| Структура института | Отдел 25 |  Прессовотермическая электрогидроимпульсная сварка осесимметричных изделий      
    
ИНСТИТУТ  ИМПУЛЬСНЫХ  ПРОЦЕССОВ  И  ТЕХНОЛОГИЙ 
НАН УКРАИНЫ
© 2012  Институт импульсных процессов и технологий НАН Украины.
            Все права защищены.
На предыдущую страницу

ПРЕССОВОТЕРМИЧЕСКАЯ  ЭЛЕКТРОГИДРОИМПУЛЬСНАЯ  (ПТЭГ)  СВАРКА  ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ  ИЗДЕЛИЙ
Технология предназначена для получения высоконадежных соединений  осесимметричных изделий из разнородных металлов, в том числе труб с трубными решетками теплообменных аппаратов за счет образования металлических связей между ними на площади более половины их контактной поверхности.

Сущность технологии
Заключается в определенном сочетании операций электрогидроимпульсной запрессовки и термообработки, осуществляемых с помощью соответствующего серийно выпускаемого оборудования. При этом реализуется процесс, подобный процессу диффузионной сварки, но без приложения внешнего давления и защиты от окружающей среды.

При ПТЭГ сварке сближение поверхностей обеспечивается как за счет кратковременного нагружения трубы изнутри достаточно высоким давлением (на уровне предела текучести), создаваемым в результате взрыва электрического проводника до нагрева, так и вследствие термической активации процессов микропластического деформирования металла в зоне контакта, протекающих под действием создаваемых при запрессовке остаточных микро- и макронапряжений.

Образование натяга между трубой и трубной решеткой препятствует проникновению при последующем нагреве между ними воздуха, т.е. создаются условия для автовакуумирования замкнутого объема, предотвращающие окисление свариваемых поверхностей, способствующие самоочистке поверхностей от оксидов и образованию сварного соединения.

Экспериментально установлено, что при ПТЭГ сварке труб с трубной решеткой оксидные пленки в основном удаляются со свариваемых поверхностей путем растворения в основном металле при термообработке.

ЭГ запрессовку труб в трубные решетки производят на электрогидроимпульсной установке (ЭГ) моделей ТО223 и ТО226, технические характеристики которых приведены ниже, с применением полиэтиленовых электровзрывных патронов.



Сварное соединение из высоколегированных сталей труба 03Х21Н32М3Б + трубная решетка 08Х16Н11М3
Сварное трубчатое соединение
из титанового сплава ВТ-1 с медью М1
и распределение элементов в переходной зоне
Технические характеристики
Наименование
ТО223
ТО226
Запасаемая энергия, кДж
7,2 - 2,0
6,4 - 40
Рабочее напряжение, кВ
30 - 50
20 - 50
Электрическая потребляемая мощность, кВт
30
125
Напряжение питания, В
380
380
Размеры запрессовываемых труб:
   наружный диаметр, мм
8 - 35
8 - 40
   толщина стенки, мм
1 - 2,5
1 - 3,5
Толщина трубной решетки, мм
20 - 120
20 - 220
Ход электрода:
   вертикальный,  мм
1500
1500
   горизонтальный, мм
1500
2100
Производительность в автоматическом режиме, концов труб в час.
300
300
Разработан метод расчетной оценки возможности получения сварных соединений в зависимости от геометрических размеров, механических свойств и коэффициентов теплового расширения металлов трубы и трубной решетки.

Определены требования к параметрам деформационного и термического цикла ПТЭГ сварки в зависимости от прочности и температуры плавления свариваемых металлов.

Разработан метод определения энергетических параметров ПТЭГ сварки в зависимости от геометрических и прочностных характеристик труб и трубной решетки.

Экспериментальная проверка ПТЭГ сварки показала возможность получения качественных сварных соединений из различных сочетаний материалов, ниже приведены микроструктуры зоны сварки соединений из высоколегированных сталей и цветных металлов.

Преимущества технологии

Эффективность
          (степень перфорации трубных решеток φ 1,3).

Рекомендации по использованию
Технология ПТЭГ сварки рекомендуется для использования при изготовлении высокоответственных теплообменных аппаратов, работающих в тяжелых условиях под воздействием высоких температур, резких теплосменах, коррозионно-активной среды, вибрационных, ударных и других переменных нагрузках.

По возможности получения высоконадежных соединений ПТЭГ сварка не имеет альтернативы применительно к изготовлению компактных теплообменных аппаратов высокой интенсивности, используемых в судостроении.

Для оценки преимуществ и возможностей ПТЭГ сварки по отношению к известным методам получения высокоплотных соединений труб с трубными решетками их конкретные показатели приведены ниже в таблице.

Показатели
Вид сварки
Взрывом ВВ
Запрессовка + обварка концов труб
ПТЭГ
1
2
3
4
Технологические
Вид нагрева
-
местный
Местный (общий)
Температура
-
Tпл
(0,5-0,7)Tпл
Защитная среда
нет
есть
нет
Время сварки одного соединения
мкс
мин.

Общее время сварки всех труб
час
час
час
Предельные возможности
(диапазон обрабатываемых изделий):



    диаметр трубы внутренний, мм
10 - 50
6 - 60
6 - 60
    толщина стенки трубы, мм
0,8 - 2,5
0,8 - 3,5
0,8 - 3,5
    длина соединения с металлической связью, мм
20 - 100
6 - 10
20 - 200
    степень перфорации трубных решеток
1,8
1,2
1,24
Апробация
Технология ПТЭГ сварки прошла апробацию при изготовлении натурных трубчатых соединений "титан-медь", поставленных АО "Уралэлектромедь", г. Верхняя Пышма Свердловской области,  для катодных токоподводов электролизеров, а также на соединениях парогенераторов ядерных установок БН-600 на быстрых нейтронах, а именно на соединениях труб размером (16 х 2,5) мм с трубной решеткой толщиной 185 мм.

Экспериментальные исследования проводили на 19-трубных моделях парогенераторов с треугольной разбивкой отверстий диаметром 16,2±0,1 мм в трубных решетках с шагом 28,0±0,1 мм. Материал трубной решетки - поковка из стали 10Х2М, трубы - из той же марки теплоустойчивой стали перлитного класса.

Дополнительную информацию Вы сможете получить по телефону +38 (0512) 58-71-25