Значението на правилната дължина на изпъкналата част на разширителя за безтечни навити съединения

Теч, който можеше да бъде предотвратен

Химически завод на брега на залива е планирал планово поддръжка, за да се заменят тридесет и шест тръби в топлообменник в критична служебна единица. Екипът за поддръжка използвал тръбен разширител със стандартната дължина на разширение, която се е оказала ефективна при предишни задачи. Всички тръби били разширени, успешно издържали хидростатичния тест и единицата била затворена. Две седмици след пускането й в експлоатация започнал да се образува капковиден изтичане от един от тръбните възли — само няколко капки в минута, но достатъчно, за да се отбележи проблем. В рамките на един месец още шест възла започнали да изтичат. Единицата трябвало да бъде спряна аварийно за ремонт, което струвало на завода почти 90 000 щ.д. за загубена продукция и трудови разходи за замяна.

Причината? Тръбната решетка на този топлообменник била по-дебела от тези на предишните топлообменници, с които е работил екипът. Стандартната дължина на разширение не обхващала цялата дебелина на тръбната решетка. Действието на разширяването никога не достигнало задната повърхност на възела, оставяйки неразширена секция, която впоследствие образувала път за изтичане.

Дължината на изпъкналата част — разстоянието, с което тръбата излиза отвъд тръбната решетка, — не е детайл, който може да се предположи. Това е критична размерност, която определя дали завъртеното съединение ще остане непропускащо в продължение на години или ще се повреди за седмици.

Какво всъщност означава дължината на изпъкналата част

Изпъкналата част на тръбата е разстоянието, с което тръбата излиза отвъд предната повърхност на тръбната решетка. Тази размерност е важна, защото ролите на разширителя трябва да обхванат цялата дебелина на тръбната решетка плюс изпъкналата част, като се добавя малко допълнително завъртане отвъд мястото на поставяне на тръбата, за да се гарантира пълно разширение.

Ако изпъкналата част е твърде кратка, ролите нямат достатъчно материал, върху който да се заловят правилно. Процесът на завъртане започва вътре в тръбната решетка, а не върху нейната предна повърхност, което може да доведе до недостатъчно разширение в предната част на съединението. Ако изпъкналата част е твърде дълга, ролите се простират в свободния участък на тръбата отвъд тръбната решетка, което води до намаляване на дебелината на стената на тръбата в неподдържаната област и създава концентрация на напрежение, която може да предизвика пукнатини при термично циклиране.

Типичният диапазон на изпъкналостта за топлообменници с черупка и тръби е между 3/16 инча и 9/32 инча, като 3/16 инча е обичайна отправна точка. Това обаче са само общи насоки — действителната необходима изпъкналост зависи от диаметъра на тръбата, дебелината на стената ѝ, дебелината на тръбната решетка и конкретния дизайн на връзката.

Изчисляване на необходимата дължина на навиването

Необходимата дължина на навиването не е произволна. Тя се изчислява от три компонента: дължината на посадката на тръбата в тръбната решетка, изпъкналостта на тръбата над тръбната решетка и частта от навиването, която се простира зад посадката на тръбата. .

Практична формула изглежда по следния начин: дължина на навиването = дължина на посадката на тръбата + изпъкналост на тръбата + навиване зад посадката на тръбата. Навиването зад посадката на тръбата обикновено варира от 1/8 инча до 1/4 инча, за да се гарантира, че разширението стига зад задната повърхност на тръбната решетка.

Пропускането на който и да е от тези компоненти означава, че разширителят няма да покрие напълно връзката. Резултатът е частично разширена тръба, която изглежда добре на повърхността, но има слаб участък, където могат да се образуват течове. В някои случаи този слаб участък не се проявява при хидростатичното изпитване, но се появява след термични цикли или колебания на налягането по време на експлоатация.

Намаляване на дебелината на стената: скритата променлива

Дължината на изпъкналата част работи заедно с намаляването на дебелината на стената — процентът, с който дебелината на стената на тръбата намалява по време на разширяване. В практиката на отрасъла обикновено се цели в намаляване на дебелината на стената между 4 и 10 процента, като 5–8 процента е типично за въглеродна стомана и аустенитни материали.

Ако дължината на изпъкналата част е твърде голяма, ролите намаляват дебелината на стената на тръбата в неподдържания свободен участък зад тръбната решетка. Това води до локализирано намаляване на дебелината на стената, което може да не доведе до незабавно разрушение, но се превръща в слабо място при вибрации или термични цикли. Обратно, ако дължината на изпъкналата част е твърде малка, разширяването не постига необходимото намаляване на дебелината на стената в предната част на съединението, оставяйки връзката механично слаба.

Връзката между проекцията и намаляването на стената не е линейна. Малка промяна в проекцията може да доведе до значителна промяна в крайната дебелина на стената в областта на съединителния интерфейс. Затова измерването и контролирането на проекцията преди валцоване е толкова важно, колкото и наблюдението на въртящия момент по време на валцоване или на намаляването на дебелината на стената по време на процеса.

Измерване и проверка

Проекцията не е нещо, което може да се оцени на око. Просто дълбочинно измерително устройство или шублер осигуряват точни измервания на това колко далеч тръбата стърчи над лицето на тръбната решетка. При нови инсталации това измерване е направо елементарно. При заместване обаче съществуващите тръбни краища може да се наложи да бъдат премахнати, а повърхността на тръбната решетка — почистена, за да се получи точен резултат.

Потвърждаването не свършва с измерването на проекцията преди разширяване. След разширяването проверката на краищата на тръбата за правилно оформяне на фланец или бургия осигурява визуално потвърждение, че разширяването е обхванало цялото съединение. Правилно разширена тръба ще показва гладък преход от лицето на тръбната решетка към разширената част, без рязки промени в диаметъра или видими зазори.

Ултразвуковите методи за измерване също могат да потвърдят намаляването на дебелината на стената след разширяване, като предоставят количествено потвърждение, че разширяването е постигнало зададените параметри, без да се образуват дефекти. този метод е особено ценен при критични за експлоатацията агрегати, при които повредата на съединението води до значителни последствия за безопасността или експлоатационната надеждност.

Материални аспекти и тяхното влияние

Различните материали за тръби се държат по различен начин при разширяване. Въглеродната стомана се утвърдява по време на валцоване, което означава, че тръбата става по-твърда и по-устойчива към допълнителна деформация по мярка, в която напредва разширяването. Неръждаемата стомана и други аустенитни материали имат различни характеристики на утвърдяване и може да изискват корекции на проекцията или техниката на валцоване.

Дебелината на стената на тръбата също влияе върху необходимата проекция. Тръбите с тънки стени са по-чувствителни към прекомерно разширяване — проекция, която е твърде дълга, може да намали дебелината на стената под приемливия лимит много по-бързо, отколкото при тръба с дебели стени. Тръбите с дебели стени изискват по-голяма валцоваща сила и може да се наложи по-дълго валцоване, за да се постигне същото относително намаляване на дебелината на стената.

Материалът на тръбната решетка също има значение. По-твърдите материали за тръбни решетки устойчиви срещу деформация, което изисква по-голяма сила за валцоване и може да повлияе върху начина, по който проекцията взаимодейства с процеса на разширяване. По-меките материали могат да позволят по-лесно разширяване на тръбата, променяйки ефективното намаляване на дебелината на стената за дадена дължина на проекция.

Когато нещата се объркат: диагностициране на проблеми с проекцията

Протичащите завалцовани съединения често се дължат на проблеми с проекцията, но диагностицирането на конкретния проблем изисква анализ на модела на повредата. Протечките по предната страна на тръбната решетка — където тръбата влиза в решетката — обикновено сочат недостатъчна проекция или дължина на валцоването, която не покрива цялата дебелина на тръбната решетка .

Протичане от задната страна или изтичане от съединителния интерфейс показват, че проекцията е била достатъчна, но намаляването на стената е било недостатъчно, или че ролерът не е стигнал достатъчно далеч отвъд седлото на тръбата. Пукнатини в тръбата точно след тръбната решетка често сочат към прекомерна проекция, която е предизвикала намаляване на дебелината на стената в свободния участък.

Във всички случаи документирането на използваната дължина на проекцията, дължината на ролера и полученото намаляване на дебелината на стената създава запис, който помага при диагностицирането на проблемите и предотвратяването им в бъдеще. Когато съединението се повреди, знанието какво е било направено — а не само че е настъпила повреда — прави разликата между отстраняване на симптома и отстраняване на коренната причина.

За операции, които изискват надеждни, непротичащи завъртени съединения за различни диаметри и материали на тръби, е от значение достъпът до прецизни разширители и компетентна поддръжка. Производители като тези от мрежата на Taizhou Ruiqi Tools години наред доставят оборудване за разширяване на тръби на индустриални клиенти, като се фокусират върху размерната точност и последователното качество, които предотвратяват повреди, свързани с проектирането, още преди те да възникнат.