Заготовка для изготовления сверхпроводящего кабельного изделия

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ .К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик рв803725 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 240779 (21) 2801132/24-07 (Щ М. Кп.з

Н 01 В 12/00 с присоединением заявки М—

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 0 7.10 82, Бюллетень М 37

Р ) УДК 621. 315 (088. 8) Дата опубликования описания 03. 02. 83 (71) Заявитель (54) ЗАГОТОВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО КАБЕЛЬНОГО

ИЗДЕЛИЯ

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении жесткого трубчатого сверхпроводящего кабеля линии электропередачи, выполненного на основе интерметаллического сверхпроводника стабилизированного нормальным металлом.

Иэвестны заготовки для изготовления биметаллических труб, составленные из пары монометаллических труб, между контактными поверхностями которых нет жесткой связи и да" же может существовать зазор 1).

Исходные монометаллические трубы в основном применяются бесшовные.

Однако заготовки, в которых в качестве плакирующего слоя используют цельнотянутые трубы из химически активных тугоплавких материалов, дороги в производстве и имеют ограниченный диаметр из-аа сложностей проьыаленного освоения технологии изготовления тонкостенных труб из упомянутых тугоплавких материалов.

Кроме того, заготовка для изготовления сверхпроводящего кабельного изделия должна обеспечитв хорошую тепловую и электрическую связь интерметаллического сверхпроводника и стабилизирующего нормального металла в готовом изделии.

5 Известна также заготовка для изготовления сверхпроводящего кабель- . ного иэделия, содержащая трубу иэ тугоплавкого компонента сверхпроводящего интерметаллического соединения с продольным сварным швом и по меньшей мере одну трубку иэ стабилизирующего материала (2J. Для обеспечения необходимой металлургической связи труб заготовку получают сваркой взрывом. Причем с целью упроще15, я по, еду щей .Ст,д,и изгото е ния кабельного изделия, которой является горячее прессование, заготов ка имеет три слоя: внутренний - из тугоплавкого компонента и наружные соответственно из стабилизирующего и герметизирующего материалов.

Следует отметить, что герметиэирующий слой очень тонок и ие сказывается на деформационных И энергоси25 ловых условиях прессованич.

В известной заготовке а качестве тугоплавкого компонента интерметаллического соединения использован ниобий, а оба наружных слоя выполнены иэ меди.

803725

Однако сварной шов тугопланкого металла имеет литую структуру и худшие показатели пластичности и прочности по сравнению с основным металлом трубы. Например, предел прочности металла шва ниобия электронно-лучевой плавки н 2-2,5 раза ниже предела прочности основного металла, аналогичны различия и в пластических свойствах.

Из-за различий н показателях

:пластичности и прочности сопротивI ëåaèÿ деформации тугопланкого металла (6, ) и металла шна (6 - ) будут различны, причем О - всегда будет больше 6 . В общем случае удельное давление йрессующего инструмента определяют как произведение величины сопротивления деформации металла, отнесенное к единице площади поперечного сечения, на величину деформации, выраженную в интегральной форме. Контактные условия прессования учитываются коэффициентом. При прессонании слои деформируются практически на одинаковую величину, а поскольку заготовка собрана из труб, каждая из которых имеет равномерную толщину стенки по периметру, и величина сопротивления деформации металла шна ниже основного металла, то при прессовании возникают такйе знергосилоные параметры процесса дефорйирования, которые приводят к разрывам тугоплавкого металла н снарном шве. Эти разрывы при дальнейшей операции термообработкк полученных труб в жидкой ванне расплава легкоплавкого компонента являются каналами, по которым расплав легкоплавкого компонента сверхпроводящего интерметалличесКого соединения вступает в контакт со стабилизирующим медным слоем, что приводит к повышению электросопротивления стабилизирующего слоя и, следовательно, ухудшает рабочие параметры токонесущей жилы сверхпроводя» щего кабеля.

В связи с этим трубы проходят тщательный контроль и значительную часть дефектных труб удается отбраковать до заключительной стадии получения сверхпроводящего покрытия, Целью изобретения является повышение качества и снижение себестоимости изделия.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемой заготовке одна труба из стабилизирующего материала выполнена с неравномерной по периметру толщиной стенки, причем участок с утолщением расположен в зоне сварного шва.

Целесообразно также при размещении трубы из тугоплавкого компонента, в качестве которого используют ниобий, между двумя трубами из стабилизирующего материала, в качестве которого используют медь, чтобы максимальное утолщение отвечало соотношению ма„,= (1 — 2 5).s (, - 1), Ф где n i4c

8 „ - максимальная толщина стен. ки трубы иэ стабилизимакс рующего материала;

В - номинальная толщина стенки трубы из тугоплавкого компонента интерметаллического соединения; 6 „ 6 — сопротивление деформации ниобия в металле трубы и сварном шве соответственно (причем сопротивление деформации связано с

Щ . пределом текучести (6 ) через скорость прессования) „.

На чертеже показана заготовка, собранная под сварку вэрыном.

Заготовка содержит трубу 1 иэ тугопланкого компонента интерметаллического соединения с продольным сварным швом 2 и трубу 3 из стабилизирующего материала. Кроме того," щ заготовка снабжена относительно тонкостенной трубой 4 иэ герметизирующего материала, упрощающей последующий процесс горячего прессования. В качестве герметизируемого материала

З преимущественно используют стабилизирующий материал. Одна труба иэ стабилизирующего материала, например труба 4, выполнена с неравномерной по периметру толщиной стенки, причем участок с утолщением расположен в зоне сварного шва 2. Максимальное утолщение 5 отвечает соотношению:

Ь = (1 - 2,5)в (— - 1)

GT< макс

Утолщение может быть любой формы, например выполненным с помощью расположенных с эксцентриситетом внутреннего и наружного диаметров трубы 4

Заготовка помещена вместе с оправкой б в контейнер 7 для сварки взрывом.

Изготовление многослойной трубы диаметром 51 мм по слою ниобия состоит из трех последовательных процессов." — сборка заготонки и соединение слоев взрывом; горячее прессование с вытяжкой,И =6; бО холодная прокатка с вытяжкой М=2. .Вначале на внешней поверхности трубы 3 из меди наружным диаметром

102 мм и толщиной стенки 28 мм сваркой взрывом располагают трубу 1 из

65 ниобия внутренним диаметром 108 мм

803725 с толщиной стенки 4 мМ. Ниобиевую трубу 1 получают из листа путем его свертки и дуговой сварки в инертной среде. Затем поверх полученной биметаллической заготовки сваркой взрывом располагают трубу 4 иэ меди с неравномерной толщиной стенки по периметру. Номинальная толцина стенки составляет 4 мм,. а наружный диаметр 131 мм. Сварку взрывом осуцествляют зарядом диаметром 30 мм.

Этот заряд обеспечивает достаточное сцепление слоев по всему периметру без микротрещин в ниобиевом шве 2.

Максимальное утолщение 5 составило 8,35 мм, поскольку коэффициент в соотношении для Ь „с, с, в частности, учитывающий характер межслойного трения, обусловленного выбранным диаметром заряда, был взят равным

1,6. Очевидно, что в зависимости от толщины стенки трубы 3 иэ меди (стабилизирующий слой будущего сверхпроводника) при постоянной толщине стен ° ки сварной трубы 1 из ниобия будет изменяться диаметр заряда, обеспечивающий сцепление слоев беэ микротрещин в ниобиевом шве 2. С увеличением толцины стенки трубы 3 сцепление слоев будет уменьшаться, ja коэффициент в упомянутом соотношении — расти.

Использование иного металла в качестве тугоплавкого компонента интерметаллического соединения повлечет за собой изменение предельных значений коэффициента в соотношении для мс кс °

Ф

В дальнейшем проводится прессование заготовки при температуре не выше 950ОС, холодная прокатка и термообработка в контакте с легкоплавким компонентом интерметаллического соединения, в качестве которого используют олово. В результате получают трубчатую секцию токопроводящей жилы сверхпроводяцего кабеля из стабилизированного медью станида ниобия.

Использование изобретения позволяет предотвратить образование трещин и разрывов в слое тугоплавкого компонента интерметаллического соединения и устранить расслоение слоев

s процессе горячего прессования путем выравнивания энергосиловых параметров деформирования основного металла и металла шва трубы иэ тугоплавкого компонента эа счет выполнения одной трубы иэ стабилизирующего материала с неравномерной по периметру толщиной стенки, что приводит, 5 в свою очередь, к повышению качества и снижению себестоимости изделия.

Формула изобретения

10 (1 — 2,5) в (р - - 1), где макс = "змакс- 1з: )мокс максимальная толщина стенки трубы из стабилизирующего материала;

Ь - номинальная толщина стенки трубы из тугоплавкого компонента интерметаллического соединения; (т и 6 — сопротивление деформации

1 а ниобия в металле трубы и сварном шве соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Чепурко М.И. БиометаллическИе трубы. М., Металлургия, 1974, 50 с. 19-20.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2428650/24-07>

13 ° 12.76, кл. Н 01 В 13/00 °

1. Заготовка для изготовления сверхпроводящего кабельного иэделия, содержащая трубу иэ тугоплавкого компонента интерметаллического соедине" ния с продольным сварным швом и по меньшей мере одну трубу из стабилизирующего материала, о т л и ч а— ю.щ а я с я тем, что, с целью повышения качества и снижения себестоимости изделия, одна труба из стабилизирующего материала выполнена с неравномерной по периметру толщиной стенки, причем участок с утолщением расположен в зоне сварного шва.

2. Заготовка по п. 1, при размещении трубы из тугоплавкого компонента, в качестве которого используют ниобий, между двумя трубами из ста-. билизирующего материала, в качестве которого используют медь, при этом

-З0 максимальное утолцение отвечает соотношению

8037?5

Тираж 761 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ИПП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель A. Таран

Редактор М. Кузнецова Техред Т.Фанта Корректор И Шулла

Заказ 286/3