Мы не устаем повторять, что подготовка труб имеет решающее значение для получения качественного сварного шва. То же самое касается сварки труб к трубной решетке, поэтому очень важно не пренебрегать этим этапом.

В процессе сварки труб к трубным доскам существует три этапа, на которых могут возникнуть проблемы:

1. Подготовка трубок
2. Подготовка трубной решетки
3. Соединение трубы и трубной решетки: сварка в вертикальном положении и обкатка трубы (в указанном порядке)

Как и в случае с классическим подходом к работе с трубами — сначала подготовка, потом сварка — в сфере теплообменников часто возникают более сложные ситуации.

Подготовка трубок

«The Cut»:

Подготовка является важным этапом, поскольку она облегчает последующие операции. Более того, она просто необходима, если вы хотите добиться стабильного качества соединений. Разрез должен быть идеально перпендикулярным и без заусенцев, так как на следующем этапе труба должна проходить через трубную решетку. В данном случае настоятельно рекомендуется использовать орбитальную резку, особенно если нет необходимости в корректировке длины труб.

Качество труб, допуски на овальность и колебания толщины, безусловно, также имеют огромное значение.

Если требуется отрегулировать длину, по-прежнему рекомендуется резать трубы с помощью орбитальной резки, чтобы обеспечить качество «без заусенцев» и гарантировать, что трубы легко проходят через трубную решетку.

Избыточная длина или обрезка:

В этом случае после того, как труба проходит через трубную решетку, используется выравнивающий станок с внутренним зажимом, который многократно приводит выступ трубной решетки к нужному значению. Действительно, при больших длинах точное позиционирование может оказаться затруднительным.

Подготовка трубной решетки

Трубные донки изготавливаются механической обработкой, поэтому отверстия имеют высокую точность. Перед сваркой край отверстия можно скосить, чтобы обеспечить более прочное соединение в экстремальных условиях (температура-давление). В таких случаях сварка выполняется с использованием присадочной проволоки и требует многопроходного подхода.

Расположение труб в трубной решетке

В зависимости от требований конкретных задач способы позиционирования могут различаться. Ниже приведены возможные варианты:

Расположение труб на трубной решетке зависит от предполагаемого назначения и нагрузок, которым будет подвергаться теплообменник. Расположение определяется производителем теплообменника на этапе проектирования. Это влияет как на подготовку трубной решетки, так и на расположение труб.

Поэтому важно учитывать следующие аспекты:

1. Как сделать позиционирование воспроизводимым?
2. Как трубу — сырой элемент, допускающий множество вариантов исполнения, — можно приспособить к трубной решетке, изготовленной с высокой точностью и в рамках контролируемых допусков?
3. Если соединение выполнено сваркой, как можно обеспечить центрирование трубы в трубной решетке?

Как лучше всего удалять сварочные газы, чтобы избежать образования воронкообразных впадин, возникающих при их удалении?

Рассмотрим типичную конфигурацию, в которой конец трубы находится на одной линии с трубной решеткой.

В данном примере для сварного соединения необходимо выполнить 3 этапа:

1. Центрирование
2. Сварной шов
3. Раскатка после сварки

Выравнивание по центру:

Этот этап часто пропускают, однако он обеспечивает идеальную повторяемость и позволяет избежать дефектов сварки, которые могут привести к серьезным последствиям. Основная ситуация, при которой может возникнуть дефект, — это наличие зазора между трубой и трубной решеткой. Чаще всего это происходит в конце процесса сварки и может привести к появлению дефектов слияния или пробоин.

Что именно представляет собой центрирование (в отличие от прокатки труб)?

Ниже представлена схематическая схема сборки перед сваркой:

Если зазор между трубой и трубной решеткой слишком велик — не поймите нас неправильно, небольшой зазор все же необходим, чтобы трубу можно было продеть через решетку, — то при автоматической сварке этот зазор может увеличиться, и сварочная ванна может не охватить место соединения трубы и решетки. Кроме того, энергия может чрезмерно сконцентрироваться на трубе, в результате чего проплавится только труба, а не трубная решетка.

Обратите внимание: при ручной сварке методом TIG эта проблема стоит не так остро, поскольку оператор может визуально оценить имеющийся зазор и скорректировать положение электрода или даже переложить сварочную ванну с трубной решетки на трубу.

При орбитальной сварке TIG вращение электрода задается заранее и поэтому не может адаптироваться к фактическому зазору.

Чтобы избежать этой проблемы, труба должна быть отцентрирована на трубной решетке, т. е. конец трубы необходимо деформировать таким образом, чтобы он прилегал к трубной решетке. Центрирование гарантирует отсутствие зазора и полный контакт между концом трубы и трубной решеткой.

ВНИМАНИЕ: У вас может возникнуть инстинктивное желание использовать метод сдвига трубы для соединения трубы и трубной решетки, но это ошибка, которую не следует допускать. Дело в том, что при таком методе поверхностный контакт образуется на очень большом участке, что приводит к замыканию сварочных газов, вызывая дегазацию (взрыв сварочной ванны при выходе газа) и, как следствие, дефект сварного шва.

В отличие от прокатки труб, при центрировании контакт возникает только на торце, вследствие чего газы могут легко выходить из сварочной ванны.

Чтобы выровнять трубы по центру трубной решетки — этап, который часто пропускают, — существуют специальные инструменты, один из которых мы приведем здесь в качестве примера.

Здесь представлена гидравлическая версия центрирующего станка TDA. Она позволяет регулировать форму торца труб при различных вариантах их установки на трубной решетке.

Как только подготовка обеспечит плотный контакт между трубной решеткой и трубой, а из сварной ванны удалятся газы, орбитальная сварка станет полностью повторяемой, что гарантирует оптимальное качество.

Не стоит забывать, что сварка трубной решетки — это серийная операция, а значит, она требует последовательного подхода к обеспечению повторяемости действий и результатов.

Орбитальная сварка

Сварку труб к трубным доскам можно выполнять как с помощью ручной сварки TIG, так и с помощью орбитальной сварки TIG. Разница заключается в том, что — в отличие от ручной сварки — один оператор может одновременно управлять двумя орбитальными сварочными головками, что значительно повышает производительность сварки.

Таким образом, орбитальная сварка позволяет сэкономить время и повысить качество сварного шва. Все сварные швы документируются, что обеспечивает оптимальную прослеживаемость процесса сварки. Не стоит забывать, что эти узлы свариваются именно потому, что в условиях эксплуатации у заказчика они подвергаются значительным нагрузкам.

Орбитальная сварка трубы с трубной решеткой выполняется как с использованием проволоки, так и без неё, в зависимости от требуемых характеристик.

В таких случаях компания AXXAIR использует установку SATP-80x , изображенная ниже:

Прокатка труб:

Эта операция, после сварки трубы с трубной доской, выполняется впоследствии, чтобы исключить образование зон зазора между трубой и трубной доской, что обеспечивает более длительный срок службы изделия. Данный этап заключается в деформации путем прокатки с внутренней стороны трубы посредством раскрытия валков и вращения до момента соприкосновения трубы с трубной доской. Трубопрокатные станки, как правило, оснащены ручкой регулировки крутящего момента для более точного управления.

Мы хотим еще раз подчеркнуть, насколько важна тщательная подготовка на всех этапах: подготовка трубы, подготовка трубной решетки, установка трубы в трубную решетку, центрирование, орбитальная сварка и, наконец, прокатка.