Инструменты для теплообменников. Вчера и сегодня

История вальцовки началась с инструментов ударного действия. Трубы первых паровых котлов и конденсаторов герметизировались в трубных решетках шаровыми оправками и тяжелыми молотками. Развальцовка выполнялась за несколько проходов с увеличением диаметра шара оправки с каждым проходом. Затем стал применяться дорн – длинный стержень с равномерно распределенными по его протяженности приливами цилиндрической формы. Диаметр приливов увеличивался линейно от цилиндра к цилиндру. Дорн протягивался через трубу теплообменного аппарата, осуществляя развальцовку трубы в решетке. Позднее стали появляться первые представители кулачковых и цанговых инструментов. В них вальцующие элементы – разрезные кулачки – протягивались гидравлическим давлением по конической направляющей, деформируя трубу в радиальном направлении. Основным недостатком этого способа являлось неизбежное появление трения скольжения в месте контакта кулачка с трубой, и как следствие возникновение локальных повреждений.

Прорывом в технологии вальцевания стало применение вращательного движения, появились самозатягивающиеся вальцовки.

В них вместо разрезных кулачков применили ролики или вальцы, которые катились в обойме-корпусе по конической направляющей-веретену, набегая на ее больший диаметр. Таким образом, у вставленной в трубу вальцовки приводился во вращение хвостовик, ролики, набегая на веретено, выходили из обоймы, упирались в трубу, катились по ней, одновременно осуществляя ее радиальную деформацию. Соединение получалось равномерно деформированным, герметичным и надежным.

В настоящее время в связи с ростом технологических требований, предъявляемых к теплообменному оборудованию (давление, температура, расход среды, межремонтный ресурс) в конструкции ТА стали применяются трубные решетки увеличенной толщины, двойные трубные решетки, в профиль отверстия для труб вносятся элементы, увеличивающие эффективность соединения - канавки, увеличиваются диаметры отверстий в трубных решетках. Усложняются требования к приводу вальцовок в части регулировки вращательного момента, массогабаритных характеристик.

Зачастую производство нуждается не в единичных инструментах, требуется оснащение комплексом инструментов и приспособлений:

  • для подготовки процесса вальцевания (раскатники и канавочники с приводом, машины для удаления оребрения на концах труб);
  • для проведения процесса вальцевания (вальцовки с пневматическими или электрическими вальцовочными машинами);
  • для поствальцовочной технологической обработки (устройства для отрезки выступающих концов, инструмент для торцовки, труборез для стальных труб);
  • для ремонта вальцовочных соединений (инструмент для удаления труб из трубных решеток, машины для обработки и высверливания труб).

Для удовлетворения растущих требований к инструментам разрабатываются новые типы вальцовок, такие как:

  • тип СР - для закрепления труб в толстых трубных решетках;
  • тип РА – для закрепления труб в решетках, расположенных в закрытых камерах с ограниченным доступом;
  • тип РТ – с регулируемой глубиной вальцевания.
И это далеко не полный перечень. Так, при изготовлении теплообменного оборудования одним из отечественных производителей используется вальцовка конструкции НИТЛ 5к-205-210, позволяющая вальцевать трубы диаметром чуть более 216 мм! Диаметр одного ролика – 58 мм, вес инструмента – 26 кг. Аналогов этому изделию в России нет.

Каждый, кто хоть раз работал тем или иным обрабатывающим инструментом, будь то обычное сверло для стойки сверлильной или высокотехнологичная вальцовка, знает какую важную роль играют показатели надежности и удобства его использования. Если при этом инструмент конструктивно прост и ремонтопригоден, то он автоматически приобретает статус незаменимого.

Даже при изготовлении условно одно-двухкомпонентных инструментов (сверло, резец и пр.) придание им вышеуказанных качеств вызывает трудности, всем знаком грубый термин «китайский инструмент», характеризующий низкую культуру производства.

При рассмотрении многокомпонентного специального инструмента (вальцовка труб, раскатник, канавочник, торцеватель для труб и пр.) соблюдение высоких показателей ресурса эксплуатации, ремонтопригодности и эргономичности предъявляет жесткие требования к технологии изготовления, что не под силу многим производителям. Именно поэтому в мире не более десятка производств, которым под силу решение такого комплекса инженерно-технологических задач.

Отрадно осознавать, что в сфере технологий изготовления инструмента для производства и ремонта теплообменного оборудования Россия занимает одну из лидирующих позиций.