[发明专利]回转薄壁壳的爆炸连接焊方法

说明书

回转薄壁壳的爆炸连接焊方法是关于两回转薄壁壳爆炸焊接连接技术的发明。

爆炸焊接是本世纪50年代出现的特种焊接技术，与一般焊接方法相比，具有操作简便、焊接速度快、成本低、可焊接异种金属的特点，现已广泛地用以制造各种双金属复合板、复合管、双金属过渡接头，以及用于各种化工反应器、热交换器中特殊部件的焊接，如热交换器管与管板的焊接。爆炸焊接技术也被用于石油管线、化工管道等大口径回转壳的连接焊。用爆炸焊连接这类回转壳一般都采用搭接焊方法，沿轴向两壳之间的搭接段并不长，只要求爆炸焊接段能与壳体的本体一样承受将来的工作静载即可，如承受壳体内的气液静压，轴向拉伸等，显然只要爆炸焊接段的长度比壳体厚度大就能满足工作条件。但由于爆炸焊接的技术特点所决定，如沿轴向布药很短，就须在周向同步起爆整个焊接装药，以使炸药中产生沿轴向传播的爆轰波，这样才能使周向的爆炸焊接参数保持一致；比此更进一步的方法是在周向上采用多点同步起爆，这需要布点密度与轴向药长相当，以使焊接装药中尽快地形成环形爆轰波。第一种方法需使用线形波发生器，第二种方法则需使用多个同步雷管或导爆索起爆网络才能完成。线形波发生器是精确制造的特殊成形炸药，对这种回转体，尤其在大口径回转壳的爆炸焊接中，线形波发生器的装药量往往接近或大于焊接主装药包的炸药量，这不但浪费了大量的高级炸药，增加了爆炸焊接成本；而且由于焊接的总炸药量增加，也使爆炸的破坏作用增强，在许多有炸药量限制的场合，失去了应用的可能性。采用多点同步起爆虽然可使总药量有所下降，但又使爆炸焊接的可靠性下降，一旦个别点起爆失效，或同步性不良都可能造成焊接失败。

本发明的目的是，设计一种单点起爆的焊接方法，它不但实现回转壳的整周焊接，而且减少爆炸焊接的总装药量，降低焊接成本，减轻爆炸的破坏作用，简化爆炸焊接的布药工艺，提高焊接的可靠性。

本发明的技术解决方案是，在环形爆炸焊接主装药包的起爆端面上敷设高爆速炸药，利用两种炸药的爆速差调整爆轰波对撞点的波形，实现单点起爆焊接回转壳的整周。

上述环形爆炸焊接主装药包的起爆端面上敷设的高爆速炸药是闭合的整环，在环上任意一点单点起爆。

上述环形爆炸焊接主装药包的起爆端面上敷设的高爆速炸药是长度大于等于主装药包的轴向长度2倍的药条，药条的中点放置在起爆点对面的爆轰波碰撞点处。

上述使用的高爆速炸药的爆速大于等于焊接主装药爆速的1.2倍。

本发明的设计思想是，在实际工作中，如采用均质布药，单点起爆，回转体整周的爆炸焊接参数只有两个部位与周向的大部分区域不同，一是起爆点附近，二是起爆点对面爆轰波对撞点附近。起爆点附近相对容易满足焊接参数要求，通过调节预支角α等参数可较容易地使起爆点附近满足焊接条件。因此，要使用单点起爆进行整周焊接，主要应解决爆轰波对撞点的焊接问题。发明中采用预支角的爆炸焊接布置(参见附图)，在主装炸药的起爆端面上布置高爆速炸药环，或在爆轰被对撞点附近布置高爆速炸药条，以高爆速炸药与主装药的爆速差，改变对撞爆轰波波形，使对撞点的爆轰波从正碰撞变为斜碰撞。高爆速药的爆速与主装药的爆速相差越大，主装药中对撞的爆轰波倾角越大；如果高爆速炸药的爆速趋于无限大，在爆轰波对撞点主装药中的对碰波将呈180°夹角，这实际上就形成了端面同步起爆。但真实的炸药爆速不可能达到无限大，这样对撞爆轰波形必呈一定夹角，其半夹角φ可由主装药爆速与高爆速药的爆速D₁计算出：