镍钢钛爆炸焊复合管生产方法、复合管及反应釜与流程

本发明涉及金属加工领域，尤其涉及一种镍钢钛爆炸焊复合管生产方法、复合管及反应釜。

背景技术

金属复合管指在一层金属管上覆以另外一种金属管，以达到在不降低使用效果(防腐性能、机械强度等)的前提下节约资源、降低成本的效果。复合方法通常有爆炸复合，爆炸轧制复合、轧制复合等。主要应用在防腐、压力容器制造，电建、石化、医药、轻工、汽车等行业。其中爆炸焊是指利用炸药爆炸产生的冲击力造成工件迅速碰撞而实现焊接的方法。这种焊接是利用炸药爆炸时的冲击波，使金属受到高速撞击，在十分短暂的冶金过程中相结合。爆炸焊接头常形成波状界面，结合强度高，界面电阻小。爆炸焊设备简单，生产费用低，适合工业化生产。

而钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。但是钛合金成形性不好、焊接性能差限制了其应用。相关使用爆炸焊接制成的钛基合金(例如：钛钢合金、钛铝合金)复合管由于焊接参数、焊接工艺不完善，容易产生结合不良、鼓包、大面积融化、表面烧伤、爆炸变形、爆炸脆裂、雷管区结合不良、边部破裂和爆炸打伤等缺陷，限制了以其为材料制成品的性能。

相关的反应釜广泛采用不锈钢材质，而为了应对高温高压反应，部分反应釜使用钛钢合金材质，利用钛合金耐热性好、强度高的特点，但是在长周期的使用过程中，发现反应釜内层出现腐蚀、点蚀等缺陷，严重的出现裂纹，危及反应生产的安全。

技术实现要素：

本发明的至少一个目的是提供一种克服相关爆炸焊接缺陷的镍钢钛爆炸焊复合管的生产方法，利用该方法生产的复合管及利用该复合管制成的反应釜。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种钛钢镍爆炸焊复合管生产方法，其特征在于，包括：

管材选取，选取内径50毫米、壁厚3.4毫米的不锈钢管，内径42毫米、壁厚1.5毫米的钛合金管和内径33毫米、壁厚0.7毫米的镍合金管；

炸药配置，配置质量分数为33％tnt、30％工业盐、25％珍珠岩、12％锯粉的炸药；

钛钢复合管焊前准备，使用丙酮去除不锈钢管表面的油污与杂质，使用质量分数为45％硝酸、5％氢氟酸以及50％水的溶液清洗钛合金管表面的氧化膜、油污与杂质；

钛钢复合管安装，装配所述不锈钢管以及所述钛合金管并使间距控制在0.7毫米到0.8毫米之间，依据复合管的高度，每100毫米管高装填炸药80克到100克，并在所述炸药与所述钛合金管之间填充水玻璃缓冲层；

钛钢复合管爆炸焊接，将所述不锈钢管及所述钛合金管放入固定好的夹装模具中，并在预留的位置安装雷管，随后起爆焊接；

钛钢复合管退火，将爆炸焊接得到的钛钢复合管至于500℃到750℃的恒温环境中退火3到10个小时；

钛钢复合管探测验伤、矫正与表面打磨，对退火冷却后的钛钢复合管探测验伤，并在所述碳钢复合管探测验伤符合要求后将所述钛钢复合管置于圆管矫正机中矫正，再进行表面打磨；

钛钢镍复合管焊前准备，以所述钛钢复合管为基管，在所述钛钢复合管内均匀打磨出至少4条深度大于0.01毫米的应力槽，将所述镍合金管经酒精清洗后至于所述钛钢复合管内部，依据复合管的高度，每100毫米管高装填炸药30克到55克，并在所述炸药与所述钛合金管之间填充沥青加水玻璃混合物缓冲层；

钛钢镍复合管爆炸焊接，将所述钛钢复合管及所述镍合金管放入固定好的夹装模具中，并在预留的位置安装雷管，随后起爆焊接；

钛钢镍复合管退火，将爆炸焊接得到的钛钢复合管置于300℃到450℃的恒温环境中退火3到10个小时；

钛钢镍复合管探测验伤、矫正与表面打磨，对退火冷却后的钛钢镍复合管探测验伤，并在所述碳钢镍复合管探测验伤符合要求后将所述钛钢镍复合管置于圆管矫正机中矫正，再进行表面打磨。

在一些实施例中，所述雷管的预留位置联通至所述不锈钢管或所述钛钢复合管的内部中心。

在一些实施例中所述生产方法还包括：超声波验伤，利用超声波检测所述钛钢复合管或所述钛钢镍复合管界面的结合情况。

在一些实施例中，所述超声波验伤还包括：定量测定所述钛钢复合管或所述钛钢镍复合管的结合面积，并在接合面积小于结合点所在截面总面积的7.5％时判定所述钛钢复合管或所述钛钢镍复合管不合格。

在一些实施例中，所述炸药配置还包括：炸药匀化处理，在避免火种的情况下均匀搅拌配置完成的炸药。

本发明还提供了一种钛钢镍爆炸焊复合管，所述钛钢镍爆炸焊复合管使用如前文所述任一项钛钢镍爆炸焊复合管生产方法制成。

本发明还提供了一种反应釜，包括电机、减速器、机架、机械密封、上封头、支座、内盘管、筒体、外盘管、下封头、搅拌桨、釜底轴和加热管，其特征在于，所述筒体由根据前文所述的钛钢镍爆炸焊复合管制成。

与现有技术相比，采用上述技术方案的本发明生产方法的优点在于：

克服结合不良：在爆炸焊接后，通过引爆速度较低的炸药，良好的起爆位置保证腹管与基管之间大部分结合，并且结合强度较高；

克服鼓包：通过选取合适的炸药量和通过模具保证爆炸焊腹管与基管之间的间距，形成良好的排气条件，防止复合管上局部凸起并充满气体，形成鼓包；

防止大面积融化：通过低爆速炸药和中信起爆法，创造良好的排气条件，减轻和消除金属管材结合面上出现大面积融化的现象；

防止表面烧伤：使用低爆速炸药和采用水玻璃、沥青等保护层置于炸药和管材之间，阻止腹管受爆炸热氧化烧伤；

防止爆炸变形：使用不锈钢作为基管，并在爆炸焊接后矫圆并做表面处理，防止爆炸焊后复合管在轴向、周向和径向三个方向的尺寸和形状发生宏观的和不规则的变化；

防止爆炸脆裂：采用耐高温的钛合金管以及镍合金管作为覆管，避免覆管在常温下抗冲击性能太低而产生的爆炸脆裂现象；

减少雷管区未结合的面积：将雷管引爆点安置在管材的中心，防止由于能量不足和排气不畅而导致的雷管区结合情况不好，未结合面积过大的现象，并通过超声波验伤防止内部未结合面积过大对复合管强度产生的不利影响；

防止边部破裂：通过减少管材边部的炸药量，增加覆管的尺寸，并设置周向的应力槽，减少并消除边部破裂的现象；

防止爆炸打伤：通过炸药均匀化处理，防止炸药结块及分布不均，避免局部能量过大，或者炸药内混油固态硬物，避免撞击覆管表面而出现麻坑、凹陷或小沟等，影响表面质量。

与现有技术相比，采用上述技术方案的本发明复合管及反应釜的优点在于：

与相关钛钢复合管相比，通过覆盖焊接镍合金，加强了复合管抵抗化学腐蚀的能力，减少了表面或内部缺陷对于高温、高压反应的敏感，减少内部裂纹的产生，保证了管材及反应釜的生产使用安全。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为一种镍钢钛爆炸焊复合管生产方法流程示意图；

图2为一种以镍钢钛爆炸焊复合管制成的反应釜的示意图。

图中：1-电机、2-减速器、3-机架、4-机械密封、5-上封头、6-支座、7-内盘管、8-筒体、9-外盘管、10-下封头、11-搅拌桨、12-釜底轴和13-加热管。

具体实施方式

下面可以参照附图1-2以及文字内容理解本发明的内容以及本发明与现有技术之间的区别点。

需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本发明的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本发明提供的任一技术手段进行替换或将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。

本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围，本发明的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。

本发明的至少一个目的是提出一种钛钢镍爆炸焊复合管生产方法，其特征在于，包括：

管材选取，选取内径50毫米、壁厚3.4毫米的不锈钢管，内径42毫米、壁厚1.5毫米的钛合金管和内径33毫米、壁厚0.7毫米的镍合金管；

炸药配置，配置质量分数为33％tnt、30％工业盐、25％珍珠岩、12％锯粉的炸药；

钛钢复合管焊前准备，使用丙酮去除不锈钢管表面的油污与杂质，使用质量分数为45％硝酸、5％氢氟酸以及50％水的溶液清洗钛合金管表面的氧化膜、油污与杂质；

钛钢复合管安装，装配所述不锈钢管以及所述钛合金管并使间距控制在0.7毫米到0.8毫米之间，依据复合管的高度，每100毫米管高装填炸药80克到100克，并在所述炸药与所述钛合金管之间填充水玻璃缓冲层；

钛钢复合管爆炸焊接，将所述不锈钢管及所述钛合金管放入固定好的夹装模具中，并在预留的位置安装雷管，随后起爆焊接；

钛钢复合管退火，将爆炸焊接得到的钛钢复合管至于500℃到750℃的恒温环境中退火3到10个小时；

钛钢复合管探测验伤、矫正与表面打磨，对退火冷却后的钛钢复合管探测验伤，并在所述碳钢复合管探测验伤符合要求后将所述钛钢复合管置于圆管矫正机中矫正，再进行表面打磨；

钛钢镍复合管焊前准备，以所述钛钢复合管为基管，在所述钛钢复合管内均匀打磨出至少4条深度大于0.01毫米的应力槽，将所述镍合金管经酒精清洗后至于所述钛钢复合管内部，依据复合管的高度，每100毫米管高装填炸药30克到55克，并在所述炸药与所述钛合金管之间填充沥青加水玻璃混合物缓冲层；

钛钢镍复合管爆炸焊接，将所述钛钢复合管及所述镍合金管放入固定好的夹装模具中，并在预留的位置安装雷管，随后起爆焊接；

钛钢镍复合管退火，将爆炸焊接得到的钛钢复合管置于300℃到450℃的恒温环境中退火3到10个小时；

钛钢镍复合管探测验伤、矫正与表面打磨，对退火冷却后的钛钢镍复合管探测验伤，并在所述碳钢镍复合管探测验伤符合要求后将所述钛钢镍复合管置于圆管矫正机中矫正，再进行表面打磨。

在一些实施例中，所述雷管的预留位置联通至所述不锈钢管或所述钛钢复合管的内部中心。

在一些实施例中所述生产方法还包括：超声波验伤，利用超声波检测所述钛钢复合管或所述钛钢镍复合管界面的结合情况。

在一些实施例中，所述超声波验伤还包括：定量测定所述钛钢复合管或所述钛钢镍复合管的结合面积，并在接合面积小于结合点所在截面总面积的7.5％时判定所述钛钢复合管或所述钛钢镍复合管不合格。

在一些实施例中，所述炸药配置还包括：炸药匀化处理，在避免火种的情况下均匀搅拌配置完成的炸药。

本发明还提供了一种钛钢镍爆炸焊复合管，所述钛钢镍爆炸焊复合管使用如前文所述任一项钛钢镍爆炸焊复合管生产方法制成。

本发明还提供了一种反应釜，包括电机1、减速器2、机架3、机械密封4、上封头5、支座6、内盘管7、筒体8、外盘管9、下封头10、搅拌桨11、釜底轴12和加热管13，其特征在于，所述筒体由根据前文所述的钛钢镍爆炸焊复合管制成。

与现有技术相比，采用上述技术方案的本发明生产方法的优点在于：

克服结合不良：在爆炸焊接后，通过引爆速度较低的炸药，良好的起爆位置保证腹管与基管之间大部分结合，并且结合强度较高；

克服鼓包：通过选取合适的炸药量和通过模具保证爆炸焊腹管与基管之间的间距，形成良好的排气条件，防止复合管上局部凸起并充满气体，形成鼓包；

防止大面积融化：通过低爆速炸药和中信起爆法，创造良好的排气条件，减轻和消除金属管材结合面上出现大面积融化的现象；

防止表面烧伤：使用低爆速炸药和采用水玻璃、沥青等保护层置于炸药和管材之间，阻止腹管受爆炸热氧化烧伤；

防止爆炸变形：使用不锈钢作为基管，并在爆炸焊接后矫圆并做表面处理，防止爆炸焊后复合管在轴向、周向和径向三个方向的尺寸和形状发生宏观的和不规则的变化；

防止爆炸脆裂：采用耐高温的钛合金管以及镍合金管作为覆管，避免覆管在常温下抗冲击性能太低而产生的爆炸脆裂现象；

减少雷管区未结合的面积：将雷管引爆点安置在管材的中心，防止由于能量不足和排气不畅而导致的雷管区结合情况不好，未结合面积过大的现象，并通过超声波验伤防止内部未结合面积过大对复合管强度产生的不利影响；

防止边部破裂：通过减少管材边部的炸药量，增加覆管的尺寸，并设置周向的应力槽，减少并消除边部破裂的现象；

防止爆炸打伤：通过炸药均匀化处理，防止炸药结块及分布不均，避免局部能量过大，或者炸药内混油固态硬物，避免撞击覆管表面而出现麻坑、凹陷或小沟等，影响表面质量。

与现有技术相比，采用上述技术方案的本发明复合管及反应釜的优点在于：

与相关钛钢复合管相比，通过覆盖焊接镍合金，加强了复合管抵抗化学腐蚀的能力，减少了表面或内部缺陷对于高温、高压反应的敏感，减少内部裂纹的产生，保证了管材及反应釜的生产使用安全。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

在本发明的描述中如果使用了术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等，那么上述术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备、机构、部件或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。