Сварка взрывом в РФЯЦ-ВНИИТФ

Created on Tuesday, 23 November 2010 15:05



Сварка взрывом - явление образования прочного соединения металлических тел при высокоскоростном соударении. Разгон тел осуществляется при помощи взрыва бризантных взрывчатых веществ.

Сваркой взрывом можно получать практически любые сочетания разнородных металлов и  сплавов, обладающих уникальным сочетанием характеристик: прочности, пластичности, химической и коррозионной стойкости, электропроводности и т.п.

Взрывная сварка металлов впервые была осуществлена в СССР в 1961 году в институте гидродинамики Сибирского отделения Академии наук под руководством академика М.А. Лаврентьева и в короткое время развилась в самостоятельное научное направление, дав толчок соответствующему развитию промышленности. Наибольшую известность в этой области  получили работы, выполненные в Институте гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН,  НПО «АНИТИМ», НПО «ЦНИИТмаш», Волгоградском политехническом институте. На многих крупных металлургических предприятиях, таких как Кузнецкий и Орско-Халиловский металлургический комбинаты, комбинат «Азовсталь» на Украине, Зыряновский свинцово-цинковый комбинат в Казахстане, а также на производственном объединении «УралХиммаш» г. Свердловска, были организованы специализированные участки по производству этим методом биметаллических заготовок различного назначения.

Сварка взрывом позволила не только существенно экономить дорогостоящие металлы, такие как нержавеющая сталь, титан, медь, но и получать композиции, обладающие уникальным сочетанием таких свойств, как прочность, химическая стойкость, электропроводность. В настоящее время этот метод используется для изготовления токоподводов электролизных матриц, трубных досок теплообменников, реторт и плазменных печей для получения титановой губки и выплавки титана, лопаток гидротурбин, корпусов химических и ядерных реакторов.

Вместе с тем, необходимость использования  для сварки взрывом  взрывчатых веществ ограничивает круг предприятий, способных пользоваться этой технологией, и, в особенности, для получения крупногабаритных заготовок. Масса подрываемого заряда ВВ зависит от толщины плакирующего листа и для трехмиллиметрового листа ориентировочно составляет 10 кг на 1 кв. м.

Известные взрывные камеры, рассчитанные на работу в цеховых условиях, позволяют подрывать не более 20 кг ВВ, в то время как для сварки только одной заготовки площадью  10 кв. м требуется подрывать более 100 кг ВВ, что возможно только в условиях специально оборудованного полигона. В металлообрабатывающей промышленности таких полигонов нет, а имеющиеся на некоторых предприятиях (например, на Челябинском металлургическом комбинате, на ОАО «УРАЛХИММАШ») взрывные ямы и площадки  рассчитаны только на подрыв ограниченных зарядов ВВ (массой  20…100 кг). В то же время потребность в крупногабаритных заготовках постоянно возрастает, и производственники вынуждены использовать для их изготовления различные карьеры и горные разработки, не обеспечивающие необходимых условий для качественного и безопасного выполнения подобных работ.

В 1992 году  по запросу ряда предприятий Урала руководством РФЯЦ – ВНИИТФ было принято решение о создании участка для сварки взрывом биметаллических заготовок на внутреннем полигоне института, имеющем всю, необходимую для проведения взрывных работ, инфраструктуру, а также возможность подрыва зарядов взрывчатых веществ массой, достаточной для сварки крупногабаритных биметаллических заготовок, площадью до 20 кв.м.

Участок был оснащен устройствами для приготовления взрывчатых смесей, ангарами для хранения заготовок, оснастки и материалов, площадками для проведения подрывов.

Перед началом работ с привлечением ведущих специалистов России в области сварки взрывом А.А. Дерибаса (Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН), В.Е. Кожевникова, В.И. Чернухина, Ю.П. Бесшапошникова (ЛИОМ ОАО «УРАЛХИММАШ), было проведено обучение и стажировка персонала, разработана вся, необходимая для безопасного и качественного проведения работ, технологическая и организационная документация, а также методики измерений параметров детонации взрывчатых смесей и контроля сплошности получаемых сваркой заготовок.

Специализированной научно-исследовательской лабораторией института были исследованы  характеристики безопасности различных взрывчатых составов, использующихся для сварки взрывом, и оформлены соответствующие документы на допуск их к применению.

При отработке режимов сварки различных сочетаний металлов проводились испытания на разрыв стандартных образцов-свидетелей, вырезавшихся из соответствующих зон сварки. Контрольными испытаниями подтверждено, что разрушение образцов, сваренных в соответствии с отработанным техпроцессом, происходит по наименее прочному из соединенных сваркой металлов.

С 2006 года, после приобретения современного дефектоскопического оборудования, ведется 100 % ультразвуковой контроль сплошности свариваемых заготовок.

За истекшее с момента создания участка время институтом  выполнено более сорока договорных работ по сварке взрывом биметаллических заготовок из меди, алюминия, латуни, титана, котельной и нержавеющей стали в различных сочетаниях по заказам предприятий  химической и машиностроительной промышленности Урала. Претензий к качеству получаемых заготовок от заказчиков не поступало.

Перечень биметаллических заготовок,
изготовленных РФЯЦ – ВНИИТФ сваркой взрывом по заказам ОАО «УРАЛХИММАШ», г. Екатеринбург, АО «ВСМПО» г. Верхняя Салда, АООТ «Челябинский электролитный цинковый завод», ООО «Энергосервис-2» г. Озёрск, ЗАО «Уральский завод теплообменного оборудования» г. Озёрск.

№ п/п  Свариваемая пара Толщина основания, мм Толщина плакировки, мм Размеры  заготовок, мм
1 Титан + сталь 20 8 200×200, 300×300
2 Ст3 +12Х18Н10Т 45 5 2000×4700
3 Ст3 + 06ХН28МДТ (ЭИ943) 45 4 4000×1200
4 Ст20К + 08Х17Н13МЗТ 20 3 1900×1700, 2900×1700

5
Ст3 + Л63 16 4 5400×1500
6 09Г2С + 12Х18Н10Т 16 5 5900×2000
7 09Г2С + 08Х13 15
32
3
8
2000×400
1100х1000
8 Ст3 + М1 85 3 2200×4500
9 Ст3 + 12Х18Н10Т 4 3 150×200
10 09Г2С + 12Х18Н10Т 3 10 150×200
11 ВТО1 + 12Х18Н10Т 3 22 1400×1300, 1600×1500
12 ВТО1 + Ст3 3 22 300×300
13 09Г2С + Л63 80 10 1100х1715; 460х540
14 М1+А5Н 3 7 1500 х600

Стоимость работ по сварке взрывом листовых заготовок массой до 100 кг, подготовленных заказчиком в соответствии с техническими требованиями к свариваемым поверхностям, в зависимости от объема и срочности заказа составляет с НДС от 13 до 17 тыс. рублей за квадратный метр заготовки.

Стоимость изготовления трубных решеток и плакирования заготовок массой от 100 до 5000 кг составляет с НДС от 20 до 30 тыс. рублей за квадратный метр.

Сроки изготовления зависят от объема заказа, номенклатуры и размеров заготовок, влияющих на объемы закупаемых взрывчатых материалов, и для заказов до 20 кв. м, при наличии оформленного договора, как правило, не превышают месяца от момента поступления предоплаты и самих заготовок.

Образец типового договора и технические требования к поставляемым на сварку заготовкам.

Наши реквизиты:  454070  г.  Снежинск  а/я  245
  р. т.  ( 351 - 46 )  5-10-22, 5-10-25,  секр (351-46) 5-10-23 (факс) 
 E-mail:
This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.