一种耐高温铌合金波纹管组件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种耐高温铌合金波纹管组件，它包括有连接螺母，波纹管，法兰，其技术要点在于：所述波纹管为铌合金波纹管，在铌合金波纹管两端与连接螺母及铌合金法兰的密封连接处分别设置有环形V型焊接槽，在连接螺母的前端还设置有一矩形密封面。本实及新型的铌合金波纹管密封结构作为一种零泄漏的密封形式，可对1500℃、10MPa以内的高温高压介质进行物理隔离；同时，铌合金波纹管本身具有一定的弹性，可以适应运动部件进行轴向拉伸、压缩、弯曲、摇摆及横向运动，满足动密封要求。

A High Temperature Resistant Nb Alloy Bellows Module

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温铌合金波纹管组件
本技术涉及金属动密封
，特别是涉及一种耐高温铌合金波纹管组件。
技术介绍
金属波纹管类产品作为一类特殊的弹性元件，利用材料的弹性来实现所要求的功能，在外界载荷作用下，改变元件的形状和尺寸，当载荷卸除后又回复到原来的状态，具有结构简单、性能稳定、使用可靠等特点，广泛应用于热补偿、柔性连接等元件中。受常规奥氏体不锈钢、镍基高温合金等材料的本身物理性能的限制，波纹管的极限工作温度一般低于所用材料的最高允许使用温度。通过文献资料检索，国外某镍基高温合金波纹管的最高工作温度达800℃，已成功应用于汽车发动机等工业领域。上述金属材料的最高使用温度均离1500℃超高温有较大的差距，无法满足该超高温工况下使用。由于金属波纹管的成形加工是应用所成形金属的塑性加工而成，对其塑性指标要求较高，一般要求断后延伸率在35%以上。目前常用难熔合金如铌合金、钽合金、钨合金、钼合金和铼等均可在1500℃以上超高温度下工作，但上述材料均存在塑性低、焊缝组织和再结晶后脆性趋势明显等问题，较难制备出波纹管。目前1000℃以上超高温的动密封多采用活塞环结构，但存在一定的泄漏量，系统能源也利用率降低，且存在较大的安全隐患，无法推广应用到航空、航天、汽车等对密封要求严苛的工业领域。国内外相关资料均未见到关于耐高温铌合金波纹管组件的报道。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本技术提供了一种耐高温铌合金波纹管组件，从而突破了在1000℃以上超高温的动密封技术难点。本技术所采用的技术方案是：一种耐高温铌合金波纹管组件，它包括有连接螺母，波纹管，法兰，其特征在于：所述波纹管为铌合金波纹管，在铌合金波纹管两端与连接螺母及铌合金法兰的密封连接处分别设置有环形V型焊接槽，在连接螺母的前端还设置有一矩形密封面。根据该铌合金波纹管的用途，所述铌合金波纹管为1-4层铌合金波纹管的套装结构。铌合金波纹管组件密封结构作为一种零泄漏的密封形式，可对1500℃、10MPa以内的高温高压介质进行物理隔离；同时，铌合金波纹管本身具有一定的弹性，可以适应运动部件进行轴向拉伸、压缩、弯曲、摇摆及横向运动，满足动密封要求。在铌合金波纹管组件的加工过程中，充分利用Nb521铌合金耐1500℃高温的物理特性，应用极薄壁铌合金无缝管制造出铌合金波纹管。为突破铌合金延伸率低无法制造波纹管的技术难点，波纹管成形制造分三阶段完成：预成形、中间次成形和终成形。为克服铌合金材料高温易氧化的特性，在真空充氩环境下进行波纹管与铌合金法兰的精密焊接。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1、可对1500℃、10MPa以内的高温高压介质进行物理隔离，实现零泄漏。2、可以适应运动部件进行轴向拉伸、压缩、弯曲、摇摆及横向运动，满足动密封要求。、连接螺母、法兰与铌合金波纹管焊接的部位设计成V形结构，既减小了热变形，又提高了焊接深度，实现了薄壁铌合金波纹管与厚壁法兰的精密焊接。、连接螺母的螺纹末端设计成矩形密封面，可以利用该密封面实现既可保证装配时螺纹拧到根部，又可利用该矩形密封面实现密封效果。、真空充氩环境下实现了铌合金波纹管与铌合金法兰的精密焊接，克服了铌合金在500℃以上高温易氧化的难题。附图说明图1为铌合金波纹管组件结构示意图，由波纹管、法兰和连接件组成；图2为铌合金波纹管真空充氩焊接示意图。具体实施方式下面以内径Φ11铌合金波纹管组件为例，结合附图对本技术进一步说明。如图1所示，图连接螺母1，铌合金波纹管2，铌合金法兰3，在铌合金波纹管2两端与连接螺母1及铌合金法兰3的密封连接处分别设置有环形V型焊接槽4，在连接螺母的前端还设置有一矩形密封面5。铌合金波纹管组件由连接螺母1、铌合金波纹管2和铌合金法兰3焊接构成，其关键执行部件为铌合金波纹管2，它可以在外力的作用下轴向拉伸、压缩、弯曲或横向变形。铌合金波纹管2的内腔或外壁最高可承受1500℃的超高温高压介质，通过连接螺母1和铌合金法兰3与其它零部件实现连接。连接螺母1、法兰3与铌合金波纹管2焊接的部位设计成V形结构，既减小了热变形，又提高了焊接深度，实现了薄壁波纹管与厚壁法兰的精密焊接。连接螺母1的螺纹末端设计成矩形密封面，可以利用该密封面实现既可保证装配时螺纹拧到根部，又可利用该矩形密封面实现密封效果。铌合金波纹管两端需焊接法兰或连接件，才能与其它零部件连接使用。为了保证良好的焊接性能，与铌合金波纹管配合焊接的部件同样须采用铌合金材料。铌合金波纹管组件真空充氩焊接示意图如图2所示，铌合金波纹管3放置在真空充氩焊接箱6内，首先通过真空系统8将真空充氩焊接箱6的杂质气体抽走，然后充入高纯氩气，最后应用氩弧焊枪7对铌合金波纹管组件进行焊接。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温铌合金波纹管组件，它包括有连接螺母，波纹管，法兰，其特征在于：所述波纹管为铌合金波纹管，在铌合金波纹管两端与连接螺母及铌合金法兰的密封连接处分别设置有环形V型焊接槽，在连接螺母的前端还设置有一矩形密封面。

【技术特征摘要】
1.一种耐高温铌合金波纹管组件，它包括有连接螺母，波纹管，法兰，其特征在于：所述波纹管为铌合金波纹管，在铌合金波纹管两端与连接螺母及铌合金法兰的密封连接处分别设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋林红，李敏，关长江，张文良，王涛，钱江，黄乃宁，王雪，张大林，张秀华，杨志新，
申请(专利权)人：沈阳仪表科学研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁,21