Baza wiedzy

Poprawa jakości i wydajności przy gięciu łuków i wężownic

 do kotłów wodnorurkowych stosowanych w energetyce.

 

Wydajność: Proces dotyczy kształtowania na zimno łuków, którego finalnym produktem jest pojedynczy łuk rurowy o żądanym promieniu i kącie lub wężownica o określonej ilości łuków oraz odcinków prostych rur.

W zależności od przyjętej metody wężownice można kształtować poprzez gięcie ciągłe lub spawanie mniejszych odcinków.

1: Dwa gięcia po 180° a następnie spawanie Tę metodę stosuje się z konieczności, gdy dysponujemy, prostą giętarką do rur,

bez możliwości bezkolizyjnego gięcia długich odcinków rur metodą beztrzpieniową.

Wady: niska wydajność, dużo łączeń, spawanie ręczne w trudnej pozycji, konieczność cięcia rur na wymiar,

problem z dokładnością i odpadem. Kontrola spawu możliwa dopiero po wykonaniu wężownicy.

2. Gięcie metodą ciągłą jest technicznie bardziej skomplikowane ale posiada szereg zalet:

• Zmniejszenie ilość koniecznych połączeń spawanych (ograniczeniem jest jedynie handlowa długość rury zwykle 12 m).

• Proces spawania może odbywać się przed procesem gięcia, jeszcze na prostej rurze.

• Ułatwia automatyzację procesu spawania, • Umożliwia test i ewentualną naprawę połączeń spawanych jeszcze przed procesem gięcia.

• Ogranicza odpad rury. Specjalistyczne rozwiązania techniczne giętarki umożliwiające gięcie wężownicy metodą ciągłą: Podajnik rury ze specjalnym automatycznie zamykanym uchwytem przelotowym, pozwala na precyzyjne pozycjonowanie rury w dwóch osiach (oś wzdłużna i obrót)

• Pospawana rura jest podawana na rolotok od tyłu maszyny i wprowadzona do przelotowego podajnika.

• Podajnik wprowadza rurę do pozycji pierwszego gięcia z dokładnością do 0,1 mm.

• Szczęki bustera RBF i docisk i listwa zamykają się automatycznie.

• Głowica gnąca obraca się zgodnie z zaprogramowanym kątem z uwzględnieniem poprawki na sprężystość rury.

• Podczas gięcia buster dociska rurę w kierunku wzdłużnym powodując jej spęczenie w celu kontroli pocienienia ścianki zewnętrznej (Norma PN-EN 12952-5).

• Następuje automatyczne otwarcie szczęk bustera, docisku i listwy.

• Podajnik pozycjonuje rurę do następnego gięcia ( wysuniecie i obrót o 180°)

• Cykl jest powtarzany do momentu osiągnięcia zaprogramowanej ilości gięć.

• Przy większych wężownicach obracanie rury jest wspomagane przez stół odbiorczy typu flip-over.

Metoda ta umożliwia najbardziej wydajną i oszczędną metodę prefabrykacji wężownic.

Zwiększenie wydajności uzyskuje się głównie przez ograniczenie czasu związanego z

pomiarem i pozycjonowaniem rury do gięcia oraz poprzez ułatwienie procesu łączenia odcinków rur.

Do procesu można stosować handlowe długości rur bez konieczności ich przycinania na określony wymiar.

Jednocześnie maszyna wyposażona w powyższe specjalistyczne rozwiązania nie traci możliwości gięcia

pojedynczych gięć czy gięcia przestrzennego w 3D. Proces gięcia ciągłego odbywa się metodą beztrzpieniową,

jednak gięcie z wykorzystaniem trzpienia jest na maszynie również możliwe. Można je stosować szczególnie

do rur o większych średnicach i mniejszych grubościach ścianek. Przykład wężownic pogiętych metodą ciągłą.

Jakość gięcia: Podczas kształtowania kolan na zimno następują zmiany mechaniczne wynikające z

fizycznego procesu gięcia. Podczas gięcia ścianka zewnętrzna jest rozciągana a wewnętrzna ściskana.

Gięcie powoduje najczęściej niepożądane zmiany przekroju rury jak:

a) owalizacja

b) pocienienie ścianki zewnętrznej

c) pogrubienie ścianki wewnętrznej

d) fałdy i odkształcenia Wartości dopuszczalnych deformacji przekroju łuku giętego określone są

normą PN-EN 12952-5. Generalna zależność jest taka, że im mniejszy jest promień gięcia tym trudniej

zachować odkształcenia w granicach dopuszczalnych przez normę. Z drugiej strony im mniejszy

promień gięcia w prefabrykowanej wężownicy tym większa jest jej powierzchnia wymiany ciepła

czyli jej sprawność. W praktyce stosuje się różne promienie gięcia od 1D wzwyż, ale wynika to raczej

 z ograniczeń urządzeń produkcyjnych stosowanych przez wytwórcę. W tym momencie należy

wziąć pod uwagę zależność jak deformacja rury podczas gięcia wpływa na trwałość urządzenia

energetycznego. Na powierzchnie rury działają takie czynniki jak, ciśnienie, zmienność temperatury,

agresywność korozyjna czynnika jak woda kotłowa, para wodna, kondensat itp.

Czynniki te sprzyjają tzw. korozji zmęczeniowej na którą narażone są przede wszystkim kolana

rur powierzchni ogrzewalnych i rurociągów komunikacyjnych pracujących w temperaturach

niższych od granicznych. Owalizacja przekroju powoduje zwiększony nacisk czynnika na zewnętrzna

ściankę kolana, która jednocześnie jest w tym miejscu pocieniona w stosunku do pozostałej części rury.

W praktyce najczęstsze awarie związane z pęknięciem przewodów rurowych występują w miejscu

spawu lub na zewnętrznej powierzchni kolan. Ograniczenie ilości połączeń spawanych i poprawa

jakości gięcia wydatnie zwiększa trwałość urządzenia energetycznego.

Porównanie gięcia różnymi metodami

1.     Metoda bez trzpienia i bez bustera; Występuje duże spłaszczenie giętego przekroju oraz

pocienienie ścianki. Przy gięciu łagodnych łuków powyżej 3D, oraz gdy stosunek średnicy zewnętrznej

 do grubości ścianki jest poniżej 10, gięcie ta metodą jest zadowalające.

2.   Metoda trzpieniowa: Trzpień skutecznie ogranicza spłaszczenie (owalizację) rury, jednak

dzieje się to kosztem większego pocienienia ścianki zewnętrznej. W przypadku gięcia ciasnych promieni

poniżej 2 D, gięcie tą metodą nie gwarantuje spełnienia norm dla łuków giętych na zimno. Ponadto gięcie

trzpieniowe nie pozwala na gięcie dłuższych rur (maksymalnie do długości trzpienia). Spaw na rurze

uniemożliwia wprowadzenie trzpienia. Rura musi być smarowana wewnątrz a smar usunięty przed

spawaniem. 3. Metoda bez trzpienia z busterem: Optymalna metoda do gięcia wężownic kotłowych.

Buster skutecznie kontroluje pocienienie ścianki i owalizację w granicach normy. Umożliwia gięcie

ciasnych promieni poniżej 1,5 D. Nie ma potrzeby smarowania rury, spaw nie jest przeszkodą w

procesie gięcia (byle nie wypadł samym na łuku). Można giąć rury dowolnej długości. Przy dużych i

ciężkich wężownicach należy jedynie stosować stół do obracania wężownicy ( flipper ). Owalizacja

przekroju jest zredukowana poprzez stosowanie oprzyrządowania o specjalnej

geometrii „Compress Die”. 4. Metoda z trzpieniem i busterem. Stosowana jest przy gięciu rur

cienkościennych, (stosunek średnicy do grubości ścianki powyżej 15-20) W przypadku gięcia

rur kotłowych zwykle trzpień jest zbędny. OPIS I ZALETY BUSTERA - RBF Przy gięciu rur metodą

matrycową.( Poprzez nawijanie rury na rolkę) następuje rozciągnięcie ścianki rury na zewnątrz

łuku i ściśnięcie jej od wewnątrz. Ściskanie ścianki wewnętrznej powoduje tendencje do fałdowania

się rury, natomiast rozciąganie powoduje pocienienie ścianki. Ponadto podczas gięcia rura ma

tendencję do spłaszczania się (owalizacji przekroju). W celu ograniczenia tych niepożądanych

efektów gięcia stosuje się rozwiązania techniczne jak buster typu RBF oraz specjalne oprzyrządowanie

o kształcie wymuszającym redukcje owalizacji. Połączenie tych dwóch rozwiązań umożliwia bezproblemowe

spełnienie norm gięcia ciasnych kolan poniżej 1d. Buster składa się ze specjalnej szczęki obejmującej rurę

oraz siłownika hydraulicznego powodującej docisk rury w kierunku gięcia (spęczanie). Zarówno posuw

wzdłużny bustera jak ciśnienie docisku (maks. kilkadziesiąt ton) można programować. W praktyce

pozwala to na uzyskanie przekroju łuku z optymalna wartością pocienienia ścianki zewnętrznej i

pogrubienia wewnętrznej. Tabela wymaganej jakości gięcia podstawowych rur stosowanych w

energetyce w oparciu o normę PN-EN 12952-5: Tabela pomiarów rzeczywistych podczas testów odbiorowych maszyny.

 

Strona używa cookies Dowiedź się więcej