автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Разработка технологических средств повышения надежности соединений труб с трубными решетками за счет их дополнительного деформирования

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ » МОРСКОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ШЕЙНБАУМ

Соломон Абрамович

УДК «21.774.77-52:658.5.01.56

На правах рукописи

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ СОЕДИНЕНИЙ ТРУБ С ТРУБНЫМИ РЕШЕТКАМИ ЗА СЧЕТ ИХ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

05.02.08 — технология машиностроения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

С;шк г-Петербург 1992

Работа выполнена н Волгоградском научно-исследовательском н проектпо-технологичсском институте химического и нефтяного аппарато-стросння.

Научный руководитель доктор технических паук, профессор

В. И. ЧЕРНЕНКО.

Официальные оппоненты: доктор технических паук, профессор Л. С. ФЕДОРОВ;

кандидат технических наук, старшин научный сотрудник А. В. ОРЕХОВ.

Ведущее .предприятие — Балтийский завод.

Защита состоится 29 нюня 1992 г. в ^ час. на заседании специализированного совета К053.23.01 в Государственном морском техническом университете по адресу: 190008, г. Санкт-Петербург, ул. Лоц-ч минская, д. 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке С.-П. ГМТУ.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах с подписями, заверенными печатью, просим направлять в 'адрес специализированного совета.

Автореферат разослан « ^ 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета К053.23.01 канд. техн. наук, доцент О. Ю. ФАСОЛЬКО

ОНЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Повышение надежности теплообменного обо-рудорлшш - одна, из основных задач сз'дового, энергетического • и нефтехимического машиностроения.

Надежность теплообменного оборудования в большей степени определяется надежностью соединений труб с трубными решетками. Как правило, трубы в трубных решетках закрепляют либо труборасширением, либо труборасширением с обваркой. Надежность таких узлов закреплений во многом зависит от уровня и стабильности контактного давления в соединениях труб с трубными решетками.

Дисперсия механических свойств материалов труб и трубных решеток, размеров труб и отверстий в трубных решетках, технологических параметров процессов закрепления труб приводят 1С большему рассеянию контактного давления и, как следствие, к неполному использованию прочностных свойств соединений. Применение адаптивных алгоритмов управления процесс® труборасиирения существенно уменьшает рассеивание контактного давления, но практического распространения пока не получило, так как требует высокой квалификации технического персонала.

Дополнительные возможности для рэшеная указанной проблемы могут дать специальные технологические средства, повы-шащие и стабишзирупцие давление в узлах закрепления труб. Поэтому разработка таких технологических средств является весьма актуальной.

Цель шботн. Разработка технологических средств для повышения надежности соединений труб с трубными реаетками с учетсм технологических и эксплуатационных деформаций трубных решеток, а также за счет их дополнительного деформирования.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать методику определения изменения контактного давления, возникающего в процессе закрепления труб вследствии деформаций трубных решеток.

2. Разработать оптимальную последовательность и режим закрепления труб для компенсации изменения контактного давления, связанного с деформацией трубных решеток.

3. Разработать способ повышения контактного давления.

4. Заработать способ контроля разброса контактного давления.

5. Разработать технические условия на проектирование узлов закрепления труб в теплообменных аппаратах с и -образными трубами, обееаечиваыдкми их надежную работу в условиях изгиба трубных решеток.

Методы исследования. При выпслкетии работы использованы теоретические и экспериментальные методы исследования.

Связь ыезду контактным давлением в узлах закрепления труб и напряженным.состоянием трубной решетки установлена с использованием ранения задачи Ляме.

Учет изменения кесткости трубной решетки в процессе за-кропландя труб выполнен на базе обобщенного при шипа суперпозиции.

Басчет дефоре.:ацлй растяжения трубной ранетки и температурного поля, возникающего при нагреве периферийной зоны выполнен путем ранения задачи терлоупругости.

В экспериментальных исследованиях использован специально разработанный тензсыетр механического типа с визуальной регистрацией дефорлаций по показаниям индикатора. Температура трубная решетки измерялась термоэлектрическим цифровым терломэтрал ТТЦ-1.

Нзтчкдя новизна -результатов. Шзработана методика для определокия влияния напряженного состояния трубной реаетки на величину контактного давления в узлах закрепления труб в зависимости от геометрических параметров соединений.

Определена оптимальная последовательность закрепления труб и влияние переменного режпма закрепления труб на разброс контактного давления с учетда изменявшейся в процессе закрепления труб аосткосхи трубкой решетки.

Разрабеташ методика определения контактного давления •по результатал испытаний в условиях растяжения трубной решетки. Показано, что минимальное значение контактного давленая может быть увеличено до полного использования минимальней! несущей способности труб, или в 1,5-2 роза по сравнению с достигаемым уровнем в обычных процессах труборасшнрения.

Для теплообменннх аппаратов с -образными трубами определен радиус центральной зоны, где необходимо закрепление труб со стороны наружной и внутренней поверхности труб-

но'З решетка.

Практическая ценность работы.

На основе выполненных в работе исследований разработаны технологические инструкции "Контроль герметичности узлов закрепления труб в тхубшгх решетках способом теплового растяжения" я "Развальцовка труб в трубных репетклх с применением способа теплового бавдагпрсгапня", которые используется в настоящее враля на ПО "Салаватнефтсжз", Бсрнсоглобсксм завода "Химмаш" и заводе "'Павлоградхплмаш".

Разработан тензометр механического типа для измерения дофор'лцпй трубных решеток. Разработаны з внедрены стенды для контроля разброса контактного давления способом теплового растяжения на Борисоглебском заводе "Хшмзлп" и на завода "Павлоградхиммая". Экономический эффект с оставил 641,6 т-нс» руб. в год.

Способ теплового бандаяярсвания внедрен на ПО "Салават-нефтсдап" с экономическим эффекте.! 639,6 тыс.руб. в год.

Опытные тегшообмеякне аппараты, выпуцепшо по разработанной технологии на упомянутых трех предприятиях, прошли ускоренные испыта?тя, б результате которых установлено увеличение ях ресурса в 1,4-1,5 раза.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы долеяеш и одобрены на УП Всесоюзной научко-технлчрю-кой конференция "Повышение эффективности а качества о б ороч-но-сварочных работ в химическом и нефтянсм машиностроении" (Волгоград, 1989 г.), конференция "Ошт эксплуатации я пути совершенствования судового тсплообменного оборудования" (Севастополь, 1988 г.), конференции "Проблемы проектирования, изготовления и эксплуатации судового теплообменного оборудования" (Севастополь, 1989 г.), конференции "Повышение эффективности и надежности судового теплообменного оборудования" (Севастополь, 1990 г.), секции технологии судового машиностроения Всесоюзного научно-технического общества та.анод. А.Н.Крылова (Ленинград, 1988 г.), Всесоюзном совещании "По-вквенле качества и автоматизация крепления труб в трубных решетках теплообменных аппаратов" (Волгоград, 1990 г.).

Публикации. Основное содержанке работы излокено в четырех статьях, шести авторских свидетельствах, двух тезисах докладов на научно-технических конференциях.

Структура И' объем диссертации. Диссертационная работа

состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, содержащего 56 наименований, и включает в себя 89 страниц текста, 22 рисунка и 9 таблиц.

ОСНОВНОЕ С0ДЕ1ЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, показана ее научная новизна и практическая ценность.

В первой главе дан атлиз влияния технологических процессов труборасширения на деформации трубных решеток. Описан механизм образования соединений труб с трубной решеткой тру-борасширениам и показано, что контактное давление в них тлеет разброс.

Вопрос определения контактного давления в узлах закрепления труб в трубных решетках и его влияние на эксплуатационную надежность теплообыенннх аппаратов изучался в теоретических работах А.И.Антошна, В.М.Брифа, Л.М.Брифа, Н.И.Глаголева, В.И.Долинского, Л.М.Крамского, А.Надаи, Д.К.Нечаева, А.В.Орехова, В.Г.Степанова, В.И.Черненко и в экспериментальных работах Л.А.Глякмана, П.А.Дорошенко,А.И.Луяовкина, Т.Ма-руо, А.Я.Матяша, Н.Д.Михайлова, А.П.Мурарова.С.И.Юзика и др.

Однако, в этих работах не достаточно рассмотрена связь между контактным давлением в узлах закрепления труб и напря-жекно-деформироБаннш состоянием трубной решетки.

Деформация трубной решетки в процессе закрепления труб, вызывает дополнительное изменение давления в соединениях. Для учета влияния последовательности закрепления труб на изменение контактного давления предложено рассматривать развальцовку групп труб, которые образуют на трубной решетке кольцевые зоны.

Показано, что для расчета изменения контактного давления необходимо учитывать изменение жесткости трубной решетки, связанное с Присоединением к ней труб.

(¡формулирован обобщенный принцип суперпозиции, позволяющий суммировать частные приращения напряжений и дефорла-цай в условиях изменения жесткости упругой системы, что необходимо при расчете изменения контактного давления.

Введено понятие элементарного состояния: напряженно-деформированного состояния трубной ранетки после закрепления труб в вальпушой кольцевой зоне. На этой базе для достико-

ния поставленной в диссертации цели необходимо разработать расчет параглетров технологического процесса ;; средств его оснащения, обеспечиваицях повышение уровня и уменьшающих дисперсию контактного давления.

Втотэая глава посвящена разработке методики расчета изменения контактного давления в соединениях труб с трубными решетками, в зависимости от последовательности закрепления труб.

Составлены системы уравнений непрерывности радиальных и угловых перемещений на границах кольцевых зон, в которых перемещения выражены через неизвестные радиальные усилия и изгибающие моменты. Параметром нагрузки служат перемещения, возникающие на границах зон, в которых трубы закрепляются в текущем элементарном состоянии. Из решения полученных систем уравнений для каждого элементарного состояния находят неизвестные радиальные усилия и изгибающие моменты. Окончательные значения указанных силовых факторов определяют их суммированием по ec.jvi элементарным состояниям.

По найденным значениям силовых факторов суммированием элементарных приращений определяют приращения контактного давления, вызванные деформация:а трубной решетки для каяцого элементарного состояния.

На основе расчетов указанных приращений определена последовательность закрепления труб, при которой приращение контактного давления минимально (рис.1).

Выполнен расчет переменного режима закрепления труб, обеспечивающий равенство приращений контактного давления во всех зонах. Определен характер влияния на изменение контактного давления длины участка закрепления трубы и ширны периферийной неперфорировакной зоны трубной решетки.

Расчет деформаций трубной решетки проверен экспериментально при развальцовке опытного теплообменника с трубными решетками диаметрал -1860 мм, толщиной 50 мл из стали I0XI7HI3H2T, с отверстиями диаметром 25,3 мм, расположенными по вершинам равносторонних треугольников с шаго?л 35 мм (рис. 2). Развальцовку труб из стали 10Х17Я13М2Т размерял 25x2 мм произвели шестью кольцевыми зонами одинаковой ширины, содержащими от центра к периферии соответственно 61, 210, 360, 410, 560 и 418 соединений. Развальцовка произведена в посло-довательности от центра к периферии.

а Ч , мПа.

Рис.1. Приращение контактного давления по зонам (3, 2, I), (2, 3, I), (3, I, 2), (2, I, 3), (I, 3, 2), (I, 2, 3) - последовательности закрепления кольцевых зон

Приращение диаметра Л после развальцовки каздой зоны фиксировались четырьмя индикаторами, установленными над срединной плоскостью трубной решетки на концах двух взаимо-пэрпещ'дкулярщх диаметров.

Анализ результатов этого лссладовакия позволил сделать выводы о тал, что расчетные значения перемещения, а следовательно, и вычисленные по ним значения усилий практически совпадают с данными, полученными в реальных условиях.

•ъ

©

с. О

О ©

«ь 0°

и

о,ч

О ¿СО чОО ООО ¿00 Г

Ряс.2. Приращение дн-тметра трубной рясоткя © - экспериментальные, о - расчоп-ю значения.

Тоетья глага посвящена разработке способов узагопэнгл шнкмального значеипя я уменькешм. разброса, контактного давления.

Определена в-тлачина допустимого погалпензя мъзиальнсго значения контактного давления. Псгазоио, что эта Евлачпп?. ограничена несущей способностью закрепленного конпа трус под действием контактного давления. Увеличение контактного давления происходят только до астерпакая несущ«*! способности закрепленных кондов трубы. Так как мзксгмалькоз зпачэнпо контактного давления мозет быть достигнуто з соединениях о минимальной несущей способностью труби к, наоборот. ьезни-мальное значение контактного давления реализуется в соодино-ниях с максимальней несущей способностью, тс прл одновреш!-нсм повышении компактного давления верхняя гранда разброса не изменяется. Возрастает значение лпиь шишей гранит;. Тел самым интервал разброса уменьшается, а среднее значение контактного давления возрастает.

Увеличение контактного давления Л Р шрсг.ено через первый инвариант напряженного состояния -7» - ^ ^ , где (¿г я радиальные и тангенциальные напряжения

ьр-^тАх - гЕЫ;т~.>"*гУа] (1)

где Тр , Тт - температуры трубной решетки и труб;

оСр , ат - коэффициенты линейного расширения материалов

трубной решетки и хруб; £ - модуль упругости и коэффициент Цуассона ма-

териала трубной решетки; у - коэффициент жесткости перфорированной плиты, зависящий от диаметра и пата расположения отверстий;

T(¿ - коэффициент уменьшения контактного давления

j , dp - наг расположения и диаметр отверстий в трубной решетке, • dK - средний внутренний диаметр -труб после закрепления. Численным расчетом определены температура'и напряжения, Еознвкащив в трубной решетке при нагреве ее периферийной зоны. В амиловом расчете в качестве начального условия принято равномерное распределение температур 7~ = const. Граничное условие

= F(i),

Д §£//•

где Л - коэффициент теплопроводности; £ - радиус трубной решетки; г — текущий радиус, определяет поверхностную мощность нагрева боковой поверхности трубной решетки как известную функцию времени. Уравнение теплопроводности

рс'ЪТ - Л ( + .с 21 \ + Ж (2)

.где р , С - плотность и удельная теплоемкость.

Поле перемещений определяется по найденному из уравнения (2) полю температур интегрированием уравнения равновесия в перемещениях

при граничных условиях ¿1 /г= 0 - О, 0 - О,

где Ог - радиальное напряжение.

Ка основании приведенных расчетов разработан способ

теплового бандажированая, обеспечивающий повышение минимального значения контактного давления в 1,5-2 раза.

В этсм способе повышение контактного давления достигается за счет упругого растяжения трубной решетки во время закрепления труб, ^стяжение трубной решетки обеспечивается нагревсм ее периферийной зоны. После закрепления растяжение снимается, трубная решетка сжимается, что приводит к возрастанию контактного давления. Кроме того, дополнительное повышение контактного давления происходит после выравнивания температур между трубной решеткой и трубами.

В качестве примера на рис.3 приведены графика распределения радиальных <оп и тангенциальных <¿1. напряжений и температур в трубной решетке наружным диаметром 1145 км из стали 12Х18Н10Т после 10 минут охлаждения при предварительном равномерном разогреве боковой поверхности источником тепла с поверхностной мощностью 5 Вт/см2.

Рис.3, ^определение температуры, напряжений и приращений контактного давления

Для перфорированной зоны, граница которой отмечена вертикальной Пунктирной линией, построены графики силового & и теплового л Рг приращения минимального значения контакт-

него давления, преде та вляхщц е соответственно первое и второе авагссгнв формулы (I).

Температура трубной решетки Т определена из решения задача теплопроводности, а температура труб - по эмпирической фо^цуле Тг = Т - о,¿T . Телшратура и напряжения трубной решетки является функциями времени, поэтому приращения конфетного давления необходимо рассчитывать, исходя из их текущих значений на фронто развальцовки. При закреплении труб кольцевые зснша от перпфераи к центру скорость движения фронта развальцовки необходЕго определять исходя из времени закрепления одного коЕца трубы и количества соединений труб с трубной решеткой, праходшцихся на единицу еэ площади.

Дополнительную еознсеность для стабилизации и повышения среднего значения контактного давления.дает испытание гохиэтячпостн узлов закреплений труб с пособил теплового растяжения.

. Так как ЕспытатеаьЕое давление ограничено прочностью г.а^ха» то оно, как правзло, наго кинЕлального значения кон-загагЕСГО дазланая и позволяет выявить только самые грубые ожонглая от ого нормативного значения.

Иошп'йккя герметичности узлов закреплений труб с приме-ненаеа способа твидового растязеиия трубных решеток позволя-. юз исключить эту неопределенность. За счет растяаешш труб-па*! решена во врсуя испытаний гсриэтьчности контактное давление в нсЛ сынгается на заданную волачену, что позволяет вияЕЗТь все соодЕЕёнгя, где контактное давление нике заданного ззачшая. Дополнительное закрепление нлшгсенных нодо-сгаточао гер^энчшх соединений позволяет увеличить минима-яьвоз вначойпе контактного давления до заданного.

Проработала методика расчета допустимой доли негерле-ssrsas ооздаанпй, еыявляшых при заданной величине растяже-_ пая трубдей реаеназ, В случае превышения доли негерыетичных оозданзЕЙ по сравнению с расчотныл значением де^ют вывод о nccc02BSSc-2Ssa распределения контактного давления лорштив-

lacíSTK гшшаратур и дофораздай трубных решеток, возни-кагадх врл наград» боковой поверхности равнсмернораспрвде-яогаш источнцксл топла, сопоставлены с натурным сксперимен-

Для ЕЕдереасЗ использовала два тсплообнэшшх' аппарата с юдгэргзш»! д££^31*рш Kosyia 600 на с ноподвигвши трубными

решетками, содержащими по 216 труб расишра" 25x2 ил. • Трубные решетки приварены к корпусу. Трубы установлены, но на закреплены. Трубные решетка наружным диаметром 740 км, талиной 36 мм в первом аппарате аз стали 12Х1£Ш0Т, во втором -из стали 09Г2С. Трубы в первсгл аппарате - из стала 08ХХЙ110Т, во втором - из стали 20.

Для измерений деформации разработан механический тензометр (рис.4). Основание тензометра I имеет неподвижную опору 2 и подвижную опору 5 с упругим шарнирсм 4, выполненным из плоских пружин. Подвижная опора 5 жестко связана с рычаг стл 6, который воздействует на индикатор часового типа 3.

Тензометр устанавливает в какерненные углубления и удерживают четырьмя пружинными растяжками, закрепленными на внутренней поверхности труб.

Для тгрева пер!!ферийной зоны трубной решетки использован двухвитковый водоохладдаемый индуктор, изготовленный из медной трубки размерам 16x2 км. Радиальный зазор мезду индуктором и трубной решеткой 37 км. Рабочая частота тока 2400 Гц, напряжение на индукторе 85 В. Время нагрева 13 минут. Питание индуктора от установки ИЗЗ-ЮО/2,4.

Температуру измеряли термоэлектрическим цифровым термометром ТТЦ-1. Деформаций контролировали механическим ' тензометра.! с базой 123 мм, установленным в центре трубной решетки. Данные измерений приведены в таблице. В ней же в скобках

V

Рис.4. Механический тензометр

приведены значения температур и растяжения трубной решетки, полученные расчетом.

Таблица

Время от Мощ- Температура в точках с радиусом, Еастя-

начала ность мм жение,

нагрева, »arpe- --мкм

Трубная решетка из стали 09Г2С

0 3,5 27(27) 27(27) 27(27) 27(27) 0(0)

5 3,5 27(27) 27(27) 33(57) 130(133) 7(18)

8 3,5 27(27) 27(27) 33(52) 150(159) 15(28)

II 3,5 27(27) 27(27) 70(67) 17(177) 25(36)

13 3,5 27(27) 30(28) 85(77) 200(192) 35(42)

Трубная решетка из стали 12Х18Ш0Т -

0 5,5 22(22) 22(22) 22(22) 22(22) 0(0)

I 5,5 22(22) 22(22) 35(30) 80(81) 5(7)

3 5,5 22(22) 22(22) ТС (59) 120(124) 10(18)

5 5,5 22(22) 22(22) 85(79) 150(156) 15(24)

9 5,5 22(22) 30(46) 120(124) 200(207) 24(30)

10 5,5 22(30) - (52) - (142) 210(218) 25(31)

13 5,5 - (47) - (77) - (177) 240(250) 30(34)

Расчет температурного поля хорошо согласуется с экспе-

риментальными данными, а расчет растяжения дает несколько

завышенные данные, в особенности на начальной стадии нагрева. Этот расчет носит ориентировочный характер и процесс растяжения необходимо контролировать прямыми измерениями.

Четвертая глава посвящена исследованию герметичности узлов закреплений труб при изгибе трубных .решеток теплооб-менных аппаратов с и -образными трубами.

Определено влияние изгиба трубной решетки на величину контактного давления в узлах закрепления труб. Рассчитан радиус центральной зоны трубной решетки, в которой может происходить разгерметизация соединений под действием эксплуатационного перепада давления (рис.5).

Относительная величина этого радиуса

£ = Jos- . г£кК< - <,^-pn±hL

где oi - внутренний диаметр кожуха;

к - коэффициент класса точности соединений по ОСТ 2602-1018-84;

рк - минимальное расчетное значение контактного давления по ОСТ 26-1701-83; h - толщина трубной решетки; ■рп - приведенное давление испытательной среды р _ р / у _ A ¿o \

где - диаметр отверстий в трубной решетке; п - количество труб; Рм - давление испытательной среды.

o¿

Ф

01

0,1 Суч 0/г о, ¿¿ h/c,¿

Рис.5. Определение относительного радиуса зоны негерметичности при максимуме контактного давления, МПа: -

• - 18,5; о - 13,5; * - 8,5 и испытательном давлении, МПа: -2,0 и---3,2

Для обеспечения герметичности в этой зоне рексмевду ется дополнительное закрепление труб на вторам участке, примыкаю-

цел к внутренней поверхности трубной решетки.

Испытания герметичности узлов закрепления труб в тепло-обменюх аппаратах с U -образными Tpyöaia проведены в ПО "Сагаватнефтегаш". В одном из трех одинаковых тепяообменни-ков 1200 ТУ 16-41Г-0/6-К с толщиной трубных решеток 76 ш, ссдерсашк по 1414 ттгуб размером 20x2 ка, трубы закреплялись двуш вальцовочнши поясша длиной 19 ш каждый. В нерву в очередь розвальцовалц участок, прамыкагцкй ^наружной поверхности грубпрЗ резытка, шатал второй - щщшкахцкй к внут-рзннсй повэрхности. Для сравнения в двух контрольных тошго-о&юннаках грубы jes вальцевали на сднси участке длиной 19 !лм, Ерюлыкавцеы к наручней поверхности трубной решетки. Средний вц/трешЕй -дса;:етр труб после-развальцовки составил 17,1 -лаг; Герметичность соединений: во всех трех теплообменниках проверялась гвдроисштанаямл ыежтрубного пространства ' давлением 2,0 Ша.

■ В тешюо&аеннск аппарате, в котором трубы были развальцованы на двух участках течей не выявлено. В двух контрольных теалооицашшх аппаратах выявлено соответственно 32 и 20 «очей в центральной круговой зоне родаусаз 30 см. Расчетное значение радауса зоны разгехиотизацЕи составляет 33 см.

Такгк образ см, дано экспериментальное подтверздонге расчета радиуса зоны герметичности.

р. у^авз приведены результаты пра.иалсикого внедрения.

Способ теплового бандакирования шедрен на ПО "Салават-нафте^а" для теплосхЬшншх аппаратов с пяаБапдей головкой о щутреннкд диаметром когуха 1200 ьы. Использован подогрев периферийной зоны трубкой решетки газовыми горелкаыи. Контроль растяжения трубной решетка осуществляется с пшещъю механического тензшотра с измерительной базой 250 на.

По разработанной технологии изготовлен одытшф теплооб-кешшй аппарат ТП-УК-1200. Ускоренные испытания на надежность выполнены циклическим подъшш температуры ускоренным в три раза по сравнению с эксплуатационным в трубнсы пространства (100°С в час) паром от тгнетралн даЕлещса 1,6 МПа. Прогрев тешюойленяого аппарата осуществляли в течение двух часов до тешературк 200°С путем постепенного увеличения расхода naja. После даух диклов нагрев-охдаддение прогзведа-ла гадрОЕОПитанаа герметичности узлов закреплена! труб дав-

лением 1,6 Ша в мезтрубнса пространстве. Течей не сбна^Е^-но.

По результатам промышленного гнедрения принято решение о целесообразности замены газоплазменного нагрева индукционным.

ПрЕленение способа теплового бандааированая позволило . увеличить ресурс до капитального ретонта с 28000 до 32000 часов и за счет этого получить 639,6 тыс.руб. эконсначеского эффекта на годовую прсгрощу Елзуска тепдоойаенной аппаратуры в количестве 230 единиц. Способ теплового бандазвровшшя рекомендован мезЕедсглственнсй ксотссией к серзйнсуу пронз-водстьу.

В дальнейшем на ПО "Сплаватнефтечаш" был изготовлен а внедрен стевд теплового бацдадлровакия, в к от орел щг"?е;:-зп индукционный разогрез трубных решеток а автсуатаческаЗ контроль доЗср^ации растязения трубных репоток.

Стеад испытаний герметичности узлов закреплений груб способа! теплового растяхения трубных решеток внедрен на Бо- ' рисоглебсксм заводе "Хзлааш" для тепдообмошшх аппаратов с неподвижны»« трубными реэетка^ш с внутренним дналетрел нс^у-ха 400-600 им. При этал использован двдукциенный нагрев трубных релетск. Кснтрсль дефорлациа растязензя осуществлен прл пемеща механического тензометра. Кзготоатен опытный теплооб-менный аппарат 600ШГ-661. Ускоренные испытанна на- надежность выполнены пятьз циклами нагрева а сс:лагдеш?я. Еагрез осуществляли до температуры 130°С в течение SO минут от магистрали пара давлением 1,6 '.Ша.

Поело калдого цикла нагрева и охлаждения контролировала герметичность узлов йакрепленай труб гидроисштаниями моз-трубного пространства давлением 1,6 Ша. Во время гидроиспы-ташй трубная решетка разогревалась в течение 15 минут газовой горелкой до тешературы Ю0°С. Точи не обнаружены.

Применение контроля герметичности узлов закреплений труб способет топлозого растязения трубных решеток позволило увеличить ресурс до капитального ремонта теплообменных аппаратов, выпускаемых Борисоглебским заводегл "Хсошш" с 28500 до 42000 часов, а наработку на отказ с 8000 до I600Q часов. Экономический эффект в народном хозяйстве от повышения надежности теплообменных аппаратов составил 641,6 тыс.дуб. в

ГОД.

По результатам промышленного использования на Борисоглебском заводе "Химмаш" стенд теплового бацдажирсшания бнл модернизирован, в частности, за счет введения блока автоматического управления и внедрен на заводе "Павяоградхиммаш".

С применением автоматизированного стенда на заводе "Пав-лоградхиммаш" бил изготовлен опытный теплообменный аппарат 426ТНГ-1,6М1/20-4-2, который успешно прошел такие же испытания как и опытный теплообменник, изготовленный на Борисоглебском заводе "Химмаш".

На заводе "Павлоградхиммаш" стенд используется при выпуске тепяоосменных. аппаратов с диаметром кожуха 159-800 мм.

ВЫВОДЫ

1. Разработана методика расчета напряженно^деформиро-ванного состояния трубной решетки с учетом последовательности закрепления и изменяющейся жесткости трубной решетки.

2. Определено влияние напряженно-деформированного состояния трубной ршетки на контактное давление в узлах закрепления труб. Найдены последовательность и режим закрепления, уменьшайте зависимость контактного давления от технологических деформаций трубных решеток. и

3. Разработаны способы повышения средней величины уменьшения разброса контактного давления за счет увеличения его минимального значения.

4. Определено влияние на контактное давление напряженного состояния общего вида и температуры трубной решетки в момент закрепления труб.

5. Установлена связь между количеством течей при испытаниях герметичности узлов закрепления труб в условиях растяжения трубной решетки и разбросом контактного давления.

6. Рассчитано влияние изгиба трубной решетки теплооб-ненного аппарата с и -образными трубами на герметичность узлов закрепления тдоб. Даны рекомендации по конструкции узлов закреплений для етих аппаратов.

7. Основные теоретические вывод* проверены экспериментально.

8. Разработано и адедрено на НПО "Салаватна$теыаш", Борисоглебском заводе "Химмаш" л заводе "Павлоградхшмаш" промышленное оборудование, реализующее разработанные способы

повышения надежности узлов закреплений труб на основе технологических инструкций "Контроль герметичности узлов закреплений труб в трубных решетках способом тешового растяжения" и "Развальцовка труб в трубных решетках с применением способа теплового бандажированля".

9. Разработанное оборудование и технологические процессы могут быть рекомендованы к внедрению на предприятиях, пз-готавливаицих теплообменцую аппаратуру.

Основное содераанне диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Бриф В.М., Козуб В.В., Шейнбаум O.A. A.c. 1366263. -Способ крепления труб в трубных репетках тешюобменкых аппаратов. Опубл., Бш. й 2, 1988.

2. Шейнбаум С.А. Способ испытаний герметичности узлов креплений труб в теплообменник аппаратах. - Информационный сборник ВДНТИхимнефтекаш, й 5. - Ы. - 1989. C.I6-I8.

3. Бабкин В.А., Богородский И.Г., Шейнбаум С.А. Математическое моделирование процессов нагрева а термообработки: Тез.докл. УП Всесоган.конф. "Повышение эффективности а качества сборочно-сварочных работ в химическом и нефтянш машиностроении", Волгоград, 1989, с.68-69.

4. Бабкин В.А., Белсмытцев Г.А., Брвф В.М., Дубинина Г.А., Козуб В.В., Левицкая H.A., Макшанов B.C., Соловьева Л.П., Шейнбаум С.А. A.c. И 1543222. - Устройство для измерения деформаций. Опубл., Бгал. !е 6, 1990.

5. Бабкин В.А., Белсмытцев Г.А., Бриф В.М., Дубинина Г.А., Козуб В.В., Левицкая H.A., Макшанов B.C., Соловьева Л.П., Шейнбаум С.А. A.c. .'5 1543274. - Способ испытания герметичности креплений труб в трубных решетках теплооСменных аппаратов. Опубл., Бюл. № 6, 1990.

6. Шейнбаум С.А. Повышение качества соединений труб с трубными решетками тепловыми методами: Тез .докл. Всесошн. совещания "Повышение качества и автоматизация крепления труб в трубных решетках теплообмешшх аппаратов", Волгоград, 1990. С.12-13.

7. Шейнбаум С.А. Оптимальная последовательность развальцовки кожухотрубчатых теплообменных аппаратов. -Химическое и нефтяное машиностроение. № 10, 1990, с.30-31.

8. Бриф B.C., Дубинина Г.А., Козуб В.В., Николаев Ю.И.,

Носков П.М., Позднлк A.M., Суюрова H.С., Шейнбаум С.А. A.c. 1703225. - Способ крапления труб в трубных решетках. Опубл. Em. » I, 1992.

9. Бабкин Б.А., Богородский И.Г., Бриф В.М.,Козуб В.В., Ловырев П.В., Дветкова М;В., Шейнбаум С.А. Тепловые методы повышения качества вальцовочных соединений. Информационный сборник ЦИНТИхшнефтемаш. В 3. - Ы. - 1989. C.3I-3é.

10. Брв$ В.М., Елисова O.P., Козуб В.В..Соловьева Л.П., Шейнбаум С.А. A.c. J& 1625554. - Способ крепления труб в трубных решетках теплообменных аппаратов с U -образ нши трубами. Опубл. Бил. И 5, 1991.

11. Бриф В.М., ^бинана Г.А., Каган В.Л.,Николаев С.И., Шейнбаум С.А. Способ крепления труб в трубных решетках. A.c. JS 1754288. - Опубл. Бш. tö 30, 1992.

12. Шейнбаум С.А. Контроль качества крепления труб по результатам испытаний герметичности теплоойленного оборудования. Л. - Сб. ЕНТО им.акад. А.Н.Крылова, 1991, вып.524, с.43-46.

ППО "Пегас". Зак.467. Тир.80.