способ соединения трубчатых деталей из разнородных материалов, преимущественно направляющих каналов тепловыделяющих сборок ядерного реактора
Классы МПК: | G21C21/00 Способы или устройства, специально предназначенные для изготовления реакторов или их частей G21C3/33 поддерживание или подвешивание элементов в связке; средства для формирования части связки для введения ее в активную зону или выведения из нее; средства для соединения соседних связок B23K20/16 с размещением специального материала для облегчения соединения деталей, например материала, служащего для абсорбирования или выделения газа F16L13/007 специально предназначенные для соединения труб из различных материалов |
Автор(ы): | Бек Е.Г., Филиппов А.В., Заниздра Ю.Г., Солоухин А.Ф., Селиверстова Б.А., Курылев В.И. |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод", Государственное унитарное предприятие "Опытное конструкторское бюро машиностроения" им. И.И.Африкантова |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-08-17 публикация патента:
20.07.2003 |
Изобретение относится к технологии сборки деталей и узлов, в частности при соединении трубчатых деталей из разнородных материалов, и может быть использовано в различных областях техники. Способ заключается в том, что на наружную поверхность циркониевой трубы 2 устанавливают с натягом по спирали проволоку 3 из нержавеющей стали, предварительно навитую. Затем устанавливают трубу с проволочной навивкой внутрь внешней трубы 1 из нержавеющей стали. Осуществляют ротационное обжатие по наружной поверхности внешней трубы. Величину натяга выбирают в зависимости от отношения внутреннего диаметра Dспс проволочной спирали в свободном состоянии к внутреннему диаметру Dспн проволочной спирали в навитом состоянии. Данное отношение составляет от 0,73 до 0,84. Диаметр d проволоки из нержавеющей стали выбирают от 0,47
до 0,53
, где
- толщина стенки циркониевой трубы. В результате повышается степень фиксации проволоки на циркониевой трубе, уменьшается неравномерность внедрения проволоки в материалы трубчатых деталей, исключается образование в соединении зон с низкими механическими и коррозионными свойствами, повышается надежность соединения трубчатых деталей в условиях радиационного облучения. 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4





Формула изобретения
Способ соединения трубчатых деталей из разнородных материалов, преимущественно направляющих каналов тепловыделяющих сборок ядерного реактора, заключающийся в том, что циркониевую трубу с проволочной навивкой устанавливают внутрь внешней трубы из нержавеющей стали и осуществляют ротационное обжатие по наружной поверхности внешней трубы, отличающийся тем, что проволоку предварительно навивают, затем устанавливают на поверхность циркониевой трубы с натягом, характеризующимся тем, что отношение внутреннего диаметра Dспс проволочной спирали из нержавеющей стали в свободном состоянии к внутреннему диаметру Dспн проволочной спирали из нержавеющей стали в навитом состоянии составляет от 0,73 до 0,84, причем диаметр d проволоки из нержавеющей стали выбирают от 0,47




Описание изобретения к патенту
Область техники, к которой относится изобретение. Изобретение относится к технологии сборки деталей и узлов, в частности при соединении трубчатых деталей из разнородных материалов, и может быть использовано в различных областях техники: в химическом, авиационном энергетическом машиностроении и пр., особенно в атомном машиностроении при соединении изделий, которые эксплуатируются в условиях повышенных температур и подвергаются воздействию агрессивных сред и нейтронного потока. Уровень техникиВ самых различных областях машиностроения и в быту используется множество способов соединения деталей, в частности, трубчатой формы, выполненных как из однородных материалов, так и из разнородных материалов. Соединения выполняют с помощью клея, сварки трением, электронно-лучевой сварки, диффузионной сварки, при помощи муфт, резьбовых элементов, посредством промежуточных элементов и пр. Известен способ соединения труб, заключающийся во введении между трубами герметизирующего клеевого состава (SU 1679124, F 16 L 13/04, 1986). Использование клеевого состава упрощает технологию соединения трубчатых деталей и позволяет соединять элементы из разнородных материалов. Однако использовать такое соединение в условиях высоких температур, тем более при значительных механических нагрузках, невозможно в связи с разрушением клеевого состава. Известен способ холодной сварки разнородных металлов, заключающийся в том, что детали из разнородных металлов помещают между пуансонами сварочного аппарата и сжимают значительным давлением (SU 1727293, В 23 К 20/00, 1989). При повышенных давлениях частицы металлов проникают друг в друга, обеспечивая соединение деталей. Способ не обеспечивает достаточную прочность соединения. Известен способ сварки трением деталей из разнородных материалов с применением промежуточной вставки из материала, более мягкого, чем свариваемые материалы (SU 1764901, В 23 К 20/12, 1989). Данный способ имеет высокую трудоемкость и не обеспечивает необходимую прочность при эксплуатации соединения в условиях высоких температур. Способ диффузионной сварки нержавеющих сталей с несвариваемыми составами предполагает установку между соединяемыми поверхностями промежуточной трехслойной переходной прокладки, внешние слои которой свариваются с соединяемыми деталями (SU 1593849, В 23 К 20/16, 1988). Способ позволяет получить качественное соединение при работе в условиях высоких температур и нагрузок. Наиболее близким по технической сущности к описываемому изобретению является способ соединения трубчатых деталей из разнородных материалов, преимущественно направляющих каналов тепловыделяющих сборок ядерного реактора, заключающийся в том, что на наружную поверхность циркониевой трубы навивают по спирали проволоку из нержавеющей стали, устанавливают циркониевую трубу с проволочной навивкой внутрь внешней трубы из нержавеющей стали и осуществляют ротационное обжатие по наружной поверхности внешней трубы (RU 2127178, В 23 К 20/16, 1999). В известном способе после навивки проволоки из нержавеющей стали на поверхность циркониевой трубы осуществляют фиксацию проволочной спирали путем сварки ее концов с наружной поверхностью циркониевой трубы. Однако фиксация спирали посредством сварки может привести к негативному воздействию в процессе соединения труб при ротационном обжатии и при эксплуатации в условиях высоких нагрузок, особенно в условиях радиационного облучения по следующим причинам. Во-первых, несмотря на приварку концов проволоки к наружной поверхности циркониевой трубы, витки проволоки могут перемещаться вдоль оси циркониевой трубы под действием сил, воздействующих на проволоку в процессе ротационного обжатия. В результате витки проволоки будут внедрены в материалы труб с неравномерным шагом, что снижает прочность соединения. Во-вторых, неравномерный шаг витков проволоки приведет к тому, что при внедрении проволоки в материалы труб будет иметь место неоднородная деформация в различных поперечных сечениях проволоки, что также снизит надежность и прочность соединения. В-третьих, при сварке концов проволоки с наружной поверхностью циркониевой трубы в зоне сварки образуется эвтектика с низкими механическими и коррозионными свойствами, что недопустимо. Кроме того, негативные вышеотмеченные факторы будут усилены в условиях радиационного облучения, а сварка концов проволоки с поверхностью циркониевой трубы увеличивает трудоемкость технологического процесса в целом. Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является разработка и создание способа соединения трубчатых деталей из разнородных материалов, упрощающего технологию изготовления и обеспечивающего повышение прочности соединения в условиях высоких температур и силовых нагрузок, особенно в агрессивных средах, под действием давлений и радиационного облучения. В результате решения данной задачи могут быть получены новые технические результаты, заключающиеся в повышении степени фиксации проволоки на циркониевой трубе, уменьшении неравномерности внедрения проволоки в материалы трубчатых деталей и в исключении образования в соединении зон с низкими механическими и коррозионными свойствами, а также в повышении надежности соединения трубчатых деталей в условиях радиационного облучения. Данные технические результаты достигаются тем, что в способе соединения трубчатых деталей из разнородных материалов, преимущественно направляющих каналов тепловыделяющих сборок ядерного реактора, заключающемся в том, что циркониевую трубу с проволочной навивкой устанавливают внутрь внешней трубы из нержавеющей стали и осуществляют ротационное обжатие по наружной поверхности внешней трубы, проволоку предварительно навивают, затем устанавливают на поверхность циркониевой трубы с натягом, характеризующимся тем, что отношение внутреннего диаметра Dспс проволочной спирали из нержавеющей стали в свободном состоянии к внутреннему диаметру Dспс проволочной спирали из нержавеющей стали в навитом состоянии составляет от 0,73 до 0,84, причем диаметр d проволоки из нержавеющей стали выбирают от 0,47

















Класс G21C21/00 Способы или устройства, специально предназначенные для изготовления реакторов или их частей
Класс G21C3/33 поддерживание или подвешивание элементов в связке; средства для формирования части связки для введения ее в активную зону или выведения из нее; средства для соединения соседних связок
Класс B23K20/16 с размещением специального материала для облегчения соединения деталей, например материала, служащего для абсорбирования или выделения газа
Класс F16L13/007 специально предназначенные для соединения труб из различных материалов