Способ изготовления многосекционной сверхпроводящей жилы

 

=::««« .а "..г " -e -Â ñ4Ô «э Фы ь и.««t с "т н ; «я

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ссиеэ Советских

Социалистических

Реслублии о >714513

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Зайвлено02)()677 (21) 2491719/24-07 (51)М. Кл.2

Н 01 В 12/00 с присоединением заявки йо

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытйй (23) Приоритет (53) УДК 621. 315 (088. 8) Опубликовано 0 50 2 ВО. Бюллетень М 5

Дата опубликования описания 070280 «

Е. М. Савицкий, В. В. Барон, М. И. Бычкова, /

П. Б. шендерович, В. f . Сухушин, В. A. Герасимов и И. М. А буев (72) Авторы изобретения

Государственный научно-исследовательский энергетический институт им. Г. M. Кржижановского и Институт металлургии им. А. А. Байкова AH ССР (71) Заявители (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЕКЦИОННОй

СВЕРХПРОВОДЯЦЕЙ ЖИЛЫ (Изобретение относится к электротехнике, в частности кабельной технике и может быть использовано при создании токонесущей системы сверхпроводящего кабеля.

Надежность линии электропередачи, использующей в качестве токонесущего элемента сверхпроводник, в значительной мере связана со свойствами сверхпроводящей жилы в месте стыка. Это особенно важно при создании жесткого варианта сверхпроводящего кабеля, где длина секции ограничена условиями транспортйров ки.

Как показали многочисленные исследования, наилучшими технико=экономическими показателями обладает кабель, токонесущая система которого выполнена коаксиальной для каждой фазы. ()днако такое исполнение токонесущей системы предопределяет необхо- димость соединения жилы как "с наруж«

I ным расположением сверхпроводника (внутренняя жила), так и с внутренним (внешняя жила) .

Г эта задача особенно осложняется при использовании интерметаллических (компаундных) сверхпроводников, например ниобий-олово.

Известен способ соединения интерметаллических сверхпроводников, заключающийся в помещении соединяемых концов сверхпроводннка в переходный элемент, образованный механической порошкообраэной смесью компонентов этого сверхпроводника, и обработке такого соединения последовательно давлением и температурой (1).

Такой способ облегчает соединение трубчатых сверхпроводящих жил с внутренним расположением сверх15 проводящего слоя. Однако прочностные свойства такого соединения низки и непригодны для условий термических нагрузок жилы жесткого кабеля °

Кроме того, сверхпроводящие свой20 ства такого соединения определяются случайными факторами, связанными с разрушением окисной пленки на поверхностях соединяемых сверхпроводников °

Известен также способ соединения йнтерметаллических сверхпроводников, заключающийся в образовании сверхпроводящего слоя, например, жидкофазным диффузионным методом на заЗО готовках, содержащих тугоплавкий

714513 компойент соединения, кроме концевых участков каждой заготовки, защищенных барьерным материалом, например ...../ танталом, удалении барьерного мате риала, сращинании полученных секций сваркой и образовании на месте стыка секций снерхпроводящего слоя, аналогичного вышеупомянутому (2), Однако укаэанный способ, включаю щий- специальную подготовку концевых участков соединяемых сверхпровЬдников, которая улучшает сверхпроводящие свойства стыка„ н случае соединения трубчатых жил с внутренним расположением слоя принодит к необходю Ости вакуумировать всю длину многосекционной жилы.

Целью изобретения является упроще ние технологии изготовления многосекционной снерхпроводящей жилы с

" вйутрейним расположением сверхпроводящего слоя и повышение ее эксплуатационной надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе до сварки секций между их" торцами помещают вставку из спрессованной порошкообраэной смеси компойентов вышеупомянутого сверхпроводящего слоя, которую предварительно гермстизируют оболочкой, йййолйен ной из тугоплавкб1 о компонента этого слоя.

Сращивание секций производят холодной сьаркой или сваркой взрывом.

Герметизация вставки нэ смеси компонентов сверхпроводящего соединения оболочкой, выполненной из туго планкбго компонента этого соединеннл позволяет одновременно произнести металлурги еское соединение оснон сверхпроводящего слоя как мостика, " "так "и секции и предотнратить окислительные процессы при образовании " сверхпроводящего слоя стыка секций.

На фиг. 1 показана коаксиальная заготовка; на фиг. 2 — схема образования основного сверхпроводящего слоя (услонно показана только часть диффузионной камеры); на фиг. 3 фрагмент соединения внешней жилы коаксиальных секций (а — до сварки, б — после сварки).

Способ осуществляется следующим образом.

Согласно фиг. 1 получают композитную .внутреннюю 1 и внешнюю 2 жилы, например, из ниобиеной 3 и двух мед" ных труб 4 (на фиг. 1 показан тблько один стабилизирующий медный слой) путем совместной деформацйи при прессовании и прокатке на заданную толщину по ниобию и меди. Внешнюю компоэитную жилу 2 по концам 5 очи

" щают от внешнего слоя меди и приваринают любым известным способом к ниобиеной трубе 3 фланцы 6 также иэ ниобия, каждый из которых имеет на торцовой поверхности кольцевую канавку 7.

Коаксиальную заготонку помещают в шлюзовую напылительную камеру, где проводят испарение тантала электрон иья .лучом с последующей направленной конденсацией тантала на заданные

5 поверхности.

Получение сверхпроводящего слоя станида ниобия (фиг. 2) проводят с помощью процесса реактивной диффузии при термообработке в диффузионной (камере 8, в которую помещают коаксиальную заготовку, предварительно уплотнив ее по ниобию диафрагмами 9

H 10, предохраняющими стабилизирующий медный слой от взаимодействия с распланом оловянистой бронзы 11, при чем поверхности ниобия защищены слоем тантала 12. После получения сверхпроводящего слоя коаксиальная секция освобождается от уплотнительных диафрагм 9 и 10 и танталовых

2О покрытий 12.

Известным способом получают соединение внутренних жил 1 секций, а соединение внешних жил 2 проводят по предлагаемому способу (фиг. 3).

До сварки внешних жил секций между их торцовыми поверхностями помещают вставку из спрессованной порошкообразной смеси 13 компонентов сверхпронодника ниобий-олово, гермеg() тйзиронанную оболочкой 14, выполненной иэ ниобия. Затем холодной свар кой, либо сваркой взрывом проводят металлургическое соединение ниобиевой основы сверхпроводящего слоя 15 соединяемых секций с ниобиеной оболочкой 14 вставки. После этого может быть проведена сварка секций по внешней кромке 16 электронным лучом. Далее место стыка внешних жил секций снабжается индуктором 17 и

43 производится термообработка индукционным нагревом н течение 15-50 час при

650-800 С для укаэанного сверхпронодника.

Для получения надежных снерхпроg$ водящих свойств стыка внешней жилы количество олова в смеси 13 должно превышать необходимое для образования стехиометрического состава снерхпроводника вставки, поскольку часть олоЯ ва будет диффундиронать н ниобиевую область 18. При этом будет образовываться сверхпронодящий слой ниобийолово в чистом ниобии.

Сверхпроводящие свойства вставки

55 значительно улучшаются, если н состав смеси 13 включена медь н порошкообразном виде, понижающая температуру образования соединения ниобийолово.

Для сокращения времени получения

6О полевого стыка секций можно воспользоваться тем, что внешняя жила всегда переразмерена по токонесущей способности, особенно н высоковольтном кабеле. Это .позволяет произвести

65 фигурную вырезку внешней жилы, об714513

Формула изобретения

12 разуя технологические окна для обеспечения одновременности работ по стыковке внутренней и внешней коаксиальных секций, Технологические окна впоследствии закрываются сверхпроводящими экранами °

После заВершения процесса соединения секций, поверх стыка внешних жил любым известным способом наносят стабилизирующий слой меди, соединяя его с имеющимся.

Предлагаемый способ позволит получить сверхпроводящнй стык коаксиальных секций кабеля, использующего сверхпроводник на основе интерметаллических соединений.

По предлагаемому способу отпадает необходимость вакуумирования кабеля в период его монтажа и стыковки; улучшаются -прочностные характеристики стыка; улучшаются критические параметры стыка; появляется возможность создания единой технологии монтажа и стыковки различных вариаи- тов кабеля; повышается эксплуатационная надежность кабеля; уменьшаются потери в кабеле и затраты на охлаждение.

Способ изготовления многосекционной сверхпроводящей жилы на основе интерметаллического соединения, заключающийся в образовании сверхпроводящего слоя, например, жндкофазным диффузионным методом на заготовках, содержащих тугоплавкий компонент соединения, кроме концевых участков каждой заготовки, защищенных барьерным материалом, например танталом, удалении .барьерного материала, сращивании полученных секций сваркой и образовании на месте стыка секций сверхпроводящего слоя, аналогичного вышеупомянутому, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения технологии изготовления многосекционной сверхпроводящей жилы с внутренним расположением сверхпроводящего слоя и повышения ее эксплуатационной надежности, до сварки секций между их торцами . помещают вставку иэ спрессованной порошкообразной смеси компо20 нентов вышеупомянутого сверхпроводящего слоя, которую,предварительно герметизируют оболочкой, выполненной из тугоплавкого компонента этого слоя.

25 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3523361, кл. 29-599, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

ЗО М 2436394,Н 01 В 12/00,030177 (прототип).

714513

17 ll IЮ Ю

1б 7Л

Ф

Составитель E. Зиновьев

Редактор Ю. Челюканов Техред Л,Алферова Корректор О. Ковннская

«1 7Ъ««ю«« «

Заказ 9304/53 Тирам 844 Подписное

ЦНИИПИ Государственйого комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4