[发明专利]一种聚变堆高热负荷多层复合管及其制造方法

说明书

本发明一种属于聚变堆部件冷却技术，具体公开了一种聚变堆高热负荷多层复合管及其制造方法，内层管采用不锈钢管，中间层管采用铜管，外层管采用合金或陶瓷，首先清洗铜管，采用钨合金制备外层管，清洗内层不锈钢管之后冷轧铜管及不锈钢管，然后装配钨合金管，将装配好的三层复合管放于真空炉内，钨合金管铜管采用真空钎焊，不锈钢管铜管采用真空扩散焊接。通过轴对称冷挤压处理能保证铜管与钢管之间产生均匀的残余压应力，通过真空扩散焊接能保证100％连接，将钨铜真空钎焊和不锈钢铜真空扩散焊接一并执行，在节约了大量成本的同时避免钨铜钎焊高温对不锈钢铜钎焊接头产生影响，丝状填充钎料相比带状钎料实用性更好。

技术领域

本发明属于聚变堆部件冷却技术领域，具体涉及一种多层复合管及制造方法。

背景技术

聚变装置中大量使用不锈钢与铜及钨合金相互连接构成的部件用于承受高热负荷及严苛的中子辐照环境。经测试发现，传统的不锈钢、铜合金、钨合金三层结构采取不锈钢与铜合金+铜合金与钨合金两次真空钎焊工艺路线，钨合金与铜合金真空钎焊往往容易对不锈钢与铜合金真空钎焊接头的性能产生影响，不能保证聚变装置换热部件的安全稳定运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚变堆高热负荷多层复合管及其制造方法，能够提高和保证聚变装置冷却部件的冷却效率和可靠性。

本发明的技术方案如下：

一种聚变堆高热负荷多层复合管，其为三层同轴装配的管结构，内层管采用不锈钢管，中间层管采用铜管，外层管采用合金或陶瓷。

一种聚变堆高热负荷多层复合管制造方法，采用如下步骤：

1)选择外径2-50mm，厚度2-10mm的铜管，对其清洗；

2)加工外层管

采用钨合金制备外层管，钨合金管的厚度为2-10mm；

在钨合金管内壁沿轴向加工一个0.8-1.5mm宽，2-4mm长的方槽；

3)清洗内层不锈钢管；

4)冷轧铜管及不锈钢管

铜管与不锈钢管放入轧管机进行冷轧，制成组件；

5)装配钨合金管

将冷轧后的铜管及不锈钢管组件放入钨合金管中；

将B-Ag64CuInMnNi焊丝插入钨管中预留的方槽中；

6)焊接

将装配好的三层复合管放于真空炉内，钨合金管与铜管采用真空钎焊，不锈钢管与铜管采用真空扩散焊接。

步骤1)中使用浓度为5％-12％的硝酸酸清洗铜管内外表面，然后将铜管放置在无水乙醇中进行超声清洗30-60分钟，然后吹干备用。

步骤3)清洗内层不锈钢管，具体为：采用不锈钢刷去除不锈钢管表面的氧化膜，随后在无水乙醇中超声清洗30-60分钟。

步骤4)具体为：

4.1)将铜管与不锈钢管组件组装，铜管在外，并用玻璃胶将两端的间隙密封；

4.2)将芯棒安装于不锈钢管内，间隙控制在0.2-0.4mm，芯棒材料与不锈钢管材料相同；

4.3)安装铜管与不锈钢管组件，将其套装在芯棒外；

4.4)轧制开始后，待出现定径段，在线测量铜管尺寸，根据目标值微调轧辊间隙直至尺寸合格，每次微调0.2mm；

4.5)轧制完成后，利用石油醚去除表面油污并利用在无水乙醇中超声清洗 30分钟，吹干备用。