Технология аппаратостроения. Ткачев. Технология аппаратостроения
 Скачать 498.97 Kb.
|
|
Известен опыт изготовления деталей из стали Ст3, имеющих внутренние полости в виде продольных или поперечных каналов сечением 25 х 8 мм, плакированных пластинами из меди толщиной 2,5; 4; 6 и 8 мм. Полости заполнялись сплавом Вуда, что предохраняло их от затекания меди при сварке взрывом. Толщину плакирующего слоя до 20 мм обеспечивали многослойным плакированием, путем последовательной сварки взрывом слоев меди толщиной 4 ... 6 мм. Однако многократное взрывное нагружение стальной основы биметалла приводит к появлению трещин и даже к полному разрушению изделия. Трещины при этом захватывают как полости, так и основание детали. Если в первом случае природа трещин - концентраторы напряжений (прямой угол полости), то трещины в основании являются следствием откола материала. Полное устранение этих дефектов представляется маловероятным, хотя снижению их может способствовать использование для основы биметалла - нержавеющей или высокопрочной стали, а также изменение формы канала. Известно использование метода прокатки для получения биметалла (сталь - медь) с полостями каналов охлаждения. Для этого перед плакированием на участки поверхности полосы-основы наносят специальную пасту, которая предотвращает соединение листов при прокатке. После плакирования полученный биметалл нагревают, в результате чего паста разлагается, образуя газ. Действуя на полосы, газ раздвигает их, формируя заданную конструкцию. Такие материалы могут использоваться для изготовления, например, теплообменников и испарителей. Оптимальным с точки зрения условий теплообмена и технологии изготовления является размещение канала непосредственно под плакирующим слоем (вариант Э). При этом полости выполняются (фрезерование, строгание) в основном слое металла 1, а плакирующий слой 2 перекрывает их, образуя каналы охлаждения. Будучи выполненным из материала с хорошими теплопроводными свойствами, например из меди, плакирующий слой с минимальными потерями осуществляет передачу тепла от теплоносителя к реакционной среде в аппарате (или наоборот). Установка внутри каналов трубок, выполненных из стали, которые играют роль дополнительной опоры, обеспечивающей сохранение полости канала от затекания в них материала плакирующего слоя (варианты б и г), имеет смысл только при плакировании тонким, легкодеформируемым металлом. Например, для меди - 3 ... 4 мм. Перспективным методом создания биметаллических изделий с внутренними полостями является вакуумно-диффузионная сварка (ВДС). Для теплообменной аппаратуры используется способ изготовления профильных изделий из листового титана, при котором на одной стороне листа выполняются замкнутые с концов параллельные канавки, заполненные расплавленным никелем. После охлаждения и затвердевания никеля, лист сворачивают вниз канавками в плотный многослойный рулон, замыкающую кромку обваривают. Затем производится диффузионный обжиг в вакууме при t = 950 ... 1150 °С в течение 20 ч. В результате такого отжига происходит диффузия никеля в титан и освобождение канавок от никеля. С целью предупреждения затекания внутренних каналов плакирующим материалом наряду с применением заполнителя используют также (рис. 5.5З) установку между свариваемыми деталями 2,4 и пуансоном 7 многослойной деформируемой прокладки 5, фиксированной по периметру металлической полосой 6. При этом гарантируется практически полное сохранение начальной геометрии профильных элементов. Для создания корпусных деталей биметаллических аппаратов больших габаритов, имеющих каналы охлаждения (нагревания), используется оборудование, созданное и успешно эксплуатируемое на Тамбовском АО "Завод "Комсомолец". Технологический процесс изготовления таких изделий состоит из следующих операций: • изготовление основного и плакирующего элементов корпуса; • изготовление на наружной или внутренней поверхности основного слоя биметалла радиальных (осевых) каналов охлаждения, соединенных полостью коллектора; • сборка элементов корпуса с минимально возможным зазором; • установка тонкостенной технологической "рубашки" для вакуумирования зоны диффузионной сварки; • размещение сборки в вакуумной печи и проведение сварки; • удаление технологической "рубашки" гидравлическим или механическим способом. Пример режимных параметров технологического процесса диффузионной сварки биметаллической (сталь - медь) обечайки диаметром 1000 мм, высотой 1500 мм, толщиной стенки 28 мм с использованием стальной технологической рубашки толщиной 2 мм показан на циклограмме (рис. 5.54). Интерес представляет технология изготовления новых типов пластинчатых теплообменников, в частности, контактных теплопередающих блоков высокой прочности. Применяется вместо теплообменников труба в трубе при Р > 25 МПа. Изготавливается из набора пластин, в которых фрезеруются (или выполняются другим методом) каналы. Затем отдельные пластины собираются в пакет и повергаются диффузионной сварке в среде чистого аргона под давлением 0,1 МПа под действием усилия гидравлического пресса и температуре 870 °С (из титана) (рис. 5.56). Использование теплообменников подобного типа вместо теплообменника труба в трубе в 3 ... 5 раз уменьшает габариты и металлоемкость изделия. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1 Артемов Н. С. Повышение эффективности изготовления крупногабаритного биметаллического оборудования: Учеб. пособ. М.: Изд-во ИППК, 1993. 128 с. 2 Артемов Н. С. Изготовление крупногабаритных аппаратов вакуумно-диффузионной сваркой // Химическое и нефтяное машиностроение. 1980. № 10. С. 18 - 19. 3 Артемов Н. С., Богуш В. А., Ткачев А. Г. Совершенствование технологии диффузионной сварки при изготовлении крупногабаритной биметаллической аппаратуры // Достижения и перспективы развития диффузионной сварки: Тез. докл. XIII Всесоюз. науч.-техн. конф. М., 1990. С. 63 - 65. 4 Артемов Н. С., Богуш В. А., Ткачев А. Г. Влияние термического воздействия на качество трубной решетки из биметаллов // Химическое и нефтяное машиностроение. 1992. № 8. С. 33 - 34. 5 Архипов К. И. Развертки в нефтяном и химическом аппаратостроении. М.: Недра, 1964. 190 с. 6 А.с. 1389904 СССР. Оправка для гибки труб / Н. С. Артемов, Ю. В. Воробьев, В. Ф. Першин, А. Г. Ткачев, Г. А. Свотнев. 1988. Б.И. № 15. 7 А.с. 1397121 СССР. Оправка для гибки труб / Н. С. Артемов, В. Ф. Першин, А. Г. Ткачев, Г. А. Свотнев. 1988. Б.И. № 19. 8 А.с. 1493425 СССР. Способ получения биметаллических труб диффузионной сваркой / В. С. Сапелкин, Ф. И. Кивенко, П. И. Федоренко и др. 1989. Б.И. № 26. 9 А.с. 1530293 СССР. Устройство для отбортовки отверстий / В. М. Умрихин, А. Г. Ткачев, Ю. И. Головин, Ю. В. Васильев. 1989. Б.И. № 47. 10 А.с. 1567341 СССР. Способ изготовления профильных изделий с продольными внутренними каналами / Ю. Г Ермаков. 1990. Б.И. № 20. 11 А.с. 1799705 СССР. Способ изготовления диффузионной сваркой биметаллических сосудов / Н. С. Артемов, В. А. Богуш, А. Г. Ткачев. 1993. Б.И. № 9. 12 Бакиев А. В. Технология аппаратостроения: Учеб. пособ. Уфа: Изд-во УГНТУ, 1995. 297 с. 13 Берлинер Ю. И., Балашов Ю. А. Технология химического и нефтяного аппаратостроения. М.: Машиностроение, 1976. 256 с. 14 Биметаллические соединения / К. Е. Чарухина, С. А. Голованенко, В. А. Мастеров и др. М.: Металлургия, 1970. 278 с. 15 Быков А. А. Состояние производства биметаллов и перспективы его развития // Сталь. 1982. № 1. С. 61 -64. 16 Гальперин А. И. Машины и оборудование для гнутья труб. М.: Машиностроение, 1967. 179 с. 17 Голованенко С. А. Сварка прокаткой биметалла. М.: Металлургия, 1977. 158 с. 18 ГОСТ 10885-85. Сталь листовая горячекатаная двухслойная коррозионно-стойкая. Технические условия. 19 ГОСТ 19903-74. Прокат листовой горячекатаный. Сортамент. 20 ГОСТ 19914-90. Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент. 21 Двухслойные стали в химическом машиностроении / С. А. Гла- дыревская, Л. В. Меандров, С. А. Голованенко идр. М.: Машиностроение, 1965. 152 с. 22 Диффузионная сварка материалов: Справочник / Под ред. Н. Ф. Казакова. М.: Машиностроение, 1981. 271 с. 23 Изготовление днищ и обечаек для сосудов и аппаратов в условиях мелкосерийного производства. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМаш, 1980. 48 с. 24 Каленский В. К., Панчишин Ю. А., Семенихин А. В. и др. Особенности получения высококачественных биметаллических листов прокаткой заготовок, наплавленных электродными лентами // Автоматическая сварка. 1988. № 4. С. 49 - 51. 25 Клинов И. Я., Удыма П. Г., Молоканов А. В., Горяинова А. В. Химическое оборудование в коррозионностойком исполнении. М.: Машиностроение, 1970. 591 с. 26 Конон Ю. А., Первухин Л. Б., Чудновский А. Д. Сварка взрывом. М.: Машиностроение, 1987. 186 с. 27 Корнилов Б. А. Основы механической обработки и сборки машин и аппаратов химических производств: Учеб. пособ. Иваново: Изд-во ИХТИ, 1977. 101 с. 28 Кузмак Е. М. Основы технологии аппаратостроения. М.: Недра, 1967. 468 с. 29 Макаров В. М., Бикчентаев Т. А., Кадкевич В. Н., Самсо- нова А. А. Гуммированные и биметаллические машины и аппараты химических производств. М.: Машгиз, 1963. 275 с. 30 Методы и оборудование для изготовления конических обечаек. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМаш, 1980. 22 с. 31 Могильный Н. И. Ротационная вытяжка оболочковых деталей на станках. М.: Машиностроение, 1983. 264 с. 32 Никифоров А. Д. Точность в химическом аппаратостроении. М.: Машиностроение, 1969. 216 с. 33 Никифоров А. Д., Беленький В. А., Поплавский Ю. В. Типовые технологические процессы изготовления аппаратов для химических производств. Атлас: Учеб. пособ. М.: Машиностроение, 1979. 280 с. 34 ОСТ 26-291-94. Сосуды и аппараты сварные стальные. Технические требования. 35 Пат. 2087285 Россия, МКИ В 23 К 20/00. Способ изготовления биметаллических сосудов / Н. С. Артемов, В. А. Богуш, В. Ф. Першин, А. Г. Ткачев. 1997. Б.И. № 23. 36 Пат. 2087286 Россия, МКИ В 23 К 20/00. Способ изготовления биметаллических сосудов / Н. С. Артемов, В. А. Богуш, В. Ф. Першин, А. Г. Ткачев. 1997. Б.И. № 23. 37 Пат. 2123917 Россия, МКИ В 23 К 20/00. Способ изготовления биметаллических сосудов / Н. С. Артемов, В. А. Богуш, В. Ф. Першин, А. Г. Ткачев. 1998. Б.И. № 36. 38 Bogush V. A., Artemov N. S., Pershin V. F., Tkachev A. G. The methods of design and calculations of reactors made of compozite metal with inside channels for cooling // 12th International Congress of Chemical and Process Engineering. Praha, Czeh. Republic, 1996. V. 5. Р. 113. П2.1 Формы горячекатаного проката, (ГОСТ
|