Файл: Биметаллические трубы..pdf

Экспериментальным путем найдено, что скорость метания ѵ, обес­ печивающая надежное сцепление в процессе соударения для данного сочетания металлов, например при сварке меди со сталью 20, на­ ходится в пределах 420—600 м/с. Воспользовавшись графической зависимостью, представленной на рис. 68, для данной скорости ме­ тания определяем соотношение б/гх, где гх— радиус заряда в. в., мм. Деформация внутренней трубы в процессе сварки составляет 10— 15%, для расчета принимаем размеры трубы, полученные после

критической деформации при холодной прокатке (без нарушения сплошности между слоями). Прокатка была осуществлена по сле­

После каждого прохода проводили испытания на сплющивание. Испытания показали высокую прочность сварного шва. При хо­ лодной деформации, равной 76,1%, без промежуточных термических обработок запас пластичности металлов полностью исчерпывался: при сплющивании образцов происходил излом стенки, однако без расслоения металлов. Таким образом, прокатку труб можно осуще­ ствлять по маршрутам однослойных стальных труб без опасения на­

рушить сплошность сварки слоев.

140

Для процесса сварки металлов взрывом используются промышлен­ ные и специальные типы бризантных взрывчатых веществ: тринитро­ толуол (тротил), аммониты В-3, 6ЖВ с разным процентом содержа­ ния селитры. Первое й необходимое условие для стабильного раз­ вития взрыва в канале трубы — это установление границ предельно устойчивой скорости детонации при заданных геометрических раз­ мерах заряда [64—67].

Применительно к условиям развития взрыва в канале трубы пре­ дельно устойчивую детонацию в. в. определяют диаметр заряда, его плотность, величина кристаллов в. в., наличие оболочки. С уве­

необходимо установить область устойчивого процесса детонации, предварительно ориентируясь на значения критического и пре-, дельного диаметра зарядов в. в.

Для экспериментальной оценки размеров в. в., обеспечивающих устойчивый процесс детонации, были поставлены опыты с удлиненно­ цилиндрическими зарядами из тротила и аммонита В-3. Постоянными величинами были длина заряда 200 мм и плотность наполнения заря­ дов 1,2 г/см3 (табл. 21).

Как видно из табл. 21, устойчивый процесс детонации обеспечи­ вают заряды из тротила диаметром 18 мм и аммонита В-3 диаметром 22 мм.

Существенную роль в устойчивости процесса детонации играет плотность заполнения заряда в. в., так как от нее зависит скорость его детонации. С увеличением плотности скорость возрастает, что повышает давление в продуктах в. в. Однако повышение плотности заряда в. в. (при постоянном его диаметре) выше предельного значе­ ния может привести к неполной детонации в. в., а иногда и к полному

141

отказу. Были проведены опыты по определению оптимальной плот­ ности заряда при постоянном его диаметре. В экспериментах исполь­ зовали удлиненно-цилиндрические заряды диаметром 20 мм для тро­ тила и 22 мм для аммонита В-3. Как видно из табл. 22, оптимальная плотность для зарядов обоих видов в. в. составляет 1— 1,25 г/см3.

Кроме изложенных выше методов по определению границ пре­ дельно устойчивого процесса детонации, существует ряд других, по­ зволяющих непосредственно в процессе взрыва фиксировать скорость распространения детонации.

На рис. 70 приведены типичные фотограммы детонации аммонита. При добавлении в стандартный аммонит 85% аммиачной селитры, фотограмма фиксирует резкое падение скорости детонации (излом наклона регистрирующей линии и падение давления на фронте).

Возбужденная в обычных условиях детонационная волна удовле­ творяет условию Чепмена-Жуге, т. е. течение за фронтом детона­ ционной волны имеет скорость звука. Максимальное действие взрыв­ чатых веществ проявляется лишь на близких расстояниях от места взрыва, где давление и плотность продуктов взрыва еще достаточно

142

велики. С удалением от места взрыва механические эффекты значи­ тельно снижаются вследствие резкого падения давления, скорости и изменения других параметров продуктов взрыва. При взрыве

массовая скорость и, давление Ри, плотность за фронтом pL— могут быть вычислены, если известна начальная плотность р0, скорость детонации D* и безразмерная постоянная величина k — показатель

адиабаты продуктов взрыва. Для конденсированных типов в. в. по­ казатель адиабаты принимается равным 3. Выражение по определению параметров детонационной волны в этом случае примет вид:

Р - Арк,

где А — постоянная величина.

Для предотвращения прямого воздействия продуктов в. в. на поверхность метаемого металла используются различные инертные среды. Однако применение инертных прослоек недостаточно для того, чтобы сохранить исходную поверхность деформируемого ме­ талла. Существенное влияние на качество поверхности оказывает степень измельчения взрывчатого вещества. Требования к опреде­ ленной кондиции кристаллов в. в. вытекают из условий развития детонации сплошным фронтом по массе в. в. С уменьшением разме­ ров кристаллов в. в. значения предельного и критического диаметров уменьшаются и граница между ними сужается, что объясняется соответствующим сокращением ширины зоны реакции во фронте

143

детонационной волны [48]. Эта зависимость имеет общий характер как для однородных, так и для смесевых в. в.

суменьшением величины кристаллов до 0,05—0,001 мм значения dnp

иdKр составят соответственно 5,5 и 9,0 мм.

Непосредственное отношение к рассматриваемому вопросу имеет факт аномально высокой скорости детонации. Проявление аномально высокой скорости объясняется тем, что если в массе в. в. имеются кусочки, размеры которых превышают значения критических диа­ метров, то они детонируют самостоятельно как отдельные элементар­ ные заряды. Детонация в этом случае распространяется не сплош­ ным фронтом, а передается от одного, элементарного заряда к дру­ гому со скоростью, свойственной им при данной плотности. Если же кусочки имеют диаметр меньше критического, то они не способны детонировать, как отдельные заряды, и' детонация в этом случае будет распространяться сплошным фронтом. Это обстоятельство яв- 'ляется важным условием при выборе типов в. в. для сварки метал­ лов взрывом.

В случае порошкообразных типов в. в. не исключена возмож­ ность, что в процессе их эксплуатации размеры отдельных кусоч­ ков в. в. (результат перепрессовки, слежания) будут превышать зна­ чения критических диаметров данного типа в. в. Плотность этих отдельных элементарных зарядов в общей массе в. в. значительно превышает насыпную плотность всего заряда. Следовательно, дето­ нация этих кусочков будет большей по отношению к детонации всего заряда. С ростом скорости детонации резко повышается давление в продуктах в. в. Другими словами, в объеме в. в. будут искусственно созданы локальные очаги повышенного давления. В местах локали­ зации повышенного импульса давления на поверхности металла обра­ зуются глубокие вмятины, рванины.

- Таким образом, при выборе оптимального типа в. в. для сварки металлов в первую очередь следует соблюдать соответствие их сле­ дующим требованиям:

должен гарантироваться устойчивый процесс детонации при за­ данных геометрических размерах заряда в. в. и его начальной плот­ ности;

процесс детонации в массе в. в. должен распространяться сплош­ ным фронтом, что достигается использованием в. в. с определенной крупностью кристаллов;

в. в. должно быть простым в эксплуатации и обладать малой чув­ ствительностью к механическим воздействиям.

В соответствии с этими требованиями для сварки металлов взры­ вом определены следующие типы в. в. (табл. 23).

Для надежной защиты поверхности деформируемого взрывом ме­ талла от непосредственного воздействия продуктов в. в., как уже упоминалось, применяют различные, инертные среды. Применение инертных пластичных сред в известной мере позволяет регулировать

144