УСТРОЙСТВО ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ

Полезная модель относится к области электротехники, конкретнее к электротехнологии, в частности к устройствам вакуумно-дуговой и плазменной высокотемпературной обработки поверхности труб для технологических трубопроводов.
Полезная модель направлена на повышение стойкости внутренней и внешней поверхности труб с комбинацией плазменной и вакуумно-дуговой электротехнологий при их термообработке.
Известно устройство (М.В.Чередниченко. Вакуумная плазменная электропечь для получения слитков тантала. ICEE-2000. IV Международная кнференция «Электротехника, электромеханика и электротехнология». 18-22 сентября 2000. Труды. Россия. Клязьма. С.412-413.), принятое в качестве прототипа, с комбинацией применяемых вакуумно-плазменных электротехнологий для получения слитков тантала. Недостатком устройства прототипа является невозможность использования его для решения задачи вакуумно-плазменной обработки поверхностей труб для технологических трубопроводов, так как процессы обработки проходят в одном, не разделенном для внутренней и внешней поверхности труб, пространстве электропечи с полым электродом.
Задачей заявляемого патента на полезную модель является разделение зон комбинированной вакуумно-дуговой и плазменной электротехнологической обработки внутренней и внешней поверхности труб для технологических трубопроводов, применяемых в энергетической, атомной промышленности и спецмашиностроении, повышение их качества за счет стабильности работы устройства при синхронизации ведении вакуумно-дуговой внутри и плазменной обработки снаружи поверхности труб, сокращение времени, энергопотребления и стоимости двухсторонней вакуумно-плазменной обработки при повышении качества покрытий и служебных свойств производимых труб для трубопроводов заказчика.
Для достижения поставленной цели устройство высокотемпературной обработки поверхности труб для технологических трубопроводов содержит механизмы загрузки и выгрузки, систему вакуумирования внутренней полости обрабатываемой трубы, подвижное и неподвижное уплотнения упомянутой полости трубы; внутри неподвижного уплотнения помещен шток механизма возвратно-поступательного перемещения расходуемого электрода, выполненного из молибдена марки МВП; командоаппарат подключен через преобразователь к коммутатору, который запитан от источника питания и на выходе связан скользящим гибким токоподводом с обрабатываемой трубой и штоком; последний жестко связан с плазмотроном, подсоединенным к газовому баллону и устройством в виде барабана подачи материала покрытия поверхности трубы проволочного типа.
Осуществление полезной модели.
На фиг. приведена схема заявляемого патента на полезную модель устройства высокотемпературной обработки поверхности труб для технологических трубопроводов. На фиг. - механизмы 1 загрузки и 12 выгрузки, система 2 вакуумирования внутренней полости обрабатываемой трубы, подвижное 3 и неподвижное 4 уплотнения упомянутой полости трубы; внутри неподвижного уплотнения 4 помещен шток 5 механизма возвратно-поступательного перемещения расходуемого электрода 6, выполненного из молибдена марки МВП; командоаппарат 7 подключен через преобразователь 8 к коммутатору 9, который запитан от источника 10 питания (выпрямитель ВДУ-504 с напряжением холостого хода 60 В, рабочим током 150-180 А и рабочим напряжением 17-20 В) и на выходе связан скользящим гибким токоподводом 11 с обрабатываемой трубой и штоком 5; последний жестко связан с плазмотроном 13, запитанному от газового баллона и устройства 14 в виде барабана подачи материала покрытия поверхности трубы, например, в виде проволоки.
2
Работа устройства высокотемпературной обработки поверхности труб для технологических трубопроводов происходит, например, следующим образом. Трубу, внутренняя и наружняя поверхности которой подлежат комбинированной вакуумно-плазменной обработке загрузочным устройством 1 поштучной подачи устанавливают в рабочее положение, где фиксируют и прижимают подвижным уплотнением 3 к неподвижному уплотнению 4. Затем внутри трубы посредствомвакуумной системы 2 устанавливают давление, например, 100 Па. Включив источник 10 питания возбуждают вакуумный дуговой разряд внутри трубы плотностью, например, 60 кА/м между молибденовым электродом 6 диаметром, например 9 мм и сложнолегированной, например ОХ18Н9Т, трубой, а также плазменный разряд от плазмотрона 13, который жестко соединен со штоком 5, что дает синхронизацию вакуумно-дуговой обработки внутренней поверхности и плазменной обработки наружной поверхности трубы. То есть, благодаря жесткой механической и электрической связи штока 5 с молибденовым электродом 6 внутри вакуумированной трубы и электродом плазмотрона 13 снаружи обрабатываемой трубы проводят единую по времени и координате точки вакуумно-плазменную обработку: на внутреннюю поверхность трубы напыление, например, молибдена МВП, а на наружнюю поверхность трубы плазменное наплавление, например, меди, синхронно перемещая зеркально расположенные концы электродов 6 вакуумно-дугового разряда и электрода плазмотрона 13 вдоль внутренней и наружной поверхности трубы. При этом в точке обработки внутри трубы возникают «катодные пятна», в которые переносится материал электрода 6 и происходит местное сплавление молибдена со сложнолегированным материалом трубы, и синхронно по времени и коотдинате, разделенной стенкой трубы, на наружнюю ее поверхность с помощью плазмотрона 13 наплавляется медный слой с помощью подаваемой в плазменную зону медной проволоки Сu с барабана 14. Скорость движения и число проходов штока 5, скорость и состав плазмообразующего газа плазмотрона 13, скорость подачи барабаном 14 в плазменную зону м диаметр медной проволоки Сu для различных требований к технологическим трубопроводам задавали на основе экспериментально-теоретических данных и регулировали, в том числе мощность, ток и напряжение источника 10 питания. По окончании вакуумно-плазменной обработки внутренней и наружной поверхности труб электрод 6 и рлазмотрон 13 обесточивали коммутатором 9, отключали вакуумную чсистему 2, подачу плазмообразующего газа и барабан 14 подачи медной проволоки, в результате чего освобожденная от уплотнений 3 и 4 труба с молибденовым покрытием внутри и медным снаружи по разгрузочному лотку скатывалась в приемник готовой продукции (складировалась), а загрузочное устройство 1 подавало на вакуумно-плазменную обработку следующую трубу для технологических трубопроводов.
Применение патентуемой полезной модели устройства высокотемпературной обработки поверхности труб для технологических трубопроводов позволило снизить расход электроэнергии на 38% за счет синхронизации операций вакуумно-дуговой и плазменной обработки и исключения потерь аккумулированного тепла, что неизбежно при раздельно проводимых операциях последовательного свойства., с увеличением производительности в 2,2 раза.