[發(fā)明專利]鋯-鋼-鋯三層管的爆炸焊接方法

有效

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• 申請日: 2010-05-19
• 公開（公告）號: CN101837512A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳壽軍;鄧家愛;周景蓉
• 申請（專利權(quán)）人: 南京三邦金屬復(fù)合材料有限公司
• 主分類號: B23K20/08
• 分類號: B23K20/08;B23K20/24
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 陳建和

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種管狀金屬復(fù)合材料，尤其是爆炸復(fù)合方法的金屬復(fù)合材料，屬于金屬復(fù)合材料制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)

金屬復(fù)合板目前大量應(yīng)用于石油、化工、制藥、船舶、電力、冶金等行業(yè)，隨著材料科學(xué)和設(shè)備制造技術(shù)的不斷發(fā)展，醋酸、硝酸、鹽酸、尿素、過氧化氫、聚甲醛以及氯化聚乙烯等生產(chǎn)裝置的強腐蝕設(shè)備中正越來越多的使用鋯金屬復(fù)合板，該品種復(fù)合板具有很強的耐腐蝕性能、耐磨性能和很高的經(jīng)濟性。鋯復(fù)合板在生產(chǎn)裝置中的強腐蝕設(shè)備中主要用來制造一些反應(yīng)器等，而一些小口徑管道仍然使用純鋯材料，而且為了保證強度一般選用的鋯管壁厚比較厚(約10～20mm)，由于鋯金屬價格較高，因此經(jīng)濟性下降。

爆炸焊接是界于金屬物理學(xué)、爆炸物理學(xué)和焊接科學(xué)之間的一門邊緣學(xué)科。它是用炸藥作能源進行金屬間焊接和生產(chǎn)金屬復(fù)合材料的一種很有實用價值的高新技術(shù)。其實質(zhì)是一種以炸藥為能源的壓力焊、熔化焊和擴散焊‘三位一體’的金屬焊接新工藝技術(shù)。

它是通過炸藥爆轟產(chǎn)生的高壓脈沖載荷，推動一種材料(復(fù)材)高速傾斜碰撞另一種材料(基材)，其加載應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于金屬材料的屈服強度，加載過程的瞬間性(一般為微量級)，材料受載的局部性，交織發(fā)生在作用點的微小的鄰近區(qū)域并且高速的移動等方式，實現(xiàn)兩種金屬的冶金結(jié)合，結(jié)合區(qū)呈現(xiàn)為波狀的冶金合金。爆炸和解又是用炸藥做能源進行金屬間焊接和生產(chǎn)金屬復(fù)合材料的一種很有實用價值的高新技術(shù)。其最大特點是在瞬間能將金屬組合，簡單、迅速和強固的焊接在一起。

因此在保證不降低管道的使用壽命和性能的前提下，采用爆炸焊接方法生產(chǎn)的鋯復(fù)合管，不僅充分利用了鋯材的耐腐蝕性能、耐磨性能和鋼材的物理性能，充分利用了爆炸焊接的優(yōu)勢，而且還大大降低了材料成本，節(jié)約了用材。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：提供一種生產(chǎn)鋯材和鋼鐵復(fù)合管的爆炸焊接方法，以滿足我國石油，化工等行業(yè)中生產(chǎn)裝置的強腐蝕設(shè)備的用途和需要。

鋯一鋼一鋯三層管的爆炸焊接方法，包括以下步驟：外鋯管一鋼管一內(nèi)鋯管三層管中的外鋯管的直徑在60～505mm、厚度在1-8mm，鋼管的直徑在55～500mm、厚度在8-200mm；且鋼管內(nèi)徑比內(nèi)鋯管外徑大4-6mm、外鋯管內(nèi)徑比鋼管的外徑直徑大4-6mm內(nèi)鋯管內(nèi)徑大于的緩沖錐的最大直徑10-15mm；

A、基管處理：校直，是鋼管直線度＜2mm/m；且整管≤5mm/全長；再將管使用酸洗液進行酸洗，清除表面氧化皮，使表面光潔；

B、內(nèi)外鋯管處理：保證鋯管直線度＜2mm/m；且整管≤2mm/全長；且正板面≤5mm/全長(寬)；使用砂帶或葉輪順暢度打磨光潔；

C、涂刷及配對組裝：配對后內(nèi)、外鋯管和鋼管立在工藝底板上，減壓錐在內(nèi)鋯管管內(nèi)中心；還可以在將外管外表面涂刷上復(fù)材保護劑，可以在內(nèi)管內(nèi)表面涂刷上復(fù)材保護劑，然后和鋼管配對組裝，為保證各管的位置，配對后鋯管和鋼管之間通過工藝底板和膠木蓋隔離；保護劑為水玻璃或與鋰基脂混合劑等；

D、爆炸復(fù)合：將組裝好的裝置垂直放于炮臺爆炸臺上，在裝置中心放置緩沖錐，在外鋯管外部加裝管狀外(藥)框，在管狀外藥框內(nèi)和內(nèi)管緩沖錐周圍均勻放置炸藥，通過放置在緩沖錐頂部的雷管引爆(見圖1)；在高制動壓力下，鋯管和鋼管的表面就牢牢的粘結(jié)在一起；

E、熱處理：復(fù)合管進行超聲檢測后進行熱處理，以消除爆炸時產(chǎn)生的應(yīng)力，保證基材的強度性能和復(fù)材耐腐蝕性能的要求；

F、后續(xù)處理：將熱處理后的復(fù)合管經(jīng)過拉拔，校直，切管頭，機械拋光或酸洗鈍化后即得成品。

本發(fā)明有益效果是：采用本爆炸焊接方法生產(chǎn)的鋯復(fù)合管，不僅充分利用了鋯材的耐腐蝕性能、耐磨性能和鋼材的物理性能，且降低了成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明爆炸焊接安裝的示意圖

雷管1、膠木蓋2、減壓錐3、鋯管4、鋼管5、炸藥6、外藥框7、工藝底座8

具體實施方式

下面具體說明本發(fā)明的實施方式。典型的鋯管和鋼管的爆炸三層復(fù)合管，外鋯管的直徑在50～500mm、厚度在1-8mm，鋼管的直徑在55～500mm、厚度在8-200mm。外鋯管直徑尤其在100～500mm更好，且鋼管內(nèi)徑比內(nèi)鋯管外徑大5mm、外鋯管內(nèi)徑比鋼管的外徑直徑大5mm；內(nèi)鋯管內(nèi)徑大于的緩沖錐的最大直徑10mm。減壓緩沖錐的錐角在8-30度的范圍，尤其是12-20度的范圍。

首先基管校直，是鋼管直線度＜2mm/m；且整管≤5mm/全長；再將管使用專用酸洗液進行酸洗，清除表面氧化皮，使表面光潔；保證鋯管直線度＜2mm/m；且整管≤2mm/全長；且正板面≤5mm/全長(寬)；使用砂帶或葉輪順暢度打磨光潔，將外管外表面涂刷上復(fù)材保護劑，保護劑為水玻璃或/與鋰基脂混合劑；工藝底板水平放置于炮臺上，把減壓錐放置于底板中心的工藝槽內(nèi)，減壓緩沖錐采用硬質(zhì)材料制成，如金屬或固化的塑料均可，鋯管和鋼管分別置于底板工藝槽內(nèi)，上口鋯管與鋼管之間用膠木加工的工藝蓋(塑料蓋或木蓋均可)蓋好并封上膠帶，再在鋼管外套一PVC管，下端置于底板工藝槽內(nèi)，上口用上述定位工裝支撐，沿著管口均勻布置爆速較高的炸藥，最終使內(nèi)外藥布滿，雷管插入管內(nèi)減壓錐中心的小孔內(nèi)(鋯內(nèi)管內(nèi)壁應(yīng)該涂有或墊有保護層)，使之實現(xiàn)管內(nèi)外同時大面積的連續(xù)焊接。鋯管的直徑在50～500mm、厚度在1-8mm，鋼管的直徑在55～500mm、厚度在8-200mm，主體炸藥選用2#巖石乳化炸藥，爆速2700～3500mm/s。鋯管表面加以防護后布置2#巖石炸藥，輕輕敲擊管頭使炸藥密度均勻，起爆點放在減壓錐中心(見圖1)。爆炸復(fù)合后，經(jīng)熱處理、拉拔、校直、切管頭，參照GB/T?8547-2006《鈦鋼復(fù)合板》及ASTM?B898-2005，貼合率為98％，剪切強度τ_b≥196Mpa。鋯-鋼-鋯復(fù)合管經(jīng)加工成型后構(gòu)成石油、化工、制藥等行業(yè)用的管道。