一种异种金属管道连接结构制造技术

本发明专利技术涉及一种异种金属管道连接结构，包括异种金属管道、连接件和金属垫片；所述连接件通过所述异种金属管道上的连接平台给所述一种金属管道施加预紧力以使两个异种金属管道的端面均作用于同一金属垫片来实现二者的密封连接。本发明专利技术的有益效果如下：本发明专利技术通过连接件的方式实现热膨胀率相差较大的异种金属连接，解决了焊接困难的问题，同时通过保护空间对泄漏流体进行缓冲，避免造成高温喷射的情况。情况。情况。

【技术实现步骤摘要】
一种异种金属管道连接结构


[0001]本专利技术属于高温液态金属回路结构材料领域，具体涉及一种应用于高温液态金属锂环境中的异种金属管道连接结构。

技术介绍

[0002]普通液态金属锂装置通常采用奥氏体不锈钢作为回路主体材料，如聚变反应堆研究装置以及电池级金属锂蒸馏生产线等，其工作温度一般在600℃以下。但在空间核动力、超高温热管等应用场景中，金属锂工作温度可达1000℃以上，其结构材料就需要使用铌基、钽基或钼基合金等难熔金属。由于难熔金属加工难度大、成本高(如钼铼合金中所使用的金属铼原材料价格超过2万元/公斤)，在实际建造1000℃以上超高温锂装置时，经常会采用不等温运行方式，在储罐、低温预热器等设备和管道中仍使用不锈钢作为结构材料，这就带来了难熔金属与普通不锈钢材料之间的连接问题。
[0003]与普通作为受力结构件的连接不同，金属锂由于化学性质活泼，其管道的连接要保持高真空密封性，泄漏率必须控制在1
×
10-10
Pa
·
m3/s以内，且必须能经受多次升温降温过程的冷热循环，才能防止工质泄漏至周边环境中，这给连接件的设计制造带来非常高的要求。
[0004]普通金属材料之间的连接一般采用焊接方式。但由于不锈钢的热膨胀率一般处于20
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10-6
/K，而钼铼合金一般处于(5～7)
×
10-6
/K，其热膨胀系数相差近3倍，采用氩弧焊、电子束焊等常规难熔金属进行焊接时，因较大的膨胀系数差异，以及钼铼合金冷却速率与不锈钢相差较大等因素，非常容易出现裂纹。钎焊材料则因为金属锂相容性较差，铜、镍、银等材料均在锂中有较高的溶解度，镍基、银基等常规钎料不能直接应用。
[0005]目前在美国一些1000℃以上的钠、钾和锂介质的试验装置中，曾采用不锈钢与铌锆合金之间采用热等静压原理锻压棒材，然后再钻孔的方式实现管道过渡连接；镍基合金则通过摩擦焊方式实现了与铌基合金过渡连接。但不锈钢与钼铼合金之间膨胀率相差更大，采用上述方法仍难以满足要求。
[0006]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种异种金属管道连接结构，该技术方案能够解决热膨胀率相差较大的异种金属过渡连接困难的技术问题。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种异种金属管道连接结构，包括异种金属管道、连接件和金属垫片；所述连接件通过所述异种金属管道上的连接平台给所述一种金属管道施加预紧力以使两个异种金属管道的端面均作用于同一金属垫片来实现二者的密封连接。
[0010]进一步地，上述的异种金属管道连接结构，所述连接件上设置有保护空间和与所述保护空间连通的泄漏通道；所述金属垫片设置在保护空间内。
[0011]进一步地，上述的异种金属管道连接结构，所述连接件包括公接头和母接头；所述公接头和所述母接头通过螺纹连接以提供预紧力，所述公接头和母接头分别设置在两个异种金属管道上；所述泄漏通道为所述公接头和母接头的螺纹连接部分。
[0012]进一步地，上述的异种金属管道连接结构，所述公接头和母接头分别套在两个异种金属管道上且能够被异种金属管道上的连接平台卡住以通过所述连接平台将预紧力传递给两个异种金属管道。
[0013]进一步地，上述的异种金属管道连接结构，所述公接头包括螺纹段和持握部，所述螺纹段和持握部之间设置有环状沟槽。
[0014]进一步地，上述的异种金属管道连接结构，两个异种金属管道中的至少一个的端面设置有环状凸起；所述环状凸起能够作用于所述金属垫片以形成端面密封。
[0015]进一步地，上述的异种金属管道连接结构，所述异种金属管道的端面经过表面硬化处理。
[0016]进一步地，上述的异种金属管道连接结构，所述连接平台的长度不大于20mm以保证热膨胀量能够被预紧力消除。
[0017]进一步地，上述的异种金属管道连接结构，两个异种金属管道分别为钼铼合金管道和不锈钢管道；所述金属垫片为纯铁垫片或纯铌垫片或不锈钢垫片。
[0018]本专利技术的有益效果如下：
[0019]本专利技术通过连接件的方式实现热膨胀率相差较大的异种金属连接，解决了焊接困难的问题，同时通过保护空间对泄漏流体进行缓冲，避免造成高温喷射的情况。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的一种异种金属管道的连接结构的示意图。
[0021]图2为金属管道的结构示意图。
[0022]上述附图中，1、钼铼合金管道；2、公接头；3、母接头；4、金属垫片；5、不锈钢管道；6、环状凸起；7、连接平台；8、直管段。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。
[0024]如图1所示，本专利技术公开了一种异种金属管道连接结构，包括异种金属管道、连接件和金属垫片4；所述连接件通过所述异种金属管道上的连接平台7给所述一种金属管道施加预紧力以使两个异种金属管道的端面均作用于同一金属垫片4来实现二者的密封连接。所述连接平台7的长度不大于20mm，其轴向热膨胀量也相应较小，以保证热膨胀量能够被预紧力消除，从而在热循环过程中保持密封。
[0025]所述连接件上设置有保护空间和与所述保护空间连通的泄漏通道；所述金属垫片4设置在保护空间内。
[0026]具体而言，所述连接件包括公接头2和母接头3；所述公接头2和所述母接头3通过螺纹连接以提供预紧力，所述公接头2和母接头3分别设置在两个异种金属管道上；所述泄漏通道为所述公接头2和母接头3的螺纹连接部分。所述公接头2和母接头3分别套在两个异种金属管道上且能够被异种金属管道上的连接平台7卡住以通过所述连接平台7将预紧力
传递给两个异种金属管道。
[0027]本实施例中以钼铼合金管道1和不锈钢管道5的连接为例来对本专利技术进行更进一步阐述。钼铼合金管道1为难熔金属材质，其余具有外螺纹的公接头2、具有内螺纹的母接头3和不锈钢管道5均采用奥氏体不锈钢材质。
[0028]公接头2和母接头3采用同种材料以保证从室温升至最高650℃过程中接头不会因热膨胀变化而导致螺纹松弛。
[0029]所述金属垫片4为纯铁垫片或纯铌垫片或不锈钢垫片；这些材料较软易变形，便于形成端面密封，其中不锈钢垫片建议使用一次后即进行更换。在高温锂环境中，铜、镍等其它材质易腐蚀溶解，不能用作垫片材料。
[0030]所述公接头2包括螺纹段和持握部，所述螺纹段和持握部之间设置有环状沟槽。
[0031]更进一步地，为了保证更好的密封效果，两个异种金属管道中的至少一个的端面设置有环状凸起6(如图2所示)；两个管道被公接头2和母接头3通过螺纹旋紧，环状凸起6在金属垫片4上压出凹痕，实现端面密封效果。为避免密封面环状凸起6与金属垫片4接触后自身不会产生较大变形或被压平，所述异种金属管道的端面经过表面硬化处理，提升其硬度。
[0032]本专利技术提供的螺纹活接方式，将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异种金属管道连接结构，其特征在于，包括异种金属管道、连接件和金属垫片；所述连接件通过所述异种金属管道上的连接平台给所述一种金属管道施加预紧力以使两个异种金属管道的端面均作用于同一金属垫片来实现二者的密封连接。2.如权利要求1所述的异种金属管道连接结构，其特征在于，所述连接件上设置有保护空间和与所述保护空间连通的泄漏通道；所述金属垫片设置在保护空间内。3.如权利要求2所述的异种金属管道连接结构，其特征在于，所述连接件包括公接头和母接头；所述公接头和所述母接头通过螺纹连接以提供预紧力，所述公接头和母接头分别设置在两个异种金属管道上；所述泄漏通道为所述公接头和母接头的螺纹连接部分。4.如权利要求3所述的异种金属管道连接结构，其特征在于，所述公接头和母接头分别套在两个异种金属管道上且能够被异种金属管道上的连接平台卡住以通...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙俞伊，柴宝华，冯波，王泽鸣，毕可明，薛松龄，韩冶，杜开文，赵守智，高山，张亚坤，王晨龙，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：