[发明专利]一种GIL/GIS母线壳体及其搅拌摩擦焊接工艺

说明书

本发明涉及一种GIL/GIS母线壳体及其搅拌摩擦焊接工艺，其特征在于，所述壳体为由一块铝制长条形板材折圆/卷圆成筒体，并通过搅拌摩擦焊连接其合缝位置，筒体的一端或两端通过搅拌摩擦焊与端部部件连接，所述筒体的长度小于等于20000mm，所述筒体的壁厚小于等于16mm，所述壳体电压等级小于等于1100kV。本发明采用折圆(卷圆)的方式将板材折圆(卷圆)并通过搅拌摩擦焊接，解决大直径、大长度、高质量GIL/GIS铝合金筒体常规工艺无法制造的问题。所制造的铝合金筒体具有精度高、效率高、焊缝长度短、质量稳定、成本低、绿色环保、自动化程度高、对环境要求低等诸多优点。

技术领域

本发明涉及高压输电线路筒体制造领域，特别是一种用于高电压(110kV～1100kV)GIL、GIS线路的壳体及其搅拌摩擦焊接工艺。

技术背景

GIL/GIS气体母线壳体多采用铝合金筒，铝合金筒的主要制造方法包括热挤压筒、冷挤压筒、康福姆挤压筒、热轧筒、冷轧筒、冷拉筒、旋压筒、冷弯筒、焊接筒、螺旋筒、盘筒拉伸筒、双金属筒、粘结筒。本发明涉及的壳体采用铝合金，最大直径1000mm，最大长度20m，最大壁厚16mm，电压等级可达1100kV，折圆(卷圆)技术、搅拌摩擦焊技术。

目前，GIL电压等级覆盖73～1200kV，全世界范围内投用总长度200km，其中550kV和420kV应用最普遍。仅美国和委内瑞拉研制出应用于1200kV的GIL壳体，国内用于1100kV电压等级的GIL壳体仍是技术空白。

铝合金挤压筒采用连续挤压法，其最大外径小于600mm，由于压机吨位，模具设计，穿孔针强度及刚性，限制了筒的直径、长度、壁厚、表面质量，即使能挤压出直径600mm筒材，其材质、状态、表面质量均不能达到GIL壳体的设计要求，而长度也无法超过6m。轧制筒的轧制坯料一般采用热挤压方法生产，所以轧制筒无法满足要求。

焊接筒适用大、中直径薄壁筒，效率高成本低，均采用熔焊技术，铝合金的熔化焊性能较差，特别是高强度铝合金通常合金含量较高，其熔化焊接的性能更差，尤其是焊接厚度超过20mm左右后，熔化焊较难得到高质量的焊缝，且焊缝性能强度系数通常只有0.5～0.7，而螺旋焊筒采用熔化焊技术，其焊缝长度增加数倍，当焊缝较长时，更难得到质量一致的性能稳定的焊缝，而且熔焊极易形成裂纹、固体夹杂、未熔合和未焊透等缺陷，而且焊接效率低、能耗高、成本高、对作业人员身体有一定的危害。

市场上的常规卷板机可卷长度一般小于6米，当长度大于6米时辊的刚性难以保证，同时在设计时考虑辊的强度往往需要将辊设计成橄榄形状，从而导致筒体两端的圆度误差大于4mm，难以满足实际的工艺需求。

因此，必须有一套既能满足GIL/GIS技术要求又能得到高质量壳体制造的整体工艺方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种GIL/GIS母线壳体，其特征在于，所述壳体为由一块铝制长条形板材折圆/卷圆成筒体，并通过搅拌摩擦焊连接其合缝位置，筒体的一端或两端通过搅拌摩擦焊与端部部件连接，所述筒体的长度小于等于20000mm，所述筒体的壁厚小于等于16mm，所述壳体电压等级小于等于1100kV。

进一步地，所述合缝位置是直缝、曲线缝。

进一步地，所述焊缝宽度由10～30mm，焊接深度2～16mm。

进一步地，端部部件可以为法兰、筒体或其他部件。

本发明还提供一种GIL/GIS母线壳体的搅拌摩擦焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将成型好的铝制板材用折圆机折圆/卷圆成筒体；

步骤2：将折圆/卷圆后的筒体进行校圆，并组对；