2. Некоторые способы соединения труб и получения трубных переходников из разнородных металлов

Существующие способы соединения труб из разнородных металлов делятся на механические и металлургические. К механическим способам относят также соединение труб напрессовкой или натнюм алюминиевой трубы на стальную.

В работе [15] приведены результаты исследований соединений по напряженной посадке труб с внутренним диаметром 40—70 мм из алюминиевого сплава AlMg 4,5 Мп н стали Х10 CnNiTi 18 9. Указывается, что вакуумная плотность была получена только у соединений труб диаметром до 50 мм при толщине стеиок 5 мм.

Применение таких соединений целесообразно для установок, работающих при низких температурах, так как сжимающие усилия возрастают с понижением температуры.

В США разработай способ соединения труб, представляющий комбинацию напряженной посадки, сварки и пайки [16]. И в этом случае сжимающее усилие соединения при работе в жидком азоте возрастает. Аналогичный способ разработай в ФРГ для соединения алюминиевого сплава AlMg3 с хромоникелевой сталью типа 18-8 [15]. Рабочие температуры таких соединений лежат в диапазоне от —196 до + 150°С. Однако отмечается, что стоимость изготовления одного соединения очень велика.

Фирма «Projekt Fabrication Corp». (США) разработала переходник: труба из аустенитной стали Х5 Сг№ 18 9, в которой прорезаны кольцевые канавки [15], снаружи заливается алюминием AI 99,5. Такие переходники после многократного термоциклирования сохраняют вакуумную плотность. Недостатками их являются высокая стоимость, малая прочность литого алюминия и повышенная теплопередача, обусловленная относительно большими размерами по сравнению с диаметрами и толщинами стенок соединяемых трубопроводов.

Фирма «Spcmbley Technical Products Ltd» (Англия) запатентовала комбинированный способ изготовления трубных переходников1 из алюминиевого сплава с нержавеющей сталью: на внешнюю цилиндрическую поверхность стальной заготовки, имеющей кольцевые канавки и выступы, с помощью плотной или тугой посадки надевают заготовку из алюминиевого сплава. При этом получают вакуум-плотное соединение, стойкое при высоких температурах. Однако патент не содержит сведений о конструкции исходных заготовок, подготовки их поверхности и необходимой степени деформации алюминия для получения вакуумплотного соединения при криогенных температурах. |

Недостатки всех механических способов соединения заключаются в плохой передаче тепла на контактных поверхностях. Термоцик-лироваиие ведет к ослаблению соединения в результате релаксации напряжений.

Ранее в конструкции трубопроводов криогенных систем для сочетаний алюминий — сталь 12Х18Н10Т и титан — алюминий применяли резьбовые соединения, которые герметизировали клеем на основе

12

эпоксидной смолы ЭД-5. Однако в процессе испытания изделии установлено что такая технология получения соединении не обеспечивает достаточной надежности трубопроводов в рабочих условиях из-за потери герметичности в местах соединения разнородных ме-

тя т TOB

" "Известны различные способы соединения алюминия со сталью сваркой пчавлением. Для изготовления алюминиево-стальных трубных переходников в основном используют два способа: 1 — поверх-

___„..,„.", »„«/in гтг^пыияют плоипм1 мепью2 ил<и .комбинипо-

ванным покрытием меди с цинком3, никеля с серебром или никеля с цинком4 а затем соединяют ее с алюминиевой оловянно-свшщовыми припоями [9]; 2 — стальную трубу алитируют5 с применением флюсов6 и аргоно-дуговой сваркой ее соединяют с трубой из алюминиевого сплава. При такой технологии алитирование является наиболее ответственной операцией. Существует много методов алитироваиия. Наиболее предпочтительно алитирование погружением стальной детали в расплавленный алюминий (основные преимущества этого наиболее дешевого способа — малая длительность процесса (1— 15 мин), сравнительно низкие температуры (600—800°С) и .простота).

Недостатки алитироваиия погружением: 1) образование хрупких соединений в зоне контакта стали с расплавленным алюминием; 2) низкая стойкость тиглей; 3) местное налипание алюминия на алити-рованный слой; 4) неравномерность насыщения железа алюминием;

5) окисление стали при погружении в расплавленный алюминий:

6) налипание окиси алюминия на алитнрованный слой [17].

Предложенными способами сварки плавлением можно получить вполне удовлетворительную статическую прочность соединения стали с алюминием. Однако такие соединения ненадежны при ударных и знакопеременных температурных нагрузках.

Наиболее распространены разнообразные способы сварки трубных переходников давлением. В частности, для изготовления алюминиево-стальных трубных переходников предложен теплопрессовый (клннопрессовый) способ сварки7, заключающийся в нагреве соединяемых заготовок па воздухе или в защитной среде и последующем впрессовывании стальной заготовки в алюминиевую. При этом рабочая часть стальной заготовки, как правило, затачивается иа некоторый угол.

Поверхности рабочей части стальной заготовки и рабочего торца алюминиевой заготовки обработаны по 7-му и 6-му классам

1 Смирнов А. А. Авт. свид. № 125115. — «Бюл. изобрет.», 1959, № 24. с. 50.

2 Белозерцев Н. Н., Гсйнрихсдорф Н. Г., Яковец С. Д. и др. Авт. свид. № 157744.— «Бюл. изобрет.», 1963, № 19. с. 36.

3 Рябов В. Р., Рабкин Д. М., Ягупольская Л. И. Авт. свид. № 145157. — «Бюл. изобрет». 1962, № 7, с. 63.

4 Бондарюк М. М., Вишнспольский И. М., Гусев В. Р. и др. Авт. свид. № 228504. — «Изобрет. Пром. образцы. Товарные знаки», 1968, № 31, с. 140.

5 Рябов В. Р. Авт. свид. № 210973.— «Изобрет. Пром. образцы. Товарные знаки», 1968, № 7, с. 50.

6 Рабкин Д. М., Рябов В. Р., Никитина А. В. Авт. свид. ЛЬ 220015.— «Изобрет. Пром. образцы. Товарные знаки», 1968, № 19, с. 136.

7 Китаев А. И., Колесниченко В. А. Авт. свид. № 198894.— «Изобрет. Пром. образцы. Товарные знаки», 1967, № 14, с. 161.

13