RU2208850C2 - Способ соединения трубчатых деталей из разнородных материалов, преимущественно направляющих каналов тепловыделяющих сборок ядерного реактора - Google Patents
Способ соединения трубчатых деталей из разнородных материалов, преимущественно направляющих каналов тепловыделяющих сборок ядерного реактора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2208850C2 RU2208850C2 RU2001123082/06A RU2001123082A RU2208850C2 RU 2208850 C2 RU2208850 C2 RU 2208850C2 RU 2001123082/06 A RU2001123082/06 A RU 2001123082/06A RU 2001123082 A RU2001123082 A RU 2001123082A RU 2208850 C2 RU2208850 C2 RU 2208850C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wire
- stainless steel
- pipe
- tubular parts
- zirconium pipe
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии сборки деталей и узлов, в частности при соединении трубчатых деталей из разнородных материалов, и может быть использовано в различных областях техники. Способ заключается в том, что на наружную поверхность циркониевой трубы 2 устанавливают с натягом по спирали проволоку 3 из нержавеющей стали, предварительно навитую. Затем устанавливают трубу с проволочной навивкой внутрь внешней трубы 1 из нержавеющей стали. Осуществляют ротационное обжатие по наружной поверхности внешней трубы. Величину натяга выбирают в зависимости от отношения внутреннего диаметра Dспс проволочной спирали в свободном состоянии к внутреннему диаметру Dспн проволочной спирали в навитом состоянии. Данное отношение составляет от 0,73 до 0,84. Диаметр d проволоки из нержавеющей стали выбирают от 0,47•Δ до 0,53•Δ, где Δ - толщина стенки циркониевой трубы. В результате повышается степень фиксации проволоки на циркониевой трубе, уменьшается неравномерность внедрения проволоки в материалы трубчатых деталей, исключается образование в соединении зон с низкими механическими и коррозионными свойствами, повышается надежность соединения трубчатых деталей в условиях радиационного облучения. 4 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение.
Изобретение относится к технологии сборки деталей и узлов, в частности при соединении трубчатых деталей из разнородных материалов, и может быть использовано в различных областях техники: в химическом, авиационном энергетическом машиностроении и пр., особенно в атомном машиностроении при соединении изделий, которые эксплуатируются в условиях повышенных температур и подвергаются воздействию агрессивных сред и нейтронного потока.
Уровень техники
В самых различных областях машиностроения и в быту используется множество способов соединения деталей, в частности, трубчатой формы, выполненных как из однородных материалов, так и из разнородных материалов. Соединения выполняют с помощью клея, сварки трением, электронно-лучевой сварки, диффузионной сварки, при помощи муфт, резьбовых элементов, посредством промежуточных элементов и пр.
В самых различных областях машиностроения и в быту используется множество способов соединения деталей, в частности, трубчатой формы, выполненных как из однородных материалов, так и из разнородных материалов. Соединения выполняют с помощью клея, сварки трением, электронно-лучевой сварки, диффузионной сварки, при помощи муфт, резьбовых элементов, посредством промежуточных элементов и пр.
Известен способ соединения труб, заключающийся во введении между трубами герметизирующего клеевого состава (SU 1679124, F 16 L 13/04, 1986). Использование клеевого состава упрощает технологию соединения трубчатых деталей и позволяет соединять элементы из разнородных материалов. Однако использовать такое соединение в условиях высоких температур, тем более при значительных механических нагрузках, невозможно в связи с разрушением клеевого состава.
Известен способ холодной сварки разнородных металлов, заключающийся в том, что детали из разнородных металлов помещают между пуансонами сварочного аппарата и сжимают значительным давлением (SU 1727293, В 23 К 20/00, 1989). При повышенных давлениях частицы металлов проникают друг в друга, обеспечивая соединение деталей. Способ не обеспечивает достаточную прочность соединения.
Известен способ сварки трением деталей из разнородных материалов с применением промежуточной вставки из материала, более мягкого, чем свариваемые материалы (SU 1764901, В 23 К 20/12, 1989). Данный способ имеет высокую трудоемкость и не обеспечивает необходимую прочность при эксплуатации соединения в условиях высоких температур.
Способ диффузионной сварки нержавеющих сталей с несвариваемыми составами предполагает установку между соединяемыми поверхностями промежуточной трехслойной переходной прокладки, внешние слои которой свариваются с соединяемыми деталями (SU 1593849, В 23 К 20/16, 1988). Способ позволяет получить качественное соединение при работе в условиях высоких температур и нагрузок.
Наиболее близким по технической сущности к описываемому изобретению является способ соединения трубчатых деталей из разнородных материалов, преимущественно направляющих каналов тепловыделяющих сборок ядерного реактора, заключающийся в том, что на наружную поверхность циркониевой трубы навивают по спирали проволоку из нержавеющей стали, устанавливают циркониевую трубу с проволочной навивкой внутрь внешней трубы из нержавеющей стали и осуществляют ротационное обжатие по наружной поверхности внешней трубы (RU 2127178, В 23 К 20/16, 1999). В известном способе после навивки проволоки из нержавеющей стали на поверхность циркониевой трубы осуществляют фиксацию проволочной спирали путем сварки ее концов с наружной поверхностью циркониевой трубы. Однако фиксация спирали посредством сварки может привести к негативному воздействию в процессе соединения труб при ротационном обжатии и при эксплуатации в условиях высоких нагрузок, особенно в условиях радиационного облучения по следующим причинам. Во-первых, несмотря на приварку концов проволоки к наружной поверхности циркониевой трубы, витки проволоки могут перемещаться вдоль оси циркониевой трубы под действием сил, воздействующих на проволоку в процессе ротационного обжатия. В результате витки проволоки будут внедрены в материалы труб с неравномерным шагом, что снижает прочность соединения. Во-вторых, неравномерный шаг витков проволоки приведет к тому, что при внедрении проволоки в материалы труб будет иметь место неоднородная деформация в различных поперечных сечениях проволоки, что также снизит надежность и прочность соединения. В-третьих, при сварке концов проволоки с наружной поверхностью циркониевой трубы в зоне сварки образуется эвтектика с низкими механическими и коррозионными свойствами, что недопустимо. Кроме того, негативные вышеотмеченные факторы будут усилены в условиях радиационного облучения, а сварка концов проволоки с поверхностью циркониевой трубы увеличивает трудоемкость технологического процесса в целом.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является разработка и создание способа соединения трубчатых деталей из разнородных материалов, упрощающего технологию изготовления и обеспечивающего повышение прочности соединения в условиях высоких температур и силовых нагрузок, особенно в агрессивных средах, под действием давлений и радиационного облучения.
Задачей настоящего изобретения является разработка и создание способа соединения трубчатых деталей из разнородных материалов, упрощающего технологию изготовления и обеспечивающего повышение прочности соединения в условиях высоких температур и силовых нагрузок, особенно в агрессивных средах, под действием давлений и радиационного облучения.
В результате решения данной задачи могут быть получены новые технические результаты, заключающиеся в повышении степени фиксации проволоки на циркониевой трубе, уменьшении неравномерности внедрения проволоки в материалы трубчатых деталей и в исключении образования в соединении зон с низкими механическими и коррозионными свойствами, а также в повышении надежности соединения трубчатых деталей в условиях радиационного облучения.
Данные технические результаты достигаются тем, что в способе соединения трубчатых деталей из разнородных материалов, преимущественно направляющих каналов тепловыделяющих сборок ядерного реактора, заключающемся в том, что циркониевую трубу с проволочной навивкой устанавливают внутрь внешней трубы из нержавеющей стали и осуществляют ротационное обжатие по наружной поверхности внешней трубы, проволоку предварительно навивают, затем устанавливают на поверхность циркониевой трубы с натягом, характеризующимся тем, что отношение внутреннего диаметра Dспс проволочной спирали из нержавеющей стали в свободном состоянии к внутреннему диаметру Dспс проволочной спирали из нержавеющей стали в навитом состоянии составляет от 0,73 до 0,84, причем диаметр d проволоки из нержавеющей стали выбирают от 0,47•Δ до 0,53•Δ, где Δ - толщина стенки циркониевой трубы.
Отличительная особенность настоящего изобретения состоит в следующем. Осуществление установки проволоки на наружную поверхность с натягом позволяет, с одной стороны, повысить надежность фиксации всех витков проволоки на циркониевой трубе и исключить смещение витков проволоки в процессе ротационного обжатия. С другой стороны, установка проволоки на циркониевую трубу с натягом исключает необходимость проведения операции приварки концов проволоки к наружной поверхности циркониевой трубы, что исключает образование на циркониевой трубе зон с низкими механическими и коррозионными свойствами. Усилие натяга выбрано экспериментально. Величина натяга характеризуется отношением внутреннего диаметра Dспс проволочной спирали в свободном состоянии к внутреннему диаметру Dспс проволочной спирали в навитом состоянии и составляет от 0,73 до 0,84. Очевидно, что при установке проволоки с натягом на циркониевую трубу после снятия проволочной спирали с трубы ее диаметр уменьшится за счет упругих свойств материала проволоки. Если внутренний диаметр Dспс проволочной спирали в свободном состоянии после установки с натягом и снятии с циркониевой трубы больше 0,84•Dспс, то величина натяга мала для надежной фиксации спирали. Если внутренний диаметр Dспс проволочной спирали в свободном состоянии после установки с натягом и снятии с циркониевой трубы будет меньше 0,73•Dспс, то возможна существенная пластическая деформация проволоки, а также формоизменение циркониевой трубы при установке проволоки на циркониевую трубу с натягом. Естественно, что внутренний диаметр Dспс проволочной спирали в навитом состоянии равен наружному диаметру Dцт циркониевой трубы. При фиксации проволоки за счет натяга существенным является не только величина натяга, но и диаметр d проволоки в зависимости от толщины Δ стенки циркониевой трубы. Если диаметр проволоки меньше, чем 0,47•Δ, проволока в меньшей степени внедряется в циркониевую трубу при ротационном обжатии и не создает требуемой прочности соединения. Если диаметр проволоки больше 0,53•Δ, то возможно формоизменение циркониевой трубы в процессе ротационного обжатия, поскольку навивка проволоки на трубу осуществляется с натягом, при котором циркониевая труба подвергается механическому нагружению.
На фиг. 1 показан общий вид соединения, получаемого при реализации описываемого способа.
На фиг. 2 изображена часть проволочной спирали, установленной с натягом на поверхность циркониевой трубы.
На фиг.3 изображена проволочная спираль в свободном состоянии.
На фиг.4 приведена картина внедрения в металл трубчатых деталей.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.
Соединение состоит из внешней трубы 1, выполненной из нержавеющей стали, в которую установлена циркониевая труба 2. На наружной поверхности циркониевой трубы установлена по спирали проволока 3 из нержавеющей стали. Проволоку из нержавеющей стали устанавливают на поверхность циркониевой трубы с натягом. Величину натяга определяют несложными экспериментами исходя из получаемых отношений внутреннего диаметра Dспс проволочной спирали из нержавеющей стали в свободном состоянии к внутреннему диаметру Dспн проволочной спирали из нержавеющей стали в навитом состоянии в зависимости от усилия натяга. Усилие натяга выбирают таким образом, чтобы указанное отношение составляло от 0,73 до 0,84. При изготовлении трубчатых деталей из нержавеющей стали и цирконийсодержащих материалов путем установки проволоки с натягом необходимо использовать проволоку с диаметром d, величина которого зависит от толщины Δ стенки циркониевой трубы. Диаметр d проволоки из нержавеющей стали выбирают от 0,47•Δ до 0,53•Δ. Предварительно навитую проволоку 3 устанавливают на поверхность циркониевой трубы с натягом на стандартном оборудовании.
Способ осуществляют следующим образом. Предварительно навитую проволоку 3 устанавливают на наружную поверхность циркониевой трубы 2 с натягом, количество витков которой, а следовательно, шаг навивки выбирают путем проведения несложных экспериментов в зависимости от требуемой прочности соединения. Затем циркониевую трубу 2 с установленной на ней проволокой 3 вставляют в трубу 1 из нержавеющей стали и производят окончательную операцию - ротационное обжатие на любом известном оборудовании. В результате происходит деформация проволоки 3 и ее внедрение в стенку трубы 1 из нержавеющей стали и стенку циркониевой трубы 2 (фиг.4).
Надежность фиксации внутренней циркониевой трубы 2 в трубе 1 из нержавеющей стали с промежуточным элементом - проволокой 3, установленной по спирали, подтверждена при нагреве соединения до температуры 350oС с механическим нагружением до требуемой величины.
Таким образом, использование описываемого способа позволяет за счет простой технологии с использованием стандартного известного оборудования получить надежное соединение трубчатых деталей при обеспечении прочности, надежности и герметичности. Особенно способ рекомендуется использовать при изготовлении направляющих каналов для тепловыделяющих сборок ядерных реакторов, поскольку соединение надежно функционирует в условиях радиационного облучения.
Claims (1)
- Способ соединения трубчатых деталей из разнородных материалов, преимущественно направляющих каналов тепловыделяющих сборок ядерного реактора, заключающийся в том, что циркониевую трубу с проволочной навивкой устанавливают внутрь внешней трубы из нержавеющей стали и осуществляют ротационное обжатие по наружной поверхности внешней трубы, отличающийся тем, что проволоку предварительно навивают, затем устанавливают на поверхность циркониевой трубы с натягом, характеризующимся тем, что отношение внутреннего диаметра Dспс проволочной спирали из нержавеющей стали в свободном состоянии к внутреннему диаметру Dспн проволочной спирали из нержавеющей стали в навитом состоянии составляет от 0,73 до 0,84, причем диаметр d проволоки из нержавеющей стали выбирают от 0,47•Δ до 0,53•Δ, где Δ - толщина стенки циркониевой трубы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001123082/06A RU2208850C2 (ru) | 2001-08-17 | 2001-08-17 | Способ соединения трубчатых деталей из разнородных материалов, преимущественно направляющих каналов тепловыделяющих сборок ядерного реактора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001123082/06A RU2208850C2 (ru) | 2001-08-17 | 2001-08-17 | Способ соединения трубчатых деталей из разнородных материалов, преимущественно направляющих каналов тепловыделяющих сборок ядерного реактора |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2208850C2 true RU2208850C2 (ru) | 2003-07-20 |
RU2001123082A RU2001123082A (ru) | 2003-07-20 |
Family
ID=29210252
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001123082/06A RU2208850C2 (ru) | 2001-08-17 | 2001-08-17 | Способ соединения трубчатых деталей из разнородных материалов, преимущественно направляющих каналов тепловыделяющих сборок ядерного реактора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2208850C2 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101943195A (zh) * | 2010-09-13 | 2011-01-12 | 中国核电工程有限公司 | 一种拉杆端部紧固接头及其制作方法 |
RU2633760C2 (ru) * | 2017-01-31 | 2017-10-18 | Юрий Васильевич Потапов | Устройство для навивки проволочной спирали на трубчатую оболочку |
RU2636962C1 (ru) * | 2016-11-23 | 2017-11-29 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" | Способ получения неразъемного соединения осесимметричных полых деталей из разнородных материалов |
CN113427096A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-09-24 | 中国航发贵州黎阳航空动力有限公司 | 一种用于试样钎焊的工装及试样装炉方法 |
-
2001
- 2001-08-17 RU RU2001123082/06A patent/RU2208850C2/ru active
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101943195A (zh) * | 2010-09-13 | 2011-01-12 | 中国核电工程有限公司 | 一种拉杆端部紧固接头及其制作方法 |
CN101943195B (zh) * | 2010-09-13 | 2012-07-11 | 中国核电工程有限公司 | 一种拉杆端部紧固接头及其制作方法 |
RU2636962C1 (ru) * | 2016-11-23 | 2017-11-29 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" | Способ получения неразъемного соединения осесимметричных полых деталей из разнородных материалов |
RU2633760C2 (ru) * | 2017-01-31 | 2017-10-18 | Юрий Васильевич Потапов | Устройство для навивки проволочной спирали на трубчатую оболочку |
CN113427096A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-09-24 | 中国航发贵州黎阳航空动力有限公司 | 一种用于试样钎焊的工装及试样装炉方法 |
CN113427096B (zh) * | 2021-07-01 | 2022-06-03 | 中国航发贵州黎阳航空动力有限公司 | 一种用于试样钎焊的工装及试样装炉方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6419147B1 (en) | Method and apparatus for a combined mechanical and metallurgical connection | |
EP0071261B1 (en) | Corrosion-resistant, multiple-wall pipe structure and method | |
US8083268B2 (en) | Coupling, joint and method for fixedly and sealingly securing components to one another | |
US4883292A (en) | Corrosion resisting steel pipe and method of manufacturing same | |
US5992898A (en) | Quick-connect assembly and method of manufacture | |
RU2208850C2 (ru) | Способ соединения трубчатых деталей из разнородных материалов, преимущественно направляющих каналов тепловыделяющих сборок ядерного реактора | |
US7841509B2 (en) | Method of brazing with two different braze compositions | |
US4914950A (en) | Ceramic conduit assembly with metal outer tube | |
RU2157478C1 (ru) | Способ соединения металлических труб с внутренним покрытием | |
US5690148A (en) | Closure fitting and flexibility support assembly for double-containment piping systems | |
EP0134566A2 (en) | Method for permanent joining of tubular members | |
RU2127178C1 (ru) | Способ соединения деталей из разнородных материалов | |
RU2079033C1 (ru) | Способ соединения труб с внутренним покрытием | |
JPH04219590A (ja) | パイプの漏出箇所をブリッジするための金属スリーブ | |
EP3660376B1 (en) | Pipe joint and pipe joint structure | |
KR880002284B1 (ko) | 건축용 금속제 봉제의 연결방법 | |
JP4439309B2 (ja) | 油浸形ソレノイド | |
EP0163957B1 (en) | Corrosion-resistant pipe coupling structures | |
AU2020355421B2 (en) | Method for producing a pipeline arrangement, and pipeline arrangement | |
CN212178112U (zh) | 一种具有胶粘界面的双金属复合焊管 | |
RU2084024C1 (ru) | Корпус канала ядерного реактора | |
JPH0549385B2 (ru) | ||
RU22814U1 (ru) | Полимерный трубопровод | |
EP0163958A1 (en) | Corrosion-resistant pipe coupling structures | |
JPS60222682A (ja) | 耐蝕鋼管及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20100916 |