

конструкции нового инструмента на его эксплуатационные 77 характеристики и качество соединений

4.1. Анализ влияния конструктивных и технологических факторов

и типов соединений на их герметичность и 77 прочность

4.1.1. Аналитические исследования влияния конструктивных и технологических факторов на герметичность и прочность 77 соединений

4.1.2. Экспериментальные исследования влияния типов соединений 90 на прочность и герметичность

4.2. Экспериментальные исследования влияния конструкции инструмента на качество вальцованных соединений -сравнение классической цилиндрической и ленточно- 94 винтовой конусной вальцовок

4.2.1. Изготовление образцов соединений для проведения 95 испытаний

4.2.2 Сравнение качества образцов соединений по критериям герметичности, прочности и состоянию поверхностей на развальцованных участках труб, полученных двумя различными способами развальцовки: пошаговым и 93 непрерывным

4.2.3. Сравнительная оценка затрат времени, требуемого для 102 развальцовки труб тем или иным способом

4.3. Влияние лейнирования на качество соединений при

проведении восстановительного ремонта и изготовлении

биметаллических труб

4.3.1. Экономическая эффективность применения лейнирования в 102 промышленности для повышения качества соединений

4.3.2. Технологии лейнирования

Выводы по 4 главе

5. Влияние конструктивных факторов ленточно-винтовых

конусных вальцовок на процесс развальцовки труб в

толстых трубных решетках

5.1 Влияние угла конусности вальцовок

5.2. Влияние угла разворота роликов

5.3. Экспериментальное сравнение ленточно-винтовых конусных вальцовок с различными углами разворота роликов и 115 различной конусностью

5.4. Сравнение качества образцов соединений по критериям герметичности, прочности и состоянию поверхностей на развальцованных участках труб, полученных с помощью ленточно-винтовых конусных вальцовок с различными углами 119 разворота роликов и различной конусностью

5.5. Определение оптимальных значений геометрический 120 параметров ленточно-винтовой конусной вальцовки

5.6. Продольное удлинение труб при развальцовке. Метод

уменьшения негативного эффекта

Выводы по 5 главе

4 Общие выводы

Список использованной литературы

Приложения

Приложение №1

Приложение №2

Приложение №3

Приложение №4

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологии обеспечения герметичности и прочности вальцованных соединений в теплообменных аппаратах»

Введение

Актуальность темы диссертации. При разработке и конструировании энергетических установок различного назначения особое внимание уделяется увеличению КПД, при этом одним из основных способов увеличения КПД является повышение параметров энергоносителя, таких, как давление и температура. Это влечет за собой рост требований к надежности агрегатов, входящих в энергетическую установку, и как следствие, увеличение толщин трубных решеток теплообменных аппаратов, входящих в состав установки. Возникает проблема разработки надежного и производительного способа крепления труб в толстых трубных решетках (трубная решетка считается толстой, если ее толщина превышает номинальный наружный диаметр закрепляемой в ней трубы в 4 раза и более: СТО-02066380-001-2019).

В середине 1960-х годов при изготовлении теплообменных аппаратов с толстыми трубными решетками впервые был применен способ непрерывной развальцовки, при котором развальцовка трубы осуществлялась за один проход инструмента на всю толщину трубной решетки.

Этот способ получил название ленточно-винтового, поскольку концы роликов в процессе обкатывания трубы и одновременного перемещения в осевом направлении оставляли на внутренней поверхности трубы след в виде узкой винтовой ленточки.

Для реализации способа был разработан специальный инструмент -ленточно-винтовой труборасширитель. Приводным элементом в труборасширителе являлся корпус, который боковыми стенками окон передавал вращение роликам, опирающимся на «плавающее» веретено. Взаимное расположение роликов и веретена в процессе работы определялось муфтой предельного момента, входившей в состав труборасширителя. Муфта в начале процесса развальцовки автоматически «настраивала» инструмент на нужную величину раздачи трубы, обеспечивая таким образом получение в соединении оптимальных контактных давлений.

Труборасширители успешно применялись на некоторых отечественных предприятиях в период с 1960 по 1980 годы для развальцовки труб ленточно-винтовым способом в трубных решетках толщиной до 200 мм, однако дальнейшего развития не получили вследствие следующих причин:

1). Низкая износостойкость, связанная с кинематической схемой передачи крутящего момента от привода роликам. При передаче вращения корпусом величина крутящего момента возрастает примерно в 3 раза по сравнению с классической схемой, где вращение роликам передается веретеном, а это приводит к поломке корпуса вследствие его скручивания в районе окон и интенсивному износу роликов, особенно при развальцовке толстостенных труб.

2). Конструктивная сложность, которая делала инструменты дорогими в изготовлении и снижала надежность при эксплуатации.

3). Технологические ограничения, связанные с изготовлением труборасширителей для крепления труб в решетках толщиной более 200 мм.

Учитывая несомненные достоинства ленточно-винтового способа непрерывной развальцовки, (он является высоко производительным и обеспечивает получение соединений хорошего качества при закреплении труб в толстых трубных решетках), для широкого применения этого способа при изготовлении теплообменных аппаратов необходимо было разработать простой, надежный и удобный в работе инструмент.

Объектом исследования в настоящей работе является теплообменный кожухотрубный аппарат с толстыми трубными решетками. Предметом исследования является технология изготовления узла крепления трубы в толстой трубной решетке.

На основе проведенного аналитического обзора в сфере конструирования теплообменных аппаратов были сформулированы основная цель и задачи диссертационного исследования.

Цель работы - является совершенствование технологии изготовления вальцованных соединений.

Диссертационная работа соответствует паспорту специальности - 2.5.6 - «Технология машиностроения» согласно п. 4 «Совершенствование существующих и разработка новых методов обработки и сборки с целью повышения качества изделий машиностроения и снижения себестоимости их выпуска», и п. 9 «Методы и средства повышения производительности изготовления изделий машиностроения».

Для достижения поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:

1. Провести аналитические исследования научных и информационных источников по обеспечению надежности вальцованных соединений в теплообменных аппаратах

2. Выполнить анализ существующих технологий и разработать экономичный способ и инструмент для крепления труб в толстых трубных решетках.

3. Разработать комплексную методику исследований.

4. Провести аналитические и экспериментальные исследования влияния конструктивных и технологических факторов нового инструмента на качество соединений.

5. Провести экспериментальные исследования влияния геометрических параметров ленточно-винтовых конусных вальцовок на процесс развальцовки труб в толстых трубных решетках.

Степень разработанности темы

Перед современным судовым машиностроением поставлена задача создания теплообменного оборудования нового поколения, обладающего более высокими показателями надежности и экономической эффективности.

Практика показывает [28, 42, 49 и др.], что основной причиной выхода из строя теплообменного оборудования является нарушение герметичности соединений. Тот факт, что для значительной части судовых теплообменников традиционными способами не может быть обеспечен отвечающий современным требованиям уровень надежности соединений, приводит к вынужденному завышению (на стадии проектирования) числа трубных элементов на 10-20%. Это влечет за собой увеличение металлоемкости и массогабаритных характеристик теплообменного оборудования. Отмеченное приводит к необходимости разработки новых технологических решений, которые существенно повысили бы герметизирующую способность соединений, в том числе в условиях динамических нагрузок.

Научным исследованиям соединений труб с толстыми трубными решетками посвящено значительное количество статей и публикаций. Объясняется это востребованностью промышленности и транспорта в создании технологий, обеспечивающих надежные соединения труб с трубными решетками.

Вопросам совершенствования технологии изготовления соединений труб с трубными решетками посвящены работы отечественных ученых: А.И. Антошина [7], В.М. Брифа [15-18], Н.И. Глаголева [22], П.А. Дорошенко [2528], В.Л. Кагана [40-42], И.Л. Кузнецова [49-50], А.И. Луковкина [52-53], Б.Я. Мазуровского [56-57], П.А. Манько [58], А.Я. Матяша [63-65], А.В. Орехова [72-73], И.М. Портнова [82], В.И. Старикова [106], В.Г. Степанова [107], Г.П. Ткаченко [112], В.И. Черненко [116-119], С.И. Юзика [124-129] и др., а также иностранных ученых: Маруо Т. [60-61], Fisher F.F., Brown G.I. [142-143], Nadai A. [153], John A. [147], Vocel M., Jadrnicek V. [167], Martin P.W. [149] и др. Анализ показывает, что в общей структуре технологических процессов

изготовления и сборки теплообменного оборудования операции крепления труб в отверстиях трубных решеток наиболее ответственны, трудоемки и требуют высокой квалификации исполнителя.

Настоящая диссертационная работа выполнена в научно-исследовательской технологической лаборатории и на кафедре Технологии судостроения СПбГМТУ.

Объем и структура диссертации

Суммарный объем работы 164 с. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и 4 приложений; содержит 70 рисунков и 8 таблиц. В списке цитируемой литературы 169 наименований.

Реализация результатов работы

Разработан стандарт организации «СТО 02066380-001-2019. Крепление труб в трубных решетках теплообменных аппаратов. Общие технические требования».

Результаты работы внедрены на заводах: АО «Тамбовский завод «Комсомолец» имени Н. С. Артемова», ПАО «Уралхиммаш» и других (на данный момент на 67 предприятиях).

Степень достоверности результатов диссертационной работы.

Проведенные исследования подтверждены сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, согласованностью полученных данных с данными из литературных источников, использованием в работе поверенного и аттестованного оборудования.

Научная новизна:

1. Получен массив экспериментальных данных по влиянию способов развальцовки на герметичность, прочность и состояние поверхностей на развальцованных участках труб.

2. Дано экспериментальное обоснование оптимального значения угла конусности ленточно-винтовых вальцовок.

3. Дано экспериментальное обоснование оптимального значения угла разворота роликов и его влияния на производительность развальцовки и на изменение длины труб при развальцовке.

4. Получены математические модели зависимости прочности и герметичности соединений трубных решеток с трубами от конструктивных и технологических факторов.

Практическая значимость:

1. Разработаны два новых технологических процесса, обеспечивающих значительное снижение трудозатрат на производство (длительность процесса и его стоимость) при сохранении заданных значений герметичности и прочности при изготовлении соединений труб с трубными решетками при изготовлении теплообменных аппаратов.

2. Разработана конструкция нового инструмента для развальцовки, на которую получен патент на изобретение ЯИ 277 6894 С1 «Способ закрепления труб в трубных решетках теплообменных аппаратов и инструмент для его реализации».

3. Разработан стандарт организации «СТО 02066380-001-2019. Крепление труб в трубных решетках теплообменных аппаратов. Общие технические требования».

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Массив экспериментальных данных по влиянию способов развальцовки на герметичность, прочность и состояние поверхностей на развальцованных участках труб.

2. Экспериментальное обоснование оптимального значения угла конусности ленточно-винтовых вальцовок.

3. Экспериментальное обоснование оптимального значения угла разворота роликов и его влияния на производительность развальцовки и на изменение длины труб при развальцовке.

4. Достоверные регрессионные зависимости оценки (прогноза) прочности и герметичности соединений в зависимости от конструктивно -геометрических параметров.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на конференциях:

1.Актуальные проблемы авиации и космонавтики: VII Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. Дню космонавтики (12-16 апреля 2021 г., Красноярск).

2.Неделя науки СПбГМТУ-2021: сборник докладов Всероссийского фестиваля науки «Nauka 0+»: в 3 т. - Т.3. - СПб.: Изд-во СПбГМТУ, 2021. -с.523-528.

3.Всероссийский научно-технический форум «Корабельная энергетика: из прошлого в будущее». 14-18 февраля 2022. Санкт-Петербург, Россия.

Публикации

По теме работы диссертации опубликовано 11 работ, из которых 5 -в журналах из перечня ВАК РФ и 2 - в изданиях, индексируемых Web of Science. Получен патент на изобретение нового инструмента.

1. Аналитический обзор научных и информационных источников по обеспечению герметичности и прочности вальцованных соединений в теплообменных аппаратах

1.1. Конструкции теплообменных аппаратов

Теплообменные аппараты широко распространены во многих отраслях промышленности и применяются в качестве элементов различных теплосиловых установок.

В общем случае теплообменные аппараты выполняют функцию передачи теплоты между различными средами. В зависимости от назначения теплообменные аппараты классифицируются на регенераторы, холодильники, конденсаторы и испарители. В регенераторах теплота передается от более нагретого теплоносителя к менее нагретому, в холодильниках среды охлаждаются хладагентом, конденсаторы предназначены для конденсации среды хладагентом, а испарители - для испарения среды при её кипении. Применяют конденсаторы пародистиллятные, вакуумные и дефлегматоры; испарители выполняют с паровым пространством, в котором жидкость испаряется над зеркалом испарения, и термосифонными, движений испаряющейся жидкости, в которых происходит за счёт разности масс жидкой и паровой фаз.

По роду теплоносителей в зависимости от их состояния теплообменные аппараты различаются на парожидкостные, жидкостно-жидкостные, газожидкостные, газогазовые и парогазовые. Теплообменные аппараты по конфигурации поверхности теплообмена разделяют на трубчатые с прямыми трубами, змеевиковые, ребристые, спиральные и пластинчатые, а по компоновке - на кожухотрубные, типа труба в трубе и оросительные (не имеющие ограниченного корпуса). Наиболее распространены кожухотрубные теплообменные аппараты (рис.1.1) [5, 6, 80 и др.].

Рис. 1.1. Типы кожухотрубных теплообменников [5]: а - одноходовой; б - многоходовой; в - пленочный; г -с линзовым компенсатором; д - с плавающей головкой закрытого типа; е -с плавающей головкой открытого типа; ж - с сальниковым компенсатором; з - с и-образными трубами;

1 - кожух; 2-трубная решетка; 3 -трубы; 4 - входная камера; 5 -выходная камера; 6 -продольная перегородка; 7 - камера; 8 - перегородки в камерах; 9 - линзовый компенсатор; 10 - плавающая головка; 11 -сальник; 12 -^образные трубы; I, II - теплоносители

Корпус (кожух) кожухотрубного теплообменника представляет собой цилиндр, сваренный из одного или нескольких стальных листов. Кожухи различаются главным образом способом соединения с трубной решеткой и крышками. Толщина стенки кожуха определяется максимальным давлением рабочей среды и диаметром аппарата. К цилиндрическим кромкам кожуха привариваются фланцы для соединения с крышками или днищами. На наружной поверхности кожуха привариваются патрубки и опоры аппарата.

Трубы для трубного пучка кожухотрубных аппаратов изготовляют прямыми или изогнутыми (и-образными). Материал труб выбирается в зависимости от среды, омывающей ее поверхность. Применяются трубы из стали, латуни и из специальных сплавов.

Трубные решетки служат для разделения теплообменных сред и закрепления в них труб при помощи развальцовки, сварки, пайки, сальниковых соединений и т.д.. Трубные решетки зажимаются болтами между фланцами кожуха и крышки или привариваются к кожуху, или соединяются болтами только с фланцами свободной камеры. Для большинства теплообменных аппаратов материалом трубных решеток служит листовая сталь, однако в некоторых аппаратах нередко используются сплавы из цветных металлов (латунь, бронза, титан).

Крышки кожухотрубных аппаратов имеют форму плоских плит, конусов, сфер, а чаще всего выпуклых или вогнутых эллипсов.

Кожухотрубные теплообменные аппараты, входящие в состав энергетических установок, различаются по назначению, условиям работы, виду и параметрам теплоносителя. В связи с этими различиями аппараты характеризуются разнообразием типоразмеров (и материалов) труб и трубных решеток. Отличительной особенностью, например, судовых аппаратов. является применение труб малых диаметров (8...25 мм), число которых изменяется от нескольких десятков до нескольких тысяч штук.

Для труб судовых теплообменных аппаратов применяют стали, сплавы меди с цинком (латуни) и никелем, высокопрочные сплавы (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Применяемые материалы труб и характеристика среды [73]

Материал труб Рабочая среда Максимальные параметры рабочей среды

Наименование Марка Скорость, м/с Температура, 0С

Сплав «Куниаль БС» МНАЖМцб-1, 5-1-1 4

Медно- никелевый сплав МНЖ5-1 Морская вода 2 350

Мельхиор МНЖМцЗО-1-1 3

Сплавы 1М 7М - 150 350

Латунь Л68 Пар-конденсат Пар-масло Пар-воздух 1,8 250

Медь МЗР Пар-воздух Морская вода Пресная вода 0,9 250

Сталь коррозионно-стойкая 12Х18Н10Т 08Х18Н10Т Пар-конденсат Пар-масло Пар-воздух - 400

Сталь углеродистая 10 Жидкое топливо-пар Жидкое топливо-конденсат Пресная вода - 400

Если рабочая среда свободна от различных механических примесей, загрязняющих труднодоступную для чистки межтрубную полость, и имеет относительно невысокую температуру, то при больших расходах рабочих сред применяют конструкцию аппарата с двумя закрепленными неподвижными трубными решетками и прямыми трубами (рис. 1.2, а) [73].

Если рабочие среды, протекающие по трубам и циркулирующие в межтрубном пространстве, имеют резкие различия по температуре, то для компенсации температурных деформаций применяют, например, ^образные

трубы: (рис. 1.2, б), плавающие трубные решетки (рис. 1.2, в), предварительно изогнутые трубы (рис. 1.2, г) [90].

Рис. 1.2. Схемы конструкций теплообменных аппаратов: а -с неподвижно закрепленными трубными решетками; б - с ^ образными трубками; в - с плавающими трубными

решетками; г - с предварительно изогнутыми трубами [73]

Толщину трубной решетки выбирают в зависимости от давления теплоносителя и габаритных размеров аппаратов [73]. Толщина трубных решеток в существующих конструкциях составляет 25.. .500 мм и более. Если одной из рабочих сред является морская вода, то в качестве материала для трубных решеток применяют оловянистую латунь марки ЛОб2-1 или сплав ЗВ. В конденсаторах морских судов используется также свинцовистая латунь ЛС59-1.

При малоагрессивных теплоносителях (пресная вода, мазут и т. д.) и в случае, если к ним не предъявляют особо жестких требований по чистоте, трубные решетки выполняют из углеродистых сталей. Если к малоагрессивным теплоносителям предъявляются жесткие требования по чистоте, то в качестве материала для трубных решеток применяется коррозионностойкая сталь марок 12Х18Н10Т или 08Х18Н1ОТ. Обычно этот материал применяют в комбинации с латунью при изготовлении двойных трубных решеток. С целью экономии дорогостоящих материалов в некоторых случаях используют двухслойные трубные решетки — углеродистую сталь плакируют тонким (3.5 мм) листом из коррозионностойкого материала [73], [58], [90]. Обычно в судовых теплообменных аппаратах трубную решетку из углеродистой стали со стороны морской воды облицовывают латунным

листом. Для исключения коррозии со стороны межтрубного пространства применяют трехслойные трубные решетки, в которых добавляется третий слой из коррозионностойкой стали.

Для предотвращения смешивания сред в теплообменном аппарате даже при нарушениях плотности применяют двойные трубные решетки (рис. 1.3) [73]. Дренажная полость между ними шириной 2.5 мм заполняется конденсатом (если аппарат — конденсатор), давление которого выше давления охлаждающей воды в крышках, или сообщается с атмосферой непосредственно, или через специальный отводящий трубопровод. Недостаток двойных трубных решеток — трудность обеспечения соосности отверстий в наружной и внутренней решетках, и отсутствие метода выявления неплотного соединения во внутренней решетке.

г J

Рис. 1.3. Двойная трубная решетка: 1— крышка аппарата; 2 — решетка

трубная наружная; 3 — фланец корпуса; 4 — шпилька с буртиком; 5 — корпус аппарата; 6 — труба; 7 — решетка трубная внутренняя [73]

7

1.2. Способы соединения труб с трубными решетками

В состав современных судовых энергетических установок входит большое число теплообменных аппаратов (парогенераторов, конденсаторов, водоподогревателей, маслоохладителей и т.д.). В подавляющем большинстве случаев это кожухотрубные аппараты, имеющие прямые, ^образные или змеевиковые трубные элементы, закрепленные в трубных решетках или коллекторах [5, 25].

Для судового машиностроения характерна тенденция к снижению массы и габаритов теплообменных аппаратов, а также стремление к повышению их эффективности. Это приводит к повышению температуры и давления рабочих сред, к применению толстых трубных решеток (СТ0-02066380-001-2019 «Крепление труб в трубных решетках теплообменных аппаратов. Общие технические требования»), труб малого диаметра и увеличению числа трубных элементов. В современных судовых теплообменных аппаратах количество соединений труб с трубными решетками (коллекторами) достигает сотен и тысяч штук.

Большинство теплообменных аппаратов, входящих в состав судовых энергетических установок, относится к группе изделий, не восстанавливаемых в период рейса. Анализ показывает, что надежность аппаратов определяется прежде всего качеством соединений труб с трубными решетками. Причиной отказов теплообменных аппаратов в большинстве своем становится потеря соединениями герметизирующей способности. В этих случаях возникает необходимость остановки работы теплообменного аппарата, поиска мест протечек и глушения трубок, соединения которых с трубными решетками вышли строя. Операции эти весьма трудоемки, сложны и связаны с чрезвычайно тяжелыми условиями труда. Вместе с тем, глушение части тру6 приводит к естественному снижению теплообменной поверхности аппарата. Следует отметить, что для наиболее ответственных аппаратов, в том числе -работающих в составе ядерных энергетических установок, выход из строя одного соединения трубы с трубной решеткой обуславливает выход из строя всего теплообменного аппарата. Кроме того, к особенностям условий работы судовых теплообменных аппаратов относятся значительные вибрационные нагрузки и частое изменение тепловых режимов. Все это делает проблему повышения показателей качества соединений труб с трубными решетками весьма актуальной.

Качество соединений труб с трубными решетками независимо от способа их изготовления определяется прежде всего их герметичностью и

прочностью [24, 26, 27]. При этом под герметичностью понимают способность соединения воспринимать перепад давлений между теплообменными средами без протечек. Количественно герметичность определяется максимальной величиной перепада давлений, которую данное соединение способно воспринимать без протечек.

Качество соединений труб с трубными решетками характеризуется, кроме того:

1) вибростойкостью - способностью воспринимать циклически изменяющиеся осевые и радиальные нагрузки без разрушения конструктивных элементов и потери герметичности и прочности соединений;

2) релаксационной стойкостью - способностью сохранять контактные давления между сопрягаемыми элементами на достаточном уровне в течение заданного времени;

3) термоциклической стойкостью - способностью воспринимать переменные тепловые нагрузки без разрушения конструктивных элементов и потери прочности и герметичности соединений;

4) коррозионной стойкостью - способностью противостоять химическому и электрохимическому воздействию среды.

Для соединений труб с трубными решетками (коллекторами) характерно многообразие конструктивно-технологических решений, что обусловлено различиями их назначения и условий эксплуатации. Анализ существующей технологии изготовления теплообменных аппаратов позволяет

классифицировать способы изготовления соединений труб с трубными решетками на три основные группы:

- деформационные;

- сварка труб с трубными решетками;

- комбинированные (предполагающие совместное использование деформирования и сварки плавлением).

Кроме того, в отдельных случаях применяют склеивание труб с трубными решетками [57] и пайку [122].

1.2.1. Сварка труб с трубными решетками

В настоящее время основным источником нагрева и расплавления свариваемых деталей при соединении труб с трубными решетками сваркой является электрическая сварочная дуга. Способы электродуговой сварки можно классифицировать по целому ряду характерных признаков [2, 12, 33]: виду электрода, сварка плавящимся [34] или неплавящимся электродом, наличию присадки (сварка без применения присадки или сварка с присадкой), степени автоматизации (ручная, полуавтоматическая, автоматическая:) и т.д.

Наиболее простым и вместе с тем широко распространенным способом (применительно к соединениям труб с трубными решетками) является сварка неплавящимся электродом без присадки. Чаще всего ее выполняют в атмосфере аргона [2, 83]. В случае сварки без присадки соединение труб с трубными решетками осуществляется путем местного расплавления прилегающих участков соединяемых деталей.

Выбор конструктивного оформления сварного соединения (рис. 1.4) определяется целым рядом факторов: конструкцией и назначением теплообменного аппарата, размерами труб, трубных решеток, величиной перемычек между отверстиями, материалами, из которых изготовлен теплообменный аппарат и др.

Наиболее часто применяется классический тип торцового соединения труб, собранных заподлицо с поверхностью трубной решетки (рис. 1.4, а,6) или с выступом (рис. 1.4, в, г, д, е), реже - соединение с утопленной трубой (рис. 1.4, ж, з). Для удобства ввода трубного пучка в отверстие трубной решетки при сборке теплообменного аппарата в верхней части отверстий трубной решетки делают фаску (рис. 1.4, б, д, е). Угол раскрытия фаски составляет 45.60°, глубина - 0,5.1,0 мм. При выборе размеров фаски необходимо принимать во внимание, что при уменьшении раскрытия и увеличении глубины фаски могут образовываться несплавления в конце сварного шва. Для уменьшения деформации трубной решетки, возрастающей с увеличением числа соединений и уменьшением толщины трубной решетки, применяют

соединение с кольцевыми разгрузочными канавками (рис. 1.4, и, к, н, п). Недостатком такого конструктивно-технологического оформления является повышение затрат на механическую обработку трубной решетки. Когда толщина трубной решетки относительно мала и соизмерима с толщиной трубы, производят отбортовку в трубной решетке (рис. 1.4, л). В целях борьбы

Рис.1.4. Сварные соединения труб с трубными решетками

со щелевой коррозией со стороны межтрубной полости аппарата применяют соединение с повышенным зазором по толщине трубной решетки (рис. 1.4, м, н). Чтобы предупредить возникновение горячих трещин, изменяют условия кристаллизации металла шва. Для этого в отверстиях трубной решетки (на глубине, равной толщине стенки трубы) выполняют кольцевые выточки небольшой глубины (рис. 1.4, о, п). Для этой же цели могут быт использованы и рассмотренные ранее соединения (рис. 1.4 м, н). В последнее время находят применение способы сварки изнутри трубы стыковым или проплавным швом (в отдельных случаях - двумя швами) (рис. 1.4, р-ц). Соединения со стыковым швом (рис. 1.4, с) имеют повышенную надежность, но требуют сложной дополнительной механической обработки трубной решетки, повышенной точности в процессе сборки труб с трубными решетками под сварку, и сохранения исходных размеров в процессе сварки. Более дешевыми и простыми следует считать [12, 81] соединения с проплавными швами (рис. 1.4, ф). Их преимущество состоит в возможности закрепления труб в соединениях «труба в трубе».

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Санников Александр Владимирович, 2024 год

Список использованной литературы

1. Абрамов, Е.В. Автоматическая аргонодуговая сварка труб малого диаметра с трубными решетками из титана / Е.В. Абрамов, В.Л. Руссо //Сварка цветных металлов дуговым способом. - Л.: ЛДПН, 1974.

2. Автоматизация процесса электровзрывной развальцовки труб теплообменных аппаратов /ЛМ. Корнюшко, Н.И. Крашенинин, Б.Э. Фридман и др. //Научные основы электрогидравлического эффекта и использование его в машиностроении и металлообработке. - Николаев, 1973, с.220-221.

3. Адлер, Ю.П. Введение в планирование эксперимента / Ю.П. Адлер. - М.: Металлургия, 1969. 157 с.

4. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. - М.: Наука, 1970. -280 с.

5. Андреев, В.А. Судовые теплообменные аппараты /В.А. Андреев. - Л.: Судостроение, 1968.

6. Андреев, П.А. Теплообменные аппараты ядерных энергетических установок / П.А. Андреев, Д.И. Гремилов, Е.Д. Федорович. - Л.: Судостроение, 1969. - 352 с.

7. Антошин, А.И. Теоретические исследования прочности прессовых и вальцовочных соединений /А.И. Антошин //За новое советское энергостроение. 1939. - 77с.

8. Асатурян, В.И. Теория и планирование эксперимента: Учеб. Пособие / В.И. Асатурян. - М.: Радио и связь. 1978. 248 с.

9. Ашейчик, А.А. Вычислительная механика. Расчет деталей машин методом конечных элементов / А.А. Ашейчик, В.Л. Полонский, С.Г. Чулкин. - СПб.: СПбГПУ, 2011.

10. Баранов, В.Н. Развальцовка труб методом протягивания /В.Н. Баранов //Машиностроитель, 1967, №1, с.23.

11.Батраев, Г.А. Разработка технологии закрепления труб в трубных решетках с дискретно-пластическим формированием служебных характеристик в неразъемных соединениях: автореф. дис... канд. техн, наук /Г.А. Батраев. -Уфа, 2011. - 18 с.

12.Беляев, В.Н. Электронно-лучевая сварка труб с трубными решетками из стали 1Х18Н9Т для теплообменных аппаратов /В.Н. Беляев //Автоматическая сварка, 1983, №2, с.50-51.

13.Бененсон, А.М. Численные методы оценки предельных нагрузок судовых конструкций / А.М. Бененсон, М.Ю. Миронов, А.А. Родионов. - СПб.: СПбГМТУ, 2013. - 118 с.

14.Богатов, Н.А. Развитие технологии изготовления труб в коррозионностойком исполнении / Н. А. Богатов, А. А. Богатов, Д.Р. Салихянов // Вестник МГТУ им. Г. И. Носова, 2015. № 4. С. 33.

15.Бриф, В.М. Исследование прочности и плотности вальцовочных соединений, развальцованных с ограничением крутящего момента: автореф. дис.канд. техн. наук /В.М. Бриф. - Л., 1976. -25 с.

16.Бриф, В.М. Повышение надежности вальцовочных соединений теплообменных аппаратов /Внедрение прогрессивных методов сборки и сварки аппаратуры и оборудования в химическом и нефтехимическом машиностроении: Тез. Докл. Всесоюзн. научн.-техн. совещ. - М: ЦИНТИ химнефтемаш, 1977, с.47-48.

17. Бриф, В.М. Современные методы крепления труб в трубных решетках теплообменников / В.М. Бриф, Г.П. Ткаченко //Холодильная техника, 1973, №117, с.37-42.

18.Бриф, Л.М. Исследования метода дифференцированного контроля процесса развальцовки труб в трубных решетках судовых теплообменных аппаратов и парогенераторов: автореф. дис.. канд. техн. наук /Л.М. Бриф.-Л., 1985. -33 с.

19.Бродский, В.З. Введение в факторное планирование эксперимента /В.З. Бродский -. М.: Наука, 1976. 224 с.

20. Влияние качества спрягаемых поверхностей на плотность вальцовочных соединений, полученных с применением энергии взрыва / Ю.Г. Шнайдер, В.Г. Степанов В.Г., И.А. Шавров И.А. [и др.]: Материалы семинара «Технология и опыт применения импульсных методов обработки металлов давлением. - Л.: ЛДНТП, 1970.

21. Гинзбург-Шик, Л. Д. Особенности конструкций вальцовочных соединений и развальцовки труб в котлах высокого давления / Л.Д. Гинзбург-Шик //Известия Томского политехнического института, 1952, т. 69.

22.Глаголев, Н.И. О приближенном расчете развальцовки концов котельных труб / Н.И. Глаголев //Инженерный сборник АН СССР. Том ХХШ, 1956.- 131с.

23.Джесем Али Хаддат, Аль-Абода. Совершенствование технологии ремонта змеевиков трубчатых печей с применением вибрационной обработки: автореф. дис..канд. техн, наук /Д.А.Х. Аль-Абода.-Уфа, 2012. - 24 с.

24.Долинский, В.М. Экспериментальное определение прочности вальцовочных соединений труб в трубных решетках теплообменных аппаратов /В.М. Долинский // Техника. Сер. «Химическое машиностроение», 1965.

25. Дорошенко, П.А. Технология производства судовых парогенераторов и теплообменных аппаратов. Л.: Судостроение, 1972. - 360 с.

26.Дорошенко, П.А. Исследование влияния технологических и эксплуатационных факторов на долговечность трубных элементов судовых котлов: дис..докт. техн. наук: 05.02.08: защищена 20.09.68 /П.А. Дорошенко. - Л.:1968. - 266 с.

27. Дорошенко, П.А. Исследование распределения контактного давления при развальцовке труб ленточно-винтовым методом /П.А. Дорошенко, В.И. Стариков //Сб. НТО им. акад. А.Н. Крылова, 1980, вып.314, с.8-12.

28. Дорошенко, П.А. Исследование технологии вальцовочных соединений судовых водотрубных котлов: дис.канд.техн.наук: 05.02.08: защищена 11.05.49 /П.А. Дорошенко. - Л.:1949. - 147 с.

29.Ермолаев, И.Д. О влиянии на качество вальцовочного соединения состояния поверхностей соприкосновения / И.Д. Ермолаев //Теплосиловое хозяйство, 1938, №12, с.60-62.

30.Желтов, В.П. Определение контактного давления в прессовых соединениях, собранных «типовыми» методами с учетом пластической деформации микронеровностей сопрягаемых поверхностей / В.П. Желтов //Труды ЛКИ, 1968, вып.64, с.21-23.

31.Жучков, А.И. Исследование и разработка электроразрядного метода развальцовки труб теплообменных аппаратов: автореф. дис. .канд. техн. наук /А.И. Жучков. Уфа, 2001. - 20 с.

32.Зверев, А.Н. Детонационное напыление покрытий / А.Н. Зверев, С.Ю. Шаривкер, Е.А. Астахов. - Л.: Судостроение, 1979. - 232 с.

33.Зеленин, В.А. Сварные соединения труб с трубными решетками судовых теплообменных аппаратов / В.А.Зеленин, В.А. Андреев. - Л.: Судостроение, 1976. - 84 с.

34.Зимин, В.П. Крепление труб в трубных решетках теплообменной аппаратуры методом сварки плавящимся электродом на вертикальной плоскости / В.П. Зимин, А.С. Губанов //Высокопроизводительные методы сварки в химическом и нефтяном машиностроении. - Волгоград: Ниж. -Волж.ЦНТИ, 1970, вып.3, с.93-98.

35.Иголкин, А.И. Восстановление дефектных трубок теплообменных аппаратов методом «завтуливания» / А.И. Иголкин, Ю.В. Зеленин //Электрические станции. 2007. № 9. С. 67-69.

36.Исаев, А.Н. Совершенствование процессов дорнования отверстий трубчатых заготовок: автореф. дис. .докт. техн, наук /А.Н.Исаев. -Екатеринбург, 2005. - 32 с.

37.Исследование и разработка технологических способов повышения надежности и уровня механизации изготовления энергетических турбин, механизмов и теплообменных аппаратов: отчет о НИР: Х-780 /ЛКИ, рук. раздела В.И. Черненко. - Л., 1984. - 354 с. - №80071834: инв.№ 02.84.00450905.

38. Исследование напряженного состояния в соединении трубы и трубной стенки, образованном развальцовкой / А.И. Блохина [и др.] //Труды Московского инженерно-строительного института. - М.,1974, № 118.

39. К вопросу формирования плотного соединения в процессе развальцовки / В.М. Бриф [и др.] |/Тр.ВПИ, 1977, вып.УП! Металловедение и прочность материалов, с.40-56.

40.Каган, В.Л. Особенности развальцовки труб из стали Sandvik ЗАБ 2205 /В.Л. Каган. - Волгоград: ВНИИПТхимнефтеаппаратуры, 1999.

41.Каган, В.Л. Развальцовочный инструмент /В.Л. Каган. - Волгоград: Альянс, 2006. - 128 с.

42.Каган, В.Л. Устройство для развальцовки труб /В.Л., Каган. -А.С. № 626861 по заявке 25.09.80 № 2987035/25-27, 1980 год.

43.Козий, С.С. Разработка высокоэффективных технологий продольно-прессового локализованного закрепления труб в трубных решетках: дис. ... канд. техн. наук: 05.14.12: защищена 20.09.02 /С.С. Козий. - Самара, 2002.- 228 с.

44. Кондратенко, Л.А. Влияние соотношений твердости материалов трубы и доски на качество закрепления трубы // Технология машиностроения. - 2006. - №11. - С. 73-76.

45.Кондратенко, Л.А. Расчетно-экспериментальные методы исследования технологических напряжений и деформаций в неразъемных трубных соединениях энергоустановок: автореф. дис. ... докт. техн, наук /Л.А. Кондратенко. -М., 2017. - 48 с.

46.Кондрашов, Д.И. Уплотнения труб в решетках теплообменников и укрепление патрубков в тарелках колонных аппаратов методом

протягивания / Д.И. Кондрашов, А.Я. Матяш //Химическое машиностроение, 1959, №1, с.39-40.

47.Кошкин, Я.С. Моделирование процесса развальцовки трубной заготовки / Я.С. Кошкин //Труды Крыловского государственного научного центра. СПб., 2020; Специальный выпуск 2: 276-281.

48.Круг, Г.К. Планирование эксперимента в задачах идентификации и экстраполяции / Г.К. Круг, Ю.А. Сосулин, В.А. Фатуев.- М.: Наука, 1977. 207 с.

49.Кузнецов, И.Л. Разработка технологии изготовления и применения проставочных элементов и покрытий для повышения герметичности и прочности соединений труб с трубными решетками судового теплообменного оборудования. дис...канд.техн.наук: 05.02.08: защищена 05.03.87 /И.Л. Кузнецов. - Л.: 1987. - 140 с.

50.Кузнецов, И.Л. Способ повышения качества закрепления труб в трубных решетках и коллекторах судовых теплообменных аппаратов / И.Л. Кузнецов, Ю.С. Жоров //Труды ЛКИ: Механизация и автоматизация тяжелых и трудоемких процессов в судостроении. 1986.

51.Лачинов, Н. В. Ремонт котельных агрегатов /Н.В. Лачинов. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1956.

52.Луковкин, А.И. Высокопроизводительные методы сварки в химическом и нефтяном машиностроении / А.И. Луковкин, Г.П. Миронов. -Волгоград, 1970, вып.3, с.108-117.

53.Луковкин, А.И. Технология закрепления труб в теплообменных аппаратах и котлах методом взрыва / А.И. Луковкин, В.А. Семенов. - Л.: ЛДНТП, 1968. - 28 с.

54.Лысенков, П.М. Принципы организации производства судового механического оборудования / П.М. Лысенков, С.Г. Чулкин //Труды Крыловского государственного научного центра. 2021. №2 S1. С. 307-309.

55.Лысенков, П.М. Развитие судового машиностроения в 21 веке /П.М Лысенков, С.Г. Чулкин //Труды Крыловского государственного научного центра. 2021. № З1. С. 310-313.

56.Мазуровский, Б.Я. Электрогидроимпульсная установка для штамповки и развальцовки в промышленности / Б.Я. Мазуровский, В.Г. Иванов, Л.Н. Никонова //Вест.АН УССР, 1976, №10, с.58-63.

57.Мазуровский, Б.Я. Электрогидроимпульсная запрессовка труб в трубных решетках теплообменных аппаратов /Б.Я. Мазуровский. -Киев: Наукова думка, 1980. - 172 с.

58.Манько, П.А. Производство судовых реакторов и парогенераторов / П.А. Манько, Б.Е. Соломинский. - Л.: Судостроение, 1969. - 218 с.

59.Марочкин, В.Н. Напряженное состояние в зоне контакта сопряженных поверхностей /В.Н. Марочкин //Труды семинара по повышению долговечности машин. - Киев, вып.2, 1958.

60.Маруо, Т. Развальцовка труб / Т. Маруо //Бэссацу Массинари, 1959. №7, с. 286-292.

61. Маруо, Т. Технология и проектирование соединений методом развальцовки / Т. Маруо //Нихон кикай Гаккайся.1983, т.76, №651, с.389-396.

62. Математическая теория планирования эксперимента / С.М. Ермаков, В.З. Бродский, А.А. Жиглявский [и др.].- М.: ФИЗМАТЛИТ, 1983. -392 с.

63.Матяш, А.Я. Механизация и автоматизация процесса развальцовки /А.Я. Матяш //Высокопроизводительные методы сварки в химическом и нефтяном аппаратостроении. - Волгоград.: ВН ИИПТ ХН А, 1970, с 4757.

64.Матяш, А.Я. Механизированный метод развальцовки труб с автоматическим контролем качества / А.Я. Матяш, Д.И. Кондрашов //Химическое и нефтяное машиностроение, 1967, №1, с.34-36.

65.Матяш, А.Я. Полуавтоматические стенды для развальцовки труб /А.Я. Матяш //Химическое и нефтяное машиностроение, 1969, №2.

66. Метод расчета энергетического узла установок для раздачи цилиндрических деталей электрогидравлическим способом / В.К. Шолом, В.М. Демина, Е.В. Кривицкий //Электрофиз. и электрохим. методы обраб.,1975, вып.3. с.1-5.

67.Могутов, И.В. Повышение производительности обработки глубоких отверстий в трубных решетках и коллекторах теплообменных аппаратов для АЭС: автореф. дис. . канд. техн. наук /И.В. Могутов.- М., 2013. -25 с.

68.Мураров, А.П. Исследование процесса развальцовки труб и его автоматизация: автореф. дис. . канд. техн, наук /А.П. Мураров. - Л., 1969. - 20 с.

69.Нечаев, Д. К. Влияние механических свойств материала трубы и трубной решетки на качество вальцовочного соединения /Д.К. Нечаев //Известия ТПИ», 1960, т. 109.

70.Нечаев, Д.К. Исследование прочности вальцовочных соединений: автореф. дис. . канд. техн. наук /Д.К. Нечаев. - Томск, 1951. - 25 с.

71. Оборудование и технологические процессы с использованием электрогидравлического эффекта /Под ред. Г.А. Гулого. - М.: Машиностроение, 1974. - 320 с.

72.Орехов, А.В. Определение степени развальцовки труб /А.В. Орехов //Технология судостроения, 1974, № 6.

73.Орехов А.В. Технология и инструмент для крепления труб в теплообменных аппаратах / А.В. Орехов, Л.Г. Тевелев, М.И. Клестов. -Л.: ЦНИИ «РУМБ», 1979. - 107 с.

74.ОСТ 26-17-02-83 Инструмент развальцовочный с принудительным охлаждением и смазкой для труб диаметром 10-57 мм. Конструкция и размеры. Введен 01.04.84.

75.ОСТ5.4146—75 Аппараты теплообменные судовые. Крепление труб в трубных решетках.

76.Пашкеев, И.Ю. Планирование физико-химического эксперимента / И.Ю. Пашкеев, Ю.С. Кузнецов. - Челябинск: ЧПИ, 1990. 69 с.

77.Певзнер, Н.Л. Пневмогидравлическое устройство для закрепления труб в трубных досках теплообменных аппаратов / Н.Л. Певзнер, В.А. Фриж. //Техн.-экономич.инф.: Серия Судоремонт. - М.: 1968, вып.25 (178).

78. Перцев, Л. П. Расчет прочности вальцовочного соединения трубы с трубной доской теплообменного аппарата / Л. П. Перцев, В. М. Долинский //Химическое и нефтяное машиностроение, 1964, № 3.

79.Пинчук, С.И. Организация эксперимента при моделировании и оптимизации технических систем: Учеб. Пособие /С.И. Пинчук. -Днепропетровск: ООО «Независимая издательская организация «Дива», 2008. - 248 с.

80.Повышение эффективности и надежности теплообменных аппаратов паротурбинных установок: монография / Ю.М. Бродов, К.Э. Аронсон, Г.Д. Бухман [и др.]; под ред. проф., д-ра техн. наук Ю.М. Бродова; 3-е изд., перераб. и доп. Екатеринбург: ГОУ ВПО УПУ- УПИ, 2004. 468 с.

81. Погорельская, М.З. Аргонодуговая сварка труб из теплоустойчивой стали /М.З. Погорельская, Э.А. Рохлин //Сварка. - Л.: Судостроение, 1963, №6, с.215-228.

82.Портнов, И.М. Окончательная обработка деталей вальцовок /И.М. Портнов. - Киев.: Техническая литература. 1979. - 42с.

83. Раевский, В.А. Разработка методики определения режима импульсной аргонодуговой сварки с трубными решетками из стали 12Х18Н10Т: автореф. дис. ... канд. техн, наук /В.А. Раевский. - М., 2007. - 20 с.

84.Развальцовочный инструмент: Каталог M 1/ Фирма «Aiertool», США, 2003 год, 41 с.

85.Развальцовочный инструмент: Каталог R3 / Фирма «Kotthaus and Buch»/ ФРГ, 1982 год, 32 с.

86.Развальцовочный инструмент: Каталог РВМ-74518 / Фирма «Thomas С. Wilson» США. 2001. 445с.

87.Развальцовочный инструмент: Каталог/ Фирма «ТЕСО», Нидерланды, 2003, 55с.

88.Развальцовочный инструмент: Каталог/ НИТЛ СПбГМТУ, Россия, 2023

89.Ремнев, А.И. Ресурсосберегающие технологии изготовления и сборки элементов теплообменных систем: автореф. дис. ... докт. техн, наук /А.И. Ремнев. - Тула, 2007. - 38 с.

90.Рябчиков, А.Ю. Разработка и обоснование методов совершенствования рекуперативных теплообменных аппаратов турбоустановок: автореф. дис. ... докт. техн, наук /А.Ю. Рябчиков. - Екатеринбург. 2006. - 44 с.

91.Санников, А.В. Новый инструмент для закрепления труб в толстых трубных решетках теплообменных аппаратов / А.В. Санников, С.Г. Чулкин // Актуальные проблемы авиации и космонавтики [Электронный ресурс]: Сб. материалов VII Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. Дню космонавтики (12-16 апреля 2021 г., Красноярск): в 3-х томах. Т. 1. /под общ. Ред. Ю.Ю. Логинова; СибГУ им. М.Ф. Решетнева. - Красноярск 2021. - С. 518 -520.

92. Санников, А.В. Экспериментальная оценка пошагового и непрерывного способов развальцовки при креплении толстостенных труб в толстых трубных решетках // Морские интеллектуальные технологии, №4, том 2 2021. С. 101-109.

93. Санников, В.П. Новый способ закрепление труб в толстых трубных решетках теплообменных аппаратов ленточно-винтовыми конусными вальцовками / В.П. Санников, А.В. Санников //Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. № 3-2020 -С.26-31.

94.Санников, В.П. СТО - 02066380-001-2019. Крепление труб в трубных решетках теплообменных аппаратов. Общие технические требования. / В.П. Санников, А.К. Ефремов, А.В. Санников СПб.: СПбГМТУ, 2019.

95.Санников, А.В. Влияние конструктивных факторов ленточно-винтовых конусных вальцовок на процесс развальцовки труб в толстых трубных решетках / А.В. Санников, Т.Ю. Стоянов //Металлообработка. 2022. № 3 (129).- С. 49-56.

96. Санников, А.В. К вопросу о выборе способа крепления труб в толстых трубных решетках при проектирование теплообменных аппаратов / А.В. Санников, С.Г. Чулкин //Актуальные проблемы авиации и космонавтики [Электронный ресурс]: Сб. материалов VII Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. Дню космонавтики (12-16 апреля 2021 г., Красноярск): в 3-х томах. Т. 1. /под общ. Ред. Ю.Ю. Логинова; СибГУ им. М.Ф. Решетнева. - Красноярск 2021. - С. 521 -523.

97.Санников, А.В. О применении лейнирования при изготовлении и ремонте различных видов оборудования / А.В. Санников, Т.Ю. Стоянов //Металлообработка. 2021.- № 2— С.40-44.

98. Санников, А.В. Способ уменьшения негативного влияния механической развальцовки на качество трубных пучков при закреплении труб в толстых трубных решетках кожухотрубных теплообменных аппаратов / А.В. Санников // Научно-производственный журнал «Металлообработка». № 2 (134) - 2023 - с. 39-47

99.Санников, А.В. Экспериментальная оценка качества вальцованных соединений с различными типами уплотнений / А.В. Санников, Т.Ю. Стоянов, А.К. Ефремов //Морские интеллектуальные технологии. 2022. № 3-1 (57). С. 94-101.

100. Сидняев, Н.И. Введение в планирование эксперимента / Н.И. Сидняев, Н.Т. Вилисова. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 211. -463 с.

101. Смирнов, А.М. Обеспечение качества сборки соединений тонкостенных труб с трубными решетками теплообменных аппаратов энергетических и нефтехимических установок: автореф. дис. ... канд. техн. наук /А.М. Смирнов. - М., 2022. - 20 с.

102. Современный эксперимент: подготовка, проведение, анализ результатов / В.Г. Блохин, О.П. Глудкин, А.И. Гуров [и др.]; под ред. О.П. Глудкина. М.: Радио и связь, 1997. 232 с.

103. Сорочинский, А.П. Технико-экономические данные электрогидравлического метода развальцовки труб и пути его дальнейшего совершенствования /А.П. Сорочинский, В.И. Пономаренко, Г.Г. Поддубный //Применение электрогидравлического эффекта в технологических процессах производства. - Киев: УкрНИИНТИ, с.22-25.

104. Спиридонов, А.А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов / А.А. Спиридонов. - М.: Машиностроение, 1981. -184 с.

105. Способ закрепления труб в трубных решетках теплообменных аппаратов и инструмент для его реализации: пат. 2776894 Российская Федерация: МПК С1 / В.П. Санников, А.В. Санников, С.Г. Чулкин; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный морской технический университет» № 2021119891; заявл. 06.07.2021; опубл. 28.07.2022.

106. Стариков, В.И. Исследование процесса развальцовки труб ленточно-винтовым методом в трубных решетках теплообменных аппаратов: дис.канд. техн. наук /В.И. Стариков. - Л.:1978. - 146 с.

107. Степанов, В.Г. Основы технологии развальцовки труб в судовых теплообменных аппаратах /В.Г. Степанов. - Л.: Судостроение, 1972. -208 с.

108. Теплообменники энергетических установок: учебник для вузов / К.Э. Аронсон, С.И. Блинков, В.И. Брезгин [и др.]; под ред. проф., д-ра техн. наук Ю.М. Бродова; рекомендовано УМО по образованию в области энергетики и электротехники для студентов вузов. Екатеринбург: Сократ, 2003. - 968 с.

109. Терехов, В.М. Математическая модель процесса закрепления теплообменных труб посредством гидрораздачи / В.М. Терехов, Л.А. Кондратенко // Технология машиностроения. 2001. № 1. С. 55-57.

110. Техническое обслуживание и ремонт теплообменных аппаратов паротурбинных установок: учебное пособие для студ. вузов / Ю.М. Бродов, К.Э. Аронсон, Т.Ф. Богатова [и др.]; под ред. проф., д-ра техн. наук Ю.М. Бродова; допущено УМО по образованию в области энергетики и электротехники для студентов вузов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. 302 с.

111. Титов, В.Ф. Разработка и исследование горизонтальных парогенераторов для атомных электростанций с ВВЭР: дисс...докт.техн.наук: 05.02.08: защищена 09.09.1984 /В.Ф. Титов. - М., 1984. - 294 с.

112. Ткаченко Г.П. Изготовление и ремонт кожухотрубчатой теплообменной аппаратуры /Г.П. Ткаченко. - М.: Машиностроение. 1980. - 160 с.

113. Установка для испытаний на герметичность образцов вальцовочных соединений: А.С. 179054 (СССР). /С.И. Юзик, И.А. Скрыль, А.Н. Овсянкин. Опубл. в Б.И., 1966, №4.

114. Хайров, А.Х. Увеличение прочности и плотности заделки труб в трубные решетки теплообменников / А.Х. Хайров, Ю.Т. Шапарева, Ц.Н. Завадский //Химическое и нефтяное машиностроение, 1972, №11, с.25.

115. Целищев, М.Ф. Напряженно-деформированное состояние элементов трубных систем кожухотрубных теплообменных аппаратов паротурбинных установок: автореф. дис. ... канд. техн, наук /М.Ф. Целищев. - М., 2008. - 24 с.

116. Черненко, В.И. Исследование влияния технологических факторов на релаксацию напряжений в вальцовочных соединениях судовых парогенераторов: дис. ...канд.техн.наук: 05.02.08: защищена 20.09.76 /В.И. Черненко. - Л.,1976. - 182 с.

117. Черненко, В.И. Об эффекте повышения качества соединений труб с трубными решетками /В.И. Черненко //Сб. НТО им. акад. А.Н. Крылова, 1980, вып.314, с.8-12.

118. Черненко, В.И. Обеспечение герметичности неподвижных соединений в условиях вибрационных нагрузок / В.И. Черненко, И.Л. Кузнецов //Технологическое управление триботехническими характеристиками узлов машин: Тез.докл. 11 Всесоюзн.конф. -Кишинев, 1985, с.33-34.

119. Черненко, В.И. Применение регулярного макрорельефа контактирующих поверхностей с целью повышения герметизирующей способности соединения труб с трубными решетками / В.И. Черненко, И.Л. Кузнецов, А.А. Лукашенко //Физика и технология упрочнения поверхности металлов. - Л.: 1984. - с.94.

120. Чулкин, С. Г. Основные направления развития производств в судостроении РФ. / С.Г. Чулкин, А.В. Санников //Неделя науки СПбГМТУ-2021: сборник докладов Всероссийского фестиваля науки «Nauka 0+»: в 3 т. - Т.3. - СПб.: Изд-во СПбГМТУ, 2021. - с.523-528.

121. Чулкин, С.Г. Анализ современного состояния отечественного судостроения /С.Г. Чулкин, Н.А. Поляков //Неделя науки Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. СПбГМТУ, 2021. № 1-1.

122. Шилин, О.В. Технология изготовления вальцованных соединений на предприятиях Минэнергомаша /О.В. Шилин //СПбНТО им. акад. А.Н. Крылова, 1980, вып.314, с.67-69.

123. Шнейдер, Ю.Г. Холодная безштамповочная обработка металлов давлением / Ю.Г. Шнейдер. - Л.: Машиностроение, 1967.

124. Юзик, С.И. Закрепление труб в отверстиях трубных досок протягиванием / С.И. Юзик, Ю.Я. Лейв //Производственно-технический сборник, 1959, № 3 (ЦНИИТС).

125. Юзик, С.И. Ленточно-винтовой метод развальцовки труб /С.И. Юзик //Технология судостроения, 1966, №7.

126. Юзик, С.И. Определение степени развальцовки труб /С.И. Юзик //Технология судостроения, 1968, №3, с.55-58.

127. Юзик, С.И. Особенности изготовления труборасширителей для ленточно-винтовой развальцовки труб /С.И. Юзик //Технология судостроения, 1967, №2.

128. Юзик, С.И. Развальцовка труб в судовых теплообменных аппаратах /С.И. Юзик. - Л.: Судостроение, 1978, 145 с.

129. Юзик, С.И. Технологичность конструкций вальцовочных соединений /С.И. Юзик //Технология судостроения, 1969, №7 - с.44-48.

130. Ягуткин, Е.Г. Обеспечение качества поверхностного слоя соединений труба-коллектор, труба-трубная доска теплообменного оборудования атомных энергоустановок с учетом технологической наследственности при их изготовлении: автореф. дис. ... техн. наук /Е.Г. Ягуткин. - М., 2015 . -18 с.

131. Ямилев М.З. Совершенствование технологии изготовления узла «труба-трубная решетка» кожухотрубчатого теплообменного аппарата из жаропрочной стали 15ХМ5: автореф. дис. ... канд. техн. наук /М.З. Ямилев. - Уфа. 2011. - 24 с.

132. Ящерицын, П.И. Планирование эксперимента в машиностроении / П.И. Ящерицын, Е.И. Махаринский. - Минск: Вышейшая школа, 1985. -286 с.

133. Afonso, R.M.; Alves, L.M. Tube Joining by a Sheet Flange Connection. J. Manuf. Mater. Process. 2023, 7, 12. https://doi.org/10.3390/jmmp7010012.

134. Alves, L.M.; Afonso, R.M.; Martins, P.A.F. Joining by forming of polymer-metal sheet-tube connections. Proc. Inst. Mech. Eng. 2020, 234, 938-946. [CrossRef].

135. Alves, L.M.; Afonso, R.M.; Silva, C.M.A.; Martins, P.A.F. Joining sandwich composite panels to tubes. Proc. Inst. Mech. Eng. 2019, 233, 14721481. [CrossRef].

136. Alves, L.M.; Afonso, R.M.; Silva, F.L.R.; Martins, P.A.F. Deformation-assisted joining of sheets to tubes by annular sheet squeezing. Materials 2019, 12, 3909. [CrossRef].

137. Alves, L.M.; Afonso, R.M.; Silva, F.L.R.; Martins, P.A.F. Mechanical joining of sheets to tubes by squeeze-grooving. Proc. Inst. Mech. Eng. 2020, 234, 120-129. [CrossRef].

138. Alves, L.M.; Reis, T.J.; Afonso, R.M.; Martins, P.A.F. Single-stroke attachment of sheets to tube ends made from dissimilar materials. Materials 2021, 14, 815. [CrossRef] [PubMed].

139. Buffa, G.; Fratini, L.; La Commare, U.; Römisch, D.; Wiesenmayer, S.; Wituschek, S.; Merklein, M. Joining by forming technologies: Current solutions and future trends. Int. J. Mater. Form. 2022, 15, 27. [CrossRef].

140. Caddell, R.M.; Raghava, R.S.; Atkins, A.G. Pressure dependent yield criteria for polymers. Mater. Sci. Eng. 1974, 13, 113-120. [CrossRef].

141. De Ingenieur, 1962, Bd 14, N46, s.213-220.

142. Fisher F.F., Brown G.I. Trans of the A.S.M.E., v.76, №4, 1954.

143. Fisher F.F., Brown G.J. Tube expending fnd related subjects. - Trans.of the ASME, 1954.5.v.76, N4, p.563-575.

144. Gonfalves, A.; Alves, L.M.; Martins, P.A.F. Tube joining by asymmetric plastic instability. J. Mater. Process. Technol. 2014, 214, 132140. [CrossRef].

145. Groche, P.; Wohletz, S.; Brenneis, M.; Pabst, C.; Resch, F. Joining by forming—A review on joint mechanisms, applications and future trends. J. Mater. Process. Technol. 2014, 214, 1972-1994. [CrossRef].

146. Hahn, M.; Gies, S.; Tekkaya, A.E. Light enough or go lighter? Mater. Des. 2019, 163, 107545. [CrossRef].

147. John A. Longer Lifetor Heat // VGB Kraftwerkstechnik. 1976. Vol. 56. N 7. P. 456-464.

148. Kleiner, M.; Geiger, M.; Klaus, A. Manufacturing of lightweight components by metal forming. CIRP Ann. Manuf. Technol. 2003, 52, 521542. [CrossRef].

149. Martin P.W. Factor that affect tube-tubesheet joint integrity. -IASMiRT. 1991.

150. Meschut, G.; Merklein, M.; Brosius, A.; Bobbert, M. Mechanical joining in versatile process chains. Prod. Eng. 2022, 16, 187-191. [CrossRef].

151. Meschut, G.; Merklein, M.; Brosius, A.; Drummer, D.; Fratini, L.; Füssel, U.; Gude, M.; Homberg, W.; Martins, P.A.F.; Bobbert, M.; et al. Review on mechanical joining by plastic deformation. J. Adv. Join. Process. 2022, 5, 100113. [CrossRef].

152. Mori, K.-I.; Bay, N.; Fratini, L.; Micari, F.; Tekkaya, A.E. Joining by plastic deformation. CIRP Ann. Manuf. Technol. 2013, 62, 673-694. [CrossRef]

153. Nadai A. Theory of the Expending of Boiler and Condenser Tube Joints Throngh Rolling. - Trans.of the ASME, 1943.Nov, p.865-880.

154. Nielsen, C.V.; Zhang, W.; Alves, L.M.; Bay, N.; Martins, P.A.F. Coupled Finite Element Flow Formulation. In Modeling of Thermo-Electro-Mechanical Manufacturing Processes; Springer: London, UK, 2013; pp. 1136.

155. Plant and Process, 1962, vol.4, N8, p.11-21.

156. Rafael M. Afonso and Luis M. Alves Tube Joining by a Sheet Flange Connection. J. Manuf. Mater. Process. 2023, 7, 12. https://doi.org/10.3390/jmmp7010012.

157. Raghava, R.S.; Caddell, R.M. A macroscopic yield criterion for crystalline polymers. Int. J. Mech. Sci. 1973, 15, 967-974. [CrossRef].

158. Release 2019 R3. Documentation for ANSYS, 2019 ANSYS, Inc.

159. Seewirtsschf, 1970, Bd 2, N5, s.360-363.

160. Silva, C.M.A.; Alves, L.M.; Nielsen, C.V.; Martins, P.A.F. Environmentally friendly joining of tubes by their ends. J. Clean. Prod. 2015, 87, 777-786. [CrossRef].

161. Storace La mandrinatura deitube «Machine», 1961., uob.10, №9.

162. Strofirenstvi, 1966, sv. 16, N11, s.840-845.

163. Strofirenstvi, 1966, sv. 16, N8, s.608-612.

164. The Engineering Journal, 1962, vol.45, N4, p.55-62.

165. Transactions of the ASME, 1943, vol.65, N8, p.489-490.

166. Transactions of the ASME, 1956, vol.22, N15, p.160-166.

167. Vocel M., Jadrnicek V., Sanderaj. Priciny poruch zavalcovanjch spoju s trubcovnicemi ve vymenicich terla. - Strojirenstvi, 1956, N11, p.840-845.

168. Wang, P.-Y.; Jin, J.-G.; Wan, G.-H.; Zhang, C.-S.; Wang, Y.-C.; Xiang, N.; Zhao, X.-N.; Wang, Z.-J. An improved method for manufacturing sheettube connection structure by double-sided annular sheet squeezing. J. Adv. Manuf. Technol. 2022, 120, 829-842. [CrossRef].

169. Zhang, Q.; Jin, K.; Mu, D. Tube/tube joining technology by using rotary swaging forming method. J. Mater. Process. Technol. 2014, 214, 2085-2094. [CrossRef].

Приложения

О

ЗАВКОМ

ZAVKOM P5J

Акционерное общество «Тамбовский завод «Комсомолец» имени Н.С. Артемова»

Joint stock company «Tambovsky zavod «Komsomolets* named in honour of N.S. Artemov»

Россия. 392000. г Тамбов, ул Советская, 51 Russia. 392000 Tambov. Sovetskaya str. 51

Тел. [phone] Факс [phone]

e-mail, kc<3>zavkoms ru

ИНН 6831004284 КПП 682901001

Tel »7(4752) 79-35-03 Fax: [phone] www zavkom com e-mail: kc@zavkoms ru

УТВЕРЖДАЮ:

вный технолог ОМ»

С В. Порошин мая» 2023г.

АКТ

о внедрении ленточно-винтовых вальцовок прямого действия и технологии их применения в АКЦИОНЕРНОМ ОБЩЕСТВЕ "ТАМБОВСКИЙ ЗАВОД "КОМСОМОЛЕЦ" ИМЕНИ Н.С. АРТЕМОВА"

Наше предприятие с 2003 года сотрудничает с Научно-производственным учебным технологическим центром (НПУТЦ) Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. За это время НПУТЦ СПбГМТУ выполнил более 350 договоров на разработку, изготовление и поставку средств технологического оснащения процессов производства теплообменного оборудования.

В рамках договора № Х-555/9717 от 20.05.2013 г. нам были впервые переданы ленточно-винтовые вальцовки 5ЛВК-21(100) для труб 25x2 мм и инструкции по их использованию. Стоявшая перед нашим предприятием задача по закреплению труб в толстых трубных решетках была выполнена в срок. Качество полученных соединений труб с толстыми трубными решетками признано удовлетворительным.

В последующие годы мы неоднократно возвращались к инструменту этого нового типа, используя вальцовки 5ЛВК-15,8(270); 5ЛВК-16(100); 5ЛВК-20(150); 5ЛВК-21(150). В общей сложности с 2013 года по настоящее время по ленточно-винтовым вальцовкам было выполнено 22 договора.

Таким образом, можно уверенно утверждать, что новый вид инструмента и технология его использования успешно внедрены на нашем предприятии, что позволило существенно повысить производительность труда при креплении труб в толстых трубных решетках теплообменных аппаратов при обеспечении герметичности и прочности получаемых соединений.

При выполнении работ по заказам нашего предприятия, посвященных ленточно-винтовым вальцовкам прямого действия, непосредственную и ведущую роль в этом исполнял сотрудник НПУТЦ СПбГМТУ Санников Александр Владимирович.

Начальник БСП ОГТ

УТВЕРЖДАЮ:

Генеральный директор

ООО «УК УЗХМ» - Управляющей

организации ПАО «Уралхиммаш»-

Т.Д. Кобаладзе

у.44 » СщжмЖ 2023 г.

АКТ № 1Ъ от «ß »ШМ-Х 2023 г.

о внедрении результатов исследования «Обеспечение герметичности и прочности вальцовочных соединений путем совершенствования конструктивно-технологических параметров ленточно-винтовых вальцовок прямого действия».

Первое промышленное внедрение нового инструмента (ленточно-винтовых вальцовок прямого действия серии «J1BK») и технологии его использования на ПАО «Уралхиммаш» было осуществлено в 2013 году в рамках договора ОКК № X-555/10757. Автор указанного исследования Санников A.B. лично приезжал на наше предприятие и принимал самое деятельное участие в процессе внедрения. Сначала работы выполнялись на опытных образцах, а затем на реальном теплообменном аппарате, имеющим толстостенные трубы 19x3,5 мм и трубные решетки толщиной 500 мм. Процесс закрепления трубы на глубину 495 мм решетки занимал 4 минуты, в то время как крепление этой трубы цилиндрической пошаговой вальцовкой требовало 20 минут (20 шагов по 1 минуте). Таким образом, производительность увеличивалась в пять раз. Цена вальцовок серии «JIBK» была существенно ниже, чем цилиндрических пошаговых с глубиной доступа 495 мм. Теплообменный аппарат был сдан с первого предъявления без дополнительных подвальцовок.

В дальнейшем, убедившись в эффективности нового инструмента и новой технологии, наше предприятие неоднократно использовало вальцовки серии «JIBK» для различных типоразмеров труб при больших толщинах трубных решеток (JIBK-15 -договор № Х-555/11260 от 24.01.2014 г, ЛВК-17 - договор № Х-555/11289 от 28.01.2014 г., JIBK-12 - договор № Х-555/13562 от 19.02.2015 г, ЛВК-10 - договор № Х-555/14490 от 22.07.2015 г., JIBK-12 - договор № Х-555/23301 от 16.04.2020 г.)

Таким образом, мы свидетельствуем о реальном промышленном внедрении результатов исследований Санникова A.B. и высоких результатах, полученных при этом.