دستگاه نورد لوله دیگ چیست؟

در ساخت و نگهداری دیگ بخار صنعتی، یکپارچگی هر اتصال لوله به ورق لوله برای عملکرد ایمن و طولانی مدت حیاتی است. را دستگاه نورد لوله دیگ بخار ابزار دقیقی است که این اتصالات مکانیکی ضد نشتی را ایجاد می کند. درک اینکه این ماشین‌ها چگونه کار می‌کنند، کدام نوع را انتخاب کنیم، و چگونه به درستی کار کنیم، یک نصب قابل اعتماد را از یک خرابی پرهزینه و خطرناک جدا می‌کند.

این ماشین ها در ساخت و نگهداری دیگ های فایر تیوب، دیگ های لوله آب، مبدل های حرارتی، کندانسورها و مخازن تحت فشار ضروری هستند. یک اتصال لوله به درستی نورد شده می‌تواند در برابر چرخش حرارتی شدید، ارتعاش و اختلاف فشار ذاتی در عملکرد دیگ‌های صنعتی مقاومت کند - که اغلب عمر کامل تجهیزات را بدون نورد مجدد دوام می‌آورد.

فرآیند نورد به دو نتیجه همزمان می رسد: آن مهر و موم لوله در برابر نشت مایع، و آن مکانیکی قفل می کند لوله در برابر نیروهای خروجی ناشی از انبساط حرارتی و فشار سیستم در جای خود قرار دارد.

ماشین نورد لوله چگونه کار می کند

اصل عملیاتی اصلی تغییر شکل پلاستیک شعاعی است. منبسط کننده لوله در انتهای لوله قرار می گیرد که در داخل سوراخ صفحه لوله قرار دارد. همانطور که سنبه می چرخد، غلتک های مخروطی بر روی مخروطی سنبه سوار می شوند و به صورت شعاعی به بیرون کشیده می شوند و دیواره لوله را به سوراخ لوله فشار می دهند. لوله دچار تغییر شکل پلاستیکی می شود در حالی که ورق لوله به صورت کشسانی باقی می ماند و یک چسبندگی فشاری باقی مانده ایجاد می کند - هر چه دیفرانسیل انبساط حرارتی محکم تر باشد، اتصال حاصل قوی تر خواهد بود.

اجزای اصلی

• سنبه محور محرک مخروطی که غلتک ها را در حین پیشروی به داخل قفس به سمت بیرون مجبور می کند
• غلتک 3 تا 5 غلتک فولادی سخت شده که با دیواره لوله به صورت شعاعی به بیرون تماس پیدا کرده و تغییر شکل می دهند
• قفس / بدن غلتک ها را در فاصله زاویه ای دقیق در اطراف سنبه قرار می دهد و قرار می دهد
• موتور محرک موتور الکتریکی یا پنوماتیکی که گشتاور چرخشی کنترل شده ای را به سنبه ارائه می دهد
• محدود کننده گشتاور مکانیزم کلاچ که درایو را با گشتاور از پیش تعیین شده جدا می کند تا از غلتش بیش از حد جلوگیری کند
• پیچ تغذیه پیشروی محوری سنبه را برای تنظیم عمق و طول نورد کنترل می کند

انواع دستگاه های نورد لوله دیگ بخار

بازار ماشین آلات نورد لوله چندین پیکربندی مجزا را ارائه می دهد. انتخاب نوع مناسب به ابعاد لوله، مواد، محدودیت‌های دسترسی، حجم و دقت مورد نیاز کد مربوطه بستگی دارد.

انتخاب گشاد کننده لوله مناسب

خود ابزار گسترش دهنده - مجموعه قفس غلتکی و سنبه - باید دقیقاً با مشخصات لوله و صفحه لوله مطابقت داشته باشد. استفاده از یک منبسط کننده با اندازه نادرست باعث ایجاد غلتک زیر (نشتی) یا بیش از حد نورد (دیواره های نازک) می شود. جدول زیر معیارهای اصلی انتخاب را خلاصه می کند:

تعداد غلتک: 3-غلتک در مقابل 5-غلتک

گسترش دهنده های سه غلتکی رایج ترین هستند - سبک تر، ارزان تر و برای اکثر اندازه های لوله دیگ مناسب هستند. طرح های پنج غلتکی نیروی انبساط را به طور یکنواخت در اطراف دور لوله توزیع می کند و بیضی بودن ناحیه منبسط شده را کاهش می دهد. برای لوله های با قطر بزرگ یا دیواره نازک در سرویس های حیاتی، ابزار 5 غلتکی به شدت ترجیح داده می شود.

روش گام به گام نورد لوله

نورد موفقیت آمیز لوله یک فرآیند منظم است. نادیده گرفتن مراحل آماده سازی شایع ترین علت خرابی اتصالات است که فقط در چرخه حرارتی پس از راه اندازی دیگ ظاهر می شود.

1. سوراخ های صفحه لوله را بازرسی و آماده کنید

   تمام سوراخ های ورق لوله را با برس سوراخ دار و حلال تمیز کنید تا رسوب آسیاب، اکسیداسیون، گریس و ضایعات ماشینکاری از بین برود. قطر هر سوراخ را با یک گیج حفره کالیبره شده بررسی کنید و تأیید کنید که در محدوده تحمل کشش قرار دارد. هر گونه سوراخ خارج از گرد باید قبل از نورد باز شود.

2. انتهای لوله را بازرسی و آماده کنید

   لوله ها باید تمیز، گرد و بدون رسوب یا روان کننده در قسمتی که منبسط می شود باشد. OD لوله را با استون یا MEK در ناحیه انبساط پاک کنید. بیضی بودن را با یک میکرومتر بررسی کنید - لوله های بیش از 0.1 میلی متر خارج از گرد باید قبل از نصب رد شوند.

3. Expander صحیح را انتخاب و تنظیم کنید

   اندازه گسترش دهنده را برای ترکیب OD لوله و ضخامت دیوار انتخاب کنید. با تنظیم عمق یقه توقف روی سنبه، طول چرخش را بررسی کنید. غلتک ها و مخروطی سنبه را با روغن ماشینی سبک یا روان کننده غلتکی روغن کاری کنید - هرگز از گریس استفاده نکنید، که چروک ها را جذب می کند.

4. مقدار تورک کلاچ را تنظیم کنید

   تنظیم گشتاور مورد نیاز را بر اساس مواد لوله، ضخامت دیواره و نسبت انبساط هدف محاسبه کنید. به نمودار گشتاور سازنده ارجاع دهید یا از فرمول استفاده کنید: کاهش دیوار ٪ = (T1 – T2) / T1 × 100. بیشتر کدهای دیگ نیاز به کاهش 5-8٪ دیوار دارند. کلاچ را کمی زیر مقدار محاسبه شده قرار دهید و یک رول آزمایشی را روی یک قطعه آزمایش انجام دهید.

5. Expander را وارد کرده و Rolling را آغاز کنید

   منبسط کننده بارگذاری شده را در انتهای لوله قرار دهید تا زمانی که قفس در داخل سوراخ صفحه لوله در عمق صحیح قرار گیرد. با موتور محرک فشار محوری ثابتی را روی انتهای لوله اعمال کنید. به موتور اجازه دهید تا زمانی که کلاچ گشتاور باز شود کار کند - نیروی رو به پایین اضافی اعمال نکنید.

6. Expander را معکوس و استخراج کنید

   چرخش موتور را معکوس کنید تا سنبه از قفس خارج شود. منبسط کننده را از لوله خارج کنید. ناحیه نورد شده را به صورت بصری از نظر یکنواختی بررسی کنید - لوله ای که به درستی نورد شده است، سطح صاف و روشنی را نشان می دهد که هیچ علامت غلتکی، پچ پچ یا انتقال پلکانی ندارد.

7. اندازه گیری و تأیید گسترش

   از یک میکرومتر داخلی کالیبره شده یا ضخامت سنج دیواره لوله برای تأیید کاهش دیواره به دست آمده استفاده کنید. اندازه گیری را ثبت کنید. با مشخصات لازم مقایسه کنید قبل از شروع آزمایش هیدرواستاتیک، اتصالات خارج از تحمل را رد کرده و دوباره ارزیابی کنید.

8. دهانه زنگی یا شعله ور کردن انتهای لوله (در صورت لزوم)

   بسیاری از کدهای دیگ بخار و استانداردهای طراحی مستلزم آن هستند که انتهای لوله پس از غلتاندن، کمی فراتر از صفحه لوله فلنج (دهانه زنگی) باشد. این امر مقاومت مکانیکی را به بیرون کشیدن اضافه می کند و با یک ابزار دهانه زنگ جداگانه یا ضمیمه شعله ور روی همان منبسط کننده به دست می آید.

مواد لوله و ویژگی های نورد آنها

آلیاژهای مختلف لوله به طور متفاوتی به فرآیند نورد پاسخ می دهند. متغیر کلیدی، قدرت تسلیم و میزان سخت شدن کار است. آلیاژهای با استحکام بالاتر یا سخت شدن سریع به تنظیمات گشتاور بالاتر و کنترل دقیق تری نسبت انبساط نیاز دارند تا از غلتش کم یا زیاد جلوگیری شود.

خطاهای رایج و نحوه اجتناب از آنها

خرابی های نورد لوله قابل پیش بینی و تا حد زیادی قابل اجتناب هستند. موارد زیر بیشترین مشکلاتی را که در عملیات نورد لوله دیگ با آن مواجه می شوند، همراه با علل ریشه ای و اقدامات پیشگیرانه ذکر شده است.

• نشتی اتصال پس از تست هیدرواستاتیک: تقریباً همیشه ناشی از زیر نورد شدن (کاهش ناکافی دیواره) یا سوراخ‌های صفحه لوله کثیف است. گشتاور را تا 5% افزایش دهید، اطمینان حاصل کنید که سوراخ ها تمیز هستند، و اطمینان حاصل کنید که منبسط کننده به درستی برای ترکیب لوله / سوراخ اندازه گیری شده است.
• Rolled Zone نشانه های پچ پچ را نشان می دهد: ناشی از غلطک های فرسوده یا حفره دار، روغن کاری ناکافی، یا تناسب نادرست غلتک به سنبه است. فوراً غلتک‌ها را تعویض کنید - علائم پچ پچ باعث افزایش استرس می‌شوند که باعث ایجاد ترک‌های خستگی در چرخه حرارتی می‌شوند.
• نازک شدن بیش از حد دیواره لوله (بیش از حد غلتش): تنظیم گشتاور خیلی بالا، یا اپراتور پس از جدا شدن کلاچ به چرخیدن ادامه داد. مفصل باید محکوم شود و لوله جایگزین شود - لوله نازک شده را نمی توان با نورد مجدد بازیابی کرد.
• تغییر شکل صفحه لوله بین سوراخ های مجاور: عمق غلتش از سطح پشتی صفحه لوله فراتر رفت. همیشه قبل از شروع کار، عمق یقه توقف را روی سنبه تنظیم کنید و با یک عمق سنج بررسی کنید.
• ترک خوردگی انتهای لوله در دهان بل: مواد لوله قبل از شعله ور شدن سخت شده یا شعاع ابزار شعله ور خیلی تیز است. هنگام کار با آلیاژهای سخت کننده کار مانند فولاد ضد زنگ آستنیتی، لوله آنیل قبل از شعله ور شدن به پایان می رسد.
• خوانش گشتاور ناسازگار در سراسر مفاصل: تغییر در قطر سوراخ ورق لوله، تحمل OD لوله، یا سایش غلتک. هر 10 سوراخ را با یک سنج سوراخ اندازه گیری کنید و غلتک ها را در هر 200 تا 300 اتصال در کار تولید جایگزین کنید.
• بیرون کشیده شدن لوله در حین چرخه حرارتی: نوع منبسط کننده نادرست برای کاربرد - اتصال به اصطکاک به تنهایی و بدون دهانه زنگی یا قفل شیار کافی متکی است. طراحی مشترک و الزامات کد قابل اجرا را بررسی کنید.

تعمیر و نگهداری تجهیزات نورد لوله

ماشین های نورد و ابزار اکسپندر ابزار دقیقی هستند. نگهداری سهل انگاری مستقیماً به اتصالات ناسازگار تبدیل می شود. برنامه تعمیر و نگهداری ساختاریافته در کار مخازن تحت فشار تحت کنترل کد اختیاری نیست.

ذخیره سازی و جابجایی غلتک

مجموعه‌های غلتکی را در جعبه‌های دارای برچسب و لایه‌بندی نگهداری کنید - هرگز در جعبه ابزار شل نشوید. حتی آسیب سطح میکروسکوپی ناشی از ضربه به سطح لوله منتقل می شود و کیفیت مفصل را کاهش می دهد. غلتک ها و سنبه ها را به عنوان مجموعه های همسان نگه دارید. اختلاط اجزا از حالت های سایش مختلف نتایج انبساط غیرقابل پیش بینی ایجاد می کند.

کدها و استانداردهای قابل اجرا

نورد لوله دیگ با چندین استاندارد ملی و بین‌المللی با هم تداخل دارند، بسته به حوزه قضایی و کاربرد. سازندگان و پیمانکاران تعمیر و نگهداری باید کد قابل اجرا را قبل از تعریف روش نورد شناسایی کنند.

• کد ASME بویلر و مخزن تحت فشار (BPVC)، بخش I: دیگ های برق در آمریکای شمالی را اداره می کند. انواع اتصالات قابل قبول، الزامات انبساط و معیارهای بازرسی اتصالات لوله به ورق لوله را تعریف می کند.
• ASME BPVC بخش VIII، بخش 1: مخازن تحت فشار پخته نشده و مبدل های حرارتی را پوشش می دهد. ضمیمه A جزئیات طراحی مفصل لوله گسترش یافته و الزامات آزمایش.
• استانداردهای TEMA (انجمن تولیدکنندگان مبدل لوله ای): مرجع اصلی برای فاصله های لوله به لوله مبدل حرارتی و تحمل انبساط در سه کلاس (R، C و B).
• EN 13445 (استاندارد اروپایی مخازن فشار بدون آتش): کد اروپایی معادل ASME VIII. قوانین طراحی درز انبساط و الزامات بازرسی را فراهم می کند.
• BS EN 12952 (دیگ های لوله آب): استاندارد انگلستان و اروپا برای ساخت دیگ لوله آب، از جمله الزامات اتصال لوله.
• AWS D1.1 / EN ISO 15614: در حالی که در درجه اول استانداردهای جوشکاری هستند، اینها اغلب در ترکیب با نورد لوله برای اتصالات جوش و منبسط ارجاع می شوند.