Сосуды, работающие под давлением, имеют, как правило, большое число штуцеров и люков. К свар­ным соединениям этих элементов с корпусом предъявляются высокие требования с тем, чтобы они не вызывали снижения прочности сосуда. Примеры конструктивного оформления люков и штуцеров в ап­паратах химического производства показаны на рис. 1, а... г. В варианте по рис. 1, а использовано до­полнительное усиливающее кольцо 1, в варианте по рис. 1, б - утолщенный патрубок 2, в варианте по рис. 1, в — вытяжка горловины, в варианте по рис. 1, г — вваренный в оболочку торовый воротник 3. Если штуцер, ввариваемый в корпус сосуда, имеет фланец для болтового соединения с трубопроводом, то этот фланец заранее приваривается к штуцеру. Схемы сборки под сварку штуцера с плоским флан­цем и с буртовым фланцем показаны соответственно на рис.3, а, б.

Соединение трубы со стенкой сосуда целесообразно выполнять также через штуцер, так как при этом улучшаются условия сварки угловых швов, их контроля и имеется возможность термообработки этих сварных соединений в печах одновременно с термообработкой корпуса сосуда. Варианты штуцер­ных соединений, применяемые в установках теплоэнергетики, показаны на рис. 2, а... е. Соединения по типу рис. 2, а используют в барабанах низкого и среднего давления, по типу рис. 2, б, в, г — преиму­щественно в системах высокого давления. Наиболее технологичным по условиям выполнения сварки и благоприятным по условиям работы шва является соединение типа рис. 2, д, его применяют в элемен­тах, работающих в наиболее тяжелых условиях. Штуцерное соединение с пропуском через стенку трубы или сосуда (рис. 2, е) применяют при большом диаметре штуцера и необходимости усиления отверстия. Из-за высокой жесткости соединения сварка и контроль требуют особой тщательности. Это соединение применимо лишь при возможности доступа к внутренней поверхности для вырубки и подварки корня шва. Качество сварного штуцерного соединения в значительной степени определяется полнотой про плавления и отсутствием дефектов в корне шва. Съемное формирующее кольцо (рис. 4, а, б) позволяет обеспечить центровку соединения при сборке и сварку с полным про плавлением. Хорошие результаты позволяет получить вариант выполнения соединения штуцера с оболочкой, показанный на рис. 5, а, б. В оболочке 2 сверлят отверстие d, которое обеспечивает центровку заготовки штуцера 1, выполненной с разделкой кромок под сварку. После сварки отверстие рассверливается до диаметра D, и соединение имеет вид, показанный на рис. 5, б. При наложении сварного шва изнутри сосуда иногда конец встав­ленного штуцера осаживается на меньший диаметр (рис. 7, а) , а после сварки отверстие подвергается механической обработке до требующегося диаметра D (рис. 7,б).

Отверстия под штуцеры обычно сверлятся на радиально-сверлильных станках, но могут быть и вы­резаны кислородной или плазменной резкой.

Для отбортовки кромок отверстий под сборку соединений по типу рис. 1, в используют гидравличе­ский пресс, показанный на рис. 6. Обечайка 3 прижимается к матрице 5 скобой 2 с помощью штока б и гидроцилиндров 1. Пуансон 4 перемещается вниз с помощью штока 7 и двух гидроцилиндров 8, осуще­ствляя операцию отбортовки. Для предупреждения надрывов на кромках отверстий в процессе отбор­товки последние должны быть получены механической обработкой.

При большом числе штуцерных соединений сокращения времени на их сборку и сварку достигают путем применения сборочно-сварочных приспособлений. Так, в конструкции, показанной на рис. 8 (лист 151), основой является стяжка 3, на которую надеты неразрезные конусные оправки 4 и 7 и раз­резные втулки 1 и 6, удерживаемые кольцевыми пружинами 5, расположенными в пазах. На конусной оправке 4 расположена медная подкладка 2. При затяжке гайки 8 на стяжке 3 из-за натяга конусных соединений само приспособление закрепляется в отверстии барабана и одновременно соосно с отвер­стием закрепляется привариваемый штуцер 9. В таком положении производят сварку корневого шва на медной подкладке 2, после чего приспособление извлекают и заваривают основной шов. Приспособле­ние для автоматической сварки патрубков с торовыми воротниками показано на рис. 9. Сварочная го­ловка вращается относительно оси хвостовика 1, который центрируется по отбортовке отверстия с по­мощью основания 5, центрирующей втулки 2 и фигурной медной подкладки 3. Необходимый прижим свариваемых кромок создается затяжкой болта 4.

Арматура, применяемая в энергетическом машиностроении, изготовляется часто в штампосварном исполнении, так как сложная форма отливок из аустенитной или перлитной стали не позволяет избе­жать образования дефектов. Стенки кованых или штампосварных деталей корпусов не имеют дефек­тов, характерных для литья, и это способствует повышению их надежности в эксплуатации. На таких конструкциях вместо традиционной многослойной автоматической сварки под флюсом (рис. 10) начи­нают широко применять электронно-лучевую сварку, которая значительно производительнее. На рис. 11, а, б, в, г показана последовательность изготовления корпуса арматуры в штампосварном исполне­нии. Толщина стенки 30... 60 мм. Для исключения дефектов в корне шва электронно-лучевую сварку ведут на кольцевой подкладке (рис. 12), удаляемой после сварки механической обработкой.

Теплообменная аппаратура (листы 152, 153)

состоит из комбинации труб, пластин и оболочек. Кожухо трубчатый теплообменник (см. лист 147, рис. 5) расчленяется на основные сборочные единицы: кожух с патрубками (лист 152, рис. 1) и трубный пучок с трубной решеткой (рис. 2). Приемы сборки и сварки кожуха аналогичны рассмотренным выше приемам изготовления сосудов давления со стенкой средней толщины. Сборку трубного пучка (рис. 2) начинают со сборки каркаса, состоящего из трубной решетки 1, стяжек 2 и перегородок л, закрепля­емых на стяжках гайками. В собранный каркас последовательно заводят U-образные трубки 4.

Сварка соединений труб с трубной решеткой является весьма ответственной операцией. Приемы конструирования и выполнения сварных соединений труба — трубная решетка имеют целью или вы­вести зону сварного соединения из жесткого контура трубной доски (рис. 3,д, в, д, е), или расположить сварные соединения ближе к середине толщины трубной решетки, где напряжения изгиба минимальны (рис. 3, г), или сопроводить сварку технологическими приемами, снимающими остаточные напряжения, например, развальцовкой соединения перед сваркой и после сварки (рис. 3, б) . На рис. 4, а... в показа­на технология получения выступа в трубной решетке посредством ступенчатой засверловки (рис. 4, о) с последующей выштамповкой более узкой части отверстия над поверхностью зеркала трубной решетки (рис. 4, б). В массовом производстве иногда используют более простые виды соединений, когда торцы труб располагают в плоскости зеркала решетки или с небольшим отклонением от этой плоскости, чтобы применить угловые швы. В зависимости от толщины трубы в этих случаях могут быть рекомендованы варианты соединения, показанные на рис. 5.

В целях экономии коррозионно-стойких сталей в теплообменной аппаратуре нередко используют двуслойные трубы и трубные решетки. Футерование труб проводят методом совместного волочения, при котором две скомплектованные трубы протягивают через калибрующее отверстие фильера (рис. 6). Сварные соединения коррозионно-стойких труб с биметаллическими трубными решетками показаны на рис. 9. Если агрессивная среда находится со стороны наружной поверхности трубной решетки, сварку выполняют торцовым швом (рис. 9, а); при действии агрессивной среды в межтрубном пространстве соединения сваривают стыковым швом по отбортовке (рис. 9, б).

Сварка взрывом труб с трубными решетками (рис.7) дает возможность соединять разнородные ма­териалы. Подготовка соединения под сварку показана на рис. 7, д. Детонация заряда, размещенного внутри трубы, вызывает ее соударение со стенками конусного отверстия и образование сварного соеди­нения (рис. 7, б, в). Аналогичные соединения выполняют и электроконтактной сваркой. Трубу вначале раздают конусом в коническом отверстии трубной решетки (рис. 8, д) , затем в электроконтактной уста­новке с помощью конусного электрода создают импульс тока и усилие осадки, обеспечивая процесс контактной сварки (рис. 8, б). Электроконтактную сварку, как и сварку взрывом, применяют при уве­личенной толщине перемычек между отверстиями трубной решетки.

Для компенсации тепловых удлинений труб и уменьшения в них температурных напряжений при­меняют компенсаторы, состоящие из ряда гибких элементов (лист 153, рис. 10) . Изготовить такие ком­пенсаторы можно обкаткой исходной обечайки 3 (рис. 12) между дисковыми роликами на карусельном станке. Давильный наружный ролик I выдавливает материал обечайки в пространство между двумя внутренними роликами 2. Другой способ изготовления отдельных элементов упругих компенсаторов ос­нован на совмещении гидравлической формовки заготовки с ее деформированием осадкой жестким инструментом (рис. 11, а, б).

К тепло обменной аппаратуре относятся различные радиаторы. На рис. 13, а показана конструкция элементов прямо трубного радиатора. Приварку труб 1 к коллекторам 2 наряду с дуговой сваркой (рис. 13, б) осуществляют и контактной сваркой оплавлением (рис. 13, в), что позволяет автоматизировать процесс и снизить трудоемкость операции. Контактной сваркой можно выполнять соединения двух ви­дов: стыковые (рис. І4, а) и тавровые (рис. 14, б). Второй вариант соединения является более техноло­гичным, поскольку не требует точной центровки трубы относительно кромок отверстия в коллекторе. Принципиальная схема приварки показана на рис. 15 .Коллектор 4 трубчатого типа надевается на вкладыш 3 и вместе с ним зажимается в губках контактной машины 1. Вкладыш имеет цилиндрическое отверстие, внутри которого перемещается пуансон 2. Привариваемая труба 5 устанавливается в элек­тродах б контактной машины, как при обычной стыковой сварке. После выполнения процесса сварки пуансон перемещается внутрь привариваемой трубы, отгибая и плотно прижимая кромки отверстия к внутренней ее поверхности. В результате этой операции закрывается грат, образующийся внутри тру­бы.

В конструкциях парогенераторов широко применяются сварные газоплотные трубчатые панели. Один из распространенных вариантов изготовления таких панелей — вварка полос-перемычек между гладкими трубами (рис. 16). Вначале двумя сварочными автоматами накладывают подварочные швы (рис. 17), затем таким же образом с обратной стороны выполняют сварку основных швов. Более пер­спективная технология связана с применением плавниковых труб (рис. 18), позволяющих вдвое сокра­тить объем сварочных работ и повысить качество сварных соединений. Первый шов (рис. 18, д) выпол­няют на охлаждаемом водой медном ползуне 1 двумя параллельными сварочными головками 2. Второй шов после кантовки панели выполняют с обратной стороны (рис. 18, б).