CN104708193B - 一种复合阀门的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了复合阀门的制备方法，在待复合的阀门内壁中放置金属材料Inconel 625管，Inconel 625管与阀门内壁保持一定间隙；在Inconel 625管内铺设炸药层，炸药层贴在Inconel 625管内壁上且炸药量从底部向上逐渐减少，控制炸药剂量，使爆炸复合过程中Inconel 625管能在炸药能量的作用下由下至上依次向阀门内壁加速运动，导致Inconel 625管外壁在接触阀门内壁时形成一定的弯折角，进而使Inconel 625管外壁与阀门内壁复合。本发明具有能在阀门内壁复合耐腐蚀材料、复合效果好、成本低的优点。

Description

一种复合阀门的制备方法
技术领域
本发明涉及阀门焊接的技术领域，尤其涉及一种复合阀门的制备方法。
背景技术
阀门（Valve）是控制流动的流体介质的流量、流向、压力、温度等的机械装置，阀门是管道系统中基本的部件。阀门管件在技术上与泵一样，常常作为一个单独的类别进行讨论。阀门可用手动或者手轮，手柄或踏板操作，也可以通过控制来改变流体介质的压力，温度和流量变化。阀门是使配管和设备内的介质（液体、气体、粉末）流动或停止并能控制其流量的装置。工良阀门可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。阀门的工作压力可从0.0013MPa到1000MPa 的超高压，工作温度从-269℃的超低温到1430℃的高温。
“十一五”及未来若干年，中国石油化工、天然气、冶金行业，电力、城市建设等各行业对阀门有大量的需求，前瞻网预计在“十一五”期间，中国对阀门的需求总量将达到345亿元，因此必须大力开发性能优良的水力控制阀，如排放量大、灵敏度高、耐腐蚀、耐摩擦、零泄漏的水力控制阀，发展适应电站、石油、煤炭、水利、农田、城建各方面需要的新品种调节阀，随着阀门大量推广运用，各行各业对阀门开发走向精细化，特别是一些化工及石油行业，阀门不仅要耐高温、承压，还要耐腐蚀、节约成本，因此开发复合型阀门是势在必行的。
国内目前化工及石油等行业腐蚀介质中的阀门，都是在铸铁阀门内壁堆焊一层耐腐蚀材料，此种方法虽然能满足工况要求，但对焊接设备要求很高（焊接设备靠进口，400万左右一台），且工作效率很低，焊材使用成本高，因此必须开发新的复合方法。金属与金属之间复合方式一般有两种，即爆炸焊接和轧制，其中爆炸焊接其结合强度最高，适用于压力容器或压力管道设备上，而轧制方法是利用轧机设备将两件金属挤压在一起，结合强度较低，适用于不承压设备外壳、地板或烟囱管，因此想在阀门狭小内壁上复合一层耐腐金属只有依靠爆炸焊接。爆炸焊接是金属复合比较常用的一种方法，是利用炸药爆炸瞬间产生的高温高压，使耐腐蚀材料管复合在铸铁阀门内壁上，此方法不仅在效率、质量上高于堆焊，在制造成本上也低于堆焊的方法。目前国内阀门使用很少用爆炸焊接方法制造的阀门，即使用也是依靠进口，不仅价格昂贵，而且交货周期很长，这样不利于民族工业的发展，因此必须自主创新，研发阀门新的复合方式。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状，而提供一种能在阀门内壁复合耐腐蚀材料、复合效果好、成本低的复合阀门的制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种复合阀门的制备方法，其中：包括以下步骤：
步骤一、在待复合的阀门内壁中放置金属材料 Inconel 625管，Inconel 625管与阀门内壁保持一定间隙，Inconel 625管垂直于阀门的侧开口；
步骤二、在Inconel 625管内铺设炸药层，炸药层贴在Inconel 625管内壁上且炸药量从底部向上逐渐减少，控制炸药剂量，使爆炸复合过程中Inconel 625管能在炸药能量的作用下由下至上依次向阀门内壁加速运动，导致Inconel 625管外壁在接触阀门内壁时形成一定的弯折角；
步骤三、在炸药层底部中间安放雷管，完成准备工作；
步骤四、引爆雷管，雷管和炸药层形成的爆轰波从底部向上口传播，爆轰波射流向阀门的上口和两边侧口排出，炸药层瞬间产生的能量使Inconel 625管被推向阀门内壁，Inconel 625管外壁与阀门内壁碰撞形成新的冶金结合，进而将Inconel 625管复合在阀门内壁上，Inconel 625管挡住阀门侧开口的部分被爆炸切除。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
上述的炸药层下厚上薄，且中部形成有空腔，空腔的形状为倒平头圆锥体，雷管放置在空腔的底部。
上述的阀门内壁与Inconel 625管之间的抗剪切强度≥210Mpa。
上述的炸药层为改性铵油炸药。
上述的炸药层爆速≥3200m/s，爆热≥4000KJ/Kg，爆温2654℃，爆压519Mpa。
上述的炸药层密度0.75～0.90g/㎝3。
上述的炸药层猛度铅柱压缩值≥15mm。
与现有技术相比，本发明通过爆炸焊接的方法将金属材料 Inconel 625管复合在铸铁阀门内壁上，金属材料 Inconel 625管具有非常好的耐腐蚀性，适合作为阀门的耐腐蚀材料层，通过将金属材料 Inconel 625管与阀门内壁保持一定间隙，控制炸药用量使Inconel 625管与阀门之间的爆炸复合。Inconel 625管与阀门之间的爆炸复合是把Inconel 625管作为接触腐蚀介质的一层，阀门作为承受载荷的另外一层。爆炸复合过程中Inconel 625管在炸药能量的作用下依次向阀门内壁加速运动，并形成一定的弯折角，使Inconel 625管与阀门间形成有效结合。由于炸药量过大易造成阀门壳体变形或开裂，炸药量过小易造成结合强度不高，因此在复合过程中要对炸药量必须严格控制，炸药量从底部向上逐渐减少，使炸药能量依次减弱，防止阀门口开裂或变形，同时，底部较多的炸药以及该处炸药靠雷管较近，使Inconel 625管底部较管上部先接触阀门内壁，形成弯折角。
本发明具有能在阀门内壁复合耐腐蚀材料、复合效果好、成本低的优点。
附图说明
图1是实施例中制备复合阀门时的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
图1所示为本发明的结构示意图。
其中的附图标记为：阀门1、 Inconel 625管2、炸药层3、雷管4、空腔5。
本实施例中复合阀门的制备方法，其中：包括以下步骤：
步骤一、在待复合的阀门1内壁中放置金属材料 Inconel 625管2，Inconel 625管2与阀门1内壁保持一定间隙，Inconel 625管2垂直于阀门1的侧开口；
步骤二、在Inconel 625管2内铺设炸药层3，炸药层3贴在Inconel 625管2内壁上且炸药量从底部向上逐渐减少，控制炸药剂量，使爆炸复合过程中Inconel 625管2能在炸药能量的作用下由下至上依次向阀门1内壁加速运动，导致Inconel 625管2外壁在接触阀门1内壁时形成一定的弯折角；
步骤三、在炸药层3底部中间安放雷管4，完成准备工作；
步骤四、引爆雷管4，雷管4和炸药层3形成的爆轰波从底部向上口传播，爆轰波射流向阀门1的上口和两边侧口排出，炸药层3瞬间产生的能量使Inconel 625管2被推向阀门1内壁，Inconel 625管2外壁与阀门1内壁碰撞形成新的冶金结合，进而将Inconel 625管2复合在阀门1内壁上，Inconel 625管2挡住阀门1侧开口的部分被爆炸切除。
实施例中，炸药层3下厚上薄，且中部形成有空腔5，空腔5的形状为倒平头圆锥体，雷管4放置在空腔5的底部。
图1为三通阀门实际组装结构示意图，本发明的625管与阀门内壁保留一定的间隙，在625管内铺设炸药，选用改性铵油炸药，设置炸药参数为：爆速≥3200m/s，爆热≥4000KJ/Kg，爆温2654℃，爆压519Mpa，密度0.75～0.90g/㎝3，猛度铅柱压缩值≥15mm，炸药量从底部向上逐渐减少，使炸药能量依次减弱，防止阀门口开裂或变形，雷管在炸药底部起爆，爆轰波从底部向上口传播，爆轰波形成的射流向阀门的上口和两边侧口排出，炸药瞬间产生的能量使625管外壁与阀门内壁形成新的冶金结合，同时炸药能量会把使阀门两侧开口的625管剪切掉，爆炸复合后，对阀门做了破坏性试验，按《NB/T47002-2009压力容器用爆炸焊接复合板 第二部分：镍-钢复合板》、ASME SA-265《镍和镍基合金复合钢板》标准进行了剪切强度检测，剪切强度τb ≥210Mpa，符合标准及阀门工况要求。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种复合阀门的制备方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤一、在待复合的阀门(1)内壁中放置金属材料 Inconel 625管(2)，Inconel 625管(2)与阀门(1)内壁保持一定间隙，Inconel 625管(2)垂直于阀门(1)的侧开口；
步骤二、在Inconel 625管(2)内铺设炸药层(3)，炸药层(3)贴在Inconel 625管(2)内壁上且炸药量从底部向上逐渐减少，控制炸药剂量，使爆炸复合过程中Inconel 625管(2)能在炸药能量的作用下由下至上依次向阀门(1)内壁加速运动，导致Inconel 625管(2)外壁在接触阀门(1)内壁时形成一定的弯折角；
步骤三、在炸药层(3)底部中间安放雷管(4)，完成准备工作；
步骤四、引爆雷管(4)，雷管(4)和炸药层(3)形成的爆轰波从底部向上口传播，爆轰波射流向阀门(1)的上口和两边侧口排出，炸药层(3)瞬间产生的能量使Inconel 625管(2)被推向阀门(1)内壁，Inconel 625管(2)外壁与阀门(1)内壁碰撞形成新的冶金结合，进而将Inconel 625管(2)复合在阀门(1)内壁上，Inconel 625管(2)挡住阀门(1)侧开口的部分被爆炸切除。
2.根据权利要求1所述的一种复合阀门的制备方法，其特征是：所述的炸药层(3)下厚上薄，且中部形成有空腔(5)，所述的空腔(5)的形状为倒平头圆锥体，所述的雷管(4)放置在空腔(5)的底部。
3.根据权利要求2所述的一种复合阀门的制备方法，其特征是：所述的阀门(1)内壁与Inconel 625管(2)之间的抗剪切强度≥210Mpa。
4.根据权利要求3所述的一种复合阀门的制备方法，其特征是：所述的炸药层(3)为改性铵油炸药。
5.根据权利要求4所述的一种复合阀门的制备方法，其特征是：所述的炸药层(3)爆速≥3200m/s，爆热≥4000KJ/Kg，爆温2654℃，爆压519Mpa。
6.根据权利要求5所述的一种复合阀门的制备方法，其特征是：所述的炸药层(3)密度0.75～0.90g/㎝3。
7.根据权利要求6所述的一种复合阀门的制备方法，其特征是：所述的炸药层(3)猛度铅柱压缩值≥15mm。
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