CN101298114B - 大厚度BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接高强度高耐蚀复合板 - Google Patents
大厚度BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接高强度高耐蚀复合板 Download PDFInfo
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Abstract
本发明是大厚度BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接高强度高耐蚀复合板。首先通过炸药配方优化设计控制炸药爆速大约为800～1000m/s，其次采用装药主参数下限选取的原则，并通过装药辅助参数如间隙、基复板装药尺寸的合理设计、选取和配置加水的沙土地基，控制其含水量和密度，从而保证了大厚度BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接高强度高耐蚀复合板的一次复合率达到100％，其结合强度达到甚至超过国家标准，并避免了大厚度复板和高强度基板在爆炸焊接时裂纹的产生。最后通过热处理参数的制订保证复合板在后续机加工中不会产生继生裂纹。该复合板不仅具有超高的耐腐蚀性能和极高的高温强度和抗冲击韧性的能力。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种利用炸药爆炸所产生的能量作为能源，使被焊接的两个金属表面形成牢固的固相结合的大厚度BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接高强度高耐蚀复合板。属于爆炸焊接技术领域。
背景技术
爆炸焊接技术及爆炸复合材料已广泛应用于石油、化工、造船、电力、航空、航天、制盐、制碱、冶金、原子能、采掘、运输、及机械制造等各个领域之中。
目前，采用爆炸焊接方法生产的高强度复合板，其复板厚度一般在12毫米以下；其基板一般是普通钢或容器钢锻件，一般很少采用高强度合金钢。对于复板厚度在12毫米以上的复合板，由于复板太厚造成在爆炸焊接过程中焊接复合率较低；若基板采用高碳高强度合金钢会在爆炸焊接中易使基板产生裂纹，而且在后续热处理以及校平等机械加工过程中会出现继生裂纹的产生。总之，大厚度BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接高强度高耐蚀复合板在爆炸焊接过程中会产生以下几个技术难题。
1、由于复板太厚，复板的抗弯极限弯矩以及爆炸载荷的有效作用距离较大，采用现有的装药参数，也会由于爆压太高而使得复合板出现大波纹甚至出现复板局部过度熔化，复合率较低。
2、由于受炸药不稳定爆轰段的影响，复板太厚还会造成起爆端复合板不结合区变长；又由于存在边界效应的影响，复合板两侧和末端边界效应不结合区也会加大。
3、基板35CrMo是高碳合金钢，是一种高脆性材料，在爆炸焊接过程中由于其冲击韧性(Ak值)太低，而复板厚度又大于等于12mm，其装药厚度大会产生较大的爆炸载荷，因此会使得基板35CrMo在爆炸焊接过程中易产生裂纹而使爆炸焊接整体失效。
4、若热处理参数和校平工艺制订不合理，BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接高强度高耐蚀复合板在后续热处理以及校平等机械加工过程中也会产生继生裂纹。
由于以上几种原因，因此在生产制造BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接高强度高耐蚀复合板时，主要对爆炸焊接炸药的配方、装药主参数的选取、边界效应的消除技术、爆炸焊接地基的优化以及复合板热处理参数的设计等方面进行了研究和试验，成功地研究出了一套生产BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接超耐蚀高强度复合板的技术途径。
发明内容
针对大厚度BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接高强度高耐蚀复合板在爆炸焊接过程中出现的上述几个主要问题，本发明通过理论研究和多次试验成功克服了上述技术难题，从而形成了一套完善的大厚度BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接高强度高耐蚀复合板的爆炸焊接技术。
本发明的技术解决方案：
1、爆炸焊接炸药的配方。由于复板太厚，复板和基板之间的间距较大，就要求炸药爆轰压力的有效作用时间要长，因此要选用极低爆速炸药。通过多次试验，采用的炸药爆速为800～1500m/s为最佳。本发明采用乳化炸药为主原料，并添加30％食盐、5％珍珠岩、2％锯粉，确保配方的炸药满足极低爆速的要求，其爆热、猛度等性能也均适用于大厚复合板的爆炸焊接。
2、装药主参数的选取。炸药确定之后，实际爆炸焊接炸药爆轰速度随装药厚度增大而增大，而要提高爆轰压力的有效作用时间又要增大装药厚度，所以在极低爆速炸药配方的基础上，还要在爆炸焊接下限处选取装药主参数。
3、边界效应的消除技术。装药主参数确定之后，为了保证100％爆炸焊接复合率和符合标准的结合强度，就必须消除起爆端以及其他三边边界效应对焊接质量的影响。主要是采用爆炸焊接与切割技术为一体的复合技术，使起爆端复板比基板长5cm左右，并在5cm处设置切割槽，复板两侧和末端均比基板长3cm左右也设置切割槽。这样就消除了起爆端炸药不稳定爆轰以及其余三边边界稀疏效应对焊接质量的影响。
4、爆炸焊接地基的优化。大厚度复合板的爆炸焊接质量对地基的参数要求特别高。若地基参数选取不合理，焊接成功的复合板在向下运动的过程中，由于受地基向上的反力作用会使焊接好的接头出现不结合现象。对于大厚度，基板为高强度高碳钢，基础一般选用沙土地基，其含水量为18.00％，密度为1.70g/cm3。
5、复合板热处理参数的设计。对于BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接高耐蚀高强度复合板，其热处理参数的合理设计，对避免复合板后续机械加工如校平、冲压时产生继生裂纹是非常重要的。采用一个或多个加热步骤对其进行退火处理，退火温度要以复层为主，兼顾考虑基层材料的热处理特性。退火温度为550℃～700℃，退火时间为0.5～7小时。
具体实施方式
BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接高强度高耐蚀复合板的爆炸焊接。
1、基复板材料规格及性能。BFe30-1-1为复板，其具有极强的耐腐蚀性能，厚度为15mm，长2080mm，宽2060mm。基板采用高温下具有高的持久强度和蠕变强度的35CrMo合金结构钢，其厚度为70mm，长和宽均为2000mm。
BFe30-1-1的化学组成：
35CrMo的主要化学组成：
2、爆炸焊接炸药配方。本发明采用乳化炸药为主原料，并添加30％食盐、5％珍珠岩、2％锯粉，其炸药爆速大约为1000m/s。
3、装药厚度和间隙的确定。复板和基板之间间隙为12mm，装药厚度为8cm。
4、基板与复板以及药盒尺寸的确定。复板比基板起爆端长5厘米，末端长3厘米，左右各宽3厘米，切割应力槽深度10mm。药盒比复板长2厘米。
5、地基参数，采用加水的沙土地基，保证其含水量为18.00％，密度为1.70g/cm3。
6、热处理参数。退火温度为550℃～700℃，退火时间为0.5～7小时。
爆炸成功的BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接高耐蚀高强度复合板经江苏省计量测试网络第61站检验结果如下：焊接复合率100％；屈服强度σs＝520MPa；抗拉强度σb＝730MPa，抗弯180°无裂纹。
Claims (1)
1.大厚度BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接高耐蚀高强度复合板的爆炸焊接方法，其特征是复板采用BFe30-1-1，其厚度大于等于12mm，基板采用35CrMo合金结构钢，其厚度为70mm左右；复板比基板起爆端长3～5厘米，末端长2～3厘米，左右各宽2～3厘米，切割应力槽深度为8～10mm，药盒比复板长1～2厘米；采用乳化炸药为主原料，并添加30％食盐、5％珍珠岩、2％锯粉，其炸药爆速为800～1000m/s；复板和基板之间间隙为10～15mm，装药厚度为7～8cm；采用加水的沙土地基，其含水量为17.00％～19.00％，密度为1.60～1.80g/cm3；退火温度为550℃～700℃，退火时间为0.5～7小时。
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