專利名稱：一種鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板及其制備方法
一種鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域一種鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板及其制備方法，特別涉及一種用于大型承壓容器 選用的大面積鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板的制備方法。
技術(shù)背景鈦具有質(zhì)輕、比強度高、耐蝕等特點，而鈦鋼復(fù)合板兼顧了鈦的耐蝕性和 鋼板的高強度，而且價格相對低廉，廣泛應(yīng)用于石化、電力、濕法冶金、燒堿 等工業(yè)設(shè)備和容器制造。在大型容器制造過程中，通常將多張復(fù)合板焊接，再 進行封頭沖壓和筒體巻制。目前，生產(chǎn)鈦鋼復(fù)合板的方法主要有以下三種(1) 直接爆炸復(fù)合法用此方法制備鈦鋼復(fù)合板，可根據(jù)不同使用要求靈活選擇基板和復(fù)板厚度， 且結(jié)合強度較高，但獲得大面積復(fù)合板的工藝難度較大；(2) 直接軋制復(fù)合法用此種方法得到的鈦鋼復(fù)合板，板面較大，但其缺點是結(jié)合強度低，復(fù)合 板總厚度較小，只能用于承受壓力較低的設(shè)備，且對軋鋼設(shè)備能力要求極高， 在國內(nèi)的應(yīng)用還需推廣；Q)一^^-乳制復(fù)合法采用此方法得到的鈦鋼復(fù)合板，板面較大，結(jié)合強度較高，總厚度較小， 但在生產(chǎn)復(fù)層較薄的鈦鋼復(fù)合板時，由于鈦鋼復(fù)合板的熱膨脹系數(shù)的差異，導(dǎo) 致鈦層和鋼層的變形不同步，從而影響最終的產(chǎn)品質(zhì)量。大型承壓容器選用的鈦復(fù)合板，復(fù)層一般都在3 10mm，基層一般都在50 150mm，只能采用爆炸復(fù)合的方法制備。為了在設(shè)備制造過程中減少焊縫長度、 從而減少焊縫處檢漏口的數(shù)量、便于設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計的同時進而提高設(shè)備的 安全性能，趨向于采用大面積的鈦鋼復(fù)合板。但由于爆轟稀疏波的邊界效應(yīng)導(dǎo) 致大面積爆炸復(fù)合板端頭部位結(jié)合強度偏弱，在后續(xù)加工過程中容易出現(xiàn)分層 等質(zhì)量問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是針對上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種能有效克服由 于爆轟稀疏波的邊界效應(yīng)導(dǎo)致大面積爆炸復(fù)合板端頭部位結(jié)合強度偏弱，在后續(xù)加工過程中容易出現(xiàn)分層等質(zhì)量問題，保證復(fù)合板的結(jié)合性能，滿足大型承 壓設(shè)備對高性能大面積鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板的需求的鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板的 制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。一種鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板，其特征在于在爆炸復(fù)合的鈦及鈦合金板和鋼基 板的邊緣部的鈦或鈦合金板和鋼基板之間，設(shè)有一分別與鈦及鈦合金板和鋼基板爆炸復(fù)合的鎳Ni、鉭Ta或鈮Nb板過渡層。本發(fā)明的一種鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板，其特征在于所述的鎳Ni、鉭Ta或鈮 Nb板過渡層的厚度為0. 5 3mm。本發(fā)明的一種鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板的的制備方法，其特征在于首先將鎳 Ni、鉭Ta或鈮Nb板和鋼基板進行爆炸復(fù)合，再將復(fù)合有鎳Ni、鉭Ta或鈮Nb板的鋼基板一側(cè)與鈦及鈦合金板進行爆炸復(fù)合。本發(fā)明的一種鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板，其鋼基板材質(zhì)可為16MnR、 ASMESA516 Gr. 70、 Q235B或SS400，厚度30 150mm;復(fù)合的鈦及鈦合金板材質(zhì)為GB/T 3620 TA1、 TA2、 TA9、 TAIO、 ASME SB265 Gr. 16、 Gr.17、 Gr.1、 Gr.2、 Gr.7、 Gr. 11、 Gr. 12、厚度3 12mm。在鈦及鈦合金得合層與鋼基板之間邊緣位置放置過渡層， 經(jīng)兩次爆炸復(fù)合而成，解決大尺寸鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板巻制過程中端部容易出 現(xiàn)分層的問題。本發(fā)明的一種鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板，其特征在于所述的復(fù)合的鈦及鈦合金 板和鋼基板整板寬度分別為1000 4500mm，長度4000 10000mm，厚度3 12mm。本發(fā)明的一種鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板，其特征在于所述的鎳Ni、鉭Ta或鈮 Nb板過渡層寬度為80 500rnrn，長度800 4500mm。本發(fā)明的一種鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板，在爆炸復(fù)合的鈦及鈦合金板和鋼基板 的邊緣部的鈦及鈦合金板和鋼基板之間，即復(fù)合板在后續(xù)巻制過程中端頭部位， 設(shè)有爆炸復(fù)合的鎳Ni、鉭Ta或鈮Nb板過渡層，能有效地提高大面積鈦及鈦合 金/鋼復(fù)合板短邊端頭部位的結(jié)合性能，保證復(fù)合板在后續(xù)巻制過程中端頭部位 不會因為剪切強度過低而分層。本發(fā)明的方法，采用兩次爆炸復(fù)合，保證了爆炸復(fù)合后的結(jié)合質(zhì)量。制造 的鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板幅面較大，結(jié)合性能優(yōu)良，彎曲試驗無分層，鈦板表面 無裂紋和雜質(zhì)物，后續(xù)加工過程未出現(xiàn)質(zhì)量問題等。鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板既有 較高的結(jié)合強度，又有較高的耐腐蝕性和抗疲勞性，因此能完全滿足大型承壓 設(shè)備的要求。
具體實施方式
一種鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板，其制備過程的步驟如下(1) 鎳Ni、鉭Ta或鈮Nb板和鋼基板進行表面打磨和拋光；(2) 鎳Ni、鉭Ta或鈮Nb板置于后續(xù)巻制過程中端頭部位，進行常規(guī)的爆炸復(fù)合安裝組配操作；(3) 引爆雷管，進行鎳Ni、鉭Ta或鈮Nb板和鋼基板兩種板材的爆炸復(fù)合；(4) 爆炸復(fù)合后的鎳Ni、鉭Ta或鈮Nb板和鋼基板復(fù)合板，利用油壓機進 行矯平，達到平整度Pz《2mm/m、表面打磨和拋光；(5) 鈦或鈦合金板疊放在鎳Ni、鉭Ta或鈮Nb板和鋼基板兩種板材的爆炸 復(fù)合上，將在鎳Ni、鉭Ta或鈮Nb板夾于其中，形成過渡層，再進行常規(guī)的爆 炸復(fù)合安裝組配操作；引爆雷管，實現(xiàn)鈦板與基體的整體的爆炸復(fù)合連接；(6)將鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板整體消應(yīng)力退火500 620°C/2 5h、校平、 切割、表面處理、最終制備出復(fù)層厚度4 10mm，整板寬度1， 000 4， 500m，長 度4, 000 10, OOOmm的鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板。 實施例1首先，將將鋼制基板、鈦或鈦合板和Ni、鉭Ta或鈮Nb過渡過層板；進行 校平和表面處理后，① 鈦合板壓校形退火，690±20°C/3h ;② Ni、鉭Ta或鈮Nb過渡過層板和鋼制基層鋼板進行表面打磨和拋光；③ 過渡層與基板按常規(guī)方法安裝組配- 引爆雷管，實現(xiàn)過渡層與基層鋼板兩種金屬的爆炸復(fù)合連接； ⑤爆炸復(fù)合板油壓機進行矯平，達到平整度Pz《2mm/M; 對上一步校平的復(fù)合板和鈦板進行表面打磨和拋光；⑦ 過渡層/鋼板與鈦板按常規(guī)方法安裝組配；⑧ 引爆雷管，實現(xiàn)過渡層/鋼板與鈦板的爆炸復(fù)合連接； ◎鈦復(fù)合板整體消應(yīng)力退火540士20。C/3h。操作時，選用粉狀乳化基炸藥，具體參數(shù)為爆速2，700 3,000m/s，密度 0. 75 0. 85;鋼板材質(zhì)為ASME SA516 Gr. 70，規(guī)格為118X2， 120X5, 750線過 渡層選用N6，規(guī)格為1. 8X500X2, 180mm，選用4mm間隙支撐，炸藥高度為26mm， 爆炸復(fù)合后，經(jīng)過校平，UT檢驗并進行表面處理；將處理后的材料進行復(fù)合， 爆炸復(fù)合后經(jīng)超聲波探傷、熱處理、校平后火焰切割取樣，測試結(jié)果表明過渡 層及其余位置界面剪切強度完全滿足后續(xù)加工使用要求。
權(quán)利要求
1.一種鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板，其特征在于在爆炸復(fù)合的鈦及鈦合金板和鋼基板的邊緣部的鈦或鈦合金板和鋼基板之間，設(shè)有一分別與鈦及鈦合金板和鋼基板爆炸復(fù)合的鎳Ni、鉭Ta或鈮Nb板過渡層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板，其特征在于所述的 鎳Ni、鉭Ta或鈮Nb板過渡層的厚度為0.5 3mm。
3. —種鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板的制備方法，其特征在于首先將鎳Ni、鉭Ta 或鈮Nb板和鋼基板進行爆炸復(fù)合，再將復(fù)合有鎳Ni、鉭Ta或鈮Nb板的鋼基板 一側(cè)與鈦及鈦合金板進行爆炸復(fù)合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板，其鋼基板材質(zhì)可為 16MnR、 ASME SA516 Gr. 70、 Q235B或SS400，厚度30 150mm;復(fù)合的鈦及鈦合 金板材質(zhì)為GB/T 3620TA1、 TA2、 TA9、 TAIO、 ASME SB265 Gr. 16、 Gr. 17、 Gr. 1、 Gr.2、 Gr. 7、 Gr. 11、 Gr. 12、厚度3 12,。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板，其特征在于所述的 復(fù)合的鈦及鈦合金板和鋼基板整板寬度分別為1000 4500mm，長度4000 10000mm，厚度3 12mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板，其特征在于所述的 鎳Ni、鉭Ta或鈮Nb板過渡層寬度為80 500mm，長度800 4500mm。
全文摘要
一種鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板及其制備方法，特別涉及一種用于大型承壓容器選用的大面積鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板的制備方法。其特征在于在爆炸復(fù)合的鈦及鈦合金板和鋼基板的邊緣部的鈦或鈦合金板和鋼基板之間，設(shè)有一分別與鈦及鈦合金板和鋼基板爆炸復(fù)合的鎳Ni、鉭Ta或鈮Nb板過渡層。首先將鎳Ni、鉭Ta或鈮Nb板和鋼基板進行爆炸復(fù)合，再將復(fù)合有鎳Ni、鉭Ta或鈮Nb板的鋼基板一側(cè)與鈦及鈦合金板進行爆炸復(fù)合。本發(fā)明的一種鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板，極大地提高了大面積鈦及鈦合金/鋼復(fù)合板短邊端頭部位的結(jié)合性能，保證復(fù)合板在后續(xù)卷制過程中端頭部位不會因為剪切強度過低而分層，適用于化工和冶金等行業(yè)對大型工業(yè)設(shè)備和構(gòu)件的制造需求。
文檔編號B23K20/08GK101402268SQ20081022695
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月21日
發(fā)明者劉亞雄, 呂利強, 吳江濤, 張鵬輝, 惠宏濤, 磊 朱, 李平倉, 李選明, 樊科社, 王虎年, 郝紅衛(wèi), 高文柱 申請人:西安天力金屬復(fù)合材料有限公司