專利名稱：大厚度BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接高強度高耐蝕復(fù)合板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種利用炸藥爆炸所產(chǎn)生的能量作為能源，使被 焊接的兩個金屬表面形成牢固的固相結(jié)合的大厚度 BFe3G-1-1/35CrMo爆炸焊接高強度高耐蝕復(fù)合板。屬于爆炸焊接技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
爆炸焊接技術(shù)及爆炸復(fù)合材料已廣泛應(yīng)用于石油、化工、造船、 電力、航空、航天、制鹽、制堿、冶金、原子能、采掘、運輸、及機 械制造等各個領(lǐng)域之中。
目前，采用爆炸焊接方法生產(chǎn)的高強度復(fù)合板，其復(fù)板厚度一般
在12毫米以下；其基板一般是普通鋼或容器鋼鍛件， 一般很少采用
高強度合金鋼。對于復(fù)板厚度在12毫米以上的復(fù)合板，由于復(fù)板太 厚造成在爆炸焊接過程中焊接復(fù)合率較低；若基板采用高碳高強度合 金鋼會在爆炸焊接中易使基板產(chǎn)生裂紋，而且在后續(xù)熱處理以及校平 等機械加工過程中會出現(xiàn)繼生裂紋的產(chǎn)生。總之，大厚度 BFe30-l-1/35CrMo爆炸焊接高強度高耐蝕復(fù)合板在爆炸焊接過程中 會產(chǎn)生以下幾個技術(shù)難題。
1、由于復(fù)板太厚，復(fù)板的抗彎極限彎矩以及爆炸載荷的有效作 用距離較大，采用現(xiàn)有的裝藥參數(shù)，也會由于爆壓太高而使得復(fù)合板 出現(xiàn)大波紋甚至出現(xiàn)復(fù)板局部過度熔化易產(chǎn)生焊接復(fù)合率較低。2、 由于受炸藥不穩(wěn)定爆轟段的影響，復(fù)板太厚還會造成起爆端 復(fù)合板不結(jié)合區(qū)變長；又由于存在邊界效應(yīng)的影響，復(fù)合板兩側(cè)和末 端邊界效應(yīng)不結(jié)合區(qū)也會加大。
3、 基板35Ci"Mo是高碳合金鋼，是一種高脆性材料，在爆炸焊接 過程中由于其沖擊韌性(Ak值)太低，而復(fù)板厚度又大于等于12mm，其 裝藥厚度大會產(chǎn)生較大的爆炸載荷，因此會使得基板35CrMo在爆炸 焊接過程中易產(chǎn)生裂紋而使爆炸焊接整體失效。
4、 若熱處理參數(shù)和校平工藝制訂不合理，BFe3Q-1-1/35CrMo爆
炸焊接高強度高耐蝕復(fù)合板在后續(xù)熱處理以及校平等機械加工過程 中也會產(chǎn)生繼生裂紋。
由于以上幾種原因，因此在生產(chǎn)制造BFe30-l-l/35CrMo爆炸焊 接高強度高耐蝕復(fù)合板時，主要對爆炸焊接炸藥的配方、裝藥主參數(shù) 的選取、邊界效應(yīng)的消除技術(shù)、爆炸焊接地基的優(yōu)化以及復(fù)合板熱處 理參數(shù)的設(shè)計等方面進行了研究和試驗，成功地研究出了一套生產(chǎn) BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接超耐蝕高強度復(fù)合板的技術(shù)途徑。

發(fā)明內(nèi)容
針對大厚度BFe3G-l-l/35CrMo爆炸焊接高強度高耐蝕復(fù)合板 在爆炸焊接過程中出現(xiàn)的上述幾個主要問題，本發(fā)明通過理論研究和 多次試驗成功克服了上述技術(shù)難題，從而形成了一套完善的大厚度 BFe30-l-l/35CrMo爆炸焊接高強度高耐蝕復(fù)合板的爆炸焊接技術(shù)。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案
1、爆炸焊接炸藥的配方。由于復(fù)板太厚，復(fù)板和基板之間的間 距較大，就要求炸藥爆轟壓力的有效作用時間要長，因此要選用極低爆速炸藥。通過多次試驗，采用的炸藥爆速為800 1500m/s為最佳。 本發(fā)明采用乳化炸藥為主原料，并添加30%食鹽、5%珍珠巖、2%鋸 粉等物質(zhì)，確保配方的炸藥滿足極低爆速的要求，其爆熱、猛度等性 能也均適用于大厚復(fù)合板的爆炸焊接。
2、 裝藥主參數(shù)的選取。炸藥確定之后，實際爆炸焊接炸藥爆轟 速度隨裝藥厚度增大而增大，而要提高爆轟壓力的有效作用時間又要 增大裝藥厚度，所以在極低爆速炸藥配方的基礎(chǔ)上，還要在爆炸焊接 下限處選取裝藥主參數(shù)。
3、 邊界效應(yīng)的消除技術(shù)。裝藥主參數(shù)確定之后，為了保證100% 爆炸焊接復(fù)合率和符合標準的結(jié)合強度，就必須消除起爆端以及其他 三邊邊界效應(yīng)對焊接質(zhì)量的影響。主要是采用爆炸焊接與切割技術(shù)為 一體的復(fù)合技術(shù)，使起爆端復(fù)板比基板長5cm左右，并在5cm處設(shè)置 切割槽，復(fù)板兩側(cè)和末端均比基板長3cm左右也設(shè)置切割槽。這樣就 消除了起爆端炸藥不穩(wěn)定爆轟以及其余三邊邊界稀疏效應(yīng)對焊接質(zhì) 量的影響。
4、 爆炸焊接地基的優(yōu)化。大厚度復(fù)合板的爆炸焊接質(zhì)量對地基 的參數(shù)要求特別高。若地基參數(shù)選取不合理，焊接成功的復(fù)合板在向 下運動的過程中，由于受地基向上的反力作用會使焊接好的接頭出現(xiàn) 不結(jié)合現(xiàn)象。對于大厚度，基板為高強度高碳鋼，基礎(chǔ)一般選用沙土 地基，其含水量為18.00%，密度為1. 70g/cm3。
5、 復(fù)合板熱處理參數(shù)的設(shè)計。對于BFe30-l-1/35CrMo爆炸焊接 高耐蝕高強度復(fù)合板，其熱處理參數(shù)的合理設(shè)計，對避免復(fù)合板后續(xù) 機械加工如校平、沖壓時產(chǎn)生繼生裂紋是非常重要的。采用一個或多個加熱步驟對其進行退火處理，退火溫度要以復(fù)層為主，兼顧考慮基
層材料的熱處理特性。退火溫度為55(TC 70(TC，退火時間為0. 5 7 小時。
具體實施例方式
BFe30-l-l/35CrMo爆炸焊接高強度高耐蝕復(fù)合板的爆炸焊接。 1、基復(fù)板材料規(guī)格及性能。BFe30 — l一l為復(fù)板，其具有極強 的耐腐蝕性能，厚度為15mm，長2080mm，寬2060mrn?；宀捎酶邷叵?具有高的持久強度和蠕變強度的35CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼，其厚度為70mm， 長和寬均為2000mm。
BFe30—l —1的化學組成:
C Si MnFe NiZnPbS P Cu
0. 0350. 14 0. 7 0. 75 32. 50. 250.0150.05 0.005其余
35CrMo的主要化學組成C Si Mn Cr MoNiCuSP Fe
0. 32 0. 24 0. 50 0. 54 0. 160. 030. 040.013 0.017其余
2、爆炸焊接炸藥配方。本發(fā)明采用乳化炸藥為主原料，并添加 30%食鹽、5%珍珠巖、2%鋸粉等物質(zhì)，其炸藥爆速大約為1000m/s 左右。
3、 裝藥厚度和間隙的確定。復(fù)板和基板之間間隙為12mm，裝藥 厚度為8cm左右。
4、 基板與復(fù)板以及藥盒尺寸的確定。復(fù)板比基板起爆端長5厘 米，末端長3厘米，左右各寬3厘米，切割應(yīng)力槽深度10mm。藥盒比 復(fù)板長2厘米。
5、 地基參數(shù)，采用加水的沙土地基，保證其含水量為18. 00%， 密度為1. 70g/cm3。
6、 熱處理參數(shù)。退火溫度為55(TC 70(TC，退火時間為0. 5 7 小時。
爆炸成功的BFe30-l-l/35CrMo爆炸焊接高耐蝕高強度復(fù)合板經(jīng) 江蘇省計量測試網(wǎng)絡(luò)第61站檢驗結(jié)果如下焊接復(fù)合率100%;屈服 強度os=520MPa;抗拉強度oh=730MPa，抗彎180°無裂紋。
權(quán)利要求
1、大厚度BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接高強度高耐蝕復(fù)合板，其特征是復(fù)板BFe30-1-1具有極強的耐腐蝕性能，其厚度大于等于12mm；基板35CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼在高溫下具有高的持久強度和蠕變強度，其厚度為70mm左右。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大厚度BFe3G-l-1/35CrMo爆炸焊接高 強度高耐蝕復(fù)合板，其特征是復(fù)板比基板起爆端至少長3 5厘米， 末端長2 3厘米，左右至少各寬2 3厘米，切割應(yīng)力槽深度至少大 于8 10mm。藥盒比復(fù)板至少長1 2厘米。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大厚度BFe3Q-l-l/35CrMo爆炸焊接高 耐蝕高強度復(fù)合板，其特征是采用乳化炸藥為主原料，并添加30%食 鹽、5%珍珠巖、2%鋸粉等物質(zhì)，其炸藥爆速大約為800 1000m/s 左右。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大厚度BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接高 耐蝕高強度復(fù)合板，其特征是復(fù)板和基板之間間隙為10 15mm，裝 藥厚度為7 8cm左右。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大厚度BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接高 耐蝕高強度復(fù)合板，其特征是采用加水的沙土地基，其含水量為 17. 00% 19. 00%，密度為1. 60 1. 80g/cm3。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大厚度BFe30-l-l/35CrMo爆炸焊接高 耐蝕高強度復(fù)合板，退火溫度為55(TC 70(TC，退火時間為0. 5 7 小時。
全文摘要
本發(fā)明是大厚度BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接高強度高耐蝕復(fù)合板。首先通過炸藥配方優(yōu)化設(shè)計控制炸藥爆速大約為800～1000m/s左右，其次采用裝藥主參數(shù)下限選取的原則，并通過裝藥輔助參數(shù)如間隙、基復(fù)板裝藥尺寸的合理設(shè)計、選取和配置加水的沙土地基，控制其含水量和密度，從而保證了大厚度BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接高強度高耐蝕復(fù)合板的一次復(fù)合率達到100％，其結(jié)合強度達到甚至超過國家標準，并避免了大厚度復(fù)板和高強度基板在爆炸焊接時裂紋的產(chǎn)生。最后通過熱處理參數(shù)的制訂保證復(fù)合板在后續(xù)機加工中不會產(chǎn)生繼生裂紋。該復(fù)合板不僅具有超高的耐腐蝕性能和極高的高溫強度和抗沖擊韌性的能力。
文檔編號B23K20/24GK101298114SQ20081012405
公開日2008年11月5日 申請日期2008年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月23日
發(fā)明者建 馮, 史和慶, 史和生, 曹舒陽 申請人:南京潤邦金屬復(fù)合材料有限公司