[发明专利]异种金属复合管的高波阻抗自约束爆炸焊接方法和装置

权利要求书

1.异种金属复合管的高波阻抗自约束爆炸焊接装置，其特征在于，所述装置由外到内依次同心设置有：可选地外约束炸药(11)，外模具(10)，可选地外约束层(9)，外管(8)，管间间隙(7)，内管(6)，可选地保护管(5)，传压介质(4)，装药管(3)，爆炸焊接炸药(2)和雷管(1)；在外管(8)与内管(6)之间的管间间隙(7)中，支撑和密封结构(12)固定在管间间隙(7)的两端，使间隙保持均匀且密封。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：管间间隙(7)促进将内管(6)插入外管(8)内的位置；优选地，根据公式SOD＝K_SOD1εr来确定内管与外管之间的管间间隙(7)，其中：SOD表示内管与外管之间的直径间隙，单位为m；ε表示内管的断裂应变，无单位数值；r表示内管的平均半径，单位为m；K_SOD1为经验系数，无单位数值，K_SOD1在0.1至0.7之间。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：传压介质(4)为水、工业油或饱和吸水树脂；优选地，外部基体结构包括外模具(10)、外约束层(9)和外管(8)，内部覆层结构包括内管(6)和保护管(5)，爆炸焊接药包包括装药管(3)和爆炸焊接炸药(2)。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述保护管(5)，与内管(6)通过粘接材料整个表面粘接固定在一起。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：外约束层(9)为带有粘接材料的金属带或纤维带或水；通过外约束层(9)的强度抑制外管(8)的变形。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述外约束炸药(11)，这结构作为补充的外部约束，避免外管(8)在爆炸焊接中膨胀而破裂；所述的爆炸焊接炸药为乳化炸药基质与中空玻璃微球混合物；优选地，所述中空玻璃微球的尺寸为40-100μm，乳化炸药基质与中空玻璃微球的质量比例为3∶1至10∶1。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：外管(8)的外径在10至200mm的范围内；内管(6)在2至150mm范围内的外径，以及在0.1mm至10mm范围内的壁厚。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：内部覆层结构包括内管(6)和保护管(5)；所需的管内覆层大于0.5mm时，通过在保护管(5)与内管(6)之间填充粘接剂组成内部覆层结构，在管内覆层厚度大于1mm时，保护管(5)省略；在管内覆层厚度小于0.5mm时保护管(5)厚度在0.5mm-5mm。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：外管(8)的外壁需要配合外模具(10)的内壁；优选地，内管(6)的壁厚大于复合管内层的厚度T_coating，复合管内层的厚度T_coating＝复合管界面处的半径R_CI-复合管内层的内半径R_C1，外管(8)的壁厚大于复合管外层的厚度Tmatrix，复合管外层的厚度Tmatrix＝复合管外层的外半径R_C2-复合管界面处的半径R_CI。

10.异种金属复合管的高波阻抗自约束爆炸焊接方法，其特征在于，使用权利要求1-9任一项所述的装置，所述方法包括以下步骤：将外部基体结构，内部覆层结构，爆炸焊接药包同心地由外到内装配，并放入爆炸场地中；在外部基体结构的外管(8)与内部覆层结构的内管(6)之间的管间间隙(7)中，通过支撑和密封结构(12)固定在管间间隙(7)的两端使间隙保持均匀且密封；当复合管的长度大于1m时，应先将管间间隙(7)通过真空泵抽出空气，然后使用支撑和密封结构(12)进行密封；支撑和密封结构(12)使用与间隙尺寸匹配的环状金属或塑料并在其上均匀布置密封胶；然后，在爆炸焊接药包的装药管(3)与内部覆层结构的保护管(5)之间填满传压介质(4)；所述传压介质(4)为水、工业油或饱和的吸水树脂；然后在爆炸焊接药包的爆炸焊接炸药(2)一端插入雷管(1)；将外约束炸药(11)置于已经组装好的装置的外侧，并连入环形起爆设备，环形起爆设备与雷管(1)的起爆同步；引爆炸药，完成爆炸焊接，获得金属复合管。