Удачным решением сложной технологической операции крепления труб в трубных решетках теплообменных и других аппаратов химических производств является использование электрического взрыва проводников (ЭВП) [1, 2].
Упрощенная принципиальная схема установки для соединения труб с трубными решетками с использованием ЭВП изображена на рис. 1а. Общая картина получения соединения с помощью такой установки может быть представлена следующим образом. При срабатывании коммутатора через проводник протекает ток, который нарастает до своего максимального значения за несколько микросекунд. Происходит взрыв проводника, при этом формируется ударная волна. Ударная волна воздействует на стенку трубы и вызывает ее скоростное деформирование. При высокой скорости деформирования и косом соударении стенки трубы со стенкой трубной решетки происходит сварка [1].
Для оценки амплитуды импульса давления во взрывном патроне ЭТУ выполнены экспериментальные исследования свободной раздачи с помощью ЭВП. Эксперименты проводили на промышленной установке.
«Молния-5М» с использованием электровзрывных патронов, выполненных в соответствии с [2].
Для исследования применялись трубы диаметром 28 х 4 мм из сплава АД1 и диаметром 25 х 2,5 мм из латуни Л 70. Для определения параметров деформирования использовали скоростную фотосъемку процесса свободной раздачи трубы с помощью СФР. Принципиальная схема установки приведена на рис. 1б. Фотографии скоростной съемки представлены на рис. 2. Временной интервал между снимками Δ t = 0,572 мкс.
Оценка амплитуды волны давления в канале (в области, занятой продуктами взрыва проводника) выполнена по кривой деформирования торцевой части патрона, построенной по фотографиям скоростной съемки (рис. 3).
Скорость деформации стенки трубы при воздействии импульса давления, вызванного электрическим взрывом проводника, может быть описана дифференциальным уравнением [1–3]:
где: P1(t) — давление на фронте ударной волны, вызванной электрическим взрывом проводника;