Способ соединения труб из разнородных металлов
Союз Советских
Социалистических
Республик
О и и с А М"и-- Е
ИЗОБРЕТЕН Ия (и) 47584
4
М (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заивлено28.08.78 (21) 2598239/25-27 с присоединением заявки,% (23) 11риоритет
Опубликовано 15.07.80. Ь оллетень №26
Дата опубликования описания 18 07 80
{51}M. Кл.
B 21 D 39/04
Гооударстееииый комитет по делам изабретеиий и открытий
{ 53 } Уд K 621.774. .72(08S.8) (72) Авторы изобретения
H. В. Лебедев и В. А. Виноградов (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ
ИЗ РАЗНОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
Изобретение относится к способу соединения труб методом нагрева и сдавливания в вакууме, при котором трубы собирают в телескопическое соединение, и может быть использован в энергетичес5 ком и химическом машиностроении, в частности в теплообменных аппаратах при изготовлении переходников для соединения труб из разнородных материалов.
Известен способ неразъемного соедине-, ния оболочек врашения обжатием при нагреве до температуры пластической деформации, при котором соединетие получают через промежуточный слой из более пластичного материала, чем материалы соединяемых труб (1). Недостаток этого способа соединения состоит в том, что в условиях высоких температур эксплуатации под действием термических напряжений возникает процесс ползучести 2о мягкой прослойки, который может привести к разрушению соединения.
Известен способ неразъемного соединения переходников взрывом (2j, в котором используется промежуточный слой, имеюший более низкую температуру плавления, чем температура эксплуатации переходника. Основной недостаток этого способа состоит в том, что за счет проявления эффекта Ребиндера {так называемое адсорбционное снижение прочности), жидкая фаза, ускоренно проникая по границам зерен, приводит к раскрытию переходника.
Известен также способ соединения по резьбе труб из разнородных металлов с различными коэффициентами линейного расширения методом нагрева в вакууме и сдавливания (31, при котором внутреннюю трубу выполняют из металла с меньшим коэффициентом линейного расширения и запрессовывают в резьбу наружной трубы при помоши конусного дорна, перемешаемого по внутренней трубе при температуре образования между свариваемыми деталями эвтектической прослойки.
Недостаток этого способа состоит в том, что он не обеспечивает достаточной
747584 ностью трубы 1. После охлаждения за готовку обрабатывают на токарном станке под размеры переходника и вырезают контрольные теглплеты для оценки толщины эвтектической прослойки 5.
Пример. Изготавливают переходники из сплава системы 7t -2,5 МЪ со сталью ОХ18Н10Т с диаметрами и толщиной труб соответственно ф 88х4, ф 95х5. В качестве промежуточного слоя используют чистый ниобий электроннолучевого переплава, проволоку из которого диаметром .1 мм направляют электроннолучевой сваркой на наружную поверхность трубы из сплава 2.г -2, 5 МЬ в выточку глубиной 1,2 мм на установке
ЭЛУ-5. Затем на этой поверхности трубы нарезают резьбу М88х2 таким образом, чтобы плошадь поперечного сечения промежуточного слоя составляла 3060 о от плошади поперечного сечения х зуба резьбы. Аналогичную резьбу изготавливают на отрезке трубы из стали
ОХ18Н10Т. Отрезки труб свинчивают, помещают в сварочную установку типа
А30608, где нагревают до температуры образования эвтектической прослойки (910 С) и запрессовывают конусным дорном.
3 работоспособности соединения при высоких температурах. Это происходит потому, и о хрупкая эвтектическая прослойка образует после сварки жесткий каркас, который при нагреве и охлаждении переходника за счет термических напряжений легко разрушается. Это приводит к потере вакуумной плотности переходников
Целью изобретения являет.-.я повышение надежности и работоспособности в условиях высоких температур за счет сглаживания (демпфирования) упруго-плас тических деформаций, вызванных термическими напряжениями при эксплуатации переходников.
Указанная цель достигается тем, что соединение разнородных труб производят через промежуточный слой, который выполняют из демпфирующего материала и наносят его перед выполнением резьбы на поверхность одной из соединяемы труб слоем, составляющим 30-60 ".о от плошади поперечного сечения нитки резь бы. Применение данного способа позволит повысить надежность работы соединения в условиях высоких температур.
На фиг. 1 показан отрезок внутренн трубы с нанесенным промежуточным слоем; на фиг. 2 — резьба, поперечное сечение; на фиг. 3 изображена зона соединения.,(стрелкой указывается направление запрессовки отрезков труб с помощью конусного дорна).
Соединение выполняют следующим
35 образом. Первоначально на одну из труб 1 наносят промежуточный слой 2, обладающий демпфируюшими свойствами. В этом случае можно использовать сварку, э,лектроконтактную наплавку, методы порошковой 4О металлургии. Затем нарезают резьбу 3 таким образом, чтобы плошадь поперечного сечения промежуточного слоя 2 составляла 30 6()% от площади поперечного сечения зуба резьбы 3. Далее анало45 гичный профиль резьбьr 3 выполняют на другом отрезке трубы 4 и завинчивают их по резьбе, причем внутренняя труба Ь выполнена из материала с меньшим коэффициентом линейного расширения, Полу — 5О ченную заготовку нагревают до температуры, при которой в контакте образуется электрическая прослойка 5, и запрессовывают конусным дорном 6, перемещаемым по внутренней трубе 1. Предварительно дорн 6 покрывают одним из известных защитных покрытий, чтобы не допустить схватывания дорна 6 с поверхКачество соединений оценивают термокачкой с нагревом и охлаждением в вакууме от 850 до 300 С и проверяют соединения на вакуумную плотность гелиевым течеискателем. -.экспериментально установлено, что соединения выдерживают наибольшее количество термокачек, когда плошадь поперечного сечения промежуточного слоя составляет 30-60% плошади попере пюго сече— ния зуба резьбы. Если толщина демпфируюшего слоя МЬ меньше 30% площади поперечного сечения зуба резьбы то частично нарушаются оптимальные условия внешнего демпфирования соединения в условиях высоких температур, если она больше 60 о, то нарушаются оптимальные условия внешнего демпфиP рования в интервале низких температур.
Применение данного способа изготовления переходников позволит увеличить термостойкость соединений по сравнению с теми переходцикчми, которые выполняют до способу(3)примерно в 2 раза, При изготовлении опытно-промышленной партии переходников брак снижен
HQ 30-35 о.
747584
Составитель И. Капитонов
Редактор Т. Вирко Техред М. Петко Корректор Г. Назарова
Заказ 4132/5 Тираж 986 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, >К-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Формула изобретения
Способ соединения труб из разнородных металлов с различными коэффициентами линейного расширения, включающий операции выполнения винтовой нарезки на соединяемых поверхностях труб, установки трубы из металла с меньшим коэффициентом линейного расширения в трубу из металла с большим коэффициентом линейного расширения, нагрева в вакууме и сдавливания путем раздачи коническим дорном при температуре образования между соединяемыми деталями эвтектической йрослойки, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности работы соединения в условиях высоких температур, перед выполнением резьбы на поверхность одной из труб наносят промежуточный слой из материала, обладающего демпфирующими свойствами по отношению к соединяемым металлам, при этом промежуточный слой составляет 30-60% площади поперечного сечения нитки резьбы.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР № 239194, кл. В 21 D 39/04, 1959.
2. Авторское свидетельство С, :Р №545434, кл. В 23 К 19/00, 1975.
3. Авторское свидетельство СССР № 202404, кл. В 23 К 31/06, 1957.. (прототип) .
