專利名稱：鋁-不銹鋼管狀過渡接頭的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于金屬材料加工技術領域，特別是一種復合管接頭的加工。
背景技術：
鋁-不銹鋼管狀過渡接頭主要應用于空分裝置和與此密切相關的鋼鐵、化工(如合成氨、大化肥)、石化(如PTA、乙烯)及近年興起的煤化工等行業和其它低溫工程。解決了上述行業裝置中鋁制壓力容器與不銹鋼制(或鋼制)管道以及儀表接管的焊接(連接)難題。由于鋁及鋁合金加工材在低溫環境下具備優異的性能，因此廣泛地應用于空分及其它低溫裝置中。而鋁制容器或裝置接管與不銹鋼(或鋼制)管道焊接(連接)一直是很棘手的難題，兩者熔點相差約800°C且熱導率、線脹系數等物理性能也相差較大。通常的熔化焊接方式難以實現良好的焊接。目前大多采用法蘭式連接，但可靠性很差，占用空間大，經常跑冒滴漏，存在安全隱患。小型接管也有采用過摩擦焊接制取的鋁-銅過渡接頭，一端與鋁制接管焊接，一端進行銅-不銹鋼(鋼)異種金屬焊接。但這種方式也非常麻煩，銅-鋼接頭性能和可靠性通常也難以滿足設計要求，一般應用于小口徑的低壓接管及儀表接管。上世紀90年代后，國內曾有西北有色金屬研究院、西北工業大學、北京航空工藝研究所、北京紅光電纜附件廠等多家單位通過管、棒爆炸焊接包覆；鋁棒、銅(不銹鋼)棒的摩擦焊接等方式進行試制，但均未獲得突破性進展。無論是爆炸焊接還是摩擦焊接鋁、不銹鋼除了熔點相差大難以形成擴散互溶，其次兩者形成的金屬間化合物的彌散更使界面組織和接頭性能惡化，尤其是鋁鎂合金(如5083)與不銹鋼焊接更為嚴重。目前通過管、棒爆炸焊接包覆只能獲得Φ60πιπι以下的異徑接頭，且承壓能力較低；通過摩擦焊接可獲得Φ80πιπι以下的銅-鋁接頭；對于厚壁、大口徑鋁-不銹鋼管狀過渡接頭焊接以上兩種方式仍束手無策。目前，空分及其它低溫裝置用鋁-不銹鋼管狀接頭仍需大量從法國及美國進口，本實用新型將就此打破壟斷。根據法國液化空氣公司公布的資料，所能提供的鋁-不銹鋼管狀過渡接頭供貨范圍為:Φ15 ·Φ600πιπι ;最高承壓IOMpa ;焊接時接頭雙金屬交界面處溫度不超過130°C。法國公司產品在現場施工焊接時需在接頭雙金屬交界面處附著具有溫度指示的熱敏電阻以監測此處溫度是否超過限定的溫度，超溫時停止作業，從而調整焊接速度、冷卻和保護措施。因此，施工和作業效率較低。

實用新型內容本實用新型目的是提出一種鋁-不銹鋼管狀過渡接頭，以滿足不同金屬管道之間的連接。鋁-不銹鋼管狀過渡接頭，其特征是具有不銹鋼材料環，不銹鋼材料環與純鎳過渡層結合為一體；同時具有鋁材環，鋁材環與純鈦過渡層結合為一體，純鎳過渡層與純鈦過渡層結合為一體。本實用新型優點是:1、采用多次爆炸復合技術實現鋁板與不銹鋼板的良好焊接，使鋁層厚度達到15 40mm。2、鋁與不銹鋼之間采用了多層金屬過渡層，其中金屬純鎳具有防止脆性相產生和金屬間化合物的彌散；金屬純鈦具備優異的絕熱性能，其導熱系數約為鋁的1/10。從而使鋁-不銹鋼接頭的耐壓能力達到16Mpa以上，分離強度達到140Mpa以上，焊接時界面溫度可承受高達350°C。極大的提高了鋁-不銹鋼管狀過渡接頭的可靠性和現場焊接作業的效率。

圖1為本實用新型管狀接頭剖面示意圖(平面結合)。圖2為本實用新型管狀接頭剖面示意圖(曲面結合)。
具體實施方式
如圖1、或2所示的復合管狀接頭，其具有不銹鋼材料環1，不銹鋼材料環I與純鎳過渡層2結合為一體；同時具有鋁材環4，鋁材環4與純鈦過渡層3結合為一體，純鎳過渡層2與純鈦過渡層3結合為一體。純鎳過渡層2與純鈦過渡層3結合面為平面或曲線面。本實用新型按照如下步驟實施:(I)以厚不銹鋼板為基層，依次將鎳板、鈦板、鋁板分別進行爆炸復合成為一體；(2)管坯切割:將整體復合板鉆孔切割成環形坯料，經車床加工作為管坯；(3)旋壓成型:將管坯卡套裝在強力旋壓變形設備芯模上，從鋁材一側開始通過2 5道次的強力變形使鋁和不銹鋼得到延伸，達到設計長度和管徑。通過強力旋壓變形使鋁和不銹鋼得到延伸到最終使長度達到220 350mm，并且鋁、鋼各半。本實用新型鋁-不銹鋼管狀過渡接頭是通過特種復合技術和強力旋壓變形工藝將此兩種熔點和性能相差懸 殊的異種金屬在其截面實現冶金結合狀態的一種新的功能性材料和部件。一般長度為200 300_，直徑Φ 15 Φ 1000mm，壁厚2 20mm;鋁(5083)、不銹鋼(ASME SA240-304)各半。此接頭應具有一定的強度，尤其雙金屬交界面處需具備足夠的結合強度，并在承受一定的壓力和溫度變換沖擊(主要是-200°C至常溫；壓力通常為2 12Mpa)后仍能保持良好的氣密性。本實用新型所采用的特種復合技術成熟，易于實施；強力變型工藝源于航天科技；而且接頭管坯在強力旋壓變形過程中是對界面結合強度的一種有效的“破壞性”檢驗，并且通過多道次的強力變形使截面結合區界面呈現出階梯狀，增大了結合面積，提高了接頭界面抗拉強度。因此，本實用新型生產工藝新穎，工序簡單，組距范圍大，且成本為進口產品的30 50%。
權利要求1.鋁-不銹鋼管狀過渡接頭，其特征是具有不銹鋼材料環(I)，不銹鋼材料環(I)與純鎳過渡層(2)結合為一體；同時具有鋁材環(4)，鋁材環(4)與純鈦過渡層(3)結合為一體，純鎳過渡層(2)與純鈦過渡層(3)結合為一體。
2.根據權利要求1所述的鋁-不銹鋼管狀過渡接頭，其特征是純鎳過渡層(2)與純鈦過渡層(3)結合面為 平面或曲線面。
專利摘要本實用新型鋁-不銹鋼管狀過渡接頭是通過特種復合技術和強力旋壓變形工藝將此兩種熔點和性能相差懸殊的異種金屬在其截面實現冶金結合狀態的一種新的功能性材料和部件。制備出的鋁-不銹鋼管狀過渡接頭具有不銹鋼材料環與純鎳過渡層結合為一體的特征；同時具有鋁材環，鋁材環與純鈦過渡層結合為一體，純鎳過渡層與純鈦過渡層結合為一體的特征。此接頭具有一定的強度，尤其雙金屬交界面處需具備足夠的結合強度，并在承受一定的壓力和溫度變換沖擊(主要是-200℃至常溫；壓力通常為2～12MPa)后仍能保持良好的氣密性。
文檔編號F16L13/02GK203147097SQ201320021088
公開日2013年8月21日 申請日期2013年1月16日 優先權日2013年1月16日
發明者韓春宏 申請人:寶雞市佳信達金屬材料有限公司