Монтаж котельных установок. Вальцевание труб

Вальцевание - процесс расширения труб в холодном состоянии в трубных отверстиях. Соединение, выполненное качественно, обеспечивает его прочность и плотность.

Принцип вальцевания. Наружный диаметр трубы, вставляемой в трубное отверстие (очко) барабана, меньше, чем само отверстие. Поэтому после установки трубы в отверстие между их стенками остается зазор. Зазор считается нормальным, если он составляет 1% от наружного диаметра трубы и его размер находится в пределах 0,5...1 мм.

После установки трубы в трубное отверстие вальцовочным инструментом начинают расширять трубу. Сначала в металле трубы возникают упругие, а потом остаточные деформации, при этом она расширяется, зазор исчезает и труба закрепляется в трубном отверстии. Этот этап вальцевания называют привальцовкой (прихваткой). Во время привальцовки деформируется только труба. При дальнейшем расширении труба начинает давить на стенки трубного отверстия барабана. В металле барабана возникают упругие деформации. После того как вальцевание прекратят, стенки трубного отверстия барабана, получившие упругие деформации, будут стремиться вернуться в первоначальное положение. При этом металл стенок очка будет давить на поверхность трубы; возникнут сжимающие усилия, которые и обеспечат прочность и плотность соединения. Второй этап вальцевания, когда происходит упругая раздача трубного отверстия, называется развальцовкой. Если вальцевание трубы продолжать, то в металле барабана возникнут остаточные деформации, а сама труба чрезмерно расширится, станет тоньше или разорвется.

Перевальцевание значительно уменьшает прочность и плотность соединения. Если же труба недовальцована, то металл трубного отверстия недостаточно пружинит и слабо обжимает трубу, а значит соединение не обеспечивает нужной прочности и плотности. Поэтому, чтобы точно выполнить эту работу, следует правильно выбрать вальцовочный инструмент.

Расширение трубы при вальцевании (рис.1, а) характеризует степень развальцовки , которую измеряют в миллиметрах и определяют по формуле

,

где - конечный внутренний диаметр развальцованной трубы, мм;

- начальный внутренний диаметр трубы после прихватки, мм.

1 - трубная доска, 2 - труба, 3 - рабочий пояс, 4 - кромка трубной доски

Рис.1. Расширение трубы (а) и деформация трубной доски (б) при вальцевании

Степень развальцовки показывает, на сколько миллиметров увеличился диаметр очка барабана.

Степень развальцовки для котлов давлением до 4 МПа должна находиться в пределах от 1 до 1,9%.

На качество вальцовочного соединения влияют геометрические размеры соединяемых элементов, технология выполнения вальцевания, исправность и тип вальцовочного инструмента, а также толщина трубной доски (стенки барабана) и трубы. Для котлов малой и средней мощности толщина трубной доски обычно равна 13...40 мм. Кроме того, на качество вальцовочного соединения влияют также овальность и конусность трубного отверстия, которые вызывают перевальцевание в одном месте соединения и недовальцевание - в другом. Величина овальности и конусности не должна превышать 0,2 мм для отверстий всех диаметров.

Для получения качественного вальцовочного соединения необходимо, чтобы стенки барабана были выполнены из более прочного материала, чем труба. Для того чтобы не деформировались соседние вальцовочные соединения, расстояние между краями соседних отверстий (мостик) должно составлять около 1...1,5 внутреннего диаметра трубы.

Значительно увеличивает прочность соединения коническое расширение конца вальцуемой трубы, так как расширенный конец трубы (колокольчик) удерживает трубу от вырывания. Кроме того, увеличивается и плотность соединения, так как захватывается кромка 4 (рис.1, б) и включается в рабочий пояс 3 трубной доски 1. Длина выступающих концов труб для разбортовки должна находиться в определенных пределах: для труб диаметром 51...60 мм длина равна 11 мм с допускаемым отклонением ±4 мм.

Вальцовочный инструмент. Для вальцевания применяют косые вальцовки: крепежные КВК (рис.2, а) и бортовочные КВБ (рис.2, б). Косыми они называются потому, что три вальцовочных ролика расположены по отношению к оси корпуса наклонно (под углом 1,5...3°).

а - крепежная КВК, б - бортовочная КВБ, в - схема вальцовки; 1 - бортовочный ролик, 2 - корпус, 3 - вальцовочный ролик, 4 - конус

Рис.2. Косые вальцовки

Вальцовки (рис.2, в) состоят из цилиндрического корпуса 2 с прорезями для роликов, вальцовочных роликов 3, конуса 4 и бортовочных роликов 1. Наклонное расположение вальцовочных роликов обеспечивает самопроизвольную подачу вальцовки внутрь трубы. При вращении конуса 4 наклонные ролики 3 передвигаются по внутренней поверхности трубы, при этом их торцы давят на корпус 2 и втягивают вальцовку внутрь трубы. Одновременно с этим ролики, обкатывая под наклоном конус, стремятся продвинуть его относительно корпуса вальцовки вперед. Втягиваясь, конус раздвигает ролики, которые в свою очередь расширяют трубу. Происходит развальцовка трубы.

В отличие от крепежной вальцовки, у которой только три вальцовочных ролика, на бортовочной закреплены еще и бортовочные ролики 1. Так как конусность конуса 4 и вальцовочных роликов 3 одинаковая, раздача трубы получается цилиндрической. Бортовочные ролики создают угол бортовки в 15°.

Приводом для косых вальцовок служит пневматическая машина ИП-4801 (рис.3), состоящая из пускового механизма, реверсивного двигателя и редуктора. Масса машины 13,9 кг. Машину ИП-4801 применяют при вальцевании экранных и конвективных труб котлов ДКВР. Машина работает от компрессора ЗИФ-55 или ЗИФ-51.