一种用于处理异性钢焊缝的空化水射流装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于处理异性钢焊缝的空化水射流装置，包括高压水射流主通道及位于高压水射流主通道下方的主腔体；所述高压水射流主通道底部沿其长度方向可拆卸连接有若干个复合角型高压喷嘴及脉冲型高压喷嘴，所述复合角型高压喷嘴及脉冲型高压喷嘴的顶部与高压水射流主通道相连通，所述复合角型高压喷嘴及脉冲型高压喷嘴的底部从主腔体的顶部伸入主腔体内部，所述主腔体的底部设置有低压喷嘴；所述低压喷嘴的数量为复合角型高压喷嘴与脉冲型高压喷嘴的数量之和，且每个所述低压喷嘴的中心轴均分别与相对应的复合角型高压喷嘴或脉冲型高压喷嘴的中心轴同轴。该空化水射流装置，可用于同时处理残余应力分布不均匀的异性钢焊缝。的异性钢焊缝。的异性钢焊缝。

【技术实现步骤摘要】
一种用于处理异性钢焊缝的空化水射流装置


[0001]本技术涉及空化水射流处理
，具体涉及一种用于处理异性钢焊缝的空化水射流装置。

技术介绍

[0002]空化水射流是一种新型的水射流，其工作原理是：当射流从喷嘴出来时，通过一些方式使其内部产生空化泡，当空化泡随射流冲击到靶面时随即溃灭，产生激波冲击和微射流冲击，利用空化泡溃灭瞬间释放的高压冲击反复作用于材料表面，使材料表面发生塑性形变，产生残余压应力场，从而有效提高结构的抗应力腐蚀开裂及疲劳性能，具有低成本、低噪声、安全及绿色环保等优点。
[0003]目前，现有技术中的空化水射流喷嘴通常为淹没空化喷嘴，即将待处理焊接件放入水中浸没，对待处理焊接件尺寸具有较大的局限性，通常适用于尺寸较小的焊接件；而且目前的空化水射流喷嘴通常只适用于同种材料焊缝，但对于异种材料焊缝并不适用。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本技术提供了一种用于处理异性钢焊缝的空化水射流装置，可用于处理残余应力分布不均匀的异性钢焊缝。
[0005]本技术为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：
[0006]一种用于处理异性钢焊缝的空化水射流装置，包括高压水射流主通道及位于高压水射流主通道下方的主腔体；
[0007]所述高压水射流主通道底部沿其长度方向可拆卸连接有若干个复合角型高压喷嘴及脉冲型高压喷嘴，所述复合角型高压喷嘴及脉冲型高压喷嘴的顶部与高压水射流主通道相连通，所述复合角型高压喷嘴及脉冲型高压喷嘴的底部从主腔体的顶部伸入主腔体内部，所述主腔体的底部设置有低压喷嘴；
[0008]所述低压喷嘴的数量为复合角型高压喷嘴与脉冲型高压喷嘴的数量之和，且每个所述低压喷嘴的中心轴均分别与相对应的复合角型高压喷嘴或脉冲型高压喷嘴的中心轴同轴。
[0009]进一步地，所述复合角型高压喷嘴及脉冲型高压喷嘴分别位于高压水射流主通道的左右两侧。
[0010]进一步地，所述复合角型高压喷嘴包括相连通的第一进水段及第一出水段；
[0011]所述第一进水段包括位于上部的第一进水段入口及位于下部的第一进水段出口，第一进水段入口呈上宽下窄的锥形，第一进水段出口呈直筒形；
[0012]所述第一出水段包括位于上部的第一出水段入口及位于下部的第一出水段出口，第一出水段入口呈上宽下窄的锥形，第一出水段出口呈直筒形。
[0013]在上述技术方案中，高压水射流进入复合角型喷嘴的第一进水段，第一进水段出口收缩，使流体截面面积减少，可增强水射流流速；然后高压水射流进入复合角型喷嘴的第
一出水段，第一出水段入口相对于第一进水段出口直径逐渐收缩，且第一出水段出口也收缩形成收缩管口，进一步增强水射流流速及其打击能力。当具有高流速及高打击能力的高压水射流从第一出水段出口进入低压喷嘴的低压水射流，使低压水射流裹挟高压水射流，形成大量的空气泡，携带大量空气泡的高压水射流从低压喷嘴喷出至待处理焊接件上，在待处理焊接件表面形成高压冲击，消除残余应力。
[0014]进一步地，所述第一进水段入口的角度θ1为50～65
°
，所述第一进水段入口的直径φ1为14～16mm，所述第一进水段出口的直径φ2为8～10mm；
[0015]所述第一出水段入口的角度θ2为13.5～30
°
，所述第一出水段入口的直径φ3为4～8mm，所述第一出水段出口的直径φ4为1～2mm。
[0016]进一步地，所述脉冲型高压喷嘴包括相连通的第二进水段、中间连接段及第二出水段；
[0017]所述第二进水段包括位于上部的第二进水段入口及位于下部的第二进水段出口，所述第二进水段入口与第二进水段出口的截面呈上宽下窄的高斯形；
[0018]所述中间连接段包括位于上部的中间连接段入口及位于下部的中间连接段出口，所述中间连接段入口呈直筒形，所述中间连接段出口呈上窄下宽的锥形筒形；
[0019]所述第二出水段包括位于上部的第二出水段入口及位于下部的第二出水段出口，所述第二出水段入口呈ω形，所述第二出水段出口呈直筒形；
[0020]所述中间连接段出口与第二出水段入口合并形成谐振腔。
[0021]在上述技术方案中，脉冲型高压喷嘴为振荡与共振空化喷嘴，可以利用喷嘴自身结构形成空化射流。首先，高压水射流进入脉冲型喷嘴的第二进水段，第二进水段出口收缩，使流体截面面积减少，可增强水射流流速；然后高压水射流进入脉冲型喷嘴的中间连接段与第二出水段形成的谐振腔内，从谐振腔的收缩出口(即第二出水段出口收缩)流出，这个过程中会产生自激压力激动，这种压力激动反馈回谐振腔形成反馈压力振荡，通过适当控制谐振腔尺寸与流体的马赫数及斯特劳哈尔数，使反馈压力振荡的频率与谐振腔的固有频率相等，从而在谐振腔内形成声谐共振，使喷嘴出口射流变成断续涡环流，从而在涡环中心产生空化，形成空化泡，这种断续涡环流的结构使射流的起始空化数比普通射流高2～6倍；当携带空化泡的高压水射流从第二出水段出口进入低压喷嘴的低压水射流时，使低压水射流裹挟高压水射流，再次形成大量的空气泡，同时原有的空化泡长大，携带大量空气泡的高压水射流从低压喷嘴喷出至待处理焊接件上，在待处理焊接件表面形成高压冲击，消除残余应力。该脉冲型高压喷嘴的冲击能力大于复合角型高压喷嘴的冲击能力。
[0022]进一步地，所述第二进水段入口的直径φ5为8～12mm，所述第二进水段出口的角度θ3约6～13
°
；
[0023]所述中间连接段入口的直径φ6为2～3mm，所述中间连接段出口的角度θ4为90～120
°
；
[0024]所述第二出水段出口的直径φ7为4～6mm。
[0025]进一步地，所述中间连接段出口与第二出水段入口合并形成的谐振腔的前腔高度L1为6～8mm，所述第二出水段出口的高度L2为8～10mm。
[0026]在上述技术方案中，通过限定谐振腔入口直径φ6为2～3mm，扩散角度θ4为90～120
°
，谐振腔出口的直径φ7为4～6mm，谐振腔的高度L1为6～8mm，谐振腔出口高度L2为8～
10mm，并控制高压水射流压力为40MPa左右，使谐振腔尺寸与流体的马赫数及斯特劳哈尔数配合，使反馈压力振荡的频率与谐振腔的固有频率相等，从而在谐振腔内形成声谐共振，使喷嘴出口射流变成断续涡环流，从而在涡环中心产生空化，形成空化泡。
[0027]进一步地，所述低压喷嘴包括低压进水段及低压出水段，所述低压进水段呈上宽下窄的锥形，低压出水段呈直筒形；
[0028]所述低压喷嘴的低压进水段的直径大于复合角型高压喷嘴的第一出水段出口直径以及脉冲型高压喷嘴的第二出水段出口直径。
[0029]进一步地，所述主腔体包括筒体、位于筒体顶部的端盖及位于筒体底部的圆盘座，所述筒体与端盖及圆盘座可拆卸连接；
[0030]所述高复合角型高压喷嘴的第一出水段及脉冲型高压喷嘴的第二出水段贯穿主腔体的端盖并伸入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于处理异性钢焊缝的空化水射流装置，其特征在于，包括高压水射流主通道及位于高压水射流主通道下方的主腔体；所述高压水射流主通道底部沿其长度方向可拆卸连接有若干个复合角型高压喷嘴及脉冲型高压喷嘴，所述复合角型高压喷嘴及脉冲型高压喷嘴的顶部与高压水射流主通道相连通，所述复合角型高压喷嘴及脉冲型高压喷嘴的底部从主腔体的顶部伸入主腔体内部，所述主腔体的底部设置有低压喷嘴；所述低压喷嘴的数量为复合角型高压喷嘴与脉冲型高压喷嘴的数量之和，且每个所述低压喷嘴的中心轴均分别与相对应的复合角型高压喷嘴或脉冲型高压喷嘴的中心轴同轴。2.根据权利要求1所述的一种用于处理异性钢焊缝的空化水射流装置，其特征在于，所述复合角型高压喷嘴及脉冲型高压喷嘴分别位于高压水射流主通道的左右两侧。3.根据权利要求1所述的一种用于处理异性钢焊缝的空化水射流装置，其特征在于，所述复合角型高压喷嘴包括相连通的第一进水段及第一出水段；所述第一进水段包括位于上部的第一进水段入口及位于下部的第一进水段出口，第一进水段入口呈上宽下窄的锥形，第一进水段出口呈直筒形；所述第一出水段包括位于上部的第一出水段入口及位于下部的第一出水段出口，第一出水段入口呈上宽下窄的锥形，第一出水段出口呈直筒形。4.根据权利要求3所述的一种用于处理异性钢焊缝的空化水射流装置，其特征在于，所述第一进水段入口的角度θ1为50～65
°
，所述第一进水段入口的直径φ1为14～16mm，所述第一进水段出口的直径φ2为8～10mm；所述第一出水段入口的角度θ2为13.5～30
°
，所述第一出水段入口的直径φ3为4～8mm，所述第一出水段出口的直径φ4为1～2mm。5.根据权利要求1所述的一种用于处理异性钢焊缝的空化水射流装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡齐贤，赵治昂，张俏，康晨阳，王若凡，蒋文春，罗云，郑红祥，臧靖宇，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：新型
国别省市：