CN203147097U - 铝-不锈钢管状过渡接头 - Google Patents

Abstract

本实用新型铝-不锈钢管状过渡接头是通过特种复合技术和强力旋压变形工艺将此两种熔点和性能相差悬殊的异种金属在其截面实现冶金结合状态的一种新的功能性材料和部件。制备出的铝-不锈钢管状过渡接头具有不锈钢材料环与纯镍过渡层结合为一体的特征；同时具有铝材环，铝材环与纯钛过渡层结合为一体，纯镍过渡层与纯钛过渡层结合为一体的特征。此接头具有一定的强度，尤其双金属交界面处需具备足够的结合强度，并在承受一定的压力和温度变换冲击（主要是-200℃至常温；压力通常为2～12MPa）后仍能保持良好的气密性。

Description

铝-不锈钢管状过渡接头

技术领域

本实用新型属于金属材料加工技术领域，特别是一种复合管接头的加工。

背景技术

铝-不锈钢管状过渡接头主要应用于空分装置和与此密切相关的钢铁、化工（如合成氨、大化肥）、石化（如PTA、乙烯）及近年兴起的煤化工等行业和其它低温工程。解决了上述行业装置中铝制压力容器与不锈钢制（或钢制）管道以及仪表接管的焊接（连接）难题。

由于铝及铝合金加工材在低温环境下具备优异的性能，因此广泛地应用于空分及其它低温装置中。而铝制容器或装置接管与不锈钢（或钢制）管道焊接（连接）一直是很棘手的难题，两者熔点相差约800℃且热导率、线胀系数等物理性能也相差较大。通常的熔化焊接方式难以实现良好的焊接。目前大多采用法兰式连接，但可靠性很差，占用空间大，经常跑冒滴漏，存在安全隐患。小型接管也有采用过摩擦焊接制取的铝-铜过渡接头，一端与铝制接管焊接，一端进行铜-不锈钢（钢）异种金属焊接。但这种方式也非常麻烦，铜-钢接头性能和可靠性通常也难以满足设计要求，一般应用于小口径的低压接管及仪表接管。

上世纪90年代后，国内曾有西北有色金属研究院、西北工业大学、北京航空工艺研究所、北京红光电缆附件厂等多家单位通过管、棒爆炸焊接包覆；铝棒、铜（不锈钢）棒的摩擦焊接等方式进行试制，但均未获得突破性进展。无论是爆炸焊接还是摩擦焊接铝、不锈钢除了熔点相差大难以形成扩散互溶，其次两者形成的金属间化合物的弥散更使界面组织和接头性能恶化，尤其是铝镁合金（如5083）与不锈钢焊接更为严重。目前通过管、棒爆炸焊接包覆只能获得Ф60mm以下的异径接头，且承压能力较低；通过摩擦焊接可获得Ф80mm以下的铜-铝接头；对于厚壁、大口径铝-不锈钢管状过渡接头焊接以上两种方式仍束手无策。目前，空分及其它低温装置用铝-不锈钢管状接头仍需大量从法国及美国进口，本实用新型将就此打破垄断。根据法国液化空气公司公布的资料，所能提供的铝-不锈钢管状过渡接头供货范围为：Ф15～Ф600mm；最高承压10Mpa；焊接时接头双金属交界面处温度不超过130℃。法国公司产品在现场施工焊接时需在接头双金属交界面处附着具有温度指示的热敏电阻以监测此处温度是否超过限定的温度，超温时停止作业，从而调整焊接速度、冷却和保护措施。因此，施工和作业效率较低。

实用新型内容

本实用新型目的是提出一种铝-不锈钢管状过渡接头，以满足不同金属管道之间的连接。

铝-不锈钢管状过渡接头，其特征是具有不锈钢材料环，不锈钢材料环与纯镍过渡层结合为一体；同时具有铝材环，铝材环与纯钛过渡层结合为一体，纯镍过渡层与纯钛过渡层结合为一体。

本实用新型优点是：1、采用多次爆炸复合技术实现铝板与不锈钢板的良好焊接，使铝层厚度达到15～40mm。2、 铝与不锈钢之间采用了多层金属过渡层，其中金属纯镍具有防止脆性相产生和金属间化合物的弥散；金属纯钛具备优异的绝热性能，其导热系数约为铝的1/10。从而使铝-不锈钢接头的耐压能力达到16Mpa以上，分离强度达到140Mpa以上，焊接时界面温度可承受高达350℃。极大的提高了铝-不锈钢管状过渡接头的可靠性和现场焊接作业的效率。

附图说明

图1为本实用新型管状接头剖面示意图（平面结合）。

图2为本实用新型管状接头剖面示意图（曲面结合）。

具体实施方式

如图1、或2所示的复合管状接头，其具有不锈钢材料环1，不锈钢材料环1与纯镍过渡层2结合为一体；同时具有铝材环4，铝材环4与纯钛过渡层3结合为一体，纯镍过渡层2与纯钛过渡层3结合为一体。 纯镍过渡层2与纯钛过渡层3结合面为平面或曲线面。

本实用新型按照如下步骤实施：

（1）以厚不锈钢板为基层，依次将镍板、钛板、铝板分别进行爆炸复合成为一体；

（2）管坯切割：将整体复合板钻孔切割成环形坯料，经车床加工作为管坯；

（3）旋压成型：将管坯卡套装在强力旋压变形设备芯模上，从铝材一侧开始通过2～5道次的强力变形使铝和不锈钢得到延伸，达到设计长度和管径。通过强力旋压变形使铝和不锈钢得到延伸到最终使长度达到220～350mm,并且铝、钢各半。

本实用新型铝-不锈钢管状过渡接头是通过特种复合技术和强力旋压变形工艺将此两种熔点和性能相差悬殊的异种金属在其截面实现冶金结合状态的一种新的功能性材料和部件。一般长度为200～300mm,直径Ф15～Ф1000mm,壁厚2～20mm;铝（5083）、不锈钢（ASME SA240-304）各半。此接头应具有一定的强度，尤其双金属交界面处需具备足够的结合强度，并在承受一定的压力和温度变换冲击（主要是-200℃至常温；压力通常为2～12Mpa）后仍能保持良好的气密性。本实用新型所采用的特种复合技术成熟，易于实施；强力变型工艺源于航天科技；而且接头管坯在强力旋压变形过程中是对界面结合强度的一种有效的“破坏性”检验，并且通过多道次的强力变形使截面结合区界面呈现出阶梯状，增大了结合面积，提高了接头界面抗拉强度。因此，本实用新型生产工艺新颖，工序简单，组距范围大，且成本为进口产品的30～50%。

Claims (2)

1.铝-不锈钢管状过渡接头，其特征是具有不锈钢材料环（1），不锈钢材料环（1）与纯镍过渡层（2）结合为一体；同时具有铝材环（4），铝材环（4）与纯钛过渡层（3）结合为一体，纯镍过渡层（2）与纯钛过渡层（3）结合为一体。

2.根据权利要求1所述的铝-不锈钢管状过渡接头，其特征是纯镍过渡层（2）与纯钛过渡层（3）结合面为平面或曲线面。

Images