一種防滲漏抗腐蝕雙金屬過渡管接頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于管道焊接連接工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種防滲漏抗腐蝕雙金屬過渡管接頭及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在很多工程設(shè)備的管道，根據(jù)工作環(huán)境、工作介質(zhì)和工作狀況的不同，以及從設(shè)備材料造價(jià)的成本考慮，需要選擇不同金屬材料來制備。由于不同金屬的物理、化學(xué)特性關(guān)系，以目前的技術(shù)條件，還不能通過普通的焊接連接，比如金屬鋁就不能用熔化焊接的方式與鋼焊接在一起，因?yàn)檫@樣會(huì)產(chǎn)生脆性的金屬間化合物而導(dǎo)致鋁與鋼焊接的失敗。因此，這些不同金屬管道之間的連接，過去通常采用法蘭式的機(jī)械連接，或使用特殊焊接技術(shù)預(yù)制出雙金屬管接頭，通過雙金屬管接頭作為過渡件實(shí)現(xiàn)焊接連接。當(dāng)管道中的介質(zhì)是帶壓的液體或者氣體時(shí)，尤其是介質(zhì)為有毒有害的高危險(xiǎn)物質(zhì)，這種情況下對法蘭連接處的密封性和連接強(qiáng)度都提出了很高的要求。帶密封的法蘭連接無非就是增加密封圈或者密封墊，而這種結(jié)構(gòu)的材料在長期服役過程中會(huì)發(fā)生老化，需要經(jīng)常對法蘭的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控跟蹤和定期維修。使用雙金屬管接頭進(jìn)行焊接連接是較法蘭連接更為可靠的方法，雙金屬管接頭可以使用釬焊、擴(kuò)散焊等方法焊接，但通常最常用的方法是采用爆炸焊接法制造。爆炸焊接是一種可靠焊接不同種金屬的方法，通常用爆炸焊接制造鋁鋼管接頭都是先制成鋁鋼復(fù)合板，然后將復(fù)合板切割成小塊，機(jī)加工成過渡接頭。有時(shí)，也常在鋁鋼之間先焊接鈦(或者再加一層鎳)層作為過渡層，以改善鋁鋼之間的結(jié)合質(zhì)量尤其是低溫抗沖擊性能。但采用這種工藝技術(shù)制造的管接頭也會(huì)出現(xiàn)微滲漏問題，盡管產(chǎn)生微滲漏的接頭極少，但在極重要的管道連接中仍是不允許的，如:管道中需要極高真空度、管道中有劇毒氣體，以及在空天、核輻射等環(huán)境中長期服役的過渡接頭。對爆炸焊接接頭的微泄漏進(jìn)行研究說明，微泄漏是由焊接界面上金屬間化合物聚集區(qū)的微裂紋引起的。而在爆炸焊接界面上金屬間化合物聚集區(qū)存在于界面波紋的漩渦區(qū)，爆炸焊接的界面波是平行于爆轟波的，波紋的漩渦區(qū)也平行于爆轟波呈線狀。顯然，當(dāng)采用復(fù)合板加工管接頭時(shí)不可避免地會(huì)遇到聯(lián)通管接頭內(nèi)外的漩渦區(qū)，一旦爆炸焊接工藝參數(shù)控制不好，界面波紋過大，漩渦區(qū)孔洞、裂紋過多，就有可能在服役過程中連通引起泄漏。
[0003]為此，本實(shí)用新型提出了一種可靠度高的、新形式的爆炸焊接管接頭，及其加工方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是為了解決由純鋁、鋁合金管或鈦合金管與低溫鋼管構(gòu)成的工業(yè)管道之間的高可靠度連接問題，這種連接要求保證管道的高壓氣體輸送功能，連接部位不能有漏點(diǎn)。
[0005]本實(shí)用新型提供了一種防滲漏抗腐蝕雙金屬過渡管接頭，該過渡管接頭為管狀結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)部的過渡層和外部包裹的鋁、鋁合金、鈦或鈦合金中任一種抗腐蝕金屬層40，所述過渡層沿管的軸線方向依次為鋁-鈦-鋼、鋁合金-鈦-鋼、鈦-鈦-鋼或鈦合金-鈦-鋼材質(zhì)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)疊加復(fù)合而成。
[0006]優(yōu)選方式下，所述過渡管接頭的兩側(cè)中心管口分別設(shè)置沉頭孔5。
[0007]本實(shí)用新型所述防滲漏抗腐蝕雙金屬過渡管接頭的制造方法為:
[0008]S1、根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，將復(fù)合板加工成復(fù)合圓柱體2 ;所述復(fù)合板為鋁-鈦-鋼復(fù)合板、鋁合金-鈦-鋼復(fù)合板、鈦-鈦-鋼復(fù)合板或鈦合金-鈦-鋼復(fù)合板中的一種；
[0009]S2、選取內(nèi)徑與步驟SI所述復(fù)合圓柱體外徑相同的抗腐蝕金屬管4，套裝在所述圓柱體外側(cè)，采取外包覆爆炸焊接方法，將兩者復(fù)合，得到外包覆復(fù)合圓柱體；
[0010]S3、根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，將步驟S2所述外包覆復(fù)合圓柱體沿軸向加工成圓柱體，制得所述防滲漏抗腐蝕雙金屬過渡管接頭。
[0011]所述空心圓柱體兩端加工出所述沉頭孔5，進(jìn)而提高過渡接頭的密封性。
[0012]優(yōu)選方式下，步驟SI所述復(fù)合板采用爆炸焊接方法制得。
[0013]優(yōu)選方式下，步驟S2所述復(fù)合圓柱體多個(gè)疊加后，進(jìn)行外包覆爆炸焊接，焊接處理后再將各圓柱體分離；所述復(fù)合圓柱體疊加方式為膠接，或同種金屬表面相對、利用電弧點(diǎn)焊連接。
[0014]優(yōu)選方式下，步驟S2所述抗腐蝕金屬管為鋁管、鋁合金管、鈦管或鈦合金管中的一種。
[0015]本實(shí)用新型的效果和益處是:
[0016]1、通過本實(shí)用新型的方法有效地解決了爆炸復(fù)合板波狀連接特點(diǎn)導(dǎo)致的結(jié)合界面滲漏的可能，通過兩個(gè)丁字交差的爆炸結(jié)合界面，有效地阻止了可能出現(xiàn)的爆炸參數(shù)不穩(wěn)定導(dǎo)致的界面波漩渦空洞滲漏問題，提高了過渡管接頭具有高密封特性的可靠度。
[0017]2、雙金屬過渡管接頭的金屬過渡界面被包覆在鋁外殼之下，鋁外殼會(huì)阻止表面裂紋的萌生，會(huì)有效地提高雙金屬過渡管接頭疲勞性能與低溫抗沖擊性能。
[0018]3、外部包鋁設(shè)計(jì)還可以有效的防止環(huán)境對雙金屬過渡界面的電化學(xué)腐蝕，進(jìn)一步提高了過渡接頭的耐久性。
[0019]4、結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)了單金屬管插入焊接的沉孔，達(dá)到固定管件位置的作用，便于焊接施工。過渡接頭焊接安裝后，不需要日常維護(hù)。
[0020]本實(shí)用新型與現(xiàn)有的法蘭連接技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):采用爆炸焊接技術(shù)使得鋁或鋁合金通過金屬鈦與鋼達(dá)到了冶金焊接，金屬間的結(jié)合力可達(dá)到或超過鋁或鋁合金的強(qiáng)度，不同金屬間的結(jié)合界面呈現(xiàn)丁字相互密封的結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合界面的氣密性容易保證。過渡接頭設(shè)計(jì)了沉孔，方便管件的插入固定和焊接操作。過渡管接頭一旦安裝調(diào)試通過驗(yàn)收后，日常運(yùn)行過程中不需對其進(jìn)行監(jiān)控和維修。
【附圖說明】
[0021]圖1是鋼管與鋁或鋁合金管通過防滲漏抗腐蝕雙金屬過渡管接頭連接的剖面示意圖。
[0022]圖2是防滲漏抗腐蝕雙金屬過渡管接頭的剖面示意圖。
[0023]圖3是爆炸焊接外覆鋁或鋁合金薄管的示意圖。
[0024]圖中，各組件分別為鋼管10，復(fù)合圓柱體2，鋼接頭20，鈦層21，鋁、鋁合金、鈦或鈦合金接頭22，鋁、鋁合金、鈦或鈦合金管30 ;抗腐蝕金屬管4、抗腐蝕金屬層40、密封用沉孔5、焊接點(diǎn)6 ;炸藥容器70、炸藥71、雷管72 ;金屬墊塊80、金屬端蓋81。
【具體實(shí)施方式】
[0025]本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0026]新型金屬密封過渡管接頭采用爆炸焊接方法制造，先采用爆炸焊接制造鋁/鈦/鋼三層復(fù)合板；并將這種復(fù)合板切割加工成鋁/鈦/鋼三層圓柱體；再將數(shù)個(gè)圓柱體連接成圓棒，連接方式可以采用膠接，也可以將鋁面與鋁面相對，鋼面與鋼面相對，采用電弧點(diǎn)焊在一起；然后，通過如附圖3的外管爆炸焊接技術(shù)將一層薄鋁管爆炸焊接在圓柱體外表面；最后，沿兩個(gè)鋁/鈦/鋼圓柱體之間連接面切開，機(jī)加工制成如附圖2的外包鋁或鋁合金的雙金屬過渡管接頭，外包鋁的爆炸焊接焊縫與復(fù)合柱的焊縫丁字交叉。
[0027]鈦鋼金屬密封過渡管接頭的制造方法是，先用爆炸焊接方法制造出鈦合金/鈦/鋼三層復(fù)合板，之后加工方法與鋁鋼金屬密封過渡管接頭相同，即可制造出包鋁的鈦鋼金屬密封過渡管接頭，用于鈦合金管與鋼管的焊接連接。
[0028]上述雙金屬密封過渡管接頭采用了平板爆炸焊接和圓管爆炸焊接技術(shù)制造，因此其特征是在不同金屬焊接結(jié)合面上均顯示有爆炸焊接特有的波狀界面特征。
[0029]為了加深對本實(shí)用新型的理解，下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖對實(shí)用新型作進(jìn)一步技術(shù)詳述，該實(shí)施例僅用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
[0030]冷凍工程分別采用A333Gr7鋼管和6063鋁合金管在不同區(qū)域內(nèi)輸送冷卻用介質(zhì)氟里昂，6063鋁合金管和A333Gr7鋼管的工況為，工作壓力為14個(gè)大氣壓，工作溫度為-40°C。要求在6063鋁合金管和A333Gr7鋼管對接的位置將兩種單金屬管焊接在一起，保證連接部位的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和氣密性要求。
[0031]采用20_的6063鋁合金、2_的SB265Gr2鈦板和20_的A333Gr7鋼板，經(jīng)爆炸焊接，制得鋁合金-鈦-鋼復(fù)合板；根據(jù)設(shè)計(jì)要求截取復(fù)合板，制成如圖3所示圓柱體2。將多個(gè)復(fù)合圓柱體焊接疊加在一起，形成金屬棒，在所述金屬棒外圍包裹壁厚的純招管4 ;在所述金屬棒兩端填充金屬墊塊80，并在鋁管4兩端加蓋金屬端蓋81 ;所述鋁管4外圍填充適量炸藥71，并通過雷管72引爆，實(shí)現(xiàn)爆炸焊接復(fù)合，進(jìn)而得到多個(gè)復(fù)合圓柱體連接的復(fù)合棒。將復(fù)合棒分割并加工為圖2所示的防滲漏抗腐蝕雙金屬過渡管接頭。
[0032]制得的防滲漏抗腐蝕雙金屬過渡管接頭如圖2所示，其中，各部位尺寸為a =43mm ；b = 36mm ；c = 60mm ；d = 70mm ;過渡管接頭20部位采用A333Gr7材料，21部位采用SB265Gr2純鈦材料，22部位采用6063鋁合金材料，40部位采用2mm壁厚的純鋁無縫管。
[0033]工程施工中，按照圖1將6063鋁合金管30插入部位22 —邊沉孔5中，進(jìn)行焊接；將A333Gr7鋼管插入部位20 —邊沉孔5中，進(jìn)行電弧焊接。這樣既保證了同種金屬之間的良好焊接性，又保證了鋁合金與鋼之間連接部位的氣密性要求。
[0034]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其實(shí)用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種防滲漏抗腐蝕雙金屬過渡管接頭，為管狀結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括內(nèi)部的過渡層和外部包裹的鋁、鋁合金、鈦或鈦合金中任一種抗腐蝕金屬層(40)，所述過渡層沿管的軸線方向依次為鋁-鈦-鋼、鋁合金-鈦-鋼、鈦-鈦-鋼或鈦合金-鈦-鋼材質(zhì)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)疊加復(fù)合而成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述防滲漏抗腐蝕雙金屬過渡管接頭，其特征在于，所述過渡管接頭的兩側(cè)中心管口分別設(shè)置沉頭孔(5)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種防滲漏抗腐蝕雙金屬過渡管接頭，屬于管道焊接連接技術(shù)領(lǐng)域。一種防滲漏抗腐蝕雙金屬過渡管接頭，為管狀結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括內(nèi)部的過渡層和外部包裹的鋁、鋁合金、鈦或鈦合金中任一種抗腐蝕金屬層(40)，所述過渡層沿管的軸線方向依次為鋁-鈦-鋼、鋁合金-鈦-鋼、鈦-鈦-鋼或鈦合金-鈦-鋼材質(zhì)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)疊加復(fù)合而成。本實(shí)用新型利用爆炸焊接加工復(fù)合材料的技術(shù)，將不同的單金屬平板冶金焊接在一起，使其具有氣密性特征，并加工為滿足工程需要的過渡連接管接頭結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型有效地阻止了焊接界面波漩渦空洞滲漏問題，提高了過渡管接頭高密封特性的可靠度；有效地阻止了表面裂紋的萌生，提高了疲勞性能與低溫抗沖擊性能；提高了過渡接頭的耐久性；結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)了單金屬管插入焊接的沉孔，達(dá)到固定管件位置的作用，便于焊接施工。過渡接頭焊接安裝后，不需要日常維護(hù)。
【IPC分類】F16L13/02, F16L13/007
【公開號(hào)】CN204879137
【申請?zhí)枴緾N201520679727
【發(fā)明人】孟繁和, 張?jiān)脚e, 王勇, 姚政, 任虎, 張迪, 陳磊, 李曉杰, 閆鴻浩, 王小紅
【申請人】大連船舶重工集團(tuán)爆炸加工研究所有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年9月1日