[发明专利]一种船用钢结构和钛合金的绝缘密封连接方法

说明书

本发明是一种船用钢结构和钛合金的绝缘密封连接方法，属于船舶分段建造技术领域和绝缘连接技术领域，该方法可以解决钛合金与船体钢结构的连接问题。具体为：将氯丁橡胶板及聚氯乙烯板粘贴在钢法兰及钛法兰上形成密封的三明治式夹层，然后在所有法兰孔内定向安装钢制螺栓并紧固，得到尺寸稳定整体，最后将结构间的钢制螺栓替换成复合材料模压套筒和不锈钢螺栓组件，得到钢法兰及钛法兰间高绝缘密封软接口结构。本发明制得的软接口结构具有优异的绝缘性能，而且密封性高，可以有效地提升钛合金球鼻艏的使用寿命。

技术领域

本发明属于船舶建造技术领域和绝缘连接技术领域，具体涉及一种船用钢结构和钛合金的绝缘密封连接方法。

背景技术

球鼻艏作为舰船减少阻力的重要装置，尤其在军用舰船上的应用十分广泛。国内外大部分球鼻艏都是用玻璃钢等复合材料来制作球鼻艏，连接方法较为单一。随着舰船建造高集成的趋势，后期军用舰船的球鼻艏内部将会集成一些声学设备。钛合金具有优异的透波性、机械性能及耐蚀性，是极其适合作为球鼻艏建造材料，钛合金作为新型舰船球鼻艏建造材料已经得到应用，而随着国家对海军投入日益增加，该项技术将会得到更大应用。

而由于钛与钢的物理和结晶化学性能差异巨大，直接连接时接头性能差，且钛合金与船体钢结构之间的连接会产生电化学反应，严重影响钛合金的使用寿命。所以要解决连接后的绝缘问题，必须处理好连接材料定型环节；同时采取螺栓连接形式进行结构间的紧固，以及根据材料特性对工艺的步骤进行更合理的设计。

中国专利号CN101284336A公开了一种钛合金与钢焊接的氩弧焊-钎弧焊复合焊接方法。该发明提出使用Nb作为中间层，利用熔焊和钎焊分别对Nb和钛合金和钢两种母材焊接的办法，阻隔了两种母材中钛和铁的直接接触，避免了钛合金和钢直接焊接时形成脆性相从而造成裂纹。其特征在于采用锰含量20%-30%、镍含量4%-22%、余量为铜的铜锰镍钎料以及锰含量20%-30%、钴含量4%-10%、余量为铜的铜锰钴钎料两种铜锰基钎料，从连接形式来看，该方法很难适用于船舶建造领域。

相比以上专利，本发明所涉及的制作方法，是通过使用高分子复合材料，采用螺栓连接的形式对钛结构和钢结构进行连接。工艺相对简单，已于操作，而且所制作的软接口结构尺寸及性能稳定，钢法兰和钛法兰间的电阻可达到5MΩ以上，可在0.175MPa下保持结构密性，并且具有较高的工艺可设计性，可根据法兰孔尺寸要求进行工艺的相应调整，这样可以使得该法所制作的连接部分能够满足更多船型的使用需要。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种船用钢结构和钛合金的绝缘密封连接方法，该方法制作的钛合金结构和钢结构间的软接口具有优异的电绝缘性及密封性。

本发明解决技术问题采取以下技术方案：

本发明提供的船用钢结构和钛合金的绝缘密封连接方法，包括以下步骤：

（1）钢法兰与钛法兰间的三明治式夹层结构制作：

将两层4mm厚氯丁橡胶板通过分别粘贴在钢法兰及钛法兰上，再将10mm厚聚氯乙烯板粘贴在钢法兰侧的氯丁橡胶板上，根据法兰孔孔径进行氯丁橡胶板及聚氯乙烯板的冲孔；在聚氯乙烯板上涂覆密封胶1小时内，进行钢结构和钛合金结构的装配，在钛法兰和钢法兰之间形成一个三明治式夹层结构；

（2）高绝缘性及密封性的软接口结构制作：

在完成结构装配后，将每个法兰孔安装钢制螺栓，安装完成后对螺栓进行紧固，静置48小时后，将螺栓进行二次紧固，紧固完成后，静置24小时；然后在干燥条件下，将螺栓进行拆除，在法兰孔的两侧粘贴复合材料模压套筒，最后将不锈钢螺栓从钢法兰侧插入到每个法兰孔内并紧固。

所述的密封胶黏剂可以为单组份有机硅酮密封胶，型号为DC 7091，施工的胶层厚度在1-2mm之间，该密封胶为固态，固化后形成具有挠性的弹体，拥有较高的界面相容性。