Определение форм и размеров труб-деталей.

При проектировании судна определяется перечень основных его систем и их принципиальные схемы. На этих схемах указываются основные механизмы и емкости систем, а также общая компоновка основных магистралей трубопроводов. В описаниях к схемам указывается материал труб, их диаметры и толщины стенок.

Начальный этап процесса изготовления трубопроводов – рациональная трассировка судовых систем Трассу трубопровода увязывают с расположением оборудования, корпусных конструкций, магистральных кабельных трасс и смежных трубопроводов. Трассу трубопровода выбирают по возможности спрямленную и наименьшей протяженности.

Параллельные трубы трасс магистральных трубопроводов располагают на общих опорах в виде панелей трубопроводов. На рис.8. 4. представлен пример такой панели трубопроводов.

Рис. 8.4. Панели труб судовых систем

 

На основе монтажных чертежей систем разрабатываются чертежи отдельных сборочных единиц трубопроводов или технологические эскизы труб (см. рис. 8.5). По эскизам в трубообрабатывающем цехе изготавливают трубы-детали и узлы трубопроводов.

 

Рис. 8.5. Чертеж и технологический эскиз трубы.

                   а - чертеж сборочной единицы трубопровода;

                   б – технологический эскиз трубы.

 

Для насыщенных помещений для трассировки систем и определения формы отдельных труб используют метод объемно- масштабного проектирования. Изготавливают макеты помещений в масштабе 1: 10 или 1: 5. В них устанавливают макеты оборудования и макеты трубопроводов, изготовленные из проволоки или пластмассовых трубок. По макетам разрабатывают эскизы труб с указанием размеров, формы и видов соединений.

Использование систем автоматизированного проектирования (САПР) позволяет разрабатывать чертежи судовых систем с применением компьютера. Исходным документом является объемная модель отсека корпуса.

Для построения объемной модели судовой системы создают базы данных применяемых труб, соединительных элементов, крепежа. Вводится информация о размерах основных трубопроводов и геометрических характеристиках трасс, правилах и нормах проектирования трубопроводов. Вводят информацию о наличии свободного пространства для трассировки трубопроводов и координаты точек подключения трубопровода к механизмам, аппаратам и другому судовому оборудованию.

На компьютере разрабатывается общий чертеж трубопроводов в отсеке судна, который выводится на печать. С помощью компьютера разрабатывают и чертежи отдельных труб, карты с эскизами и сопровождающую техническую документацию. На рис.8.6. показаны чертежи отдельных труб, полученные с помощью компьютера. Кроме графической информации, системы автоматизированного проектирования позволяют разрабатывать управляющие программы для автоматизированного оборудования для изготовления деталей и узлов трубопроводов.

Рис.8.6.Чертежи труб, разработанные САПР

 

 

Изготовление труб-деталей

 

Информация о геометрической форме труб, полученная в результате трассировки трубопроводов, является исходной для выполнения технологических операций их изготовления.

Технологический процесс изготовления труб-деталей и узлов трубопроводов в цехе складывается из ряда операций:

– отжиг труб;

– резка заготовок;

– гибка труб-деталей;

– механическая обработка;

– сборка деталей в узлы на электроприхватках;

– сварка узлов трубопроводов;

– механическая обработка после сварки;

– маркировка и комплектация;

– контроль сварных швов и испытания на плотность;

– химическая очистка, нанесение антикоррозионных покрытий, грунтовка, изоляция;

– сборка узлов с арматурой.

В зависимости от конструкции и размеров деталей и узлов трубопроводов производят все или только часть перечисленных операций.

Отжиг труб представляет собой термическую обработку труб для восстановления пластических свойств материала и производится на судостроительном предприятии, если он не выполнялся на металлургическом заводе. Отжиг производится в печах путем нагрева до высокой температуры с последующей выдержкой при этой температуре.

Различают мерную резку труб и вырезку отверстий под установку различных ответвлений.

Механические способы резки применяют для труб из стали, меди, медных и алюминиевых сплавов. Для мерной резки труб применяют дисковые пилы, ленточные пилы и резку абразивными кругами малой толщины.

Вырезку отверстий чаще всего производят на сверлильных, фрезерных и специальных станках для вырезки отверстий. Отверстия диаметром до 40-50мм сверлятся, а отверстия больших диаметров – фрезеруются цилиндрическими фрезами.

Тепловую резку (кислородную или плазменную) применяют для стальных труб диаметром более 200 мм.

Вырезку отверстий в стальных трубах больших диаметров (250 мм и более) также выполняют тепловой резкой вручную либо на специальных станках, оборудованных устройством перемещения резака по шаблону или с использованием соответствующего программного обеспечения..

На рис.8.7.показана вырезка отверстия под ответвление на машине с программным управлением ТУБОСЕК. Труба предварительно укладывается на опорную тележку. В процессе резки труба вращается, а резак перемещается в соответствии с траекторией реза. Различные модели машин ТУБОСЕК позволяют производить мерную резку и вырезку отверстий для труб диаметром от 50 до 2000 мм массой до 10000 кг.

 

 

Рис. 8.7. Резка труб на машине ТУБОСЕК RM 460.

 

Гибка труб-деталей на судостроительных предприятиях осуществляется на специальных трубогибочных станках в холодном состоянии либо с местными нагревами токами высокой частоты. Для труб с нестандартным погибом гибку выполняют в горячем состоянии на специальных плитах с использованием различных силовых элементов.

Наиболее распространен в судостроении способ холодной гибки труб наматыванием, схема которого показана на рис. 8.8.

 

Рис. 8.8.Схема гибки методом наматывания.

а – исходное положение; б – положение в процессе гибки.

 

При этом способе трубу 1 для уменьшения трения смазывают изнутри и насаживают на калибрующую пробку, которая называется дорн 3. Дорн с помощью штанги 6 вставляют вглубь трубы до совмещения начала первого погиба с плоскостью А-А. К трубе прижимают ползун 5 с направляющими 4. Затем с помощью прижима 2 трубу закрепляют на гибочном диске 7. Гибочный диск приводят во вращение. Труба, наматываясь на диск, изгибается относительно оси диска (рис.8.8, б), а дорн скользит внутри трубы и все время находится в районе образования погиба. Это обеспечивает снижение сплющивания трубы при гибке и уменьшение образования складок.

После снятия нагрузки благодаря упругим свойствам материала кривизна трубы в районе погиба уменьшается, при этом радиус кривизны увеличивается. Следовательно, уменьшается и угол загиба трубы (см. рис.8.9).

Для получения нужного угла загиба  трубу необходимо согнуть на угол , больший, чем . Такое приращение угла загиба

 называют углом пружинения. На основании экспериментальных данных его можно принять от  до  .

Рис. 8.9. Схема пружинения трубы после снятия нагрузки.

 – радиус кривизны и угол загиба трубы в нагруженном состоянии;

         ,  – то же после снятия нагрузки; ∆ θ – угол пружинения.

 

При холодной гибке несколько изменяется и форма сечения трубы в районе погиба. Толщина стенки, как показано на рис.8.10, на внешней части уменьшается, а на внутренней – увеличивается. Кроме того, на внутренней стенке могут образоваться складки. Поперечное сечение трубы может исказиться, получив форму овала или эллипса. Овальность и складки уменьшают живое сечение трубы и приводят к увеличению гидравлических сопротивлений. Относительная овальность определяется по формуле:

      (8.1)

где a, b – больший и меньший диаметры овалов, мм

 – начальный наружный диаметр трубы, мм.

Величина  в местах погибов не должна быть более 8%. Наибольшая относительная высота складок  не должна превышать 3%. На трубах, входящих в систему паропровода, и в переговорных трубах складки не допускаются.

 

Рис. 8.11. Схема деформации стенок трубы при холодной гибке на трубогибочных станках.

а – деформация утонения и утолщения стенок в поперечном сечении погиба;

б – образование гофров в сжатой зоне.

 

Предполагаемая минимальная толщина стенок в районе погиба может быть определена по формуле:

 

(8.2)

Где  - начальная толщина стенки трубы;

- средний радиус сечения трубы;

– радиус погиба.

Относительное утонение стенки согнутой трубы:

(8.3)

Максимальные величины утонения стенки трубы в зависимости от отношения радиуса погиба к наружному диаметру трубы приведены в таблице.

	3	2, 5	2	1, 5

 

В районе погиба за счет растяжения наружных волокон несколько увеличивается и длина трубы по нейтральной оси. Длину заготовки трубы в районе погиба находят по формуле:

(8.4)

где  – угол загиба, град.;

– коэффициент, изменяющийся от 1, 025 до 1, 045 в зависимости от отношения  и отражающий величину растяжения трубы в районе гибки.

Величина наибольшего изгибающего момента , необходимого для обеспечения гибки трубы, может быть определена по упрощенной формуле. Согласно теории гибки:

(8.5)

 

Для обеспечения процесса гибки труб, имеющих различные диаметры, все трубогибочные станки оснащаются сменной оснасткой: гибочными дисками, дорнами, ползунами. Трубогибочные станки могут иметь ручное и программное управление.

Программа гибки задает место начала гибки на трубе, угол загиба, расстояние до начала следующего загиба, угол между плоскостями изгиба. Кроме того программа учитывает пружинение трубы и удлинение ее по нейтральной оси в районе изгиба.

Процесс холодной гибки труб на трубогибочных станках характеризуется высокой производительностью, но имеет ряд недостатков:

– большое количество гибочной оснастки;

– значительные затраты времени на переналадку станков;

– деформации при холодной гибке.

 

Наряду с холодной гибкой в судостроении применяют гибку с местным нагревом токами высокой частоты.

Способ основан на индукционном нагреве токами высокой частоты (ТВЧ) узкого участка трубы до 700-900º С. В этом сечении под действием поперечной силы происходит изгиб с последующим охлаждением нагретого участка водой до температуры 500 º С.

На рис.8.11 показана схема гибки с нагревом ТВЧ. Трубу заводят в кольцевой индуктор 3, за которым располагается охлаждающее устройство. Труба зажимается направляющими роликами 2 и механизмом продольной подачи 1. К концу трубы 5 подводится гибочный ролик 4. При одновременном продольном и поперечном перемещении трубы происходит ее изгиб в зоне нагрева.

.

Рис. 8.11. Схема гибки труб с нагревом ТВЧ.

а – исходное положение трубы перед гибкой;

           б – положение трубы в процессе гибки;

1 – механизм продольной подачи трубы; 2 – направляющие ролики;

3 – индуктор; 4 – гибочный ролик; 5 – труба.

Горячую гибку применяют в тех случаях, когда нет соответствующей оснастки трубогибочных станков или в случае отсутствия прямых участков между двумя погибами трубы, необходимых для ее закрепления на трубогибочном станке.

Для того чтобы избежать сплющивания трубы в процессе горячей гибки, трубу плотно заполняют кварцевым песком, затем ее нагревают в печах. Изгибают нагретую трубу на массивной гибочной плите с применением прижима и троса, поданного на кран или лебедку. Если труба имеет несколько погибов, ее приходится нагревать и изгибать в несколько приемов.

Горячую гибку применяют редко, так как она требует больших затрат ручного труда и связана с загрязнением трубообрабатывающего цеха.

 

Механическая обработка труб включает ряд операций:

– нарезание резьбы на концах труб для муфтовых соединений;

– проточка фланцев и колец;

– раздача, обжатие и отбортовка концов труб.

Нарезание резьбы на концах труб выполняют при помощи резьбонарезных станков.

Проточка присоединительных поверхностей фланцев и колец необходима в связи с их деформацией после сварки, поэтому она выполняется после сборки и сварки труб с фланцами. Фланцы и кольца протачивают на горизонтально-расточном или фланце-проточном станках.

В зависимости от конструкции соединения узлов трубопроводов концы изготавливаемых труб приходится обжимать (уменьшать диаметр), раздавать (увеличивать их диаметр) и отбортовывать (см. рис.8.12).

Рис. 8.12. Обработка концов труб на горизонтальном прессе.

а – отбортовка; б – раздача;

1 – зажимная планшайба; 2 – пуансон; 3 – обрабатываемая труба;

 

Эти операции производят на специальных гидравлических горизонтальных прессах, развивающих усилия до 50–100 тонн. Трубу в станке зажимают неподвижно, а на ее конец с большим усилием воздействует сменный пуансон, который может иметь различную форму. Чтобы не снизить прочность трубы и не допустить растрескивания, максимальную величину холодной раздачи концов труб для углеродистых и низколегированных сталей ограничивают до 1, 2 наружного диаметра. Максимальная величина обжатия концов труб не должна превышать 0, 5– 0, 7 наружного диаметра.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: