В Уральском федеральном университете создали уникальную технологию оребрения труб. Она позволяет увеличить теплообмен, уменьшить металлоемкость и таким образом удешевить стоимость готового изделия. Над разработкой трудились сотрудники экспериментально-производственного комбината (ЭПК) и Инновационно-внедренческого центра «РИЦ». Они уже подали заявку на патент и выполнили первый коммерческий заказ.
Ребра приварили сплошным швом так, что металл стал однородным и неотделимым. Фото: Александр Волков.
«В России немало производителей оребренных труб, но главное отличие нашей технологии в том, что у аналогов оребрение идет по спирали, а мы придумали, как устанавливать ребра вдоль трубы, — говорит руководитель проекта Александр Волков. — Казалось бы, что такого — приварить ребра вдоль, а не поперек. Но технологически это сделать крайне сложно, долго и дорого. Схожую технологию применяют в Италии и в Китае. Но там производители используют точечную конденсаторную сварку: прокатывается ролик и точками прихватывает ребро».
Разработчики УрФУ использовали лазерную сварку: приваривают ребра сплошным швом так, что металл трубы и ребра становится однородным, неотделимым. Приваривать так можно любой металл на трубу любого диаметра, утверждают создатели технологии.
«Скорость лазерной сварки очень высокая — до 9 метров в минуту, поэтому тепловложения в металл небольшие. То есть металл разогревается большой мощностью, но с очень высокой скоростью, и за время прохода луча он успевает расплавиться, протечь до трубы и прихватиться, при этом труба не успевает разогреться и деформироваться, чего нельзя добиться при конденсаторной сварке, — поясняет главный конструктор проекта Владимир Подгорбунских. — В России мы первые, кто взялся за эту работу и выполнил ее. При этом наша продукция вышла в 1,5 раза дешевле зарубежных аналогов, но с лучшим качеством сварки и с более высокой эффективностью по теплоотдаче, на 15%».
Сейчас первая партия труб проходит испытание на производстве, а ЭПК УрФУ получил второй заказ на оребрение труб меньшего диаметра. Первый заказ отработали за три месяца: приварили 9,2 тыс. ребер на 20 труб (по 460 на каждую).
«Этот заказ мы отработали в «ручном режиме». Сейчас мы заключили контракт на поставку автоматизированного комплекса с лазерной сваркой. В декабре получим оборудование, наладим его, отработаем технологию — и весной 2022 года сможем запустить серийное производство. Это повысит скорость работы до трех-пяти раз. И, если будут большие заказы, потенциально робот может работать круглосуточно, что также увеличит производительность», — рассказывает Владимир Подгорбунских.
Справка
Оребренные трубы используют в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности (конденсаторы, газонагреватели, газоохладители), в машиностроении (компрессорные и холодильные установки, маслоохладители), в атомной промышленности (для производства охладителей, сушильных бань и паровых нагревателей воздуха), в системах кондиционирования и отопления.
Суть процесса лазерной сварки сводится к формированию однородной кристаллической решетки в месте сварки трубы и ребра, полученной в результате расплавления металла при помощи роботизированной лазерной установки. Это позволяет получить более эффективные теплообменные характеристики при меньшей металлоемкости, а также повышенные прочностные характеристики по сравнению с мировыми аналогами.
Экспериментально-производственный комбинат УрФУ создан в 1956 году. Сегодня ЭПК — структурное подразделение университета. Комбинат обеспечивает более 30 тыс. жителей втузгородка Екатеринбурга электрической и тепловой энергией; выполняет заказы промышленных предприятий. В состав ЭПК входят котлотурбинный цех, электроцех, экспериментальное производство (одно из самых оснащенных обрабатывающих производств в регионе, имеет полный цикл металлообработки). Численность сотрудников ЭПК УрФУ более 200 человек.
Уральский федеральный университет (УрФУ) — один из ведущих вузов России со столетней историей. Расположен в Екатеринбурге — столице Всемирных летних студенческих игр 2023 года. В Год науки и технологий стал одним из лидеров программы «Приоритет-2030». Вуз выполняет функции проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (НОЦ).
