figure

Explosion welding

Сварка взрывом применяется во многих отраслях: судостроении, машиностроении, атомной энергетике.

Данная технология помогает:

  • снабжать указанные сферы биметаллическими и многослойными материалами;
  • осуществлять сварку и запрессовку энергией зарядов, имеющихся у взрывчатых веществ, оконечников труб в теплообменном оборудовании (трубные решетки);
  • изготавливать биметаллические вварыши, применяющиеся в коррозионностойких и герметичных узлах проводки трубопроводов из титана через стенки из стали в судостроительных и морских конструкциях.

С помощью технологии сварки взрывом получают биметаллические и многослойные композиционные материалы.

Характеристики метода

Биметаллическим и многослойным композиционным материалам, получаемым посредством сварки взрывом, характерно наличие высокой конструкционной прочности, высокой коррозионной стойкости и других специальных свойств. Сварка взрывом предназначена для получения качественных сварных соединений из нескольких сплавов и металлов, например, алюминий-сталь, титан-сталь. Это сочетания, соединить которые с помощью традиционных методов сварки невозможно или можно, но с существенными затруднениями.

Для получения плакирующего слоя пользуются:

  • титановым сплавом ВТ1-0,
  • нержавеющими сталями типа 0Х18Н10Т,
  • медью,
  • медноникелевыми и алюминиевыми сплавами толщиной от 0,5 до 16 мм.

Отметим высокую производительность процесса, используемого при получении биметаллических заготовок посредством сварки взрывом. С помощью одного подрыва заряда удается добиться соединения между собой листов по 5 кв.м. площадью. Для определения прочности сварки берут показатели прочности соединенных материалов, которые существенно возрастают в сравнении со своими параметрами до сварки взрывом.

Преимущества

Если говорить о преимуществах сварки взрывом, особенно в сравнении с традиционными методами сварки плавлением, то следует упомянуть, что при сварке взрывом не происходит расплавления свариваемых металлов. Они взаимодействуют в твердой фазе, что не приводит к образованию нежелательных прослоек интерметаллидов, которые способствуют резкому снижению прочности соединений.

Применение титана-стали эффективно использовалось при работе над теплообменным оборудованием для нескольких АЭС: Ленинградской, болгарской «Козлодуй», финской «Ловиса». Использование биметаллов 08Х18Н10Т – сталь 15ХН3МФА, МНЖ5-1-сталь 08Х22Н6Т было эффективным при работе над судовыми теплообменниками, подвергнутыми успешным ресурсным испытаниям.

Специалисты по сварке взрывом:

  • разрабатывают техническую и технологическую документацию для получения разных биметаллических материалов с помощью сварки взрывом;
  • адаптируют технологию изготовления отливок в соответствии с требованиями заказчиков;
  • изготавливают с помощью сварки взрывом опытно-промышленные партии биметаллов и продукцию из них.

Технология взрывного плакирования внутренних поверхностей

Инженеры ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей» осуществили разработку технологии взрывного плакирования внутренней поверхности корпусов теплообменников, относящихся к подогревателям питательной воды. Для этого процесса используют коррозионно-стойкую сталь 08Х18Н10Т (толщина 5 мм).

 

Принцип методики заключается в расположении с зазором плакирующей заготовки во внутренней части плакируемой детали и установке внутри заряда взрывчатого вещества, инициируемого электродетонатором. Плакируемая деталь обладает следующими габаритами: наружным диаметром 835 мм, внутренним диаметром 649 мм, высотой 575 мм.

Среди достоинств методики назовем возможность ее применения в ситуациях, когда нельзя использовать традиционную электродуговую сварку в несколько слоев. Использование метода способствует снижению трудоемкости, снижению расходования электроэнергии и сварочных материалов.

Специалисты института предлагают:

  • разработать техническую и технологическую документацию для проведения взрывного плакирования внутренних поверхностей изделий, необходимых Заказчику;
  • поставить опытно-промышленные партии плакированных цилиндрических изделий;
  • выполнение технического сопровождения для освоения предприятием Заказчика технологий по взрывному плакированию внутренних поверхностей цилиндрических изделий.

Технология сварки и запрессовки с помощью энергии взрывчатых веществ труб в трубных решетках теплообменного оборудования

Инженерами ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей» осуществлена разработка: технологии запрессовки взрывом труб (наружный диаметр от 6 до 40 мм); технологии сварки взрывом труб (наружный диаметр от 6 до 16 мм.); технологии сварки взрывом трубных решеток и коллекторов (толщина от 30 до 200 мм).

Труба может быть изготовлена из следующих материалов: перлитных и аустенитных сталей; титановых сплавов; алюминиевых сплавов.

Характеристики методики: размеры перемычек между трубами соответствуют габаритам труб, получаемым при механическом способе заделки. Для закрепления труб с помощью взрыва используются промышленные заряды, которые по допуску можно применять на машиностроительном производстве. Технология состоит из сборки труб и трубных решеток, установки зарядов в концах труб и их подрыва. Сварка взрывом одновременно приводит к запрессовке и сварке трубной решетки с трубой. Благодаря одному взрыву удается одновременно закрепить около 400 трубных концов. Сварочный пояс обладает размером от 8 до 45 мм.

Разработка данной технологии способствует:

  • замене трудоемкой операции по закреплению труб механическими вальцовками;
  • повышению качества и надежности теплообменного аппарата и соединений до нескольких раз;
  • увеличению срока эксплуатации оборудования до 30 лет.

Технология запрессовки концов труб в трубной решетке теплообменника с помощью специальных зарядов взрывчатого вещества

Регламентация применения импульсных источников для запрессовки труб осуществляется в ГОСТ-23691 – ГОСТ 23693-79. За разработку технологий запрессовки труб для теплообменного оборудования дважды присуждали меди ВДНХ.

Специалисты предлагают:

  • разрабатывать документацию для реализации имеющихся технологий;
  • оказывать техническую помощь: организовывать промышленное производство, поставлять специальные заряды, оформлять техническую документацию для их применения;
  • разработку и внедрение в производство инновационных технологических процессов.

Технология изготовления биметаллических вварышей

Инженеры ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей» реализовали разработку концепции и технологии получения вварных сборных деталей корпусного насыщения. Специалистами доказано, какими перспективами обладает ее практическая реализация, благодаря успешному выполнению программы испытаний и подтверждению надежности данных решений.

Сегодня институт занимается обеспечением строительства заказов ассортиментом биметаллических плоских и цилиндрических заготовок. Благодаря внедрению новых конструкций (свыше 40 типоразмеров, предназначенных для трубопроводов) (Ду от 20 до 350 мм) удалось добиться существенного снижения расхода металла высокопрочных поковок и транспортных расходов. В качестве правовой защиты получен патент РФ.

Специалисты предлагают:

  • разрабатывать техническую и технологическую документацию для изготовления биметаллических вварышей;
  • оказывать техническую помощь по организации промышленного производства и поставке специальных зарядов;
  • оформлять техническую документацию, регламентирующую их применение;
  • изготавливать и поставлять Заказчику опытно-промышленные партии биметаллических вварышей и изделия из них.

Технология получения листов биметалла посредством сварки взрывом

Специалистам, представляющим лабораторию импульсной обработки металлов ОАО “Уралхиммаш”, удалось добиться получения листов биметалла при помощи сварки взрывом. Использование полученных листов биметалла медь-алюминий-медь и алюминий-титан планируется для изготовления хлорных электролизеров, заказанных предприятием Иркутской области. Получение данных биметаллов возможно только с помощью сварки взрывом.

Ведущий инженер ЛИОМ ОАО “Уралхиммаш” Владимир Чернухин рассказал о том, что лаборатории пришлось работать с металлическими листами 1200×1700 мм и 1930х1670 мм. До них такие размеры листов сварке взрывом не подвергались. Кроме того, впервые работали с листами следующей толщины: медь – 5 мм + алюминий – 65 мм, а также титан – 5 мм + алюминий – 30 мм.

Данная лаборатория “Уралхиммаша”, специализирующаяся на импульсной обработке металлов и сварке взрывом, является единственной в Уральском регионе. Руководство предприятия планирует оказывать услуги по сварке взрывом промышленным предприятиям, работающим в городе, области и регионе.