复合管接头内外施爆爆炸焊接工艺

摘要

本发明涉及一种内外施爆爆炸焊接工艺，其工艺步骤如下：对基管内表面和复管外表面进行抛光处理，然后组装基管和复管，基管在外，复管在内，基管和复管之间的间隙为1mm，将组装后的基管和复管放置于底部设置有垫板的外药盒内，复管中部设置有内药盒，在复管与内药盒之间以及基管与外药盒之间填充按质量比加入10％重柴油并充分混合后封口存放48小时的粉状膨化铵油低速炸药，然后在低速炸药上方布置不添加重柴油的粉状膨化铵油高速炸药，使用雷管引爆高速炸药，完成焊接，形成复合管；在后续的机械加工及焊接中，不会出现界面开裂及分层现象。

说明书

技术领域

本发明涉及爆炸焊接金属复合材料制造领域，具体涉及一种焊接锆60702/不锈钢321的复合管接头内外施爆爆炸焊接工艺。

背景技术

锆60702具有优良的核性能，是原子能工业不可缺少的结构材料。为了在核工程建设中节省这种稀缺和贵重的金属材料以降低工程造价，可以在核反应堆内使用锆合金管，而在反应堆外使用相对廉价的不锈钢管，这样就产生了两种不同物理和化学性质的管材焊接问题。爆炸焊接锆/不锈钢复合管接头可有效地解决这个问题：核反应堆内的锆管可与复合管接头的锆管部分焊接；而核反应堆外的不锈钢管可与复合管接头的不锈钢管接头焊接，从而有效地实现核反应堆内至核外由锆管过渡到不锈钢管的目的。

众所周知，爆炸焊接金属复合管一般复层较薄、基层较厚，通常采用外爆或内爆法生产，当复层在内壁时，应采用内爆法，反之则应采用外爆法。用于制作管接头的金属复合管较短，一般采用内爆法。采用内爆法时，由于炸药爆轰波的瞬间压力很大，爆炸复合后的管接头极易开裂，严重时则成为爆炸碎片，造成不可挽回的经济损失和严重的安全事故。所以，外管需要根据计算制作专用保护模具，用于吸收和传递爆轰波的剩余能量，保证复合管具有既定的尺寸和形状，防止爆炸焊接复合管或管接头变形过大或炸裂。由于炸药爆速随密度的增加而增大，在对复合管或管接头布药时，不可避免的出现底部炸药密度远远大于顶部炸药密度的情况，这样就会出现炸药爆速或爆轰波压力对复合管或管接头上端和下端的施力不同，爆炸焊接后的复合管或管接头出现不符合要求的锥形尺寸。为了防止爆炸焊接后复合管及管接头出现锥形尺寸，通常根据装药厚度制作一个正锥形内管模具，也即尽量降低复合管或管接头底部的装药量，以保证炸药的爆速或爆轰波压力从管的上端至下端一致。这样，虽然在一定程度上能够保证爆炸焊接复合管或管接头的焊接质量和预定尺寸，但在内、外管模具制作和布药方式上显得较为复杂，不但模具制作周期长、成本大，而且内、外管模具在爆炸焊接后变形严重甚至破碎，不可重复利用，加大了复合管或管接头的爆炸焊接成本。为此，必须寻找更加经济有效的方法来实现金属复合管或管接头的爆炸焊接。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、生产成本低、加工周期短的实现锆60702和不锈钢321复合管接头冶金结合的复合管接头内外施爆爆炸焊接工艺。

本发明的技术方案是这样是实现的：一种复合管接头内外施爆爆炸焊接工艺，其工艺步骤如下：

1）基管复管处理：对基管内表面和复管外表面进行抛光处理，抛光标准为基管和复管的待结合面粗糙度≤0.0016mm，用汽油清洗基管和复管的抛光面，然后使用洁净包装纸包装抛光面；

2）爆炸焊接：将1）中的基管和复管未抛光面涂刷黄油层，然后组装基管和复管，基管在外，复管在内，基管和复管之间的间隙为1mm，将组装后的基管和复管放置于底部设置有垫板的外药盒内，复管中部设置有内药盒，在复管与内药盒之间以及基管与外药盒之间填充按质量比加入10％重柴油并充分混合后封口存放48小时的粉状膨化铵油低速炸药，然后在低速炸药上方布置不添加重柴油的粉状膨化铵油高速炸药，使用雷管引爆高速炸药，完成焊接，形成复合管；

3）车削加工处理：将2）中焊接好的复合管两端车削去除2.5mm，然后将复合管上的复管车削至复合截面处，车削长度为30mm，将复合管上的基管车削至复合截面处，车削长度为30mm。

所述的1）中基管选用321不锈钢管材，其壁厚4mm，内径为50mm，长度为145mm，所述的复管采用60702锆管管材，其壁厚1.5mm，内径为45mm，长度为145mm。

所述的2）中内药盒外径为15mm、高度为145mm，所述的外药盒内径为88mm，高度为160mm。

所述的2）中黄油层厚度0.1 mm 至0.2mm。

所述的2）中雷管为8号电雷管。

本发明具有如下的积极效果：本发明命采用内外施爆爆炸焊接工艺将基管321不锈钢管材和复管60702锆管管材结合在一起，经后续的机械加工，最终形成一种不锈钢、锆过渡接头材料，采用内外施爆法，使内、外复合管接头在爆炸焊接过程中，上端和下端内外受力一致，避免了产品爆炸复合后产生椎体的可能性；相对传统的爆炸焊接复合管接头工艺，节省和简化了繁琐复杂的内外模具制作和布药工艺，使产品生产周期缩短，成本大大降低；采用顶端装药爆速高于复合管接头内外装药爆速，以利于结合面内气体的完全排除，实现内外复合管接头的冶金结合。在后续的机械加工及焊接中，不会出现界面开裂及分层现象。

附图说明

图1为本发明内外药盒和基管和复管布置结构示意图，

图2为复合管结构示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，一种复合管接头内外施爆爆炸焊接工艺，其工艺步骤如下：

1）基管复管处理：对基管3内表面和复管4外表面进行抛光处理，抛光标准为基管3和复管4的待结合面粗糙度≤0.0016mm，用汽油清洗基管和复管的抛光面，然后使用洁净包装纸包装抛光面；

2）爆炸焊接：将1）中的基管3和复管4未抛光面涂刷黄油层，然后组装基管3和复管4，基管3在外，复管4在内，基管3和复管4之间的间隙为1mm，将组装后的基管3和复管4放置于底部设置有垫板6的外药盒1内，复管4中部设置有内药盒7，在复管4与内药盒7之间以及基管3与外药盒1之间填充按质量比加入10％重柴油并充分混合后封口存放48小时的粉状膨化铵油低速炸药2，然后在低速炸药上方布置不添加重柴油的粉状膨化铵油高速炸药8，使用雷管5引爆高速炸药8，完成焊接，形成复合管；

3）车削加工处理：将2）中焊接好的复合管两端车削去除2.5mm，然后将复合管上的复管车削至复合截面处，车削长度为30mm，将复合管上的基管车削至复合截面处，车削长度为30mm。

所述的1）中基管3选用321不锈钢管材，其壁厚4mm，内径为50mm，长度为145mm，所述的复管4采用60702锆管管材，其壁厚1.5mm，内径为45mm，长度为145mm。所述的2）中内药盒7外径为15mm、高度为145mm，所述的外药盒1内径为88mm，高度为160mm。所述的2）中黄油层厚度0.1 mm 至0.2mm。所述的2）中雷管5为8号电雷管。

本发明命采用内外施爆爆炸焊接工艺将基管321不锈钢管材和复管60702锆管管材结合在一起，经后续的机械加工，最终形成一种不锈钢、锆过渡接头材料，采用内外施爆法，使内、外复合管接头在爆炸焊接过程中，上端和下端内外受力一致，避免了产品爆炸复合后产生椎体的可能性；相对传统的爆炸焊接复合管接头工艺，节省和简化了繁琐复杂的内外模具制作和布药工艺，使产品生产周期缩短，成本大大降低；采用顶端装药爆速高于复合管接头内外装药爆速，以利于结合面内气体的完全排除，实现内外复合管接头的冶金结合。在后续的机械加工及焊接中，不会出现界面开裂及分层现象。