CN112620916A - 一种复合钢板及其爆炸焊接生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于爆炸焊接复合钢板技术领域，涉及S32168/12Cr2Mo1VR金属复合钢板，特别涉及一种大厚度高性能加钒铬钼复合钢板及其爆炸焊接生产方法。本发明的复合钢板，包括复层板及基层板，基层板为加钒铬钼钢板12Cr2Mo1VR，其中，C：0.11‑0.15％、Si≤0.10％、Mn 0.30‑0.60％、P≤0.010％、S≤0.005％、Cr：2.00‑2.50％、Mo：0.90‑1.10％、Nb：≤0.07％、Ni≤0.25％、V：0.25‑0.35％、Cu≤0.20％、Ti≤0.030％、B≤0.0020％、Ca≤0.015％。本发明提供了一种具有耐腐蚀、耐高温、强韧性匹配好及整体性能高的复合钢板及其爆炸焊接生产方法。

Description

一种复合钢板及其爆炸焊接生产方法
技术领域
本发明属于爆炸焊接复合钢板技术领域，涉及S32168/12Cr2Mo1VR金属复合钢板，特别涉及一种大厚度高性能加钒铬钼复合钢板及其爆炸焊接生产方法。
背景技术
近年来出现的重质油裂化和煤化工新工艺，要求临氢设备用复合钢板能够更加耐受高温高压等苛刻条件下的环境。但是目前，我国对加钒铬钼临氢复合钢板的研究开发基本上还处于起步阶段，还未发现国内关于加钒铬钼临氢复合钢板的重大研究成果出现。我国大型加氢设备所使用的加钒铬钼临氢复合钢板主要依赖进口或使用堆焊工艺生产，大大增加了设备制造成本和制造工期。因此开发研究高效、快捷的爆炸焊接加钒铬钼临氢复合钢板生产工艺技术，对促进我国加钒铬钼临氢复合钢板国产化，将起到积极的推动作用，具有良好的社会意义和经济效益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大厚度高性能的复合钢板及其爆炸焊接生产方法，其复合钢板具有耐腐蚀、耐高温、强韧性匹配好及整体性能高的特性，且生产方法简单实用高效便捷。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种复合钢板，包括复层板及基层板，基层板为加钒铬钼钢板12Cr2Mo1VR，其中，C：0.11-0.15％、Si≤0.10％、Mn 0.30-0.60％、P≤0.010％、S≤0.005％、Cr：2.00-2.50％、Mo：0.90-1.10％、Nb：≤0.07％、Ni≤0.25％、V：0.25-0.35％、Cu≤0.20％、Ti≤0.030％、B≤0.0020％、Ca≤0.015％。
复层板采用不锈钢S32168，其中，C≤0.08％，Si≤0.75％,Mn≤2.00％，P≤0.035％，S≤0.015％，Cr：17.00-19.00％，Ni：9.00-12.00％。
基层板12Cr2Mo1VR规格尺寸为：厚度80-120mm，宽度2000-3000mm，长度8000-12000mm；复层板S32168规格尺寸为：厚度3-12mm，宽度2060-3060mm，长度8060-12060mm。
基、复层板的两个结合面粗糙度均小于或等于1.6um。
当复层板的厚度为6-12mm时，复层板结合面的反面中心位置，开设有一球形凹坑，球形凹坑的直径40-50mm，深度为复层板厚度的50-70％。
一种复合钢板的爆炸焊接生产方法，清理基层板表面氧化皮及基层板与复层板结合面，将基层板水平放置于沙土之上，基层板上均匀摆放柱状支撑体，复层板打磨一面放置于柱状支撑体上，复层板四周边均大于基层板至少30毫米。
当复层板厚度在6-12毫米时，在复层板结合面的反面中心位置，用手提砂轮磨出直径40-50mm，深度为复层板厚度50-70％的球形凹坑，用于引爆炸药的雷管安放。
选用粉状乳化工业炸药，添加到配置好的混合物中，所述的混合物为碳酸钙颗粒和麸皮。所述的碳酸钙颗粒粒度为50-70目，麸皮为潮湿状态，碳酸钙与麸皮充分混合后再混入粉状乳化炸药中；麸皮可以使用潮湿状态的稻壳、谷壳代替，其目的之一就是吸附碳酸钙颗粒中的粉尘，以防由于粉尘过多包裹炸药而引起拒爆。
使用灰板纸沿复层板四周边缘布置药框；灰板纸厚度为3-5mm、高度为50-90mm，然后使用胶带粘贴接缝部位，把混合好的炸药均匀布放于药框内。
爆炸焊接后的S32168/12Cr2Mo1VR金属复合钢板要进行消应力热处理，热处理保温温度为650±10℃，根据厚度不同保温时间为3-6小时，升温速度为80-120℃/h；经消应力处理后的S32168/12Cr2Mo1VR金属复合钢板，使用矫直机或油压机进行矫平。
本发明采用如上的技术方案，产生了以下有益效果⑴采用本发明工艺方法生产的S32168/12Cr2Mo1VR金属复合钢板，经UT检测表明，其结合状态和结合率达到或超过了NB/T47002.1等相关行业或国家标准的要求。⑵经消应力热处理后的S32168/12Cr2Mo1VR金属复合钢板，其理化性能指标完全满足标准NB/T47002.1中对压力容器用金属复合板的技术要求，其中基、复层板结合强度达到350MPa以上，大大超过了国内外标准规定的210MPa，实现进口替代。
当复层板厚度大于6mm时，在复层板中心位置下挖一球形凹坑，实际上是减薄了复层板的厚度，使得复层板在炸药爆轰压力下更能容易迅速形变，并与基层板形成符合爆炸焊接理论要求的动态弯折角，使爆炸焊接雷管区的不利影响大大降低，雷管区不贴合缺陷面积由通常的
Figure BDA0002845092590000031
缩减为
Figure BDA0002845092590000032
不仅工艺简单，快捷高效，而且彻底解决了大厚度复层板爆炸焊接时起爆点缺陷过大，炸药时常拒爆的难题，大大提高了爆炸焊接金属复合板的成品率和经济效益。
本发明所用炸药，使用潮湿的麸皮混合碳酸钙颗粒，一是为了吸附碳酸钙颗粒由于运输、装卸、碰撞而产生的粉尘，而产生的粉尘会在炸药混合中包裹炸药，引起炸药局部拒爆，造成复合钢板无法挽回的经济损失；二是起到调节炸药密度的作用，使得炸药的铺装高度和炸药爆速都能很好的控制在设计值内。
附图说明
图1为本发明复合钢板爆炸焊接组装示意图。
图中标注为：1、雷管，2、药框，3、炸药，4、复层板，5、柱状支撑体，6、基层板，7、地基。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步的说明和阐述。
实施例1
一种复合钢板，包括复层板和基层板，复层板为不锈钢板S32168，其中，C：0.05％，Si 0.62％,Mn：1.90％，P：0.015％，S：0.012％，Cr：18.12％，Ni：10.89％；基层板为加钒铬钼钢板12Cr2Mo1VR:，其中C：0.12％，Si：0.04％，Mn：0.50％，P：0.004％，S：0.003％，Cr：2.37％，Mo：1.04％Nb：0.02％，Ni：0.14％，V：0.32％，Cu：0.013％，Ti：0.010％，B：0.0010％，Ca：0.001％。基层板12Cr2Mo1VR，规格尺寸为：厚度80mm，宽度2000mm，长度8000mm；复层板S32168，规格尺寸为：厚度3mm，宽度2060mm，长度8060mm。其力学性能为：抗拉强度Rm＝722MPa，屈服强度ReL＝618MPa，伸长率A＝22％，冲击功KV2值分别为97，105，116/J(-20℃)，剪切强度
Figure BDA0002845092590000041
复合钢板的爆炸焊接生产方法如下：
①基、复层板下料工序：基层板12Cr2Mo1VR，规格尺寸为：厚度80mm，宽度2000mm，长度8000mm；复层板S32168，规格尺寸为：厚度3mm，宽度2060mm，长度8060mm。
②结合面清理工序：利用砂轮清理基层板12Cr2Mo1VR的表面氧化皮，之后利用千叶轮或沙带清理结合面，使其基、复层板的两个结合面粗糙度均小于或等于1.6um。
③爆前组装工序：将基层板水平放置于沙土地基之上，基层板上均匀摆放直径为
Figure BDA0002845092590000051
高度为8mm的柱状支撑体，柱状支撑体之间的摆放距离为200mm，复层板打磨一面放置于柱状支撑体上，复层板四周边均大于基层板30mm。
④炸药配制工序：选用爆速为3200m/s的粉状乳化工业炸药，按比例60％的质量分数添加到配置好的混合物中，所述的混合物为质量占比37％的碳酸钙颗粒和质量占比3％的麸皮。所述的碳酸钙颗粒粒度为50-70目，麸皮为潮湿状态，碳酸钙与麸皮充分混合后再混入粉状乳化炸药中。
⑤炸药铺装工序：使用灰板纸沿复层板四周边缘布置药框；灰板纸厚度为3mm、高度为50mm，然后使用胶带粘贴接缝部位，把混合好的炸药均匀布放于药框内，使整个板面上的炸药高度达到35±2mm。
⑥爆炸焊接工序：炸药铺装完毕后，利用对角线的交点找出板面的中心位置，把8#电雷管垂直插入标记的中心位置。雷管放置后，利用起爆器起爆雷管既完成了爆炸焊接工序。
⑦消应力处理工序：爆炸焊接后的S32168/12Cr2Mo1VR金属复合钢板要进行消应力处理，以保证基层和复层板的各项机械性能符合规定要求。热处理保温温度为650±10℃，保温时间为200分钟，升温速度为80-120℃/h。
⑧矫平工序：经消应力处理后的S32168/12Cr2Mo1VR金属复合钢板，使用矫直机或油压机进行矫平，使其达到要求的平整度。
实施例2
一种复合钢板，包括复层板和基层板，复层板为不锈钢板S32168复层不锈钢S32168，其中，C：0.45％，Si：0.55％,Mn：1.830％，P：0.023％，S：0.011％，Cr：18.39％，Ni：10.78％；基层板为加钒铬钼钢板12Cr2Mo1VR，其中，C：0.14％Si：0.06％，Mn：0.36％，P：0.008％，S：0.002％，Cr：2.28％，Mo：0.98％，Nb：0.05％，Ni：0.13％，V：0.30％，Cu：0.015％，Ti：0.012％，B：0.0018％，Ca：0.012％。
本发明所述的大厚度高性能加钒铬钼复合钢板，厚度为：(12+120)×3000×12000mm。其力学性能为：抗拉强度Rm＝655MPa，屈服强度ReL＝535MPa，伸长率A＝21％，冲击功KV2值分别为106，113，124/J(-20℃)，剪切强度
Figure BDA0002845092590000061
复合钢板爆炸焊接生产方法如下：
①基、复层板下料工序：基层板12Cr2Mo1VR，规格尺寸为：厚度120mm，宽度3000mm，长度12000mm；复层板S32168，规格尺寸为：厚度12mm，宽度3060mm，长度12060mm。
②结合面清理工序：利用砂轮清理基层板12Cr2Mo1VR的表面氧化皮，之后利用千叶轮或沙带清理结合面，使其基、复层板的两个结合面粗糙度均小于或等于1.6um，为有效缩减起爆点缺陷，在复层板结合面的反面，也即复层板接触炸药一面的中心位置，用手提砂轮磨出直径为50mm，深度为8mm的球形凹坑，此位置用于引爆炸药的雷管安放。
③爆前组装工序：将基层板水平放置于沙土之上，基层板上均匀摆放直径为
Figure BDA0002845092590000071
高度为14mm的柱状支撑体5，柱状支撑体之间的距离为300mm，复层板打磨一面放置于柱状支撑体上，复层板四周边均大于基层板30mm。
④炸药配制工序：选用爆速为3200m/s的粉状乳化工业炸药，按比例60％的质量分数添加到配置好的混合物中，所述的混合物为质量占比37％的碳酸钙颗粒和质量占比3％的麸皮。所述的碳酸钙颗粒粒度为50-70目，麸皮为潮湿状态，碳酸钙与麸皮充分混合后再混入粉状乳化炸药中。
⑤炸药铺装工序：使用灰板纸沿复层板四周边缘布置药框；灰板纸厚度为5mm、高度为90mm，然后使用胶带粘贴接缝部位，把混合好的炸药均匀布放于药框内，使整个板面上的炸药高度达到86±2mm。
⑥爆炸焊接工序：炸药铺设完毕后，把8#电雷管垂直插入板面上预先磨出的球形凹坑中心。雷管放置后，利用起爆器起爆雷管既完成了爆炸焊接工序。
⑦消应力处理工序：爆炸焊接后的S32168/12Cr2Mo1VR金属复合钢板要进行消应力处理，以保证基层和复层板的各项机械性能符合规定要求。热处理保温温度为650±10℃，保温时间为320分钟，升温速度为80-120℃/h。
⑧矫平工序：经消应力处理后的S32168/12Cr2Mo1VR金属复合钢板，使用矫直机或油压机进行矫平，使其达到要求的平整度。

Claims (10)

1.一种复合钢板，包括复层板及基层板，其特征在于：基层板为加钒铬钼钢板12Cr2Mo1VR，其中，C：0.11-0.15％、Si≤0.10％、Mn 0.30-0.60％、P≤0.010％、S≤0.005％、Cr：2.00-2.50％、Mo：0.90-1.10％、Nb：≤0.07％、Ni≤0.25％、V：0.25-0.35％、Cu≤0.20％、Ti≤0.030％、B≤0.0020％、Ca≤0.015％。
2.根据权利要求1所述的复合钢板，其特征在于：复层板采用不锈钢S32168，其中，C≤0.08％，Si≤0.75％,Mn≤2.00％，P≤0.035％，S≤0.015％，Cr：17.00-19.00％，Ni：9.00-12.00％。
3.根据权利要求1所述的复合钢板，其特征在于：基层板12Cr2Mo1VR规格尺寸为：厚度80-120mm，宽度2000-3000mm，长度8000-12000mm；复层板S32168规格尺寸为：厚度3-12mm，宽度2060-3060mm，长度8060-12060mm。
4.根据权利要求1任意一项所述的复合钢板，其特征在于：基、复层板的两个结合面粗糙度均小于或等于1.6um。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的复合钢板，其特征在于：复层板的厚度为6-12mm，复层板结合面的反面中心位置，开设有一球形凹坑，球形凹坑的直径40-50mm，深度为复层板厚度的50-70％。
6.一种如权利要求1所述的复合钢板的爆炸焊接生产方法，其特征在于：清理基层板表面氧化皮及基层板与复层表结合面，将基层板水平放置于沙土之上，基层板上均匀摆放柱状支撑体，复层板打磨一面放置于柱状支撑体上，复层板四周边均大于基层板至少30毫米。
7.根据权利要求6所述的复合钢板的爆炸焊接生产方法，其特征在于：当复层板厚度在6-12毫米时，在复层板结合面的反面的中心位置，用手提砂轮磨出直径40-50mm，深度为复层板厚度50-70％的球形凹坑，用于引爆炸药的雷管安放。
8.根据权利要求6所述的复合钢板的爆炸焊接生产方法，其特征在于：选用粉状乳化工业炸药，添加到配置好的混合物中，所述的混合物为碳酸钙颗粒和麸皮。所述的碳酸钙颗粒粒度为50-70目，麸皮为潮湿状态，碳酸钙与麸皮充分混合后再混入粉状乳化炸药中；麸皮可以使用潮湿状态的稻壳、谷壳代替，其目的之一就是吸附碳酸钙颗粒中的粉尘，以防由于粉尘过多包裹炸药而引起拒爆。
9.根据权利要求6所述的复合钢板的爆炸焊接生产方法，其特征在于：使用灰板纸沿复层板四周边缘布置药框；灰板纸厚度为3-5mm、高度为50-90mm，然后使用胶带粘贴接缝部位，把混合好的炸药均匀布放于药框内。
10.根据权利要求6-9任意一项所述的复合钢板的爆炸焊接生产方法，其特征在于：爆炸焊接后的S32168/12Cr2Mo1VR金属复合钢板要进行消应力热处理，热处理保温温度为650±10℃，根据厚度不同保温时间为3-6小时，升温速度为80-120℃/h；经消应力处理后的S32168/12Cr2Mo1VR金属复合钢板，使用矫直机或油压机进行矫平。
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