【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钛材加工，特别涉及一种薄壁钛焊管的管板连接与承压性能测试的方法。
技术介绍
1、钛材具有优良的耐蚀性能、高比强度和无磁性等突出优点，使用冷轧钛带焊接制备的钛焊管优点是耐腐蚀、抗冲刷、生产工序短、成本低、效率高等，用于制备换热器、冷凝器、蒸发器和输送管道等设备及装备，结构紧凑高效、换热效率高、不易结垢、耐酸碱腐蚀、使用寿命长、设备体积和重量小，广泛应用于海水淡化、滨海电站、石油化工、核电、舰船和海洋化工等行业领域。
2、钛的特点是导热性差、热容量大，焊接时焊缝和热影响区的晶粒长大倾向较明显，容易形成粗晶组织，焊缝中还可能形成焊接缺陷，如裂纹、夹杂和气孔等，造成焊接接头的塑性和断裂韧性的下降。采用自熔化焊接工艺制备的钛焊管焊缝附近存在着高度的波动，一般内焊缝有少量的余高而外焊缝有轻微的凹陷，焊管熔融区是不均匀的铸造组织，熔融区和热影响区的组织与钛材的基体有明显差异；另外，成型和焊接冷却会在钛焊管中增加内应力，这些因素都可能影响钛焊管的疲劳性能、耐蚀性和承压能力等。在对钛焊管的各种性能测试，承压能力测试难度较大，因为钛焊管为光洁的管材，需要进行密封处理并连接相关装置才能进行压力测试；因此在实际使用中，经常要对钛焊管进行管板连接等，但是由于钛的化学性质非常活泼，高温下极易与其它元素和化合物发生反应，钛直接与铁或铝等焊接时会生成脆硬化合物从而造成性能恶化；另外，由于薄壁钛焊管的壁厚较薄，且焊接时容易吸收氮、氢、氧等元素而造成污染与性能恶化，因此钛焊管的连接与承压性能测试难度较大，而钛焊管的压力测试方法与工艺规程很
3、公开号：cn102175531b公开了测试钛合金大型薄壁筒形件环向性能的液压破坏装置，包括减力筒与第一支撑环和第二支撑环连接，第二法兰设在第二支撑环的上端面且二者可拆卸连接，第一法兰设在第一支撑环的下端面且二者可拆卸连接，被测试的钛合金筒套装在减力筒的外部，被测试的钛合金筒的上端与第一法兰对角焊接，被测试的钛合金筒的下端与第二法兰对角焊接，减力筒、第一支撑环、第一法兰、被测试的钛合金筒、第二法兰和第二支撑环构成封闭液室空腔，减力筒的上端面对称开有一个排气孔和进水孔。该装置设计一组复杂连接件形成一个密闭的腔室用于测试钛焊管的承压性能测试，零件几何精度要求高，加工难度大。
4、因此，现有技术中存在0.3-1mm薄壁钛焊管承压测试的困难。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术旨在提出一种薄壁钛焊管的管板连接与承压性能测试的方法，以实现0.3-1mm薄壁钛焊管承压测试的目的。
2、现有技术中钛焊管的承压性能测试中钛焊管与打压装置的连接方法分为两种：第一，钛焊管外径一端与打压装置直接螺纹连接，另一端密封装置密封；第二，采用钛焊管两端采用密封件密封，再与打压装置连接。
3、然而，这两种方法不适用于薄壁钛焊管的承压性能测试。当钛焊管的管径在0.3mm-1mm之间时，由于钛焊管管壁过薄，对其进行机械加工时，钛焊管压力承载能力有限，容易产生压痕和凹坑，发生形变，无法对薄壁钛焊管采用外径加工螺纹的方式加工，也影响钛焊管的承压能力。常规的密封件密封，如橡胶垫密封、o型圈密封，在高压等极端工况下可靠性不高，存在容易失效的问题，影响承压测试结果；而金属垫片密封生产成本较高，安装时对技术要求高，需保证垫片与接触面的平整度。
4、为解决现有的薄壁钛焊管承压性能测试试验中密封问题，本专利技术通过设计新型的密封结构，采用合理的焊接工艺，增强了试验件的焊缝质量，避免了薄壁钛焊管焊接过程中出现焊接缺陷，消除焊后试验件存在的内应力，使得试验件不影响钛焊管原有的力学性能，方便了对薄壁钛焊管的承压性能测试。
5、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
6、一种薄壁钛焊管的管板连接与承压性能测试的方法，包括以下步骤：
7、s1：封板和法兰待连接区域的加工与处理；
8、s2：法兰的制备，法兰的一端设置连接结构，用于连接打压装置；
9、s3：将薄壁钛焊管的两端分别与封板和法兰的连接面进行焊接，薄壁钛焊管的壁厚为0.3-1mm；
10、s4：钛焊管焊接后的热处理；
11、s5：将法兰远离钛焊管的一端与打压装置连接，对钛焊管的承压测试。
12、进一步的，在步骤s1中，封板端面以封板的端面轴线为中心设置凹槽，凹槽的底面直径大于钛焊管的直径。
13、进一步的，在步骤s1中，封板横截面为圆形，凹槽的轴向截面为锥形，凹槽的侧壁与轴线夹角为锐角，凹槽两侧壁张角θ。
14、进一步的，在步骤s1中，封板的端面直径比钛焊管直径大5-70mm；封板的端面厚度为3-30mm，张角θ范围是40°-170°，凹槽的表面光洁度不低于12.5μm。
15、进一步的，在步骤s1中，封板和法兰的材质为纯钛。
16、进一步的，在步骤s2中，法兰包括法兰盘和法兰垫，法兰垫的一端与法兰盘连接，法兰垫为空心管，法兰垫远离法兰盘的一端外径设置有外螺纹，用于连接打压装置。
17、进一步的，法兰盘的外直径d1为40-150mm、厚度5-50mm、中心孔的直径d2为5-40mm；法兰垫的直径匹配打压装置的尺寸规格，法兰垫壁厚为2-15mm、直径10-60mm、长度30-260mm；外螺纹，尺寸为m10-60mm×1-4mm、长度10-40mm。
18、进一步的，在步骤s3中，焊接的具体步骤：
19、s31：检查待焊接的钛焊管表面、封板和法兰端面表面，若有油污、脏污，采用干净白绸布加丙酮擦拭干净并烘干，保持焊接区域的干燥干净；
20、s32：清理后尽快施焊，将钛焊管放置在封板凹槽中心区域，使用直径0.3-1.8mm的ta1焊丝进行钨极氩弧焊，直流正极性，将钛焊管与封板进行熔融填焊，喷嘴直径5-30mm、焊接电流5-70a、电弧电压1-12v、焊枪氩气流量0.5-15l/min；
21、s33：检查焊缝，若焊缝无裂纹、钛焊管未烧穿和破洞，焊缝的颜色为银白色、淡黄色、金黄色或局部淡蓝色时为合格；
22、s34：若法兰端部加工凹槽，采用s32的方法焊接；若法兰端部未加工凹槽则直接进行焊接。
23、进一步的，在步骤s4中，钛焊管与封板和/或法兰焊接后，进行退火，退火温度为300-700℃。
24、进一步的，在步骤s5中，承压性能测试具体步骤：
25、s51：将法兰一侧的带螺纹钛管与打压装置连接，进行水压测试；
26、s52：水压测试时，钛焊管发生破裂或漏水时对应的压力为最大承压压力；
27、s53：封板或法兰端面与钛焊管连接处发生漏水或破裂时为无效结果，允许重新补焊后进行再次打压测试。
28、相对于现有技术，本专利技术的一种薄壁钛焊管的管板连接与承压性能测试的方法具有以下优势：
29、本专利技术通过设置了封板和法兰作为薄壁钛焊管的密封件和连接本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种薄壁钛焊管的管板连接与承压性能测试的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的薄壁钛焊管的管板连接与承压性能测试的方法，其特征在于，在步骤S1中，封板端面以封板的端面轴线为中心设置凹槽，凹槽的底面直径大于钛焊管的直径。
3.根据权利要求2所述的薄壁钛焊管的管板连接与承压性能测试的方法，其特征在于，在步骤S1中，封板横截面为圆形，凹槽的轴向截面为锥形，凹槽的侧壁与轴线夹角为锐角，凹槽两侧壁张角θ。
4.根据权利要求3所述的薄壁钛焊管的管板连接与承压性能测试的方法，其特征在于，在步骤S1中，封板的端面直径比钛焊管直径大5-70mm；封板的端面厚度为3-30mm，张角θ范围是40°-170°，凹槽的表面光洁度不低于12.5μm。
5.根据权利要求1所述的薄壁钛焊管的管板连接与承压性能测试的方法，其特征在于，在步骤S1中，封板和法兰的材质为纯钛。
6.根据权利要求1所述的薄壁钛焊管的管板连接与承压性能测试的方法，其特征在于，在步骤S2中，法兰包括法兰盘和法兰垫，法兰垫的一端与法兰盘连接，法兰垫为空心管，法
7.根据权利要求6所述的薄壁钛焊管的管板连接与承压性能测试的方法，其特征在于，法兰盘的外直径D1为40-150mm、厚度5-50mm、中心孔的直径D2为5-40mm；法兰垫的直径匹配打压装置的尺寸规格，法兰垫壁厚为2-15mm、直径10-60mm、长度30-260mm；外螺纹，尺寸为M10-60mm×1-4mm、长度10-40mm。
8.根据权利要求1所述的薄壁钛焊管的管板连接与承压性能测试的方法，其特征在于，在步骤S3中，焊接的具体步骤：
9.根据权利要求1所述的薄壁钛焊管的管板连接与承压性能测试的方法，其特征在于，在步骤S4中，钛焊管与封板和/或法兰焊接后，进行退火，退火温度为300-700℃。
10.根据权利要求1所述的薄壁钛焊管的管板连接与承压性能测试的方法，其特征在于，在步骤S5中，承压性能测试具体步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种薄壁钛焊管的管板连接与承压性能测试的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的薄壁钛焊管的管板连接与承压性能测试的方法，其特征在于，在步骤s1中，封板端面以封板的端面轴线为中心设置凹槽，凹槽的底面直径大于钛焊管的直径。
3.根据权利要求2所述的薄壁钛焊管的管板连接与承压性能测试的方法，其特征在于，在步骤s1中，封板横截面为圆形，凹槽的轴向截面为锥形，凹槽的侧壁与轴线夹角为锐角，凹槽两侧壁张角θ。
4.根据权利要求3所述的薄壁钛焊管的管板连接与承压性能测试的方法，其特征在于，在步骤s1中，封板的端面直径比钛焊管直径大5-70mm；封板的端面厚度为3-30mm，张角θ范围是40°-170°，凹槽的表面光洁度不低于12.5μm。
5.根据权利要求1所述的薄壁钛焊管的管板连接与承压性能测试的方法，其特征在于，在步骤s1中，封板和法兰的材质为纯钛。
6.根据权利要求1所述的薄壁钛焊管的管板连接与承压性能测试的方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王非，刘喜波，李维廷，马虹剑，
申请(专利权)人：洛阳双瑞精铸钛业有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。