Развальцовка труб в трубных решетках. Подготовка труб и отверстий к развальцовке.

Сферы применения

Применение на практике развальцовки труб имеет несколько специфичное положение.

Это связано с тем, что сам метод соединения труб с помощью развальцовки довольно старый технологический прием, который с развитием промышленности был в основном заменен другими типами соединений. А вот ряд конкретных сфер применения развальцовки так и не нашли должной технологической замены и используются в своем неизменном виде до сих пор. Для примера приведем наиболее характерные и часто встречающиеся сферы применения развальцовки, а именно:

• В энергетической промышленности при изготовлении решеток водотрубных теплообменников с целью создания прочного герметичного соединения между медными или латунными трубами и цилиндрическими отверстиями стальной трубной решетки. А также на предприятиях жилищно-коммунального хозяйства для уже соответственно ремонта этих водотрубных теплообменников. Развальцовку все реже используют для закрепления труб в различном котельном оборудовании как конденсаторы, парогенераторы, экономайзеры и маслоохладители.
• В сфере бытового хозяйства для создания разъемных соединений из медных трубок, при монтаже систем кондиционирования. С помощью медных трубок и соединяют внешние и внутренние блоки сплит-системы, по которым и циркулирует хладагент.
• В пищевой отрасли при изготовлении промышленных холодильных камер для создания надежных разъемных соединений медных и латунных трубок непосредственно на месте монтажа оборудования, позволяя со стандартным оборудованием вписываться в любую конфигурацию помещений.
• В альтернативной энергетики при монтаже тепловых насосов, для соединения медных трубок по полной аналогии со сплит-системами.
• На предприятиях автопрома при изготовлении быстроразъемных соединений стальных трубок для гидравлической тормозной системы или медных трубок для гидравлической системы сцепления автомобиля. А также развальцовку методом штамповки применяют при изготовлении различных радиаторов охлаждения для двигателей внутреннего сгорания.

Описание теплообменника с плавающей головкой “ТП”

Теплообменник с плавающей головкой является одним из востребованных видов кожухотрубчатых теплообменников и широко используется на НПЗ, а также других различных промышленных предприятиях.

Главной особенностью данного аппарата является наличие температурного компенсатора в виде так называемой “плавающей головки”.

Ниже приведены 2 варианта исполнения “плавающей головки”:

1. Верхний рисунок – конструкция с возможностью извлечения трубного пучка без демонтажа самой головки, характеризуется пониженной тепловой эффективностью из-за наличия байпасных потоков(обозначение T по TEMA).
2. Нижний рисунок – конструкция, при которой требуется демонтаж головки для извлечиния трубного пучка (обозначение S по TEMA). Наиболее распространена на отечественных НПЗ.

В обоих случаях, наличие плавающей головки, позволяет использовать теплообменник при большой разнице температур между технологическими средами в трубной и межтрубной полости аппарата.

Таким образом, данный вид аппарата более универсален по сравнению с теплообменниками жесткотрубной конструкции и может применяться в широком диапазоне сочетания различных сред с большой разницей температур. Однако, из-за наличия плав. головки стоимость теплообменника также возрастает. Поэтому использование этого оборудования должно быть технически обосновано. При указании шифра аппарата используют аббревиатуру “ТП” – теплообменные аппараты с плавающей головкой согласно ТУ 3612-023-00220302-01 ВНИИНефтемаша.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Типы и назначение ребойлеров различной конструкции

Особенности технологии

В современном автомобилестроении существует восемь видов развальцовки медных, латунных, алюминиевых и стальных трубок. Их применяют для создания разъемных соединений различных гидравлических и топливных систем в современных автомобилях. Большинство видов этих развальцовок производится промышленным способом на специальных станках в заводских условиях.

Три типа развальцовки

Но основные три типа развальцовки являются наиболее распространенными и применяются как в автомобилестроения, так и при монтаже различного энергетического оборудования. К ним относится:

• простая одинарная развальцовка под конус типа «D», делается под углом в 45 градусов в виде одинарной воронки, для ее изготовления подойдет большинство ручных приспособлений для развальцовки трубок;
• двойная развальцовка трубок под конус типа «E» также выполняется под углом в 45 градусов в виде одинарной воронки с двойным усиленным краем трубки, для ее выполнения подойдет уже более специализированный инструмент для развальцовки со специальными насадками;
• одноразовая развальцовка стальных труб под грибок типа «F», выполняется специальной эксцентриковой развальцовкой.

Развальцовка труб является достаточно непростой в технологическом плане операцией и требует тщательной подготовки. Поэтому для получения качественного соединения с помощью развальцовки необходимо выполнять и соблюдать следующие условия:

• срез трубы должен быть идеально ровным,
• стенки трубы, предназначенной под развальцовку, должны иметь одинаковую толщину по всему диаметру;
• место развальцовки должно быть идеально ровным и гладким, при этом не должно иметь следов остаточной деформации и трещин.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАЗВАЛЬЦОВКЕ ТРУБ

Инструмент для развальцовки труб

В зависимости от конструкции теплообменного аппарата и типоразмеров труб используются вальцовки различных серий. У вальцовок всех серий (кроме “РО”) обозначения конкретных моделей содержат цифровой индекс, указывающий на номинальный внутренний диаметр труб, для которых предназначены эти вальцовки.

Кроме вальцовок в сборе могут быть поставлены сменные комплекты веретен и роликов.

Общие сведения о развальцовке труб

Развальцовка является наиболее распространенным способом получения прочных и герметичных соединений труб с трубными решетками (коллекторами) теплообменных аппаратов.

Для получения надежного соединения трубы с трубной решеткой (коллектором) необходимо выполнить следующее условие: D’ = Dо + + K x S

, где

D’

— расчетный внутренний диаметр трубы после развальцовки
Dо
— внутренний диаметр трубы до развальцовки — диаметральный зазор между трубой и трубной решеткой ( = Dотв — Dн)
S
— толщина стенки трубы
К
— коэффициент, учитывающий тип теплообменного аппарата:
К = 0,1
— для конденсаторов, маслоохладителей, водоподогревателей, испарителей, бойлеров и т.п.
К = 0,2
— для котлов

Примеры расчета внутреннего диаметра трубы после развальцовки

Теплообменник

Наружный диаметр трубы (Dн) — 16,0 мм Внутренний диаметр трубы до развальцовки (Do) — 14,0 мм Толщина стенки трубы (S) — 1,0 мм Диаметр отверстия трубной решетки (D отв.) — 16,3 мм Диаметральный зазор между трубой и трубной решеткой () составляет: 16,3 мм — 16,0 мм = 0,3 мм Для теплообменников К=0,1 Тогда расчетный внутренний диаметр трубы после развальцовки (D’) должен быть: D’ = 14,0 + 0,3 + 0,1 х 1 = 14,4 (мм)

Котел

Наружный диаметр трубы (Dн) — 51,0 мм Внутренний диаметр трубы до развальцовки (Do) — 46,0 мм Толщина стенки трубы (S) — 2,5 мм Диаметр отверстия трубной решетки (D отв.) — 51,5 мм Диаметральный зазор между трубой и трубной решеткой () составляет: 51,5 мм — 51,0 мм = 0,5 мм Для котлов К=0,2 Тогда расчетный внутренний диаметр трубы после развальцовки (D’) должен быть: D’ = 46,0 + 0,5 + 0,2 х 2,5 = 47 (мм)

Развальцовка труб должна осуществляться приводами, оснащенными системой автоматического контроля крутящего момента. Это обеспечивает стабильность качественных показателей соединений труб с трубными решетками. При этом настройка системы контроля крутящего момента производится на первых 2 — 3 концах труб, после чего уже не требуется проведения дополнительных замеров.

Для того, чтобы правильно выбрать инструмент для развальцовки труб в трубных решетках, необходимо располагать следующей информацией:

•  материал трубной решетки;
•  диаметр отверстий трубной решетки “Dотв” (рис. 1);
•  толщина трубной решетки “H” (рис. 1);
•  шаг перфорации (расстояние между центрами соседних отверстий) “t” (рис. 8);
•  наличие в отверстиях трубной решетки уплотнительного рельефа, формируемого шариковым раскатником (рис. 2);
•  наличие в трубной решетки канавок (рис. 3);
•  наличие двойных трубных решеток, их толщины “Н1” и “Н2” и расстояние “B” между трубными решетками (рис.7);

•  материал трубы;
•  наружный диаметр трубы «Dн» (рис.4);
•  толщина стенки трубы «S» (рис.4);
•  высота выступания труб «h» над плоскостью трубной решетки (рис.4);
•  глубина развальцовки труб «L» (рис.4);
•  наличие отбуртовки конца трубы (рис.6);
•  наличие сварки в соединении трубы с трубной решеткой (рис.5)

В случаях стесненных условий работы из-за наличия существенно выступающей над плоскостью трубной решетки обечайки (рис.8) необходимо дополнительно знать:

•  высота обечайки «Т»;
•  расстояние «а» между центром периферийного отверстия и обечайкой.

Технология развальцовки трубок

Технология развальцовки трубок

Технологию развальцовки трубок можно привести на примере работы ручного инструмента для развальцовки, состоящего из основания с раззенкованными отверстиями на основные типоразмеры труб и соответствующего им набора насадок.

Перед началом работ трубку необходимо ровно обрезать, так, чтобы срез был строго перпендикулярным центральной оси. Рекомендуется использовать специально приспособленные для этого труборезы. После этого отрезанный край трубы обрабатываем напильником или срезаем фаску с помощью риммера и тем самым удаляем все заусенцы с внутренней и внешней части торца.

Далее, в отверстие основания строго по диаметру вставляется трубка и зажимается прочной металлической рамкой так, чтобы край трубки немного выступал над плоскостью уровня основания.

Берем соответствующую отверстию насадку, представляющую с одной стороны стальной цилиндрический предмет с поверхностью конусообразной формы и приспособлением для прижимного винта на другой стороне. В зависимости от вида будущего соединения насадка для развальцовки может иметь различную форму, поэтому подбираем поверхность необходимой конфигурации.

Установив нужную нам насадку, начинаем постепенно закручивать винт центрирующего стержня, давя поверхностью насадки на трубку, постепенно прижимая ее к краям отверстия в основании. По завершении операции винт стержня раскручивается, основание разбираем и развальцованная трубка свободно достается из приспособления.

Самое главное, не забывать одевать гайку штуцера на трубку заранее, в противном случае вам придется повторить все операции в той же последовательности еще один раз.

Совет: как и при любой обработке металлических изделий, рекомендуется место развальцовки заранее смазать небольшим количеством машинного масла.

Инструменты

Увеличить диаметр мягкой и эластичной медной трубы можно и вручную, просто натягивая ее на коническую болванку подходящего размера.

Однако таким кустарным способом получить раструб с правильной геометрией очень сложно. Стенки могут иметь неоднородную толщину, из-за чего более тонкие растянутся слишком сильно, а толстые не растянутся совсем. Усилие, прилагаемое человеком, также неравномерно, поэтому возможно искривление трубы во время работы и перекос болванки, вследствие чего раструб получится асимметричным и перекошенным.

Чтобы сделать разбортовку аккуратно и сформировать из кромки трубы раструб нужной формы, способный обеспечить в дальнейшем надежное соединение элементов конструкции, используют различные инструменты.

Рекомендуем ознакомиться: Почему в трубе дымохода образуется конденсат и как от него избавиться?

Экспандер

Это ручной механизм, в котором развальцовка производится простым применением силы, так же как и при использовании конической болванки. Экспандер состоит из двух ручек и расширителя – раздвижного конического элемента, который вставляется в трубу. При воздействии на рычаги части расширителя расходятся в разные стороны, растягивая трубу.

Экспандер недорог и позволяет выполнить работу быстро и без особых трудозатрат. Однако получить качественный результат при помощи этого инструмента трудно. Стенки растягиваются неравномерно, более тонкие участки могут разорваться.

Конусный развальцовщик

Это небольшой набор из двух инструментов: матрицы и собственно развальцовщика.

Матрица – это тиски с несколькими цилиндрическими отверстиями, расширенными сверху до 45⁰. Размеры отверстий соответствуют стандартным диаметрам труб.

Развальцовщик состоит из:

• корпуса с направляющими,
• конусного расширителя,
• управляющего механизма,
• силового винта.

При вращении силового винта, приводящего в действие управляющий механизм, расширитель постепенно ввинчивается в кромку трубы, расширяя ее. Направляющие обеспечивают неизменность взаимного расположения трубы и расширителя, благодаря чему не возникает перекосов и получается ровный и аккуратный раструб.

Механический развальцовщик

Этот инструмент схож с предыдущим, но его рабочим органом является не конус, а набор вальцов. Вальцы не растягивают, а раскатывают стенки трубы, расширяя ее равномерно и постепенно, благодаря чему металл имеет одинаковую толщину на всей развальцованной поверхности, а раструб получается аккуратным и симметричным.

Развальцовщик с электроприводом

Такой вальцовочный аппарат в дополнение к механическому развальцовщику имеет электропривод, благодаря чему работы по расширению труб выполняются быстрее и с меньшими трудозатратами.

Применяемое оборудование

Экспандер — это самое простое и незамысловатое приспособление для развальцовки трубок небольшого диаметра, которое представляет собой

устройство со сменными насадками, позволяющее развальцовывать трубки за одну простую операцию. Правда, особого качества от экспандера ожидать не надо, да и для работы с ним необходима определенная сноровка.
Следующей категорией ручного инструмента для развальцовки служат различные наборы, в комплект которых, как правило, входят:

• две планки основания со специальной формы отверстиями, соответствующих основным типоразмерам стальных и медных трубок, в количестве от 5 до 11 штук в зависимости от комплектации и цены,
• приспособление развальцовки с резьбой для крепления пяти сменных штампов.
• набор сменных штампов.

Нередко такие наборы комплектуют ручными роликовыми, предназначенными для резки алюминиевых, латунных, медных, стальных и металлопластиковых труб с диаметром от 3 до 29 мм включительно.

Стоит отметить, что по многочисленным отзывам на форумах в интернете пользователи обращают внимание на прямую зависимость качества и надежности в работе таких инструментов от стоимости наборов. Как правило, дешевый станок для развальцовки трубок быстро ломается и не рекомендуется для использования при больших объемах работ.

Следующей категорией приспособлений являются различные виды станков для развальцовки трубок. Они отличаются более надежными и качественными узлами, высокой стоимостью и предназначаются для профессионального применения.

На станках развальцовку труб производят с помощью электрического, гидравлического или пневматического привода с применением контроллеров крутящего момента для полной автоматизации рабочих процессов.

Специфика развальцовки стали и алюминия.

При развальцовке стальных или алюминиевых трубок, в отличие от медных и латунных труб, операцию раскатки необходимо проводить медленно, производя постоянный контроль за состоянием поверхности, так как при приложении чрезмерного давления можно получить разрывы при растяжении металла. Это связано с тем, что стальные и алюминиевые трубки обладают меньшей пластичностью, поэтому при формировании грибка или конуса могут образоваться многочисленные микротрещины.
При неуверенности в достаточной пластичности материала стальных или алюминиевых трубок их рекомендуется предварительно перед развальцовкой нагревать соответственно для стали до 500-600⁰ C, а для алюминия до 200-300⁰ C.

Как выполнить развальцовку трубок

Вам необходимо поменять стальную или медную трубку в вашем автомобиле, а специализированный инструмент для развальцовки отсутствует, причем идея найти его или купить связана с определенными трудностями. Вот тут и пригодиться совет, как развальцевать трубку своими руками.

Приступаем:

1. Для начала берем два небольших деревянных бруска, подобрав размеры и толщину так, чтобы можно было зажать их в обычных тисках.
2. Зажимаем выбранные бруски в тисках и по центру шва их соединения сверлим сквозное отверстие диаметром той самой стальной или медной трубки, которую вам надо развальцевать.
3. Далее, с одной стороны отверстия сверлом большего диаметра высверливаем небольшое конусообразное углубление. Все основание готово.
4. Закрепляем трубку в изготовленном основании из двух деревянных брусков и прочно зажимаем всю конструкцию в тисках. Трубка должна возвышаться на один-два миллиметра над поверхностью брусков.
5. Берем стальной шарик от подшипника диаметром примерно в полтора-два раза большим, чем у трубки и не очень сильными ударами молотка начинаем процесс развальцовки. Если трубка начнет проскальзывать в деревянном основании, то, по необходимости, обматываем ее тонкой наждачной бумагой.

Совет. Если «развальцованное» соединение подтекает, то для устранения течи можно подложить тонкую свинцовую шайбу между трубкой и штуцером.

Если вы знаете свой способ развальцовки или у вас есть особый опыт в этом деле, поделитесь им в блоке комментариев.