RU2479647C1

RU2479647C1 - Heat treatment method of tubing of pipe-in-pipe type

Info

Publication number: RU2479647C1
Application number: RU2012100942/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Михайлович Калганов; Лик Анварович Зайнуллин; Дмитрий Владимирович Мехряков; Михаил Владимирович Калганов; Дмитрий Владимирович Калганов
Priority date: 2012-01-11
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2013-04-20

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: independent heat carrier flows controlled as to flow rate and temperature are supplied to external and internal surfaces of pipes; at that, heat carrier flows are directed to external surface of pipes in the form of transverse jet streams, and internal surface of pipes is blown with longitudinal flow of heat carrier, the direction of which is changed from time to time to the opposite one; at that, difference of temperatures of those pipes, which are average as to length, are maintained within ±2.5°C in terms of one metre of their length during the heat treatment by controlling the flow rate and temperature of flows.

EFFECT: synchronous variation of linear sizes of external and internal pipes during heating; excluding their deformation or destruction of weld joints.

4 dwg

Description

Изобретение относится к металлургической промышленности, в частности к производству труб нефтяного сортамента, и может быть использовано при термообработке лифтовых труб типа «труба в трубе», требующих вакуумирования межтрубного пространства, или аналогичных изделий в машиностроении.The invention relates to the metallurgical industry, in particular to the production of oil grade pipes, and can be used in the heat treatment of lift pipes of the pipe-in-pipe type, requiring vacuum pipe annulus, or similar products in mechanical engineering.

Эти изделия представляют собой длинномерные составные трубы, состоящие из наружной и находящейся внутри нее внутренней трубы, которые по торцам соединены сварочным соединением по типу «труба в трубе» с образованием замкнутой полости, из которой откачан воздух путем вакуумирования. При нагреве (охлаждении) внешняя и внутренняя составные трубы представляют собой два независимых параллельных газопроницаемых канала, и при этом взаимный теплообмен между образующими поверхностями этих труб практически отсутствует, то есть имеет место эффект «термоса». Применение таких труб позволяет снизить или полностью исключить переохлаждение нефти, например, с большим содержанием парафинов при добыче ее в условиях вечной мерзлоты.These products are long composite pipes, consisting of an outer and an inner pipe inside it, which are connected at the ends by a “pipe in pipe” welding connection to form a closed cavity from which air is evacuated by evacuation. When heating (cooling) the external and internal composite pipes are two independent parallel gas-permeable channels, and there is practically no mutual heat exchange between the generatrix surfaces of these pipes, that is, the “thermos” effect takes place. The use of such pipes can reduce or completely eliminate the hypothermia of oil, for example, with a high content of paraffins when it is extracted in permafrost conditions.

Во время термообработки таких труб в результате линейного расширения при нагреве или линейного сужения при охлаждении происходит существенное изменение длины составных труб до 50-80 мм при нагреве до 400°C и длине труб 12 м. Нарушение синхронного во времени изменения средних по длине температур при нагреве (охлаждении) наружной и внутренней составных труб приводит к их непропорциональному линейному расширению (сужению), в результате чего в местах торцевых соединений возникают термические напряжения растяжения или сжатия.During heat treatment of such pipes as a result of linear expansion during heating or linear narrowing during cooling, a substantial change in the length of composite pipes to 50-80 mm occurs when heated to 400 ° C and a pipe length of 12 m. Violation of the time-synchronized change in average temperature along the length during heating (cooling) of the outer and inner composite pipes leads to their disproportionate linear expansion (narrowing), as a result of which tensile or compression thermal stresses arise at the ends of the end joints.

Известен способ конвективного нагрева или охлаждения металла в термической печи, реализованный в устройстве (RU 2301389, публ. 27.12.2007 г.) [1]. Обрабатываемые изделия, в том числе трубы, размещают в рабочее пространство, содержащее газоход с нагревательным (охлаждающим) устройством и тягодутьевое реверсивное устройство, которые соединены в циркуляционный контур. Нагрев (охлаждение) изделий осуществляется за счет продольной обдувки их поверхностей газовым потоком. Для выравнивания температуры по длине изделий направление движения газовой среды периодически изменяют на противоположное. Известный способ не позволяет регулировать и распределять тепловые потоки на внешней и внутренней поверхностях труб и соответственно синхронизировать процессы нагрева или охлаждения длинномерных изделий. Это приводит или к существенному уменьшению производительности печного агрегата, или к снижению качества обрабатываемых изделий (деформации или разрушению) вследствие возникновения в них значительных внутренних термических напряжений.A known method of convective heating or cooling of metal in a thermal furnace, implemented in the device (RU 2301389, publ. 12/27/2007) [1]. The products to be processed, including pipes, are placed in a workspace containing a gas duct with a heating (cooling) device and a draft fan reversing device, which are connected to a circulation circuit. Heating (cooling) of products is carried out due to the longitudinal blowing of their surfaces with a gas stream. To equalize the temperature along the length of the products, the direction of movement of the gaseous medium is periodically reversed. The known method does not allow to regulate and distribute heat fluxes on the external and internal surfaces of the pipes and, accordingly, synchronize the processes of heating or cooling of long products. This leads either to a significant decrease in the productivity of the furnace unit, or to a decrease in the quality of the processed products (deformation or destruction) due to the occurrence of significant internal thermal stresses in them.

Известен способ для продувки внутренней полости труб в термической печи (SU 985088, публ. 30.12.1982 г.) [2], где концы обрабатываемых труб при подходе к опорному ролику попадают в зону действия скоростного потока защитного газа, обтекающего поверхность ролика. Поток защитного газа формируется на выходе из щелевого сопла, расположенного возле ролика под углом 20-35 градусов к горизонтальной оси. При прохождении обрабатываемых труб над роликом происходит интенсивное вытеснение воздуха из внутренней полости труб и частичная обдувка ее внешней поверхности. Рассматриваемый способ позволяет обдувать внутреннюю и внешнюю поверхности труб лишь на относительно небольшом участке, так как трубы движутся по роликам относительно стационарного источника продувочного газа. Потоки газа, поступающие на обдувку обеих поверхностей труб, по мере движения труб не постоянны и зависят от расстояния между торцами этих труб и щелевым соплом. Кроме того, в приведенном способе не представляется возможным синхронизировать процессы теплообмена на внешней и внутренней поверхностях обрабатываемых труб из-за отсутствия регулирования обтекающих эти поверхности потоков защитного газа.A known method for purging the internal cavity of pipes in a thermal furnace (SU 985088, publ. 12/30/1982) [2], where the ends of the processed pipes when approaching the support roller fall into the zone of action of the high-speed flow of protective gas flowing around the surface of the roller. The flow of protective gas is formed at the outlet of the slotted nozzle located near the roller at an angle of 20-35 degrees to the horizontal axis. When passing the processed pipes over the roller, an intensive displacement of air from the internal cavity of the pipes and partial blowing of its external surface occur. The considered method allows you to blow the inner and outer surfaces of the pipes only in a relatively small area, since the pipes move along the rollers relative to a stationary source of purge gas. The gas flows entering the blowing of both surfaces of the pipes are not constant as the pipes move and depend on the distance between the ends of these pipes and the slotted nozzle. In addition, in the above method it is not possible to synchronize heat transfer processes on the external and internal surfaces of the pipes being processed due to the lack of regulation of the protective gas flows flowing around these surfaces.

Известен способ конвективного охлаждения труб (SU 1474174, публ. 23.04.1989 г.) [3], где на поверхность движущегося пакета труб подают серию поперечных, относительно их длины, плоских струйных потоков охлажденного газа с направлением их под углом 45-70 градусов к вертикальной плоскости. Способ обеспечивает быстрое и равномерное охлаждение лишь внешней поверхности обрабатываемых труб. Кратковременная обдувка внутренней полости труб возможна лишь в момент прохождения их торцов через траекторию движения плоских поперечных струйных потоков газа, направленных под углом к вертикальной плоскости 45-70 градусов. Обеспечить регулируемое соотношение расходов потоков газа, обдувающих внешнюю и внутреннюю поверхности труб в рассматриваемом способе, также не представляется возможным.A known method of convective cooling of pipes (SU 1474174, publ. 04/23/1989) [3], where on the surface of a moving packet of pipes serves a series of transverse, relative to their length, flat jet flows of chilled gas with their direction at an angle of 45-70 degrees to vertical plane. The method provides quick and uniform cooling of only the outer surface of the processed pipes. Short-term blowing of the internal cavity of the pipes is possible only at the moment of their ends passing through the trajectory of the plane transverse jet gas flows directed at an angle to the vertical plane of 45-70 degrees. It is also not possible to provide an adjustable ratio of the flow rates of gas flows blowing the external and internal surfaces of the pipes in the considered method.

Задача настоящего изобретения состоит в повышении производительности печного агрегата и качества обрабатываемых изделий.The objective of the present invention is to increase the productivity of the furnace unit and the quality of the processed products.

Заявлен способ термообработки лифтовых труб типа «труба в трубе», в котором на внешнюю и внутреннюю поверхности труб направляют независимые, регулируемые по расходу и температуре потоки теплоносителя, при этом на внешнюю поверхность труб направляют потоки теплоносителя в виде поперечных струйных течений, а внутреннюю поверхность труб обдувают продольным потоком теплоносителя, направление которого периодически изменяют на противоположное, при этом в процессе термической обработки путем регулирования расхода и температуры потоков поддерживают разность средних по длине температур этих труб в пределах ±2.5°C в расчете на один метр их длины.The claimed method of heat treatment of lift pipes of the type "pipe in pipe", in which the external and internal surfaces of the pipes are sent independent, controlled by flow and temperature, the coolant flows, while on the outer surface of the pipes direct the coolant flows in the form of transverse jet flows, and the inner surface of the pipes they are blown with a longitudinal coolant flow, the direction of which is periodically reversed, while during the heat treatment by controlling the flow rate and temperature of the flows keep the difference of the average length temperatures of these pipes within ± 2.5 ° C per one meter of their length.

Сущность изобретения заключается в следующем. Учитывая, что количество необходимого тепла для нагрева (охлаждения) внешней составной трубы из-за ее массивности требуется всегда значительно больше, чем для нагрева внутренней составной трубы, выбранный способ подвода (отвода) тепла на ее поверхность является наиболее оптимальным. Предложенный способ передачи тепла на внешнюю поверхность труб позволяет реализовать практически любой график распределения температур по их длине. Так, в случае синхронной работы потоков с одинаковыми расходами и температурами теплоносителя воспроизводится равномерный по длине труб график подъема температур их внешней поверхности.The invention consists in the following. Considering that the amount of heat necessary for heating (cooling) the external composite pipe due to its massiveness is always required much more than for heating the internal composite pipe, the selected method of supplying (removing) heat to its surface is the most optimal. The proposed method of heat transfer to the outer surface of the pipes allows you to implement almost any schedule for the distribution of temperatures along their length. So, in the case of synchronous operation of flows with the same flow rates and coolant temperatures, a graph of temperature rise of their outer surface that is uniform along the length of the pipes is reproduced.

Возможны также различные варианты распределения температур во время термообработки, включающие опережение или отставание одного или обоих концов труб, а также их средней части. Многообразие режимов термообработки труб достигается за счет выбора различных сочетаний тепловых мощностей нагревателей, регулирование которых можно осуществлять путем изменения расхода и температуры теплоносителя, подбирая производительность единичных вентиляторов, а также подаваемую электрическую мощность на нагреватели или подмешивая регламентированное количество охладителя в каждый из потоков. Таким образом, заявленный способ позволяет проводить термообработку труб в широком диапазоне типоразмеров по диаметру, толщине стенки, длине и химическому составу материала с синхронизацией процесса нагрева (охлаждения) внешней и внутренней труб.There are also various options for the distribution of temperatures during heat treatment, including advancing or lagging one or both ends of the pipes, as well as their middle part. A variety of modes of heat treatment of pipes is achieved by choosing various combinations of thermal capacities of heaters, which can be controlled by changing the flow rate and temperature of the coolant, selecting the performance of individual fans, as well as the supplied electric power to the heaters or by mixing the regulated amount of cooler into each of the flows. Thus, the claimed method allows heat treatment of pipes in a wide range of sizes for diameter, wall thickness, length and chemical composition of the material with synchronization of the heating (cooling) process of the external and internal pipes.

Соблюдение условия, при котором разность средних по длине температур наружной и внутренней труб будет находиться в пределах ±2.5°C в расчете на один метр длины лифтовой трубы, позволит обеспечить синхронное изменение линейных размеров внешних и внутренних труб во время нагрева (охлаждения), исключая их деформацию или разрушение сварных соединений. Для обеспечения этого условия в каждый момент времени нагрева (охлаждения) подбирают соотношение не только расходов, но и температур этих двух потоков. При разности средних по длине температур этих труб более ±2.5°C в расчете на один метр длины лифтовой трубы термические напряжения будут сопоставимы или больше по величине с механической прочностью материала труб, что приведет к их деформации (искривлению) или разрушению сварных соединений.Observance of the condition under which the difference between the average temperatures along the length of the outer and inner pipes will be within ± 2.5 ° C per one meter of the length of the elevator pipe will allow synchronous changes in the linear dimensions of the outer and inner pipes during heating (cooling), excluding them deformation or fracture of welded joints. To ensure this condition, at each moment of heating (cooling) time, a ratio is selected not only of the costs, but also of the temperatures of these two flows. If the difference in temperature of the average length of these pipes is more than ± 2.5 ° C per one meter of the length of the elevator pipe, the thermal stresses will be comparable or greater in magnitude with the mechanical strength of the pipe material, which will lead to their deformation (distortion) or destruction of the welded joints.

Новый технический результат заявленного изобретения заключается в синхронном изменении линейных размеров внешних и внутренних труб во время нагрева (охлаждения), исключении их деформации и/или разрушения сварных соединений.A new technical result of the claimed invention consists in synchronously changing the linear dimensions of the external and internal pipes during heating (cooling), eliminating their deformation and / or destruction of welded joints.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлена схема продольного разреза установки для реализации заявленного способа; на фиг.2 - вид сверху с разрезом ее рабочего объема; на фиг.3 - поперечный разрез этого объема; на фиг.4 - продольный разрез лифтовой трубы.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 presents a diagram of a longitudinal section of an installation for implementing the inventive method; figure 2 is a top view with a cut of its working volume; figure 3 is a transverse section of this volume; figure 4 is a longitudinal section of the elevator pipe.

Лифтовые трубы 1 типа «труба в трубе» уложены через верхнюю крышку 2 в рабочий объем 3 установки, стенки которой покрыты теплоизоляцией 4. Крышка 2 снимается и устанавливается на место вместе с закрепленными на ней верхними напорными коллекторами 5, которые расположены поперек обрабатываемых труб. Каждый из коллекторов снабжен щелевыми или осесимметричными соплами 14, которые направлены вертикально вниз на внешнюю поверхность труб. Каждая из лифтовых труб 1 состоит из двух составных труб - наружной 6 и расположенной внутри нее внутренней трубы 7. Торцы труб 6 и 7 соединены между собой сварным соединением 8 с образованием замкнутого пространства 9, из которого в процессе термообработки отводится воздух через трубопровод 10 с запорным органом 11. Под обрабатываемыми трубами 1, которые опираются на подставки 12, установлены нижние стационарные поперечные коллекторы 13 с аналогичными соплами 14, направленными в вертикальной плоскости на нижнюю часть внешней поверхности труб 1. Верхние и нижние коллекторы по длине установки аэродинамически разделены на несколько единичных секций, в данном примере на три. Каждая из единичных секций имеет одинаковую конструкцию и состоит из верхнего 15 и нижнего 16 напорных коробов, отводящего канала 17, вентилятора 18 и соединительных каналов 20. Все эти узлы соединены последовательно с образованием циркуляционного контура. Подвод охладителя (воздуха) на охлаждение труб осуществляется через патрубок 21 с регулирующим органом 22. Отвод отработанного (нагретого) охладителя из установки производится через патрубок 23 с регулирующим органом 24.Lift pipes of the pipe-in-pipe type 1 are laid through the upper cover 2 in the working volume 3 of the installation, the walls of which are covered with thermal insulation 4. The cover 2 is removed and installed in place together with the upper pressure manifolds 5 mounted on it, which are located across the pipes being processed. Each of the collectors is equipped with slotted or axisymmetric nozzles 14, which are directed vertically downward on the outer surface of the pipes. Each of the elevator pipes 1 consists of two composite pipes - the outer 6 and the inner pipe 7 located inside it. The ends of the pipes 6 and 7 are connected by a welded joint 8 with the formation of a closed space 9, from which air is removed through the pipeline 10 with a shutoff during heat treatment body 11. Under the processed pipes 1, which are supported by supports 12, lower stationary transverse collectors 13 are installed with similar nozzles 14 directed in a vertical plane to the lower part of the outer surface of the pipes 1. B rhnie and lower manifolds for installation aerodynamically length divided into several sections of the unit, in this example three. Each of the individual sections has the same design and consists of the upper 15 and lower 16 pressure ducts, the outlet channel 17, the fan 18 and the connecting channels 20. All these nodes are connected in series with the formation of a circulation circuit. The supply of the cooler (air) for cooling the pipes is carried out through the pipe 21 with the regulatory body 22. The exhaust of the spent (heated) cooler from the installation is made through the pipe 23 with the regulatory body 24.

Внутренние полости лифтовых труб 9 соединены по торцам с напорными (отводящими) коробами 25 и 26, которые с помощью последовательно установленных каналов 27, вентиляторов 28, 29 и нагревателя 30 образуют независимый от основного дополнительный циркуляционный контур теплоносителя. Параметры работы вентиляторов 28 и 29 регулируются за счет изменения числа оборотов электродвигателей, оснащенных частотными преобразователями 31 и 32. Подвод охладителя при работе этого контура в режиме охлаждения производится через патрубки 33 и 34 с регулирующими органами 35 и 36. Отработанный (нагретый) охладитель отводится в атмосферу через патрубок 37, снабженный регулирующим органом 38. Средние по длине температуры внешней и внутренней труб во время термообработки контролируются контактными термоэлектрическими датчиками, соответственно, 39 и 40, сигнал от которых поступает в регулятор 41, где вычисляется текущая разность этих температур. Полученная величина сравнивается с заданным предельным значением, которое устанавливается с помощью задатчика 42. Регулятор 41 управляет частотными преобразователями 31 или 32.The internal cavities of the elevator pipes 9 are connected at the ends to pressure (outlet) ducts 25 and 26, which, using series-installed channels 27, fans 28, 29 and heater 30, form an additional coolant circulation circuit independent of the main one. The operation parameters of fans 28 and 29 are regulated by changing the number of revolutions of electric motors equipped with frequency converters 31 and 32. The cooler is supplied during operation of this circuit in cooling mode through pipes 33 and 34 with regulating bodies 35 and 36. The spent (heated) cooler is discharged to the atmosphere through the pipe 37, equipped with a regulatory body 38. The average temperatures along the length of the external and internal pipes during heat treatment are controlled by contact thermoelectric sensors, respectively , 39 and 40, the signal from which enters the controller 41, where the current difference of these temperatures is calculated. The obtained value is compared with a predetermined limit value, which is set using the dial 42. The controller 41 controls the frequency converters 31 or 32.

Способ осуществляют следующим образом. После укладки труб 1 в рабочий объем 3 на подставки 12 закрывают верхнюю крышку 2 и начинают процесс нагрева до необходимой температуры по заданному технологическому графику. Для этого организуют движение теплоносителя по независимым циркуляционным контурам каждой из единичных секций. Единичная секция работает следующим образом. За счет напора, создаваемого вентилятором 18, теплоноситель поступает в нагреватель 19, например, электрического типа, где подогревается до необходимой температуры, а затем по соединительным каналам 20 поступает в верхний 15 и нижний 16 напорные короба и далее в соответственно верхний 5 и нижний 13 коллекторы. Вытекая из щелевых или осесимметричных сопел 14, теплоноситель формируется в поперечные, относительно длины труб, системы струйных течений, которые обдувают внешнюю поверхность, нагревая ее. После выполнения своих функций охлажденный теплоноситель через отводящий канал 17 поступает вновь на вход вентилятора 18 для повторения теплообменного цикла. Интенсивность нагрева внешних составных труб может регулироваться как путем изменения производительности вентилятора, то есть скорости обдувки труб, так и в результате повышения или понижения температуры теплоносителя за счет подбора электрической мощности нагревателя 19.The method is as follows. After laying the pipes 1 in the working volume 3 on the supports 12, close the upper cover 2 and begin the process of heating to the required temperature according to the given technological schedule. To do this, organize the movement of the coolant along the independent circulation circuits of each of the individual sections. A single section works as follows. Due to the pressure created by the fan 18, the coolant enters the heater 19, for example, of the electric type, where it is heated to the required temperature, and then through the connecting channels 20 it enters the upper 15 and lower 16 pressure boxes and then to the upper 5 and lower 13 collectors, respectively . Leaving from slotted or axisymmetric nozzles 14, the heat carrier is formed into transverse, relative to the length of the pipes, systems of jet flows that blow around the external surface, heating it. After fulfilling its functions, the cooled heat carrier through the discharge channel 17 is fed back to the input of the fan 18 to repeat the heat exchange cycle. The heating intensity of the external composite pipes can be controlled both by changing the fan performance, that is, the speed of the blowing pipes, and as a result of increasing or decreasing the temperature of the coolant by selecting the electric power of the heater 19.

В режиме выдержки единичная секция работает аналогичным образом, при этом мощность нагревателя 19 компенсирует лишь тепловые потери через наружные стенки в окружающее пространство. В режиме охлаждения нагреватель 19 отключают, а затем в циркуляционный контур каждой из единичных секций начинают подмешивать регламентированное количество охладителя (воздуха) из атмосферы через трубопровод 21 с регулирующим органом 22. Отвод нагретого охладителя из установки осуществляется через патрубок 24 с регулирующим органом 23. Изменение необходимых расходов подмешиваемого охладителя в единичные циркуляционные контуры определяется технологическим графиком охлаждения обрабатываемых труб.In the holding mode, the unit section operates in a similar way, while the power of the heater 19 only compensates for heat loss through the outer walls into the surrounding space. In cooling mode, the heater 19 is turned off, and then the regulated amount of cooler (air) from the atmosphere begins to mix into the circulation circuit of each of the individual sections through a pipe 21 with a regulating body 22. The heated cooler is removed from the installation through a pipe 24 with a regulating body 23. Changing the necessary the costs of the mixed cooler in the unit circulation circuits is determined by the technological schedule for cooling the pipes being processed.

Далее, одновременно с основным запускают в работу и дополнительный циркуляционный контур, включая, например, вентилятор 29. В этом случае теплоноситель через соединительные каналы 27, нагреватель 30, остановленный вентилятор 28 поступает во внутрь левой части напорного короба 25. Из этого короба теплоноситель с необходимым расходом и температурой направляется исключительно во внутреннюю полость составных труб, где происходит процесс теплообмена. Затем охлажденный теплоноситель по каналу 26 поступает во входное окно вентилятора 29, образуя дополнительный контур циркуляции. На всех режимах термообработки труб: нагреве, выдержке и охлаждении, с помощью контактных термоэлектрических датчиков 39 и 40 измеряют текущие значения средних по длине температур внешней и внутренней труб, сигнал от которых поступает в регулятор 42. Регулятор сравнивает сигналы от этих датчиков и задатчика 42 и, в случае превышения разности температур от заданной величины, управляет частотными преобразователями 31 или 32, которые за счет изменения числа оборотов вращения вентиляторов 28 или 29 синхронизируют процессы теплообмена и удерживают разность средних по длине температур внешних и внутренних труб в пределах ±2.5°C в расчете на один метр длины лифтовых труб.Then, at the same time as the main one, an additional circulation circuit is launched, including, for example, fan 29. In this case, the coolant through the connecting channels 27, heater 30, and the stopped fan 28 enters the inside of the left part of the pressure box 25. From this box, the coolant with the necessary flow and temperature is directed exclusively to the internal cavity of the composite pipes, where the heat exchange process takes place. Then, the cooled coolant through channel 26 enters the inlet window of the fan 29, forming an additional circulation circuit. At all modes of heat treatment of pipes: heating, holding and cooling, using contact thermoelectric sensors 39 and 40 measure the current values of the average length temperatures of the external and internal pipes, the signal from which is fed to the regulator 42. The regulator compares the signals from these sensors and the setter 42 and , in case the temperature difference is exceeded from the set value, it controls the frequency converters 31 or 32, which, by changing the rotation speed of the fans 28 or 29, synchronize the heat transfer processes and hold aznost average temperature along the length of the outer and inner pipes within ± 2.5 ° C per one meter length of tubing.

Циркуляционные вентиляторы 18 единичных циркуляционных контуров работают с максимальным значением КПД, так как их параметры (расход, напор и температура теплоносителя) подобраны под условия оптимальных режимов термообработки только внешних составных труб, которые имеют индивидуальные соотношение диаметров, толщин и длин этих труб, геометрии проточной части рабочего объема установки, соединительных каналов, коллекторов с соплами и нагревателей. Циркуляционные вентиляторы 29 или 28 дополнительного циркуляционного контура работают также в оптимальном режиме, поскольку обеспечивают нагрев (охлаждение) только внутренних составных труб со своими индивидуальными размерами. Таким образом, внешний и внутренний теплообменные каналы не являются лимитирующими относительно друг друга (в обоих циркуляционных контурах отсутствуют механические перекрывающие органы - заслонки), что положительно влияет на термообработку лифтовых труб в широком диапазоне типоразмеров и повышение производительности и качества обрабатываемых изделий.The circulation fans of 18 individual circulation circuits operate with the maximum efficiency value, since their parameters (flow, pressure and coolant temperature) are selected under the conditions of optimal heat treatment of only external composite pipes, which have an individual ratio of the diameters, thicknesses and lengths of these pipes, the geometry of the flow part the working volume of the installation, connecting channels, manifolds with nozzles and heaters. The circulation fans 29 or 28 of the additional circulation circuit also work in the optimal mode, since they only provide heating (cooling) of the internal composite pipes with their individual sizes. Thus, the external and internal heat transfer channels are not limiting relative to each other (in both circulation circuits there are no mechanical shutoff bodies - dampers), which positively affects the heat treatment of elevator pipes in a wide range of sizes and increase the productivity and quality of processed products.

В процессе нагрева и выдержки в замкнутом межтрубном пространстве происходит возгонка (переход из твердого состояния в газообразное) следов органических загрязнений, которые вместе с воздухом удаляются с помощью вакуумирования. Равномерный нагрев внешних составных труб по их длине за счет использования поперечных струйных течений с одинаковыми параметрами (температурой и расходом) способствует и более быстрому и качественному удалению этих загрязнений из межтрубного пространства. С целью снижения времени, необходимого для выравнивания температуры менее массивных внутренних составных труб по их длине, периодически изменяют движение теплоносителя (охладителя) на противоположное. Для этого останавливают вентилятор 29 и включают в работу вентилятор 28, вследствие чего нагретый теплоноситель поступает в рабочий объем 3 и напорные короба 26 в обратном направлении, с большей скоростью нагревая более холодную часть трубы, выравнивая тем самым поле температур по длине труб. Вентиляторы 28 и 29 специального исполнения спроектированы так, что их проточная часть имеет незначительные гидравлические сопротивления при движении теплоносителя (охладителя) в обратном направлении в период их остановки.During heating and soaking in a closed annular space, sublimation (transition from solid to gaseous) of traces of organic contaminants occurs, which together with air are removed by vacuum. The uniform heating of the external composite pipes along their length through the use of transverse jet flows with the same parameters (temperature and flow rate) also contributes to a more rapid and high-quality removal of these contaminants from the annulus. In order to reduce the time required to equalize the temperature of less massive internal composite pipes along their length, the movement of the coolant (cooler) is periodically changed to the opposite. To do this, stop the fan 29 and turn on the fan 28, as a result of which the heated coolant enters the working volume 3 and pressure boxes 26 in the opposite direction, heating the colder part of the pipe with greater speed, thereby aligning the temperature field along the length of the pipes. Fans 28 and 29 of special design are designed so that their flow part has insignificant hydraulic resistance when the heat carrier (cooler) moves in the opposite direction during their stop.

В режиме выдержки дополнительный циркуляционный контур установки работает аналогичным образом. Мощность нагревателя 30 компенсирует лишь тепловые потери через наружные стенки в окружающее пространство.In the holding mode, the additional circulation loop of the installation works in a similar way. The power of the heater 30 only compensates for heat loss through the outer walls into the surrounding space.

В режиме охлаждения нагреватель 30 отключен, а вентиляторы 28 или 29 попеременно находятся в рабочем состоянии и обеспечивают независимое движение охладителя по дополнительному циркуляционному контуру. Отвод тепла из дополнительного контура осуществляется за счет регламентированного подмешивания окружающего воздуха через трубопроводы 34 или 33 с регулирующими органами 36 и 35. Понижая температуру труб, охладитель нагревается и удаляется через трубопровод 37 с регулирующим органом 38. Изменение необходимых расходов подмешиваемого охладителя (воздуха) в циркуляционные контуры определяется технологическим графиком охлаждения обрабатываемых труб. Синхронизация процесса охлаждения внешней и внутренней составных труб производится аналогичным способом, что и в режиме нагрева и выдержки, описанном выше.In cooling mode, the heater 30 is turned off, and the fans 28 or 29 are alternately in working condition and provide independent movement of the cooler along an additional circulation circuit. Heat is removed from the additional circuit due to the regulated mixing of ambient air through pipelines 34 or 33 with regulating bodies 36 and 35. By lowering the temperature of the pipes, the cooler is heated and removed through pipeline 37 with the regulating body 38. Changing the required costs of the mixed cooler (air) into the circulation the contours are determined by the technological schedule for cooling the processed pipes. The synchronization of the cooling process of the external and internal composite pipes is carried out in the same way as in the heating and holding mode described above.

Заявленный способ позволяет надежно и экономично осуществлять термообработку лифтовых труб типа «труба в трубе» с вакуумированием межтрубного пространства в широком диапазоне типоразмеров при повышении производительности и качества обрабатываемых изделий.The claimed method allows reliable and cost-effective heat treatment of lift pipes of the pipe-in-pipe type with evacuation of the annulus in a wide range of sizes while increasing productivity and quality of the processed products.

Claims

A method of heat treatment of lift pipes of the pipe-in-pipe type, including blowing the outer surface of the pipes with a coolant flow in the form of transverse jet flows, characterized in that independent, variable in flow and temperature, coolant flows are directed to the outer and inner surfaces of the pipes, while on the outer surface pipes direct the heat carrier flows in the form of transverse jet flows, and the inner surface of the pipes is blown with a longitudinal coolant flow, the direction of which is periodically changed against on the contrary, in this case, during the heat treatment, the difference in temperature of the average pipe lengths of these pipes is maintained within ± 2.5 ° C per meter of their length by adjusting the flow rate and temperature of said flows.