CS266322B2

CS266322B2 - Explosion welding

Info

Publication number: CS266322B2
Application number: CS8310013A
Authority: CS
Inventors: Witold Ing Sek; Krzysztof Ing Jakubowski
Original assignee: Inst Tech Cieplnej
Priority date: 1982-12-27
Filing date: 1983-12-27
Publication date: 1989-12-13
Also published as: ES8600099A1; RO88706A; EP0112578A1; DD214079A5; CA1208461A; EP0112578B1; PL140860B1; HUT34606A; JPS59147789A; ES528446A0; PL239805A1; CS1001383A2; DE3371607D1; HU189395B

Abstract

1. A method of explosive welding of a workpiece (1) onto a base workpiece (2) along a predetermined segment, according to which both surfaces of the workpieces (1, 2) to be joined extend, before they are welded, in an inclined angle (alpha) to each other forming a wedge-shaped widening free space, and an explosive (3) is arranged with a buffer layer (5) therebetween, on the first workpiece (1) which is to be applied to the base workpiece (2) under pressure by the welding process, characterized in that the explosive (4) is ignited from the wide end of the wedged-shaped free space between the two surfaces of the workpieces (1, 2) to be joined, that the explosive (3) is so chosen that the dynamic welding angle (delta), which is formed on the workpiece (1) to be welded on during the detonation of the explosive (3), is smaller than the inclined angle (alpha), that due to the ignition of the explosive (3) from the wide end of the wedged-shaped free space and due to the choice of the following which are matched to each other : the explosive (3), the form and size of the wedged-shaped widening free space between the two surfaces to be joined (1, 2) and the form of the buffer layer (5), it is achieved that on the segment A to be welded the projection V'k of the velocity Vk of the collision point K is in the opposite sense to the direction of the velocity of the detonation D.

Description

(57) Týká se zvláště trubek pro výrobu a opravy trubkových výměníků tepla a spočívá v tom, že se trubkovnice opatří na jednom svém okraji kuželovitým výřezem zužujícím se směrem do otvoru, vytvořeném v trubkovnici. Do otvoru v trubkovnici se vloží trubka určená к svaření s trubkovnicí. Vnitřní povrch trubky je opatřen inerční vrstvou, popřípadě vrstvami nebo obalem pro výbušninu. Mezi inerční vrstvy se vloží výbušnina nebo obal s výbušninou a výbušnina se zapálí ze strany výřezu v trubkovnici. Trubka se s trubkovnicí postupně svařuje, přičemž v důsledku výřezu vytvořeného v trubkovnici se trubka v délce výřezu vychyluje к jeho stěnám, nedosedá však na stěny výřezu.(57) In particular, it concerns tubes for the production and repair of tube heat exchangers and consists in that the tube sheet is provided with a conical cut at one of its edges, tapering towards a hole formed in the tube sheet. The tube intended for welding with the tube plate is inserted into the hole in the tube plate. The inner surface of the tube is provided with an inertial layer or layers or envelope for the explosive. An explosive or explosive wrapper is inserted between the inertial layers and the explosive is ignited from the cutout side of the tube sheet. The tube is gradually welded to the tube sheet, and as a result of the cut-out formed in the tube sheet, the tube in the length of the cut-out deviates towards its walls but does not abut on the cut-out walls.

CS 266 322 B2CS 266 322 B2

Vynález se týká svařování materiálů výbuchem, zvláště trubek pro výrobu a opravy trubkových výměníků tepla.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to explosion-proof welding of materials, in particular tubes for the manufacture and repair of tube heat exchangers.

Používání výbušniny к spojování kovů jo ve světě známě a používá но jí n/ipříkl.iě pro svařování trubek s trubkovnicemi výměníků tepla. Je znám těž způsob svařování výbuchem, jehož r.o užívá při stovnávátif Iruhok tlo rnvnohnznosl i , popřípadě ηζ,ίνόιιι n otvory I rnbkovn i ei'. Je těž známý způsob íiv.ií ov.íiií výbuchem trubky s úhlovým úkosem sl on nebo uzávěru s ol vorem trubkovnice.The use of explosives to bond metals is known in the world and uses it for welding tubes with tube sheets of heat exchangers. It is also known to use an explosion-welding method which, in comparing to Iruhok tnnnnnnnosnos, or ηζ, uses the orifices Innkkovn i ei '. There is also a known method for verifying the explosion of a pipe with an angled bevel of a tube or a plunger.

U obou způsobů a u všech známých řešení je směr detonace výbušniny shodný se směrem svařování trubky s trubkovnicí.In both methods and in all known solutions, the direction of detonation of the explosive is the same as the direction of welding the tube to the tube sheet.

Základní nedostatky dosud známých řešení svařování výbuchem hustě děrovaných trubkovnic, omezující rozsah použití způsobu při srovnávání trubky do rovnoběžnosti s otvorem trubkovnice, spočívají v relativně vysoké citlivosti způsobu na nerovnoběžnost okraje trubky s otvorem trubkovnice, v nutnosti používání výbušnin s malou detonační rychlostí v rozmeí 2 000 až 4 000 m/s a v obtížnosti výroby výbušniny s malým kritickým průměrem, zajištujícím žádoucí hodnotu poměru radiální rychlosti trubky a rychlosti výbuchu, to jest poměru zajištujícího žádoucí hodnotu úhlu dynamické srážky materiálů.The basic drawbacks of the prior art dense perforated tube sheet welding solutions, limiting the scope of the method when comparing the tube to the parallel to the tube sheet hole, are the relatively high sensitivity of the method to the non-parallelism of the tube edge with the tube hole up to 4,000 m / m and the difficulty of producing an explosive with a small critical diameter, providing a desirable value for the ratio of radial tube velocity to the rate of explosion, i.e., a ratio providing a desirable value for the dynamic collision angle of materials.

U způsobu, jehož se užívá při úkosu stěn trubky v úhlu vzhledem к okraji otvoru trubkovnice, spočívají nedostatky v pracném spojování drátů rozbušky, umístěné v trubce s výbušnou sítí a ve vysokém nákladu, jehož je třeba к dosažení jednoho spojení, v důsledku vysoké ceny.In the method used to bevel the tube walls at an angle to the edge of the tube plate opening, the drawbacks of laborious detonation of the detonator wires located in the tube with the explosive net and the high cost required to achieve one connection are due to the high cost.

Tyto nevýhody odstraňuje vynález, jehož podstata spočívá v tom, že se v základním deskovém materiálu vytvoří otvor, jehož vstupní úsek se směrem к čelu základního deskového materiálu rozšiřuje, do otvoru v základním deskovém materiálu s vloží dutý deskový materiál, který se má přivařit, do tohoto materiálu se vloží výbušnina, která se přivede к výbuchu, který se šíří ve směru odvráceném od vstupního otvoru v základním deskovém materiálu a způsobuje, že se dutý deskový materiál a základní deskový materiál, které se mají svařit, svařují postupně v stanovené délce od počátečního bodu srážky obou materiálů v protilehlém směru vůči směru šíření výbuchu, přičemž se během svařování vytváří v druhém deskovém materiálu dynamický úhel, který je menší než stanovený úhel v základním deskovém materiálu.These disadvantages are overcome by the invention, which consists in providing an opening in the base plate material, the inlet section of which extends towards the front of the base plate material, and inserting a hollow plate material to be welded into the opening in the base plate material. of this material, an explosive is inserted, which causes an explosion that propagates in a direction away from the inlet opening in the base plate material and causes the hollow plate material and the base plate material to be welded to be welded successively at a predetermined length from the initial the point of collision of the two materials in the opposite direction to the direction of propagation of the explosion, wherein during welding a dynamic angle is formed in the second sheet material, which is less than a specified angle in the base sheet material.

Základní deskový materiál, který se má svařit, obsahuje trubku uloženou v trubkovnici, mezi trubkou a trubkovnicí se vytvoří kuželovitý úkos zužující se ve směru šíření výbuchu odvráceném od čela trubkovnice směrem šíření výbuchu, přičemž úhel zúžení je větší než je skutečný úhel po dynamickém svaření trubky s trubkovnicí v závislosti na postupném svařování od počátečního bodu jejich srážky v opačném směru.The base sheet material to be welded comprises a tube embedded in the tube sheet, a tapered bevel tapering between the tube and the tube sheet is tapered in the direction of explosion propagation away from the face of the tube sheet in the direction of explosion propagation. with the tube sheet depending on the progressive welding from the starting point of their collision in the opposite direction.

Výhoda svařování materiálů výbuchem spočívá v tom, že zajišEuje relativně velkou geometrickou toleranci při svařování při malém jednotkovém nákladu na materiál a práci, jichž je třeba к dokonalému spojení, a umožňuje spojení trubky s trubkovnicí jedinou operací a jedinou výbušnou náloží, přičemž úsek trubkovnice je větší než průměr trubky, a trubka se současně rozšiřuje podél zbývající nepřivařené části trubkovnice. Způsob podle vynálezu usnadňuje svařování, zajišEuje jeho vysokou účinnost a jakost svaru. Umožňuje též používání výbušnin s velikou detonační rychlostí, větší než 5 000 m/s. Zvláště příznivých výsledků se dosahuje používáním způsobu podle vynálezu svařováním trubek s malým průřezem v hustě děrovaných trubkovnicích.The advantage of explosive welding of materials is that it provides a relatively high geometric tolerance for welding at a low unit cost of material and work to complete the connection, and allows the tube to be connected to the tube sheet with a single operation and a single explosive charge. than the diameter of the tube, and the tube simultaneously extends along the remaining un-welded portion of the tube sheet. The method according to the invention facilitates welding, ensures its high efficiency and weld quality. It also allows the use of explosives with a high detonation velocity of more than 5 000 m / s. Particularly favorable results are obtained by using the method according to the invention by welding tubes with a small cross-section in densely perforated tube sheets.

Způsob svařování materiálů výbuchem podle vynálezu je podrobněji vysvětlen na příkladu provedení znázorněném na výkresu, kde znázorňuje obr. 1 schéma způsobu, obr. 2 jednotku připravenou к výbuchu a obr. 3 svařování trubky s trubkovnicí.The method of explosion welding of materials according to the invention is explained in more detail on the embodiment shown in the drawing, in which Fig. 1 shows a process diagram, Fig. 2 an explosion-ready unit and Fig. 3 welding a tube with a tube sheet.

Výbušnina 2 3θ umístěna na inerční vrstvě 2 ^a přivádí se к výbuchu ve směru osy xThe explosive 2 3θ is placed on the inertia layer 2 ^and is supplied to the explosion in the x-axis direction

CS 266 322 B2 z čelní strany 2 potrubnice 2, přičemž přitlačuje desku 1., která se má přivařit, ve směru potrubnice 2· Tlakově svařování materiálu se uskutečňuje přes úsek A. Geometrické uspořádání má za následek, že v úseku Λ má detonační rychlost D výbušniny 2 ^a průmět rychlosti У_к ^{v bot1<Y}· srážky к materiálů, které se mají svařit, vůči směru detonační rychlosti D, opačný směr. U výbušného svařování trubky 1 s potrubnicí 2, je výbušnina umístěna souose s trubkouCS 266 322 B2 from the front side 2 of the pipe 2, pressing the plate 1 to be welded in the direction of the pipe 2 · The pressure welding of the material takes place via section A. The geometrical arrangement results in detonation velocity D in section Λ. explosives 2 ^and projection of velocity У _k ^{in bot1 <Y} · collisions k of materials to be welded to the direction of detonation velocity D, opposite direction. In the explosive welding of a pipe 1 to a pipe 2, the explosive is positioned coaxially with the pipe

I. lb»hit ί l·.. i Ί .· | ·)-ti i i. · i výbiu-h )<· i ни I м I <*· n a n.i č^lní ntrané pohubnlcc 2. ^K výbuchu dojde rozbuškou 4 po individuálním zapálení nebo zápalníci v případě skupinového uspořádání výbušnin 3. К svařování dochází přes úsek A. Volba vhodné výbušniny 3, tvar obalu nálože, působící současně s inverční vrstvou 5 a úhel có v otvoru potrubnice 2, který je větší než úhel cF dynamického svařování zaručují výhodu svařování výbuchem podle vynálezu.I. lb »hit ί l · .. i Ί. · | ^The explosion occurs by detonator 4 after individual ignition or firing in the case of a group arrangement of explosives 3.--výb výb h * * * * * na na na welding occurs through section A. The selection of a suitable explosive 3, the shape of the charge shell acting simultaneously with the invert layer 5 and the angle α in the opening of the tube 2 greater than the angle cF of the dynamic welding guarantee the advantage of explosion welding according to the invention.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Method for explosion welding of materials, in particular tubes for the production and repair of tubular heat exchangers, characterized in that an opening is formed in the base plate material whose inlet section extends towards the front of the base plate material and inserted into the hole in the base plate material the hollow plate material to be welded is loaded with an explosive which is brought to an explosion that propagates in a direction away from the inlet opening in the base plate material and causes the hollow plate material and the base plate material to they are welded, welding successively at a predetermined length from the starting point of the collision of the two materials in the opposite direction to the direction of the explosion propagation, producing a dynamic angle in the second sheet material during welding that is less than a specified angle in the base sheet material.

Method according to claim 1, characterized in that the base sheet material to be welded comprises a tube embedded in the tube sheet, a conical bevel tapering between the tube and the tube sheet is tapered in the direction of explosion propagation away from the front of the tube sheet. wherein the taper angle is greater than the actual angle after dynamic welding of the tube and tube sheet as a function of successive welding from the starting point of their collision in the opposite direction.

.1 drawing