Конструкции трубопроводов и их соединений

Соединения по наружному конусу получили широкое распространение в общем машиностроении, авиастроении, а по внутреннему конусу — при изготовлении гидропередач — в общем и химическом машиностроении, на транспорте, в авиадвигателестроении. Соединения с упругими элементами, с обжатой гайкой и бесконусные благодаря высокой виброустойчивости и обеспечению повышенной герметичности по сравнению с первыми двумя типами соединений получили широкое распространение в самолетостроении за рубежом, а затем и в нашей стране. К разъемным подвижным соединениям относятся соединения, контактные поверхности которых во время работы перемещаются друг относительно друга без нарушения герметичности, что позволяет компенсировать осевые и угловые смещения, возникающие при монтаже и при эксплуатации. К неразъемным относятся сварные и паяные соединения, обеспечивающие высокую герметичность и надежность трубопроводных систем. В сварных трубопроводах из сталей и жаропрочных сплавов применяют соединения встык и внахлестку, а в трубопроводах из алюминиевых сплавов — только соединения встык. В паяных трубопроводах применяют соединения внахлестку и с соединительной муфтой, в которой обычно имеются две кольцевые канавки для припоя. Пайку проводят в среде инертного газа (аргона или азота) с индукционным нагревом. Надежность всех видов неразъемных соединений значительно выше надежности разъемных соединений, применяемых в настоящее время. Это наиболее простые по конструкции и легкие (отсутствуют массивные фланцы, болты и шпильки) соединения. Существенными недостатками соединений трубопроводов по наружному конусу с прямолинейной образующей раструба в виде конуса являются большие потребные моменты для создания плотного контакта, большая масса деталей и отсутствие упругих элементов-компенсаторов (для компенсации монтажных неточностей), а также потеря герметичности после переборок. При тепловом ударе с перепадом температур от 100°С и более соединения такого типа раскрываются и теряют герметичность. Значительно лучше указанные выше характеристики у соединений по наружному конусу с криволинейной образующей раструба. В этом случае контакт между раструбом и штуцером осуществляется по узкой площадке, что приводит к уменьшению потребных моментов затяжки в упругой зоне (в зависимости от радиуса кривизны раструба в 2,5—4 раза). Наличие упругого элемента в виде раструба с криволинейной образующей позволяет выдерживать тепловой удар с перепадом температур 300—350°С. Соединение выдерживает около сотни переборок без изменения геометрических и прочностных характеристик. Соединения по внутреннему конусу (широко применяемые в авиадвигателестроении) конструктивно выполняются с конфигурацией ниппеля. Преимущество этих типов соединений заключается в том, что контакт между ниппелем со сферической поверхностью и штуцером с конической поверхностью осуществляется по линии, а не по площадке, что приводит к уменьшению потребных моментов затяжки. Соединение ниппеля с трубкой осуществляется пайкой внахлестку током высокой частоты (т.в.ч) или сваркой встык газовой горелкой. В самоуплотняющихся соединениях степень герметичности увеличивается с ростом давления за счет увеличения прижима сферической части точеного ниппеля к штуцеру и штампованной сферы трубы к штуцеру и уплотни-тельному кольцу. Такие соединения надежно обеспечивают герметичность при тепловом ударе, дают возможность компенсировать монтажные неточности, допускают большое количество переборок. Применяются они преимущественно в системах высокого давления, расположенных в зонах высоких температур. В последнее время за рубежом и в отечественной промышленности стали применять соединения без развальцовки трубы на конус — бесконусные. Они не требуют сильной затяжки или достижения герметичности, более устойчивы в эксплуатации, чем стандартные соединения с конической развальцовкой концов труб, и имеют малую массу.

Общие характеристики надежности трубопроводов

Статистический анализ отказов и неисправностей, выявленных при эксплуатации новых и прошедших ремонт изделий авиационной техники, показал, что их надежность в большой степени определяется надежностью жидкостно-газовых, и в частности трубопроводных, систем. Наиболее распространенными неисправностями их являются нарушение герметичности из-за дефектов ниппельных соединений и механическое повреждение и коррозионное разрушение труб. В результате неисправностей трубопроводов может происходить заклинивание (зависание) золотниковых и плунжерных пар из-за попадания в них продуктов разрушения. Надежность трубопроводных магистралей определяется: качеством изготовления и монтажа трубопроводов, эксплуатационными условиями (вибрация, температура, пульсация давления и т. п.), качеством антикоррозионной защиты, соблюдением правил технической эксплуатации. По данным эксплуатационных фирм ВВС США, из общего числа отказов по элементам самолета 50—60% приходится на топливную, воздушную и гидравлическую системы. Анализ результатов распределения отказов и неисправностей отечественной авиационной техники (самолетов МиГ-17, Ту-4 и вертолета Ми-4) практически подтвердил эти данные. При анализе трубопроводных коммуникаций выявлены следующие неисправности: негерметичность соединений трубопроводов и разрушение их в местах соединений и креплений, трещины на ниппелях и накидных гайках, деформации и потертости трубопроводов, свищи в трубопроводах и загрязнение внутренних полостей.
Основными причинами разрушения трубопроводов и их соединений являются высокий уровень изгибных колебаний и наличие значительных монтажных неточностей в соединениях. В связи с высокими требованиями к трубопроводам и их соединениям на заводе-изготовителе проводится тщательный контроль заготовок, включающий проверку наличия сертификата на партию заготовок, внешний осмотр и обмер, а также проверку состояния внутренней полости (на образцах), исследование химического состава материала, проверку на наличие селитры на поверхности трубы (заготовки из алюминия и его сплавов — 1% от партии); механические испытания на раздачу, сплющивание, бортование, изгиб, растяжение, испытание под рабочим давлением. Трубы из титановых сплавов, получаемые со склада нагартованными, направляются на вакуумный отжиг с образцом-свидетелем.

Технологические процессы изготовления трубопроводов

Порядок изготовления трубопроводов из цельнотянутых труб следующий: разрезка труб на мерные заготовки; очистка; гибка, разделка концов; присоединение арматуры; зачистка после сварки или пайки; испытание на прочность и герметичность; проливка; промывка, сушка и консервация готовых трубопроводов. Резку заготовок производят на труборезных станках (например, типа С-246М), механических ножовках, в штампе (трубы диаметром до 50 мм), анодно-механическим способом (на станках типа ЛМО-34, АМО-32 и др.). Очистка поверхности труб проводится химическим, гидроабразивным или ультразвуковым способами.
Гибка труб. По характеру внешних силовых факторов, действующих в процессе деформирования на заготовку, различают следующие методы гибки труб: наматыванием, обкаткой, на прессах, в роликах по трех- или четырехроликовой схеме, проталкиванием трубной заготовки с эластичным наполнителем в криволинейный канал разъемной матрицы. Наиболее распространенным является метод наматывания с применением жестких дорнов, твердых, легкоплавких сыпучих и жидких наполнителей. Для гидросистем авиационных и космических аппаратов не рекомендуется применять в качестве наполнителя песок. Наибольшее распространение в производстве авиационной и космической техники получила гибка труб в трубогибочных ручных приспособлениях и на трубогибочных станках. Гибка труб в ручных приспособлениях без наполнителя рекомендуется для труб диаметром до 10 мм и толщиной стенки 0,5 — 1,5 мм, имеющих прямые участки между изгибами не менее 25 мм. На трубогибочных станках с программным управлением рекомендуется гибка труб методом наматывания на оправку практически из всех материалов диаметром от 8 до 120 мм, толщиной стенки свыше 0,5 мм и длиной до 4000 мм, без наполнителя и с различными наполнителями. Для предотвращения гофрообразования в процессе деформирования применяют различные по конструкции дорны: пробки, ложкообразные и многошаровые дорны. Для уменьшения наволакивания и задиров на внутренней поверхности трубной заготовки выбирают для дорнов соответствующий износостойкий материал и полируют рабочие поверхности. Для гибки труб из обычных сталей и алюминиевых сплавов дорны изготавливают из инструментальной стали и термообрабатывают до твердости HRC 60—65. Возможно хромирование с толщиной покрытия 0,008—0,01 мм. Для гибки труб из нержавеющих сталей рекомендуется применять дорны из износостойких марок алюминиевых бронз. Для предотвращения потери устойчивости трубы при гибке (образования овальности и гофр) применяют наполнители, которые подразделяются на жидкостные, сыпучие и легкоплавкие. В качестве жидкостных наполнителей используют эмульсию или масло АМГ-10, заливаемое в трубу под давлением. Из сыпучих наполнителей применяют кварцевый или речной песок. К легкоплавким наполнителям относятся: мочевина техническая, азотнокислый кальций, полиэтиленгликоль-115, технический сорбит с глицерином, калиевая селитра, дистиллированная вода. Мочевину техническую применяют для гибки труб из нержавеющих сталей типа 12Х18Н10Т, а азотнокислый кальций и калиевую селитру — для гибки труб из нержавеющих и титановых сплавов. Полиэтиленгликоль-115 обладает высокой пластичностью, хорошей адгезией и является универсальным наполнителем, обеспечивающим качественную гибку и чистоту внутренней полости труб из углеродистых, легированных, нержавеющих, жаропрочных сталей, титановых сплавов, алюминия и его сплавов и цветных металлов диаметром до 50 мм при толщине стенки не менее 1 мм. Технический сорбит с глицерином применяют для гибки труб из титана и сталей. Дистиллированная вода, залитая в трубу, в процессе гибки находится в охлажденном (с помощью жидкого азота) состояния. После гибки воду удаляют, а трубу продувают сухим чистым воздухом.
Удаление наполнителя. После слива жидкостного наполнителя изогнутую трубу тщательно промывают бензином и продувают сухим сжатым воздухом. Затем отрезают технологический припуск и обрабатывают торцы. Легкоплавкий наполнитель удаляют выплавлением и промывкой в горячей воде до полного исчезновения его следов. При промывке труб из алюминиевых сплавов в воду добавляют 0,3%-ный раствор калиевого хромпика. Окончательно трубы продувают сухим сжатым воздухом при температуре не ниже 50°С. Используемый для продувки и сушки сжатый воздух периодически, но не реже 3—4 раз в смену проверяют на чистоту и влажность, если подача воздуха осуществляется не от специальной установки со встроенными средствами контроля его чистоты и влажности. Для этого на листок белой фильтровальной бумаги с расстояния 50—70 мм из продувочного шланга направляют в течение 15—20 с струю воздуха. Появление пятен влаги, масла и других включений на поверхности бумаги не допускается. Трубы из стали 12Х18Н10Т после гибки с селитрой необходимо вторично пассивировать в растворе азотной кислоты при комнатной температуре, затем промыть в холодной и горячей воде. Широко применяемые в трубопроводах крутоизогнутые патрубки изготавливают из трубной заготовки на установке УПФ-100М. Сущность процесса заключается в проталкивании трубной заготовки 5 с эластичным наполнителем 2 под давлением в криволинейном канале разъемной матрицы.
Разбортовка и развальцовка труб. Процесс развальцовки заключается в формообразовании раструба путем раздачи с последующей раскаткой стенки конца трубы вращающимся и имеющим осевое перемещение многороликовым инструментом, установленным соосно с заготовкой, на станках типа ТР1-ЗМ или приспособленных для этих целей токарных станках. Для достижения максимальной точности радиуса сопряжения и угловых размеров рекомендуется раструб получать за два перехода: развальцовка конца трубы многороликовым инструментом и окончательное получение заданной формы коническим пуансоном в штампе. Получение раструба на конце трубы в неразъемном кольце имеет ряд преимуществ: незначительное осевое усилие, отсутствие наплыва металла внутри трубы в зоне перехода конуса в цилиндр, стабильность получения радиуса перехода, обеспечение требуемой соосности между конической и цилиндрической частями трубы, отсутствие разнотолщинности и огранки внутреннего конуса при обработке разнотолщинной и имеющей внутреннюю огранку исходной заготовки. При этом не требуются доработка внутреннего конуса раструба с помощью притиров и подчеканки коническим пуансоном, зачистка и облагораживание поверхности шкурками. Инструмент для развальцовки устанавливают в шпиндель токарного станка.Корпус инструмента фиксируется и крепится к станине. Инструмент позволяет обрабатывать трубы диаметром 3—38 мм при использовании сменных вкладышей для зажима труб и сменных кольцевых матриц. Изготовления трубопроводов сложной формы из листа. Технологический процесс состоит из следующих операций: раскрой материала, вырубка плоских заготовок, штамповка деталей, обработка деталей под сварку, сборка и сварка узла, зачистка швов, механическая обработка присоединительных мест узла, контроль и испытание.
Зиговка концов труб. Для ограниченно-подвижных и дюритовых соединений производится зиговка концов труб. Зиги получаются путем раздачи трубной заготовки роликами, роликами в матрицу, эжластичной средой (резиной) и жидкостью в матрицу через резиновую диафрагму. Зиговку осуществляют: на специальных зигмашинах в роликах, на станках моделей СЗКТ-14/50 и СЗКТ-50/120 резиной с малым остаточным удлинением, к ручных приспособлениях, на станках заводских конструкций и труборазвальцовочных станках типа ТР1-ЗМ.
Калибровка концов труб и патрубков. Калибровка применяется при подготовке трубопроводов под сварку кольцевых
стыков, развальцовку, пайку, заделку концов труб в арматуру раскаткой и импульсным дорнованием, а также под термомехнические соединение труб из алюминиевых сплавов. Калибровка концов труб может быть применена как для цельнотянутых труб, так и для труб и элементов трубопроводов, имеющих продольные сварные швы, в том числе для прямых концов крутоизогнутых патрубков. Отклонение наружного диаметра калиброванного конца трубы под автоматическую сварку кольцевых стыков — в пределах ± 0,Г5 мм от номинального размера. Калибровку можно осуществлять: обжатием двухсекторной или четырехсекторной матрицей, раздачей эластичной средой в жесткой матрице, многосекторным инструментом с термофиксацией.
Промывка труб и патрубков. Практика показывает, что надежность и ресурс гидрогазовых и топливных систем зависит от чистоты рабочих жидкостей и внутренних полостей. При превышении нормы загрязненности рабочих жидкостей возможны отказы, связанные с зависанием золотниковых пар, а также постепенные отказы в результате повышенного износа рабочих поверхностей деталей прецизионных пар. В связи с этим промывке подвергаются 100% труб и патрубков. Эффективность и качество промывки определяются выбором и строгим соблюдением режимов промывки, особенно гидрожидкостным методом. Промывка труб синтетическими моечными средствами (CMC) применяется для удаления следов технологических жидкостей, смазок, пыли и других свободно перемещающихся механических примесей. Следы окалины, механических примесей и различных наполнителей для труб длиной более 1,2 м удаляются методами прокачки в турбулентном режиме течения. Трубы, имеющие сложную конфигурацию, иногда целесообразно промывать с периодическим изменением направления потока жидкости через каждые 60—90 с. Промывка труб прокачкой осуществляется на стендах, имеющих насосную станцию или баллон со сжатым воздухом. Контроль чистоты внутренних полостей (100%-ный) осуществляется косвенным методом по чистоте прокачиваемой через фильтр рабочей или моющей жидкости в два этапа: предварительный (по фильтэлементу оптического фильтра или фотоэлектрическим прибором ФСК) и окончательный (подсчетом количества частиц в пробе жидкости под микроскопом или автоматическим прибором с учетом размера частиц).
Контроль труб. Трубы подлежат 100% -ному контролю по следующим параметрам: размерам, конфигурации и соосности, утонению и утолщению исходной стенки, геометрии раструба, чистоте? внутренней поверхности конуса и трубы, углу перекоса раструба относительно оси трубы, отсутствию трещин. Схема плаза для контроля конфигурации трубы представлена на
Эталонирование. Отработка эталонного монтажа трубопроводных систем при запуске нового изделия или модификации существующего выполняется на технологическом или головном изделии или на специально изготовленном объемном плазе в соответствии с чертежами или техническими условиями на изделие. Различают два основных метода отработки эталонных монтажей: независимый (соблюдение сопряженных размеров в пределах предварительно разработанной системы допусков) и зависимый (плазово-шаблонный — монтажный и объемный — по макету или технологическому агрегату). В независимом методе все детали и узлы изготавливаются независимо друг от друга по своим чертежам. В зависимом методе эталон детали трубопровода изготавливаются по размерам и допускам на элементы коммуникаций трубопроводов, с которыми они собираются или монтируются. Объемный метод характеризуется тем, что увязка и отработка монтажей ведется параллельно с монтажами серийных изделии или в период подготовки производства. Этот способу отработки эталонных монтажей приемлем только для изделии легкого и среднего классов, так как технологические агрегаты и натурные макеты должны иметь размеры агрегата, а для изделии больших габаритных размеров это сделать сложно В этом случае создают масштабные макеты.
Испытания готовых трубопроводов. Для оценки качества изготовления трубопроводов проводят испытания на прочность и герметичность. Для испытания герметичности труб кислородной системы следует использовать воздух или гелий, обращая особое внимание на чистоту поверхности труб. Окончательное испытание сварных труб производится после химической обработки.

Изготовление магистральных криволинейных трубопроводов из композиционных материалов

Общие положения. Для изготовления из КМ соединительной арматуры в трубопроводах, как правило, создают специальное намоточное оборудование. Номенклатура такого оборудования определяется диаметром труб и характером соединений, поэтому создание его представляет значительные трудности. В сложных криволинейных участках магистралей трубопроводов требуются дополнительные фланцевые соединения, усложняющие технологию изготовления, снижающие надежность системы и т.п. Одним из решений этого вопроса является трансформация канонических заготовок в изделия требуемой геометрии. Данная технология позволяет предельно упростить процесс изготовления криволинейных трубопроводов. В основу технологических процессов изготовления изделий сложных геометрических форм с использованием метода трансформации сетевых поверхностей положена система, объединяющая элементы методов намотки и формования для получения заготовок с технологией трансформации получаемых заготовок в изделия заданных форм и структур. Трансформация заготовки может быть реализована нагрузками, определяемыми из уравнений равновесия промежуточных состояний заготовки. Используя метод трансформации, базирующийся на идее изгибания поверхностей, можно получать различные классы поверхностей изделий. Особенности технологического процесса покажем на примере изготовления криволинейного трубопровода. Суть процесса заключается в том, что предварительно наматывается цилиндрическая заготовка с заданным законом укладки армирующих волокон, определенным по требуемому закону армирования на криволинейном трубопроводе. Геометрические размеры заготовки также выбираются исходя из требуемой геометрии криволинейного трубопровода. Намотка заготовки производится на обычном оборудовании намоточном станке. Заготовку наматывают на оправку, состоящую из двух частей — жесткой и деформируемой (гибкого дорна). Перед намоткой на оправку наносится специальное покрытие, которое после удаления жесткой оправки остается на внутренней поверхности заготовки и обеспечивает возможность создания внутреннего давления и преобразования формы заготовки в конечное изделие. При намотке в местах изгиба криволинейного трубопровода между слоями армирующих нитей укладываются специальные усиливающие элементы (армирующие прослойки), ограничивающие при трансформации деформацию заготовки в осевом направлении. Заготовку трубопровода предварительно полимеризуют до уровня желатинизации связующего и удаляют из нее жесткую оправку. Затем фиксируют торцы заготовки. Изготовленная труба (с гибким дорном) в неотвержденном состоянии устанавливается на гибочное приспособление, на котором ей придается необходимая форма. При этом для обеспечения предельно равновесной схемы армирования одновременно заготовка трубы нагружается внутренним давлением. После этого труба снимается с гибочного приспособления и отверждается.
Формирование заготовки. На этом этапе необходимо выполнить жесткостные и геометрические требования, предъявляемые к оправке. Она должна обеспечивать: укладку герметизирующего или футеровочного слоя, возможность выкладки или намотки армирующего материала с требуемой точностью, формирование узлов стыковки для реализации последующего этапа трансформирования.
Трансформирование заготовки в изделие. На этом этане оправка не должна препятствовать процессу трансформирования под действием сил внутреннего давления. Это требование может быть реализовано использованием растворимых, расплавляемых, разборных или надувных оправок. Необходимо одновременно с нагружением заготовки нагрузкой деформирования удалять жесткую оправку. При этом не отменяется требование по фиксации армирующих волокон между собой, что обеспечивается подбором связующего, имеющего продолжительный по времени участок желеобразного состояния. Основные этапы технологического процесса изготовления криволинейных трубопроводов следующие:
1. Изготовление оправки регулируемой жесткости. Для мелкосерийного производства наиболее целесообразно использовать разборные оправки.
2. Выкладка или монтаж герметизирующего слоя на со бранную оправку. Наиболее эффективным можно считать монтаж готового герметизирующего покрытия, которое, являясь в конечном счете элементом конструкции, на этапе деформирования выполняет роль вулканизационной камеры по аналогии с технологией производства бескамерных шин.
3. Формирование заготовки с программирующими элемента ми и углами стыковки. Процесс формирования в данном случае может рассматриваться как процесс непрерывной намотки лентой или как процесс выкладки специально ориентированных тканых препрегов на жесткую оправку. Выбор способов формирования заготовок зависит от наличия оборудования, габаритов изделий и уровня рабочих нагрузок, действующих на конструкцию криволинейного трубопровода. Управляющие элементы выкладываются на герметизирующее покрытие или между слоями несущего материала.
4. Частичная термооработка заготовки. Цель данного этапа — зафиксировать сформированную сеть с программирующими элементами и узлами стыка.
5. Трансформирование заготовки. Одновременно с воздействием расчетной нагрузки на заготовку удаляется жесткая оправка. Для реализации этого процесса при разборной оправке целесообразно вакуумирование наружной поверхности оболочки. При этом сам процесс трансформирования происходит при нормальных условиях. Для наиболее полной реализации свойств армирующего материала в изделии необходим уровень давления при трансформировании не ниже (10—20%).
6. Фиксация деформированной заготовки в конечном состоянии. Этот этап должен обеспечить жесткие требования по геометрическим параметрам изделия. Он позволяет выполнить позиционирование стыковочных узлов трубопровода и компенсирует все технологические и расчетные погрешности изготовления заготовки. Фиксация осуществляется в специальном стапеле с базировочными посадочными местами.
7. Окончательная полимеризация изделия. Этот этап включает окончательную термообработку матрицы композиционного материала и протекает под воздействием расчетной нагрузки. Он может быть совмещен с одновременной вулканизацией герметизирующего покрытия.
8. Слесарная доработка и испытания. Этап заключается в разборке стапеля, закладных элементов формования узлов стыка и проведении испытаний на несущую способность изделия.
Описанная технология позволяет создавать криволинейные патрубки, пневморессоры, пневмогидроцилиндры, пневмопод-шипники и трубы высокого весового совершенства из всех видов наполнителей и на различных видах связующих.

Изготовление сильфонов

Получили распространение следующие способы изготовления сильфонов: гидроформование; прессование резиной в раздвижной секционной матрице; последовательное формообразование эластичным пуансоном в жесткой разъемной матрице; формообразование взрывной штамповкой. Гидроформование гофров происходит в две операции: накатка роликом небольших кольцевых канавок на оправке с прижимом и собственно гидроформование гофров. Заготовка сильфона с канавками предварительно заполняется жидкостью и по кромкам уплотняется захватом, взаимодействующим с втулкой. Затем заготовка вместе с захватом устанавливается в приспособление, и через штуцер с гайкой внутри заготовки создается давление жидкости. Под действием этого давления и осевого сжатия сильфона перемещающейся колодкой, связанной штоком с гидроприводом, происходит формование гофров в промежутках между дисками. По мере сжатия заготовки формующие диски сближаются, скользя по скалкам, закрепленным в стойках. Гидроформование сильфонов может быть выполнено без предварительной накатки канавок на заготовке в специальном станке типа ГУС или ОУ-30 в пластинах-матрицах. Прессование сильфонов резиной в раздвижной секционной матрице, производят в штампе. Он состоит из основания , разрезной (три или четыре секции) матрицы У верхней плиты с закрепленными на ней пуансоном и клиньями. При опускании плиты секции матрицы под действием скосов на клиньях сдвигаются к центру, а при движении ее вверх — раздвигаются под действием пружины. Внутренняя полость матрицы имеет кольцевые выточки по форме гофров. Формование гофров происходит за счет давления резины, заполняющей внутреннюю полость сильфона. После того как один гофр отформован, матрица раскрывается и трубчатая заготовка перемещается на один шаг гофра; затем процесс повторяется. Одним из преимуществ последовательного гофрообразова-ния является использование действия сил трения, возникающих между эластичным пуансоном и трубчатой заготовкой и вытягивающих заготовку в ручей матрицы. По окончании формообразования производится сближение гофров в вершинах и впадинах в специальных штампах. Формообразование сильфонов взрывной штамповкой происходит следующим образом. В металлическую матрицу разъемной конструкции вставляется патрон с зарядом бездымного пороха После воспламенения электрическим разрядом горение пороха происходит в замкнутом объеме; по мере его сгорания давление газов в этом объеме будет повышаться, и произойдет взрыв. Взрывной волной трубчатая заготовка пластически деформируется, образуя гофры сильфона по форме внутренних каналов матрицы. Избыток газа выходит через отверстие, для выхода воздуха служит отверстие. После операции формования, промывки и обработки посадочных буртиков сильфоны калибруются по высоте и проверяются на жесткость и герметичность. Сильфоны, имеющие фланцевые соединения, дополнительно проходят операции сварки или пайки. При проверке на жесткость сильфон устанавливается в приспособление и нагружается вначале небольшим грузом, который обеспечивает предварительное поджатие сильфона на 0,2—0,3 мм, после чего стрелка индикатора становится на ноль. Затем весовая тарелка нагружается грузом, поджимающим сильфон на 1 мм по индикатору. Жесткость определяется отношением нагрузки к величине соответствующего поджатия сильфона. Вибропрочность сильфонов и металлических шлангов проверяется на электродинамических вибростендах.

Основные дефекты трубопроводов

Все встречающиеся при эксплуатации дефекты трубопроводов можно свести в следующие группы: разрушение и наклеп по развальцованной части или вблизи нее; разрушение в местах изгиба сечения; разрушение по месту сварки или пайки; разрушения и потертости в зоне крепления; разрушение из-за низкого качества материала; негерметичность соединений трубопроводов. Анализ дефектов показал, что из общего числа дефектов около 80% приходится на разрушения и около 20% — на негерметичность. Разрушение в зоне развальцованной части связано в основном с некачественным выполнением развальцовки в результате смятия, наволакивания, а также утонения материала. Образованию трещин в зоне развальцованной части могут способствовать расслоение материала и продольные трещины вследствие некачественности материала, а также наличие складок, рисок и волосовин на внутренней поверхности трубы из-за нарушения технологии изготовления и несоответствия углов развальцованной части трубопровода и конусной части штуцера. Разрушение происходит по основанию развальцованной части из-за монтажных напряжений, поперечных колебаний трубопровода или соединенных с ним агрегатов гидросистемы. Разрушение в местах изгиба сечения происходит вследствие образования трещин, расположенных вдоль образующей и возникающих из-за овальности поперечного сечения трубопровода и колебания внутреннего давления жидкости. Излом носит усталостный характер. Разрушение по месту пайки или сварки имеет также усталостный характер и является следствием поперечных колебаний трубопроводов. Причинами разрушения могут быть: концентрация напряжений в месте перехода более жесткой конструкции ниппеля через усиление сварного или паяного шва в менее жесткую конструкцию трубы; снижение прочности материала трубы в зоне сварного шва, связанное с изменением структуры материала; наличие сварочных напряжений, снижающих в месте сварки усталостную прочность трубопровода; хрупкие разрушения соединений в связи с межкристаллитным проникновением припоя. Иногда разрушение наступает из-за дефектов сварного шва: непровара, раковин и пор, пережога вследствие нарушения режима сварки и др. Разрушения и потертости в зоне крепления появляются при поперечных вибрациях трубопроводов. Трещины, как правило, возникают вблизи зажимов или колодок крепления. При наличии высоких монтажных напряжений даже вибрации с небольшой амплитудой приводят к усталостным разрушениям. Монтажные напряжения иногда возникают при неудачном креплении двух трубопроводов разного диаметра одинаковыми колодками. При этом подгибка одного из них создает дополнительные напряжения во втором. Неоднородность материала, продольные риски-волосовины, микротрещины, шероховатости на наиболее нагруженной внутренней поверхности трубы также могут быть причиной разрушения.
Негерметичность в соединениях трубопроводов, изготовленных из материалов с различными коэффициентами линейного расширения, часто имеет следствием течь при низких температурах.