大厚度超低溫壓力容器用爆炸焊接09MnNiDR復(fù)合板生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于爆炸焊接金屬?gòu)?fù)合板制造領(lǐng)域，特別涉及一種大厚度超低溫壓力容器用爆炸焊接09MnNiDR復(fù)合板生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著石油、化工、煤化工、深冷制藥、核電等行業(yè)的深度發(fā)展，用于制造深冷設(shè)備、滿足高腐蝕介質(zhì)需求的大型化工設(shè)備用爆炸焊接金屬?gòu)?fù)合板得到迅猛發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)大厚度、超低溫壓力容器用爆炸焊接金屬?gòu)?fù)合板的需求也越來(lái)越大。由于這些大型壓力容器所處的特殊環(huán)境以及介質(zhì)腐蝕情況的復(fù)雜多變性，低溫壓力容器用爆炸焊接金屬?gòu)?fù)合板的各項(xiàng)性能指標(biāo)要求越來(lái)越嚴(yán)苛，由于爆炸焊接大厚度復(fù)合板的淬透性較差，通過(guò)正火細(xì)化心部晶粒的能力有限，一般難以保證其心部的力學(xué)性能滿足設(shè)計(jì)要求。目前國(guó)內(nèi)大型關(guān)鍵低溫壓力容器用金屬?gòu)?fù)合板基本上還依賴進(jìn)口。因此，研究開(kāi)發(fā)大厚度超低溫壓力容器用爆炸焊接09MnNiDR復(fù)合板，滿足深冷裝備制造業(yè)對(duì)大厚度超低溫金屬?gòu)?fù)合板的需求，勢(shì)在必行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足提供一種工藝參數(shù)設(shè)計(jì)合理、生產(chǎn)效率高、成本低，且具有優(yōu)良的低溫沖擊性能的大厚度超低溫壓力容器用爆炸焊接09MnNiDR復(fù)合板生產(chǎn)工藝。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種大厚度超低溫壓力容器用爆炸焊接09MnNiDR復(fù)合板生產(chǎn)工藝，該生產(chǎn)工藝如下:
步驟S01:基、復(fù)板處理；
步驟S02:爆炸焊接工藝，包括基、復(fù)板配裝、爆炸焊接及引爆；所述爆炸焊接包括:(1)藥框:根據(jù)設(shè)計(jì)裝藥高度，在復(fù)板四周安放藥框，藥框材質(zhì)為硬板紙或纖維板，并沿復(fù)板外邊緣用膠帶密封，以防炸藥滴漏至基板表面；(2)鋪藥:在復(fù)板上按設(shè)計(jì)藥高鋪設(shè)配制的低爆速炸藥，鋪設(shè)炸藥完成后，沿長(zhǎng)邊邊部鋪設(shè)一條寬度為30mm、深度等同設(shè)計(jì)高度的高爆速炸藥，以控制低爆速炸藥爆轟波運(yùn)動(dòng)方向接近于基板的乳制方向，使復(fù)合板結(jié)合界面的波紋沿基板乳制方向分布，增強(qiáng)復(fù)合板結(jié)合界面的結(jié)合強(qiáng)度；
步驟S03:熱處理工藝:(1)加熱:將超低溫鋼09MnNiDR復(fù)合板在爐溫達(dá)到450± 15°C時(shí)入爐，870°C以下升溫速度為彡200°C /h、870-930°C之間時(shí)升溫速度為< 80°C /h，(2)保溫:保溫時(shí)間設(shè)計(jì)為1.5min/mm，超低溫鋼09MnNiDR復(fù)合板總厚度為64_84mm，也即保溫總時(shí)間為96-126min ; (3)冷卻:達(dá)到設(shè)計(jì)保溫時(shí)間后出爐，超低溫鋼09MnNiDR復(fù)合板四周使用水霧風(fēng)機(jī)噴霧冷卻，中心部位使用5%的低濃度鹽水噴淋，使中部降溫速度與周邊接近，在500°C以上時(shí)，降溫速度保持在150-200°C /h之間，冷卻到500°C以下時(shí)停止噴霧噴水，進(jìn)入自然冷卻階段。
[0005]所述步驟SOI中基板處理包括:退火、校平及待結(jié)合面處理，消除鋼板的殘余應(yīng)力，提高其塑性，以避免在爆轟波作用下斷裂，保證鋼板平度，板面縱橫向平度< 6mm，使用機(jī)械或化學(xué)方法去除待結(jié)合面氧化層，露出新鮮金屬表面，保證待結(jié)合表面粗糙度Ra ( 1.6um ;復(fù)板處理包括:拼焊、校平及拋光，按規(guī)定工藝尺寸拼接復(fù)板，拼接完成后錘擊焊縫，以消除板面由于拼接焊縫引起的焊接應(yīng)力，避免在爆轟波作用下焊縫開(kāi)裂，保證不銹鋼板的平度，板面縱橫向平度< 4mm，千葉輪或砂帶拋光去除待結(jié)合表面氧化層，使其待結(jié)合表面粗糙度Ra < 1.6um。
[0006]所述步驟S02中基、復(fù)板配裝包括:將基板水平放置于沙土之上，基復(fù)板之間間隙為10-12_，復(fù)板外表面涂刷機(jī)油，以防止復(fù)板在爆轟波作用下過(guò)燒。
[0007]所述步驟S02中引爆包括:把雷管放置到已鋪設(shè)高爆速炸藥的中段上引爆，在炸藥爆轟波的作用下，超低溫鋼09MnNiDR鋼板就能和S31603或S30403等不銹鋼強(qiáng)固的冶金結(jié)合在一起。
[0008]該生產(chǎn)工藝還包括成型工藝，包括:校平，使用矯直機(jī)或油壓機(jī)，對(duì)超低溫鋼09MnNiDR復(fù)合板按技術(shù)數(shù)據(jù)要求校平；切邊，按工藝尺寸要求，切除四周邊緣；包裝，按設(shè)計(jì)工藝要求，包裝產(chǎn)品。
[0009]該生產(chǎn)工藝采用超低溫鋼09MnNiDR作為基板，厚度60~80mm ;復(fù)合板采用不銹鋼類(lèi)如 S31603 或 S30403，厚度 4mm。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案產(chǎn)生的積極效果如下:一、采用長(zhǎng)邊部布置線狀高爆速炸藥的工藝，改變炸藥爆轟波走向，使爆炸焊接的超低溫09MnNiDR鋼復(fù)合板結(jié)合界面波紋沿基板乳制方向有規(guī)律的分布，大大提高超低溫09MnNiDR鋼復(fù)合板的界面結(jié)合強(qiáng)度，以保證其在超低溫、高腐蝕生產(chǎn)環(huán)境下的安全。二，采用高溫升和低溫升(指的是870度以下高溫升，870度以上低溫升)的熱處理工藝，在保證基板受熱均勻，完全奧氏體化的前提下，使奧氏體不銹鋼復(fù)板迅速通過(guò)其敏化溫度區(qū)間，避免復(fù)板耐蝕性能的降低。三，采用周邊水霧風(fēng)冷和中間低濃度鹽水速冷的差異冷卻法，確保整板冷卻速度的一致性，保證大厚板心部晶粒的細(xì)化以及力學(xué)性能滿足要求，其后的自然冷卻過(guò)程是為了避免冷卻速度過(guò)快而引起的屈服和抗拉強(qiáng)度過(guò)高而影響復(fù)合板的后續(xù)加工和使用性能。經(jīng)爆炸焊接和熱處理后的超低溫09MnNiDR鋼復(fù)合板產(chǎn)品，不僅具備很高的界面結(jié)合強(qiáng)度，而且復(fù)層和基層的物理、化學(xué)性能均能滿足制造超低溫壓力容器用材的嚴(yán)格要求。在后續(xù)的卷板、封頭壓制、火焰開(kāi)孔、焊接等加工中，不會(huì)出現(xiàn)界面開(kāi)裂或分層現(xiàn)象。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例一
大厚度超低溫壓力容器用爆炸焊接09MnNiDR鋼復(fù)合板，其生產(chǎn)工藝為:
步驟S01:基、復(fù)板板處理；1、基板處理:
(1)、選用基板材料為09MnNiDR超低溫鋼板，厚度60mm、寬度2040mm、長(zhǎng)度11040mm；
(2)、對(duì)選用的09MnNiDR超低溫鋼板進(jìn)行退火處理，以消除內(nèi)應(yīng)力，提高其塑性。退火溫度為590±10°C，保溫時(shí)間為120min ；
(3)、對(duì)基板進(jìn)行校平，保證基板板面縱橫向平度<6mm ;
(4)、使用機(jī)械或化學(xué)方法去除待結(jié)合面氧化層，露出新鮮金屬表面，保證待結(jié)合表面粗糙度Ra < 1.6um ；
2、復(fù)板處理:
(1)、選用復(fù)板材料為奧氏體不銹鋼S31603板，厚度4mm、拼接成寬度2080mm、長(zhǎng)度11080mm ；
(2)、對(duì)拼接的復(fù)板進(jìn)行低溫去應(yīng)力處理，退火溫度540±10°C;
(3)、復(fù)板校平，保證復(fù)板板面縱橫向平度<4mm ;
(4)、對(duì)復(fù)板待結(jié)合面使用布輪拋光，使其待結(jié)合面粗糙度Ra( 1.6um，保證板面不殘留氧化物和任何油污；
步驟S02:爆炸焊接工藝:
(1)、將基板水平放置于沙土地基上，復(fù)板S31603放置于基板之上；基復(fù)板之間的間隙為 10_12mm。
[0012](2)、使用機(jī)油涂刷復(fù)板表面，以防復(fù)板表面在爆轟波作用下過(guò)燒；
(3)、使用硬板紙沿復(fù)板四周邊緣布置藥框，然后使用膠帶沿復(fù)板四周邊粘貼密封硬板紙，以防藥框內(nèi)邊緣炸藥滴漏至基板表面；
(4)、在藥框內(nèi)按設(shè)計(jì)藥高鋪設(shè)配制的低爆速炸藥，鋪設(shè)炸藥完成后，沿長(zhǎng)邊邊部鋪設(shè)一條寬度為30_、深度等同設(shè)計(jì)高度的高爆速炸藥，以控制低爆速炸藥爆轟波運(yùn)動(dòng)方向接近于基板的乳制方向，使復(fù)合板結(jié)合界面的波紋沿基板乳制方向分布，增強(qiáng)復(fù)合板結(jié)合界面的結(jié)合強(qiáng)度。
[0013](5)、引爆:把雷管放置到已鋪設(shè)高爆速炸藥的中段上引爆，在炸藥爆轟波的作用下，超低溫鋼09MnNiDR鋼板就能和S31603不銹鋼強(qiáng)固的冶金結(jié)合在一起。
[0014]步驟S03:熱處理工藝；
(1)、加熱:將爆炸焊接后的超低溫鋼09MnNiDR復(fù)合板在爐溫達(dá)到450±15°C時(shí)入爐，870°C以下升溫速度為彡200°C /h、870-930°C之間時(shí)升溫速度為< 80°C /h。；
(2)、保溫:保溫時(shí)間設(shè)計(jì)為1.5min/mm,以確保整個(gè)超低溫鋼09MnNiDR復(fù)合板完全奧氏體化，內(nèi)外溫度均勻化；
(3)、冷卻:達(dá)到設(shè)計(jì)保溫時(shí)間后出爐，超低溫鋼09MnNiDR復(fù)合板四周使用水霧風(fēng)機(jī)噴霧冷卻，中心部位使用5%的低濃度鹽水噴淋，使中部降溫速度與周邊接近，在500°C以上時(shí)，降溫速度保持在150-200°C /h之間，冷卻到500°C以下時(shí)停止噴霧噴水，進(jìn)入自然冷卻階段。
[0015]步驟S04:成型工藝，包括:使用校平機(jī)對(duì)爆炸焊接后的超低溫鋼09MnNiDR復(fù)合板進(jìn)行校平，復(fù)合板平度達(dá)到技術(shù)要求后，按2000 X 11000mm尺寸劃線，使用等離子切割機(jī)沿線切割；拋光，使用葉輪和布輪分別對(duì)基板和復(fù)板拋光，拋光后使用機(jī)油對(duì)基復(fù)板面涂刷，然后用油紙包裝。
[0016]實(shí)施例二
大厚度超低溫壓力容器用爆炸焊接09MnNiDR鋼復(fù)合板，其生產(chǎn)工