[发明专利]一种热核聚变堆高钎着率复合管轧制钎焊连接方法

说明书

本发明属于聚变堆工况下的高性能复合管制造技术领域，具体涉及一种热核聚变堆高钎着率复合管轧制钎焊连接方法，包括如下步骤：步骤一：铜管部件的表面处理；步骤二：钢管部件的表面处理；步骤三：钎料的选择及双金属管的装配；步骤四：冷轧装配复合管；步骤五：冷轧装配复合管钎焊间隙及清洁度检查；步骤六：轧制后复合管的真空钎焊。

技术领域

本发明属于聚变堆工况下的高性能复合管制造技术领域，具体涉及一种热核聚变堆高钎着率复合管轧制钎焊连接方法。

背景技术

目前，制约核聚变反应堆研究的关键问题之一是各功能材料如面向等离子体材料、热沉材料和结构材料之间的连接问题。不锈钢如奥氏体不锈钢、低活化铁素体钢及因具有良好的抗辐射膨胀性、抗氧化性、高温力学性能而被认为是应用于结构材料理想材料。铜合金具有良好的导电导热性作为热沉材料被大量运用于超导磁体，偏滤器第一壁等关键部件的冷却系统中的。在聚变堆中大量存在着钢管铜部件连接结构。其中钢管作为载流部件，内部通入高温或低温流体。铜作为热沉材料传递热量。为了获得更好的热输运性能，铜钢接头必须具备高性能无缺陷的冶金结合界面。

因此将钢管铜部件高质量连接在一起并使在高温及低温下的使用性能是具有重要的意义。目前连接钢和铜的方法主要有扩散焊接以及钎焊的方法。其中真空钎焊由于可以根据需要选择不同的填充材料而被广泛的作为钢与铜复合管的制造方法。

目前，真空钎焊制造钢铜复合管仍存在几个关键问题是：

1)由于加工误差和以及铜与钢的热膨胀系数差异及装配误差原因，难以保证复合管径向的钎焊间隙在0-0.1mm以内，无法保证钎焊接头钎着率。

2)由于钎料在高温下的毛细作用存在着极限，采用传统的填料方式难以保证超过200mm长度以上的复合管的高质量连接

因此，需要设计一种高钎着率复合管轧制钎焊连接方法以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的是设计一种热核聚变堆高钎着率复合管轧制钎焊连接方法，用于解决现有技术中无法保证钎焊接头钎着率、超过200mm长度以上的复合管连接质量低的技术问题。

本发明的技术方案：

一种热核聚变堆高钎着率复合管轧制钎焊连接方法，包括将不锈钢管包裹上箔状钎料插入铜管中，在不锈钢管内装入支撑芯棒。然后采用扎管机轧制该组件，控制铜管每次道的变形量在以防止裂纹的产生。轧制完成后，切除两端料头，随后进行真空钎焊。

具体包括如下步骤：

步骤一：铜管部件的表面处理；

步骤二：钢管部件的表面处理；

步骤三：钎料的选择及双金属管的装配；

步骤四：冷轧装配复合管；

步骤五：冷轧装配复合管钎焊间隙及清洁度检查；

步骤六：轧制后复合管的真空钎焊。

所述步骤一，铜管部件的表面处理，包括：待钎焊的双层复合管为双层同轴装配管结构，其中内层管为钢管；外层管为铜管，钎料为薄状；采用内外径千分尺对内、外层管进行尺寸检查，使其满足轧制的基本要求。

其中轧制前外层铜管的外径为2-30mm，厚度为2-10mm，采用1200目砂纸去除外层铜管内外表面的油污及氧化膜，随后将轧制前外层铜管放置在无水乙醇中进行超声清洗30-60分钟，然后吹干备用。

所述步骤二，钢管部件的表面处理，包括：轧制前内层钢管外径2-30mm，厚度2-10mm，采用1200目砂纸清洗轧制前内层钢管内、外表面去除油污及氧化膜，随后将轧制前内层钢管放置在无水乙醇中进行超声清洗30-60分钟，然后吹干备用。