壓力容器用大厚度Cr、Mo臨氫鋼爆炸焊接復合板生產工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于爆炸焊接金屬復合板制造領域，本發明涉及的是一種壓力容器用大厚度Cr、Mo臨氫鋼爆炸焊接復合板生產工藝。
【背景技術】
[0002]Cr、Mo鋼是目前世界上廣泛使用的熱強鋼和抗氫鋼。由于在低碳鋼中加入了 Cr、Mo等合金元素，使鋼具有了良好的高溫力學性能、高溫抗氧化性能、抗腐蝕性能等，故被廣泛應用于制造石油化工、煤化工、核電、汽輪機缸體、火電等使用條件苛刻的大型設備。
[0003]Cr、Mo鋼爆炸焊接復合板作為一種新型材料，既保證了 Cr、Mo鋼的固有熱強、抗氫等特性，又兼具了覆板的耐腐蝕、耐氧化等優良性能，而且還節約了大量的經濟成本。在石油石化行業、化工設備制造行業、電站建設、鍋爐和壓力容器制造等企業逐漸得到應用。尤其適合制造使用溫度不大于500°C的中溫壓力容器和大型耐腐蝕臨氫設備。由于目前生產的Cr、Mo鋼爆炸焊接復合板整體工藝不是太成熟，關鍵部件產品質量還達不到設計要求。因此Cr、Mo鋼爆炸焊接復合板有著巨大的市場和經濟前景。在此情況下進行Cr、Mo鋼爆炸焊接復合板項目的試驗研發，有著重要意義。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服上述現有技術中的不足提供一種工藝參數設計合理、生產效率高、成本低且產品力學性能能夠滿足設計要求的壓力容器用大厚度Cr、Mo臨氫鋼爆炸焊接復合板生產工藝。
[0005]本發明的技術方案是這樣實現的:一種壓力容器用大厚度Cr、Mo臨氫鋼爆炸焊接復合板，其生產工藝包括:
步驟SO1:基、復板處理；
步驟S02:爆炸焊接;所述的爆炸焊接包括:基、復板配裝及爆炸焊接，所述爆炸焊接包括:(I)藥框，根據設計裝藥高度，在復板四周安放藥框，藥框材質為硬板紙或纖維板，并沿復板外邊緣用膠帶密封，以防炸藥滴漏至基板表面；(2)鋪藥:在復板上按設計藥高鋪設配制的專用低爆速炸藥；(3)引爆:把雷管放置到已鋪設炸藥的中心位置，雷管下面鋪設30-40g的黑索金高爆速炸藥，引爆雷管后，低爆速炸藥按預定的速度驅使復層不銹鋼板S30403碰撞基層Cr、Mo臨氫鋼板15CrMoR或HCrlMoR復合板，使其兩者強固而冶金的結合在一起；
步驟S03:熱處理工藝，包括:
(1)、加熱:將大厚度Cr、Mo臨氫鋼爆炸焊接復合板在室溫下入爐，在480°C以下時，升溫速度為< 80°C/h ;480-870°C范圍升溫速度為2 200°C/h; 870_950°C之間時升溫速度為
<80°C/h。這樣既能使大厚度Cr、Mo臨氫鋼受熱均勻，充分細化其晶粒、均勻其內部組織，保證其力學性能，又避免了復層不銹鋼板在480-870°C之間停留時間過長而引起的敏化缺陷；
(2)、保溫:保溫時間設計為I.6min/mm，大厚度Cr、Mo臨氫鋼15CrMoR或14CrIMoR復合板總厚度為50-100mm，也即保溫總時間為80-160min，以確保整個大厚度Cr、Mo臨氫鋼15CrMoR或HCrlMoR復合板完全奧氏體化，內外溫度均勻化；
(3)、冷卻:達到設計保溫時間后出爐，并立即放入深度為3米的室溫水中，用紅外線測溫儀測試復合板表面溫度，冷卻到500°C時出水，進入緩冷階段、冷卻速度為S 80°C/h。
[0006]基板采用大厚度Cr、Mo臨氫鋼如15CrMoR或HCrlMoR復合板，其厚度為50-100mm;復板采用不銹鋼類S30403，其厚度為3-4mm。
[0007]所述步驟SOI中的基、復板處理包括:基板處理:(I)校平:保證鋼板平度，板面縱橫向平度< 6mm; (2)待結合面處理:使用機械方法去除待結合面氧化層，露出新鮮金屬表面，保證待結合表面粗糙度Ra < 1.6um;復板處理:(I)拼焊:按規定工藝尺寸拼接復板，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力，避免在爆轟波作用下焊縫開裂；
(2)校平:保證不銹鋼板的平度，板面縱橫向平度< 4mm; (3)拋光:千葉輪或砂帶拋光去除待結合表面氧化層，使其待結合表面粗糙度Ra < 1.6um。
[0008]所述步驟S02中的基、復板配裝包括:將基板水平放置于沙土之上，基復板之間間隙為8-10mm，復板外表面涂刷機油，以防止復板在爆轟波作用下過燒。
[0009]該生產工藝還包括成型工藝:(1)、校平:使用矯直機或油壓機，對爆炸焊接的大厚度Cr、Mo臨氫鋼15CrMoR或HCrlMoR復合板按技術數據要求校平；(2)、切邊:按工藝尺寸要求，切除四周邊緣;(3)、包裝:按設計工藝要求，包裝產品。
[0010]本發明是對爆炸焊接大厚度Cr、Mo臨氫鋼15CrMoR或HCrlMoR復合板采用基、復板處理、爆炸焊接、熱處理、成型等四個工藝，一是通過配置的專用炸藥，控制復層板碰撞基層板的速度和能量，實現復合板結合界面強度達到300MPa以上，超過了國家規定的210MPa，保證了大厚度Cr、Mo臨氫鋼15CrMoR或HCrlMoR復合板在后續的機械加工過程中不脫層、不開裂;二是通過調整熱處理參數，在考慮基板受熱和內部組織均勻化的同時，兼顧考慮奧氏體不銹鋼復板在敏化溫度區段(450-850°C)的快速通過以及使用水槽快速冷卻的工藝，實現基板晶粒度細小，力學性能滿足設計技術要求，奧氏體不銹鋼復板耐腐蝕性能不變的目標。通過本發明設計的工藝所生產的10mm厚15CrMoR和HCrlMoR復合板，經最大模擬焊后處理，其抗拉強度分別達到Rm=510MPa和Rm=590MPa;屈服強度分別為Rel=350MPa和Rel =390MPa;l/2處取樣在20°C時的沖擊平均值分別為86J和92J;界面結合剪切強度均達到300MPa以上，完全滿足制造高腐蝕介質用Cr、Mo臨氫鋼壓力容器所需的爆炸焊接金屬復合板技術指標。
[0011]本發明的技術方案產生的積極效果如下:一，采用配置的專用爆炸焊接炸藥，控制復層板碰撞基層板的速度和能量，使爆炸焊接的大厚度Cr、Mo臨氫鋼15CrMoR或HCrlMoR復合板界面結合強度顯著提高，以保證其在高溫、高腐蝕生產環境下的安全;其二，采用分段式溫升熱處理工藝，在保證基板受熱均勻、晶粒細化的前提下，使奧氏體不銹鋼復板迅速通過其敏化溫度區間，避免復板耐蝕性能的降低;其三，采用復合板出爐即入水槽的快速冷卻工藝，之后的緩冷過程則相當于回火工藝，避免了由于回火溫度處于奧氏體不銹鋼晶間腐蝕區域而無法對復合板進行回火處理的難題。經爆炸焊接和熱處理后的大厚度Cr、Mo臨氫鋼15CrMoR或HCrlMoR復合板產品，不僅具備很高的界面結合強度，而且復層和基層的物理、化學性能均能滿足制造臨氫壓力容器用材的嚴格技術要求。
【具體實施方式】
[0012]實施例一
壓力容器用大厚度Cr、Mo臨氫鋼15CrMoR爆炸焊接復合板生產工藝，該生產工藝為: 步驟SO1:基、復板處理，基板處理:
(1)、選用基板材料為15CrMoR大厚度Cr、Mo臨氫鋼板，厚度50mm、寬度2140mm、長度10040mm；
(2)、對基板進行校平，保證基板板面縱橫向平度<6mm;
(3)、使用機械方法去除待結合面氧化層，露出新鮮金屬表面，保證待結合表面粗糙度Ra <1.6um0
[0013]復板處理:
(1)、選用復板材料為奧氏體不銹鋼S30403板，厚度3mm、拼接成寬度2180mm、長度10080mm；
(2)、對拼接的復板焊縫進行錘擊去應力處理，消除由于焊縫引起的焊接應力；
(3)、校平，保證復板板面縱橫向平度<4mm；
(4)、拋光:用千葉輪或砂帶拋光待結合面，使其待結合面粗糙度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;包括:(I)基復板裝配，將基板水平放置于沙土地基上，復板S30403放置于基板之上;基復板之間的間隙為8-lOmm;使用機油涂刷復板外表面，以防復板表面在爆轟波作用下過燒;使用纖維板或硬板紙沿復板四周邊緣布置藥框，然后使用膠帶沿復板四周邊粘貼密封硬板紙，以防藥框內邊緣炸藥滴漏至基板表面；(2)爆炸焊接:在藥框內按設計藥高鋪設配制的專用低爆速炸藥，把雷管放置到已鋪設炸藥的中心位置，雷管下面鋪設30-40g的黑索金高爆速炸藥；引爆雷管后，低爆速炸藥按預定的速度驅使復層不銹鋼板S30403碰撞基層Cr、Mo臨氫鋼板15CrMoR，使其兩者強固而冶金的結合在一起；
步驟S03:加熱工藝:(I)加熱:將大厚度Cr、Mo臨氫鋼15CrMoR爆炸焊接復合板在室溫下入爐，在480°C以下時，升溫速度為<80°C/h ;480-870°(3范圍升溫速度為2