[发明专利]一种异种金属管道连接结构

说明书

本发明涉及一种异种金属管道连接结构，包括异种金属管道、连接件和金属垫片；所述连接件通过所述异种金属管道上的连接平台给所述一种金属管道施加预紧力以使两个异种金属管道的端面均作用于同一金属垫片来实现二者的密封连接。本发明的有益效果如下：本发明通过连接件的方式实现热膨胀率相差较大的异种金属连接，解决了焊接困难的问题，同时通过保护空间对泄漏流体进行缓冲，避免造成高温喷射的情况。

技术领域

本发明属于高温液态金属回路结构材料领域，具体涉及一种应用于高温液态金属锂环境中的异种金属管道连接结构。

背景技术

普通液态金属锂装置通常采用奥氏体不锈钢作为回路主体材料，如聚变反应堆研究装置以及电池级金属锂蒸馏生产线等，其工作温度一般在600℃以下。但在空间核动力、超高温热管等应用场景中，金属锂工作温度可达1000℃以上，其结构材料就需要使用铌基、钽基或钼基合金等难熔金属。由于难熔金属加工难度大、成本高(如钼铼合金中所使用的金属铼原材料价格超过2万元/公斤)，在实际建造1000℃以上超高温锂装置时，经常会采用不等温运行方式，在储罐、低温预热器等设备和管道中仍使用不锈钢作为结构材料，这就带来了难熔金属与普通不锈钢材料之间的连接问题。

与普通作为受力结构件的连接不同，金属锂由于化学性质活泼，其管道的连接要保持高真空密封性，泄漏率必须控制在1×10^-10Pa·m³/s以内，且必须能经受多次升温降温过程的冷热循环，才能防止工质泄漏至周边环境中，这给连接件的设计制造带来非常高的要求。

普通金属材料之间的连接一般采用焊接方式。但由于不锈钢的热膨胀率一般处于20×10^-6/K，而钼铼合金一般处于(5～7)×10^-6/K，其热膨胀系数相差近3倍，采用氩弧焊、电子束焊等常规难熔金属进行焊接时，因较大的膨胀系数差异，以及钼铼合金冷却速率与不锈钢相差较大等因素，非常容易出现裂纹。钎焊材料则因为金属锂相容性较差，铜、镍、银等材料均在锂中有较高的溶解度，镍基、银基等常规钎料不能直接应用。

目前在美国一些1000℃以上的钠、钾和锂介质的试验装置中，曾采用不锈钢与铌锆合金之间采用热等静压原理锻压棒材，然后再钻孔的方式实现管道过渡连接；镍基合金则通过摩擦焊方式实现了与铌基合金过渡连接。但不锈钢与钼铼合金之间膨胀率相差更大，采用上述方法仍难以满足要求。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种异种金属管道连接结构，该技术方案能够解决热膨胀率相差较大的异种金属过渡连接困难的技术问题。

本发明的技术方案如下：

一种异种金属管道连接结构，包括异种金属管道、连接件和金属垫片；所述连接件通过所述异种金属管道上的连接平台给所述一种金属管道施加预紧力以使两个异种金属管道的端面均作用于同一金属垫片来实现二者的密封连接。

进一步地，上述的异种金属管道连接结构，所述连接件上设置有保护空间和与所述保护空间连通的泄漏通道；所述金属垫片设置在保护空间内。

进一步地，上述的异种金属管道连接结构，所述连接件包括公接头和母接头；所述公接头和所述母接头通过螺纹连接以提供预紧力，所述公接头和母接头分别设置在两个异种金属管道上；所述泄漏通道为所述公接头和母接头的螺纹连接部分。

进一步地，上述的异种金属管道连接结构，所述公接头和母接头分别套在两个异种金属管道上且能够被异种金属管道上的连接平台卡住以通过所述连接平台将预紧力传递给两个异种金属管道。

进一步地，上述的异种金属管道连接结构，所述公接头包括螺纹段和持握部，所述螺纹段和持握部之间设置有环状沟槽。