보일러 튜브 롤링 기계 란 무엇입니까?

산업용 보일러 제작 및 유지 관리에서 모든 튜브-튜브 시트 연결부의 무결성은 안전하고 장기적인 작동에 매우 중요합니다. 는 보일러 튜브 롤링 기계 튜브 익스팬더 또는 튜브 롤러라고도 불리는 이 누출 방지 기계 조인트를 만드는 정밀 도구입니다. 이러한 기계의 작동 방식, 선택할 유형 및 올바르게 작동하는 방법을 이해하면 비용이 많이 들고 위험한 실패로부터 안정적인 설치를 구분할 수 있습니다.

이 기계는 연관 보일러, 수관 보일러, 열 교환기, 응축기 및 압력 용기의 제조 및 유지 관리에 없어서는 안될 필수 요소입니다. 올바르게 롤링된 튜브 조인트는 산업용 보일러 작동에 내재된 극심한 열 순환, 진동 및 압력 차이를 견딜 수 있으며 종종 다시 롤링하지 않고도 장비의 전체 ​​서비스 수명을 지속할 수 있습니다.

롤링 프로세스는 두 가지 동시 결과를 달성합니다. 물개 유체 누출을 방지하는 튜브, 그리고 기계적으로 잠그다 열팽창과 시스템 압력으로 인해 발생하는 인발력에 대비하여 튜브가 제 위치에 있어야 합니다.

튜브 롤링 기계의 작동 방식

기본적인 작동 원리는 방사형 소성 변형입니다. 튜브 확장기는 튜브 시트 구멍 내부에 있는 튜브 끝 부분에 삽입됩니다. 맨드릴이 회전함에 따라 테이퍼형 롤러는 맨드릴의 테이퍼를 타고 반경 방향 바깥쪽으로 힘을 받아 튜브 시트 보어에 대해 튜브 벽을 누르게 됩니다. 튜브는 소성 변형을 겪는 반면 튜브시트는 탄성 응력을 유지하여 잔류 압축 그립을 생성합니다. 열팽창 차이가 더 빡빡할수록 조인트가 더 강해집니다.

주요 구성품

• 맨드릴 케이지 안으로 들어갈 때 롤러를 바깥쪽으로 밀어내는 테이퍼형 구동 샤프트
• 롤러 튜브 벽에 접촉하여 반경 방향 바깥쪽으로 변형되는 3-5개의 경화 강철 롤러
• 케이지 / 바디 맨드릴 주위의 정확한 각도 간격으로 롤러를 수용하고 배치합니다.
• 드라이브 모터 맨드릴에 제어된 회전 토크를 제공하는 전기 또는 공압 모터
• 토크 리미터 오버롤링을 방지하기 위해 미리 설정된 토크로 드라이브를 분리하는 클러치 메커니즘
• 피드 스크류 롤링 깊이와 길이를 설정하기 위해 맨드릴의 축 전진을 제어합니다.

보일러 튜브 롤링 기계의 종류

튜브 롤링 기계 시장은 여러 가지 독특한 구성을 제공합니다. 올바른 유형을 선택하는 것은 튜브 치수, 재료, 접근 제한, 용량 및 해당 코드에서 요구하는 정밀도에 따라 달라집니다.

올바른 튜브 확장기 선택

확장기 도구 자체(롤러 케이지 및 맨드릴 세트)는 튜브 및 튜브시트 사양과 정확히 일치해야 합니다. 잘못된 크기의 확장기를 사용하면 언더롤링(누수) 또는 오버롤링(얇은 벽)이 발생합니다. 다음 표에는 주요 선택 기준이 요약되어 있습니다.

롤러 수: 3롤러와 5롤러

3롤러 확장기가 가장 일반적이며, 더 가볍고, 저렴하며, 대부분의 보일러 튜브 크기에 적합합니다. 5개의 롤러 설계는 튜브 둘레 주위에 팽창력을 보다 균일하게 분산시켜 확장된 영역의 타원성을 줄입니다. 중요한 서비스에 사용되는 직경이 크거나 벽이 얇은 튜브의 경우 5롤러 도구를 사용하는 것이 좋습니다.

단계별 튜브 롤링 절차

성공적인 튜브 롤링은 엄격한 절차를 따릅니다. 준비 단계를 건너뛰는 것은 보일러를 시운전한 후 열 순환 시에만 나타나는 연결 오류의 가장 일반적인 원인입니다.

1. 튜브시트 구멍 검사 및 준비

   보어 브러시와 솔벤트로 모든 튜브시트 구멍을 청소하여 밀 스케일, 산화, 그리스 및 가공 부스러기를 제거합니다. 보정된 보어 게이지로 각 구멍 직경을 확인하고 도면 공차 내에 있는지 확인합니다. 원형이 아닌 구멍은 압연하기 전에 넓혀야 합니다.

2. 튜브 끝 부분 검사 및 준비

   튜브는 깨끗하고 둥글고 팽창할 부분에 스케일이나 윤활제가 없어야 합니다. 확장 영역에서 아세톤이나 MEK로 튜브 OD를 닦습니다. 마이크로미터로 타원형을 확인하십시오. 원형에서 0.1mm 이상 벗어난 튜브는 설치 전에 거부해야 합니다.

3. 올바른 확장기를 선택하고 설정하십시오.

   튜브 OD 및 벽 두께 조합에 대한 확장기 크기를 선택하십시오. 맨드릴의 스톱 칼라 깊이를 설정하여 롤링 길이를 확인합니다. 롤러와 맨드릴 테이퍼에 가벼운 기계 오일이나 롤러 윤활유를 바르십시오. 부스러기를 끌어당길 수 있는 그리스는 절대 사용하지 마십시오.

4. 토크 클러치 값 설정

   튜브 재질, 벽 두께 및 목표 확장 비율을 기준으로 필요한 토크 설정을 계산합니다. 제조업체의 토크 차트를 참조하거나 공식을 사용하십시오: 벽 감소 % = (T1 – T2) / T1 × 100. 대부분의 보일러 코드는 5-8% 벽 감소를 요구합니다. 클러치를 계산된 값보다 약간 낮게 설정하고 테스트 피스에 시험 롤을 실행합니다.

5. 확장기를 삽입하고 롤링을 시작합니다.

   케이지가 튜브시트 보어 내 올바른 깊이에 위치할 때까지 로드된 확장기를 튜브 끝 부분에 삽입합니다. 구동 모터를 사용하여 튜브 끝 부분에 일정한 축 압력을 가합니다. 토크 클러치가 분리될 때까지 모터를 작동시키십시오. 추가 하향 힘을 가하지 마십시오.

6. 확장기를 반전하고 추출합니다.

   케이지에서 맨드릴을 후퇴시키려면 모터 회전을 반대로 하십시오. 튜브에서 확장기를 빼냅니다. 롤링된 영역의 균일성을 육안으로 검사합니다. 올바르게 롤링된 튜브는 롤러 자국, 떨림 또는 계단식 전환 없이 매끄럽고 밝은 표면을 보여줍니다.

7. 확장 측정 및 확인

   보정된 내부 마이크로미터 또는 튜브 벽 두께 게이지를 사용하여 달성된 벽 감소를 확인합니다. 측정값을 기록합니다. 필수 사양과 비교해보세요. 정수압 테스트를 진행하기 전에 허용 오차 범위를 벗어나는 접합부를 거부하고 재평가하십시오.

8. 벨마우스 또는 튜브 끝 플레어(필요한 경우)

   많은 보일러 규정과 설계 표준에서는 롤링 후 튜브 시트 면보다 약간 위쪽에 튜브 끝을 플랜지(벨 마우스형)로 요구합니다. 이는 풀아웃에 기계적 저항을 추가하며 별도의 벨 마우스 도구 또는 동일한 확장기의 플레어 부착 장치를 사용하여 달성됩니다.

튜브 재료 및 롤링 특성

다양한 튜브 합금은 압연 공정에 다르게 반응합니다. 핵심변수는 재료의 항복강도와 가공경화율이다. 강도가 더 높거나 빠르게 가공 경화되는 합금은 언더롤링 또는 오버롤링을 방지하기 위해 더 높은 토크 설정과 팽창 비율의 보다 세심한 제어가 필요합니다.

일반적인 결함과 이를 방지하는 방법

튜브 롤링 실패는 예측 가능하며 대부분 피할 수 있습니다. 다음은 보일러 튜브 롤링 작업에서 가장 자주 발생하는 문제와 근본 원인 및 예방 조치입니다.

• 수압 테스트 후 조인트 누출: 거의 항상 언더롤링(벽 축소가 불충분함) 또는 더러운 튜브시트 구멍으로 인해 발생합니다. 토크를 5% 높이고, 구멍이 깨끗한지 확인하고, 확장기의 크기가 튜브/구멍 조합에 맞게 올바른지 확인하십시오.
• 롤링된 영역에 채터 마크가 표시됩니다. 마모되거나 패인 롤러, 윤활 부족, 롤러와 맨드릴의 잘못된 맞춤으로 인해 발생합니다. 롤러를 즉시 교체하십시오. 채터 마크는 열 순환 시 피로 균열을 일으키는 응력 상승을 생성합니다.
• 튜브 벽이 과도하게 얇아짐(오버롤링): 토크 설정이 너무 높거나 운전자가 클러치를 분리한 후에도 계속 굴러갔습니다. 조인트를 폐기하고 튜브를 교체해야 합니다. 얇아진 튜브는 다시 굴려도 복구할 수 없습니다.
• 인접한 구멍 사이의 튜브시트 변형: 롤링 깊이가 튜브시트의 뒷면을 초과했습니다. 작업을 시작하기 전에 항상 맨드릴에 스톱 칼라 깊이를 설정하고 깊이 게이지로 확인하십시오.
• 벨마우스의 튜브 끝 균열: 플레어링 전에 튜브 재료가 가공 경화되었거나 플레어링 공구 반경이 너무 날카롭습니다. 오스테나이트 스테인리스강과 같은 가공 경화 합금으로 작업할 때 플레어링 전에 튜브 끝을 어닐링합니다.
• 관절 전반에 걸쳐 일관되지 않은 토크 판독값: 튜브시트 구멍 직경, 튜브 OD 공차 또는 롤러 마모의 변화. 보어 게이지로 10번째 홀마다 측정하고 생산 작업 시 조인트 200~300개마다 롤러를 교체합니다.
• 열 순환 중에 튜브가 빠져나옴: 적용 분야에 잘못된 확장기 유형 - 조인트가 적절한 벨 마우스나 홈 잠금 없이 마찰에만 의존합니다. 조인트 설계 및 적용 가능한 코드 요구 사항을 검토합니다.

튜브 롤링 장비의 유지 관리

롤링 머신과 익스팬더 툴링은 정밀 기기입니다. 유지 관리를 소홀히 하면 조인트가 일관되지 않게 됩니다. 규정에 따라 관리되는 압력 용기 작업에서 체계적인 유지 관리 일정은 선택 사항이 아닙니다.

롤러 보관 및 취급

롤러 세트는 라벨이 붙고 패딩 처리된 케이스에 보관하십시오. 절대로 도구 상자에 넣어두지 마십시오. 충격으로 인한 미세한 표면 손상도 튜브 표면으로 전달되어 접합 품질을 저하시킵니다. 롤러와 맨드릴을 일치하는 세트로 유지하십시오. 다양한 마모 상태의 구성요소를 혼합하면 예측할 수 없는 팽창 결과가 발생합니다.

적용 가능한 코드 및 표준

보일러 튜브 압연은 관할권 및 적용 분야에 따라 여러 가지 중복되는 국내 및 국제 표준의 적용을 받습니다. 제작업체와 유지보수 계약자는 압연 절차를 정의하기 전에 해당 코드를 식별해야 합니다.

• ASME 보일러 및 압력 용기 코드(BPVC), 섹션 I: 북미 지역의 전력 보일러를 관리합니다. 튜브-튜브 시트 접합에 대해 허용 가능한 접합 유형, 확장 요구 사항 및 검사 기준을 정의합니다.
• ASME BPVC 섹션 VIII, 부문 1: 연소되지 않은 압력 용기 및 열교환기를 덮습니다. 부록 A에서는 확장된 튜브 조인트 설계 및 테스트 요구 사항을 자세히 설명합니다.
• TEMA 표준(관형 교환기 제조업체 협회): 세 가지 클래스(R, C 및 B)의 열 교환기 튜브 간 간격 및 팽창 공차에 대한 기본 참조입니다.
• EN 13445(유럽 비소화 압력 용기 표준): ASME VIII과 동등한 유럽 코드입니다. 확장 조인트 설계 규칙 및 검사 요구 사항을 제공합니다.
• BS EN 12952(수관식 보일러): 튜브 조인트 요구 사항을 포함하여 수관 보일러 건설에 대한 영국 및 유럽 표준입니다.
• AWS D1.1 / EN ISO 15614: 주로 용접 표준이지만 용접 및 확장 조인트에 대한 튜브 롤링과 함께 참조되는 경우가 많습니다.