[發明專利]一種整體復合法蘭及其制造方法

有效

• 申請號: 201510552652.0
• 申請日: 2015-09-01
• 公開（公告）號: CN105108297B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 姚政;張越舉;王勇;孟繁和;趙恩軍;劉昕;李子健;成澤濱;李曉杰;閆鴻浩;王小紅
• 申請（專利權）人: 大連船舶重工集團爆炸加工研究所有限公司
• 主分類號: F16L23/032
• 分類號: F16L23/032;B23K103/24
• 代理公司: 大連格智知識產權代理有限公司21238
• 代理人: 劉琦

技術領域

本發明屬于金屬設備部件的加工技術領域，特別涉及到一種整體復合法蘭及其制造方法。

背景技術

現代一些工程加工設備裝置，尤其是在具有高腐蝕環境、工作介質和工作狀況下的反應罐體，其材料需要具備抗各種復雜腐蝕介質的能力。這對設備材料的選擇提出了很高的要求。而往往這些滿足抗復雜腐蝕介質能力的金屬材料，都是一些昂貴金屬材料，甚至是稀有有色金屬材料。如果設備整體全部采用這種抗腐蝕的材料，不僅設備的制造成本高的難以接受，而且在工藝上有時也難以實現。目前，針對強腐蝕工作介質條件下的設備，均采用雙金屬復合材料加工。根據設備的使用要求以及腐蝕介質的特征，選用不同雙金屬組合的復合材料板和不同的雙金屬材料加工方法。雙金屬復合材料的加工方法一般有直接軋制、爆炸軋制、釬焊、堆焊和爆炸復合等。對于不同的材料組合，雙金屬復合板材料的加工工藝選擇也不同，比如對于鈦和鋼的復合材料，由于容易形成脆性金屬間化合物FenTim和脆性碳鈦化合物TiC，因此，一般只能采用爆炸軋制或者直接爆炸復合的方法，不能采用熔化堆焊的工藝。而采用釬焊的工藝，不但需要大量的昂貴含銀成分釬料，成本高昂，而且鈦和鋼之間的連接強度也不高。有鑒于此，大多數的設備用復合材料，尤其是鈦和鋼的復合材料，均采用爆炸焊接和或者爆炸軋制的復合板材。眾所周知，大多數的設備均需要設計一些與外部連接的接口,這些接口通常設計為短管法蘭結構。由于結構較平板復雜，對于鈦和鋼的材料組合部件，又不能進行堆焊復合，目前的加工方式一般均采用含銀釬料釬焊的工藝方法。由于釬焊材料自身不抗腐蝕，釬焊后復合材料的結合強度較低，因此導致短管法蘭結構部件在使用過程中壽命較短，從而導致整個設備不能繼續使用，造成很大的浪費。

發明內容

本發明的目的是為了解決由鈦或鈦合金與鋼雙金屬復合設備制造中，由工藝需要設計的管路接口，人孔接口等功能部件的加工技術問題。

為解決上述問題，本發明提供了一種整體復合法蘭，其特征在于，包括鈦鋼復合法蘭盤和同軸焊接的鋼制連接端；所述鋼制連接端焊接于所述鈦鋼復合法蘭盤的鋼層2；所述鈦鋼復合法蘭盤及所述鋼制連接端內部爆破焊接鈦或鈦合金內襯3。

優選方式下，所述鈦鋼復合法蘭盤的鈦層4形成有圓環形鈦密封面，所述鈦密封面外徑小于法蘭盤外徑；所述密封面上設有密封槽6。

優選方式下，所述鈦鋼復合法蘭盤的鋼層2設置有法蘭螺栓孔7。

本發明還提供了上述法蘭的制作方法，具體制作過程如下：

S1、以鈦鋼復合板制作法蘭盤，在所述鈦鋼復合板的鈦層4同心焊接鈦環5；在所述鈦鋼復合板的鋼層2同心焊接鋼環1；所述鋼環與所述鈦環5內徑相同；

S2、加工法蘭內孔，將鈦環-鈦鋼復合板-鋼環工件加工成復合法蘭坯料；所述內孔與所述鈦環5同心，且內徑相同；

S3、向所述復合法蘭坯料內孔中插入鈦或鈦合金管30，所述鈦或鈦合金管30與內孔孔壁之間留有縫隙；所述鈦或鈦合金管30內填裝用于爆炸焊接的材料，內部爆炸焊接，形成鈦或鈦合金內襯3；

S4、去除鈦環5、去除全部鋼環1或鋼環1上的未復合邊界效應區，按照法蘭的設計參數加工為整體復合法蘭。

優選方式下，步驟S1所述鈦鋼復合板采用爆炸焊接方法制造；所述在鈦層4焊接的鈦環5為長20～50mm、厚20～30mm的鈦管，或以堆焊的方法在法蘭盤坯料鈦層4堆焊高10～20mm、厚10～30mm環形鈦復層；所述在鋼層2焊接的鋼環1為高20～50mm、厚20～30mm的環狀結構；或高50～300mm、厚度大于10mm的短管狀結構。最優方式下，所述短管狀結構高50mm。

優選方式下，步驟S3所述鈦或鈦合金管30與內孔孔壁之間縫隙為2～4mm；所述用于爆炸焊接的材料為炸藥及雷管。

優選方式下，步驟S4將所述整體復合法蘭的鈦層4加工為密封面，所述密封面上加工有密封槽6；在所述鈦鋼復合法蘭盤的鋼層2加工有法蘭螺栓孔7。

由于這種整體復合法蘭是采用爆炸焊接方法制造，所以在所有鈦鋼結合面上均顯示有爆炸焊接特有的波狀界面。

本發明的效果和益處是：

1、采用爆炸焊接技術制備出了鈦或鈦合金與鋼的冶金結合的復合材料作為法蘭面，復合材料的力學性能可靠。

2、在鈦或鈦合金側采用氬弧焊焊接鈦環或增厚鈦或鈦合金層，工藝成熟可靠，操作方便，焊接的鈦環或增厚的鈦或鈦合金層作為法蘭孔內爆炸復合時的邊界延伸效應，可以有效克服爆炸復合時的末端不復合效應。