Способ соединения деталей Советский патент 1993 года по МПК B23P11/02 

Изобретение относится к способам соединения деталей из разнородных материалов и может быть использовано, в частности для герметичного соединения трубопроводов, крепления трубок в решетках и досках теплообменников.

Цель изобретения - упрощение процесса и повышение его технологичности.

На фиг.1 показано соединение двух цилиндрических труб по торцам; на фиг.2 - закрепление трубок в отверстиях трубной доски теплообменника,

П р и м е р 1. В торцах длинномерных труб 1,2 (фиг.1) из нержавеющей стали 12Х118Н10Т и меди выполняют кольцевые проточки, образующие полость при стыковке торцов труб друг с другом. В, полость по скользящей посадке помещают, двухслойное кольцо, в котором внутренний слой 3 выполнен из гидрида титана, а охватывающие его слои 4 выполнены из циркония. После сборки и стыковки труб, место соединения нагревают на воздухе с помощью кольцевого электронагревателя, который устанавливают снаружи стыка. Температуру

нагрева со скоростью 50°/С, увеличивают до 300-35р°С, выдерживают 5 мин и далее продолжаютнагрев до 600°С со скоростью 100-150°/С. При этом, начиная с температуры 300°С, происходил все более интенсивная десорбция водорода из слоя TiHa и его абсорбция слоями Zr. При достижении температуры 600°С и выдержке в течение заданного времени, гидрид титана превращается в титан, а цирконий - ,в гидрид циркония. Исходный объем, занимаемый в кольце слоями Т1Й2 и Zr, выбирают так, чтобы увеличение слоев 4 при их гидрировании превышало уменьшение объема слоя 3 при его дегидрировании и обеспечивало плотное м прочное соединение торцов труб друг с другом.

В примере для соединения толстостенных труб наружным диаметром 150 мм м толщиной стенки 8 мм начальная толщина слоев 3 и 4 составляет 1 мм каждый, длина втулки 10 мм. Выдержка места соединения при 600°С составляет 30 мин. При эксплуатации трубопровода давление рабочей газообразной среды равно 2,5 МПа, температура. 400°С. Полученное соединение обладает

СйЭ

герметичностью и прочностью при указанных условиях.

П р и м е р 2. Осуществляют закрепление труб 1 в отверстиях трубной, доски 2 еплообменника (фиг.2). В кольцевую поость между трубой и отверстием доски вставляют последовательно друг за другом втулки 3 из гидридобразующего компактного материала-титана и холоднопрессованные втулки 4 из порошкового гидридсодержащего материала на основе сплава титан-железо. После установки втулок в кольцевую полость так, чтобы титановые втулки закрывали ее торцы, полость герметизируют по торцам, Затем внутрь трубы вставляют штырьковый электронагреватель, обеспечивают подъем температуры до 350°С и выдержку в течение заданного времени. В производственных условиях может использоваться специальный многаштырьковый нагреватель, позволяющих вести одновременный нагрев нескольких десятков труб. В результате нагрева происходит десорбцию водорода из порошкообразных втулок 4 и его абсорбция титановыми втулками 3, которые, при превращении титана в гидрид титана увеличиваются в объеме и плотно закрепляют трубы 1 в отверстиях доски 2.

В соответствии с данным примером осуществлялось закрепление труб 07x1 мм, выполненных из никелевого сплава, в толстостенной (170 мм) трубной доске парогенератора. В каждом кольцевом зазоре равном 1,5 мм, было установлено три титановых и две гидрйдных (титан-железо-водород) втулки, каждая длиной по 34 мм. Выдержка места соединения при 350°С составляла 60 мин. При увеличении темпера- туры до 450°С время выдержки может быть уменьшено до 30 мин. Соединение обеспе- чивает герметичное и прочное закрепление труб, отвечающее требованиям зксплуата- ции изделия.

В способе могут быть использованы различные сочетания переходных металлов и сплавов на их основе для изготовления промежуточного (гидридобразующего) и до- полнительного (гидридсодержащего) элементов, например, цирконий-гидрид титана, гидрид титан-железа; ниобий-гид: рид циркония, гидрид титана; иттрий-гидрид ниобия, гидрид циркония; титан-гидрид

титан-железа,гидрид лантан-никеля;титанжелезо-гидрид лантан-никеля и др. В настоящее время в технике получены десятки многокомпонентных сплавов, способных к абсорбции и десорбции водорода в диапазоне температур от комнатных до 1000°С. Такие сплавы могут быть широко использованы в способе.

Способ обеспечивает упрощение процесса соединения деталей за счет исключения необходимости размещения всей сборки деталей в водородной печи или ка-, мере. Процесс производится при нагреве только, места соединения от любого подходящего локального источника тепла (горелка, электронагреватель и т.п.).

Это позволяетбездополнительныхзатрат осуществлять соединение крупногабаритных деталей в химическом и теплоэнергетическом машиностроении, например, производить

замену труб и закрепление отдельных труб в промышленных теплообменниках без разборки трубных досок.

Формула изобретения Способ соединения деталей, при котором в местах соединения образуют полость, размещают в ней промежуточный элемент из гидридобразующего материала и производят его гидрирование в атмосфере водорода, отличающийся тем, что, с целью

упрощения процесса и повышения его технологичности, в полости размещают дополнительный элемент из гидридсодержащего материала, а атмосферу водорода создают за счет дегидрирования дополнительного

элемента.

7///Л ш,

f r r f f, j л УЛ./У VVA V A 4, XV V

Использование: соединение деталей из разнородных материалов, герметичное соединение трубопроводов, крепление трубок в решетках и досках теплообменников, Сущность .изобретения: в местах соединения образуют полость, размещают в ней промежуточный элемент из гидридобразующего материала и дополнительный элемент из гидридсодержащего материала, нагревают место соединения. Атмосферу водорода со-, здают за счет дегидрирования дополнительного элемента. 2 ил,

Фа 8.1