同步爆炸焊接多根薄壁钛管和钢管板孔复合管板及方法技术

同步爆炸焊接多根薄壁钛管和钢管板孔复合管板及方法，其特征是它包括以下步骤：首先，在薄壁钛管中装入经优化配方的炸药，所述的薄壁钛管的壁厚为1‑2毫米，所述的优化配方的炸药由重量份为60‑70的炸药和余量的由盐、珍珠岩及锯末组成的辅料组成，所述的辅料盐、珍珠岩及锯末的重量配比为2∶1∶1；装药时应使不稳定爆轰端露出钢板两面各2‑10厘米；其次，控制薄壁钛管的外壁与钢管孔内壁的距离为S＝0.2(δ+h)，其中h为爆炸成形后的钛钢的厚度，δ为装填的炸药的直径，h＜＜δ；第三，采用串联起爆网络连接各雷管并控制起爆线路的长度不超过200米。本发明专利技术既保证了换热器的安全性，又大大提高了换热器的使用寿命；生产率高，可一次实现一台换热器所有管子与管板的焊接成型。

【技术实现步骤摘要】
同步爆炸焊接多根薄壁钛管和钢管板孔复合管板及方法
本专利技术涉及一种焊接方法，尤其是一种爆炸焊接方法，具体地说是一种同步爆炸焊接多根薄壁钛管和钢管板孔复合管板及方法。
技术介绍
众所周知，化工行业用换热器换热管和管板之间的紧密贴合既影响到换热器的使用寿命同时又涉及到高压换热器的安全性。高压换热器管子管板的连接一般采用胀接+焊接的方式。胀接是使管子在载荷作用下，其伸入管板孔内的换热管端部直径扩张，产生塑性变形，而管板仍处于弹性变形范围，载荷去除后，管子与管板实现过盈配合起到连接的作用。目前，国内外一般采用的胀管技术主要有：机械胀管、液压胀管、橡胶胀管等胀接技术。无论哪一种胀管方法，虽然其工作介质和工艺方法不尽相同，但其管子与管板界面的结合究其本质均是一种过盈配合，而不是原子之间的键合，再加上这些方法工艺设备复杂。因此这几种方法均存在以下两个问题：一是生产率低、制造成本高；二是界面贴合不好、易造成漏水漏气，存在安全隐患。采用爆炸焊接技术实现金属薄壁钛管和管板的焊接成型，不仅提高了生产效率、降低了加工成本，而且提高了换热器的使用寿命和安全生产，因此具有重要的工业应用价值。同时，通过试验装药参数的优化和精确控制，可望在工厂内部建成爆炸焊接成型车间，将会大大降低其生产成本，其研究成果必将具有广阔的应用市场前景，并产生巨大的社会和经济效益。但钛管-管板爆炸焊接具有以下几个关键技术需要解决：(1)钛/钢进行爆炸焊接时，如果装药参数控制不好，易导致界面高温而使界面产生金属间化合物，这将大大降低了复合热管的传热效果。因此耐腐蚀复合热管的爆炸焊接装药工艺是成功爆炸焊接的关键之一。(2)一般来说，复合热管的外管和内管的壁厚仅1-2mm。而超薄金属复合材料尤其是超薄管材在爆炸焊接过程中易产生裂纹甚至断裂，因此对于炸药爆速和装药厚度都要进行精确控制。(3)耐海水腐蚀高效复合热管不仅要节约稀有金属材料，而且要实现高效换热，而高效换热的关键是复合热管的结合界面必须是优异的微小波状界面，而微小波状界面的形成就要求装药参数的精确优化和设计。(4)由于有多个钛管和管板孔之间必须同时进行爆炸焊接成型，因此多个雷管之间的连接以及起爆时差对于整个换热器管和管板孔之间的爆炸焊接成型都是非常重要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的薄壁钛管与钢板之间爆炸焊接质量难以控制的问题，专利技术一种简单易控且可一次性同步完成多根薄壁钛管与钢板爆炸焊接的方法。本专利技术的技术方案是：一种多根薄壁钛管和钢板的同步爆炸焊接方法，其特征是它包括以下步骤：首先，在薄壁钛管中装入经优化配方的炸药，所述的薄壁钛管的壁厚为1-2毫米，所述的优化配方的炸药(70#炸药)由重量份为30％-35％的炸药和65％-70％的盐、珍珠岩及锯末组成的辅料组成，所述的辅料盐、珍珠岩及锯末的重量配比为2∶1∶1；装药时应使不稳定爆轰端露出钢管板两面各2-10厘米。另一配方炸药(80#炸药)由重量份为20％的炸药和80的盐、珍珠岩及锯末组成的辅料组成，所述的辅料盐、珍珠岩及锯末的重量配比为2∶1∶1。装药时待复合部位布设70#炸药，两端露出部分布设80#炸药。其次，控制薄壁钛管的外壁与钢管板孔内壁的距离为S＝0.2(δ+h)，其中h为爆炸成形后的钛管的厚度，δ为装填的炸药的直径，h＜＜δ；第三，采用串联起爆网络连接各雷管并控制起爆线路的长度不超过200米。所述的多根薄壁钛管同时与同一块钢管板孔爆炸焊接相连。所述的薄壁钛管的外壁与钢管板孔内壁的距离0.4-4毫米之间。多根钛管5，与钢管板7的对应管板孔有一定的间隙，钛管5内布设炸药4，为了提高钛管和管板孔的复合效果，在钢管板7下设置支撑钢管板8，内有如钢管板7同样直径的孔。本专利技术的有益效果：(1)由于爆炸焊接属一种特殊的压力焊接，因此可实现用常规焊接和胀管方法无法实现的锆、钛管材与钢等异形金属之间的焊接。(2)由于爆炸焊接界面属于原子间之间的固相结合，因此换热器换热管与管板之间的焊接强度高，既保证了换热器的安全性，又大大提高了换热器的使用寿命。(3)由于爆炸焊接可实现多点同时起爆，因此生产率高，可一次实现一台换热器所有管子与管板的焊接成型。附图说明图1是本专利技术的同步爆炸焊接多根薄壁钛管和钢管板孔复合管板及方法示意图。1为起爆器；2为导线；3为雷管；4为炸药；5为钛管(多根)；6为管板孔(多孔)；7为钢管板；8为支撑钢管板；9为地基。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。如图1所示。一种多根薄壁钛管和钢板的同步爆炸焊接方法，它包括以下步骤：首先，在薄壁钛管中装入经优化配方的炸药，所述的薄壁钛管的壁厚为1-2毫米，所述的优化配方的炸药由重量份为60-70的炸药和余量的由盐、珍珠岩及锯末组成的辅料组成，所述的辅料盐、珍珠岩及锯末的重量配比为2∶1∶1；为了实现壁厚仅1-2mm钛管的爆炸焊接，所使用的炸药的猛度要小，而且其爆速必须控制在临界爆速之内，这样炸药起爆后炸药爆轰的压力才不会使薄壁钛管产生裂纹甚至破裂而使焊接成效失效。通过多次试验测试优化炸药配方，可获得良好无裂纹的接头的炸药70#炸药，即30％左右为炸药，70％左右为盐、珍珠岩、锯末等。装药时应使不稳定爆轰端露出钢板两面各2-10厘米；由于薄壁钛管和普通钢管板的爆炸焊接成型部分仅为1～3cm，而炸药的不稳定爆轰的距离长达26cm，其中前2～10cm不利于界面的焊接成型，因此在装药时不稳定爆轰端应引出2～10cm，最后通过爆炸切割和焊接于一体的技术实现薄壁钛管和普通钢管板的爆炸焊接成型，如图1所示，图中为多根薄壁钛管同时与同一块钢板爆炸焊接相连。其次，控制薄壁钛管的外壁与钢管孔内壁的距离为S＝0.2(δ+h)，其中h为爆炸成形后的钛钢的厚度，δ为装填的炸药的直径，一般来说h＜＜δ，所以间距S约为炸药厚度0.2倍。通过多次试验，其最佳间隙应控制在(0.4～4)mm。当间隙大于4mm时爆炸成型的钛管有明显的裂纹，而间隙小于0.4mm时，虽然无裂纹，但复合效果不好；第三，采用串联起爆网络连接各雷管并控制起爆线路的长度不超过200米。薄壁钛管-管板多个管孔一次爆炸焊接成型时，如采用并联起爆网络，若出现单个或多个雷管失效、支线路断路或炸药不能起爆等原因，均可造成该孔不能实现爆炸焊接。如出现此种情况，其余管孔仍正常实现爆炸焊接，由于受炸药爆轰冲击波的影响，则未起爆的金属管孔会被冲坏，从而造成很大的浪费和损失。因此须采用串联起爆网络。在串联起爆网络中，如出现上述几种原因，则所有雷管一般均不起爆，可通过线路检查排除故障，从而实现多个管孔同时爆炸焊接。实践证明，采用串联起爆网络必须注意的是：起爆前须使起爆器完全充电，而且起爆线路不宜超过200米。如充电不完全或起爆线路过长，由于串联线路的雷管和电线的电阻存在一定的差异，均有可能造成某个雷管的电压达不到起爆电压，从而不能起爆，出现如并联起爆网络同样的问题。具体例(见图1)：钛管φ19×1.5×150，共7个。普通钢管板7-φ20×50，两孔间距5mm。采用30/70炸药(2∶1∶1)；圆柱状装药直径d＝16mm，钛管和管板孔间隙为0.5mm，装药长度为100mm，其中钛管伸出管板孔50mm；采用串联起爆网络，一次起爆可实现7个钛管和管板孔的爆炸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.同步爆炸焊接多根薄壁钛管和钢管板孔复合管板及方法，其特征是它包括以下步骤：首先，在薄壁钛管中装入经优化配方的炸药，所述的薄壁钛管的壁厚为1‑2毫米，所述的优化配方的炸药(70#炸药)由重量份为30％‑35％的炸药和65％‑70％的盐、珍珠岩及锯末组成的辅料组成，所述的辅料盐、珍珠岩及锯末的重量配比为2∶1∶1；装药时应使不稳定爆轰端露出钢管板两面各2‑10厘米。另一配方炸药(80#炸药)由重量份为20％的炸药和80的盐、珍珠岩及锯末组成的辅料组成，所述的辅料盐、珍珠岩及锯末的重量配比为2∶1∶1；装药时待复合部位布设70#炸药，两端露出部分布设80#炸药；其次，控制薄壁钛管的外壁与钢管板孔内壁的距离为S＝0.2(δ+h)，其中h为爆炸成形后的钛管的厚度，δ为装填的炸药的直径，h＜＜δ；第三，采用串联起爆网络连接各雷管并控制起爆线路的长度不超过200米。

【技术特征摘要】
1.同步爆炸焊接多根薄壁钛管和钢管板孔复合管板及方法，其特征是它包括以下步骤：首先，在薄壁钛管中装入经优化配方的炸药，所述的薄壁钛管的壁厚为1-2毫米，所述的优化配方的炸药(70#炸药)由重量份为30％-35％的炸药和65％-70％的盐、珍珠岩及锯末组成的辅料组成，所述的辅料盐、珍珠岩及锯末的重量配比为2∶1∶1；装药时应使不稳定爆轰端露出钢管板两面各2-10厘米。另一配方炸药(80#炸药)由重量份为20％的炸药和80的盐、珍珠岩及锯末组成的辅料组成，所述的辅料盐、珍珠岩及锯末的重量配比为2∶1∶1；装药时待复合部位布设70#炸药，两端露出部分布设80#炸药；其次，控制薄壁钛管的外壁与钢管板孔内壁的距离为S＝0.2(...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵飞，房中行，陈帅，李峰，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32