超低碳NI－CR－MO5923HMO合金钢爆炸焊接高耐蚀性复合材料.pdf

本发明是采用超低碳Ni－Cr－Mo 5923hMo合金钢，作为高耐蚀层，采用爆炸焊接工艺和普通低合金钢Q345B组成的一种新型复合材料，其生产方法包括：表面预处理、爆炸焊接复合、退火消应力工艺，其结构为普通低合金钢与位于其上的5923hMo耐蚀钢复层冶金的结合在一起，发明的复合材料优点为：复层对大多数腐蚀性质具有优异的耐腐蚀性能，极好的耐点蚀、缝隙蚀和氯化物引起的应力腐蚀开裂性能。而基层板则具有良好的力学性能，充分发挥两种金属各自的优良理化性能。此种新型复合材料经退火、校平、切割等冷、热工艺加工后，不会出现基、复层界面开裂或分离现象。经物理、化学试验分析，其性能指标完全符合JB4748－2002标准，可满足在恶劣工况条件下的设备对特殊材料的性能要求。

1、  超低碳Cr-Ni-Mo5923hMo合金板爆炸焊接高耐蚀性复合材料，其特征是生产方法包括：预处理、爆炸焊接复合、退火消应力处理工艺。

2、  根据权利要求1所述的所述的预处理工艺为：(1)采用砂轮和布轮对待结合面打磨、抛光，使结合面露出新鲜的金属面。(2)基、复层的现场安装，基、复板之间预留复板加速距离，复板比基板四周边各长20mm-40mm。(3)爆前用丙酮洗刷基、复板待结合面，保证清洗面无尘土、油渍。

3、  根据权利要求1所述的超低碳Cr-Ni-Mo5923hMo合金板爆炸焊接高耐蚀性复合材料，其特征是：选用低爆速的粉状铵油乳化炸药，并按比例添加占总质量25-30％的粉状工业盐，3-4％的珍珠岩和2％的锯粉：利用炸药的爆轰特征，使5923hMo合金以规定的速度范围值倾斜碰撞基层板，实现两金属板瞬间的冶金结合。

4、  根据权利要求1所述的热处理消应力工艺，其特征为：升温速度≤200℃/h，最高温度670℃-910℃，保温时间范围根据复合材料总厚度制定，一般为50-130min。

5、  超低碳Cr-Ni-Mo5923hMo合金钢爆炸焊接高耐蚀性复合材料，其特征为普通低合金钢与位于其表面的Cr-Ni-Mo5923hMo合金钢复层冶金的结合在一起，其中Cr-Ni-Mo5923hMo合金钢复层厚度为2-10mm，普通低合金基层钢为Q345B其厚度为30-100mm。

超低碳Ni-Cr-Mo5923hMo合金钢爆炸焊接高耐蚀性复合材料
技术领域：
本发明涉及石油、化工、制药、氯碱等工业中耐高温、高压，且能在多种苛刻腐蚀环境下使用的高耐蚀性复合材料，属于镍、铬、钼合金钢的技术领域。
背景技术：
2001(12)焊接杂志上的《H1Cr12Ni13过渡层焊丝对incoloy825复合钢板焊接性能的影响》一文阐述了这种Cr-Ni-Mo复合钢板焊丝对过渡层的影响特征，本文未涉及爆炸焊接复合技术。
2007年4月出版的《爆炸焊接和爆炸复合材料的原理及应用》一书，在第二篇第3.2节中，分别阐述了镍-不锈钢、镍-钛、镍-钢、钼-铜等涉及Cr-Ni-Mo元素的单一钢种爆炸焊接工艺和技术，但未涉及Cr-Ni-Mo合金钢的爆炸焊接技术。
2007年11月《压力容器》杂志上的《哈氏B-3合金大型压力容器的研制》一文，只对这种合金的发展、性能作了介绍，并阐述了该合金在焊接大型压力容器时，在施工环境、冷热加工、耐蚀试验与质量控制方面提出的要求，未涉及爆炸焊接这类复合材料。
至目前为止，尚未见有关Cr-Ni-Mo合金复合材料方面的文献报导。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种极好的耐点蚀、缝隙蚀和应力蚀，且机械性能优良的复合材料，以满足各种在苛刻工况条件下运行的设备，对所需制造材料性能的需求。
本发明的技术解决方案：
超低碳Cr-Ni-Mo5923hMo合金钢爆炸焊接高耐蚀性复合材料，其生产方法包括爆前处理、爆炸焊接复合、退火消应力处理工艺。
所述的爆前预处理工艺为：
1、采用砂轮和布轮对两待结合面打磨、抛光，除去表面的氧化物层，使两待结合面露出新鲜的金属面。2、基、复层的现场安装；基、复板之间预留复板加速距离以及布药尺寸的确定，便于爆炸焊接时，消除起爆端、两侧及末端边界效应的影响。3、基、复板安装前，用丙酮洗刷基、复板待结合面，保证清洗面无尘土、油渍等污物。
所述的爆炸焊接工艺为：选用低爆速的粉状铵油乳化炸药，并按比例添加占总质量25-30％的粉状工业盐、3-4％的珍珠岩和2％的锯粉，利用炸药的爆轰特征，以规定的速度范围值倾斜碰撞基层板，实现不同性能的金属瞬间冶金结合。
所述的热处理消应力工艺为：升温速度≤200℃/h，最高温度670℃-910℃，保温时间范围根据复合材料总厚度制定，一般为50-130分钟。
超低碳Cr-Ni-Mo5923hMo合金钢爆炸焊接高耐蚀性复合材料，其结构包括普通低合金钢与位于其表面的Cr-Ni-Mo5923hMo合金钢复层冶金而强固的结合在一起，其中Cr-Ni-Mo5923hMo合金钢复层厚度为2-10mm，普通低合金基层钢为Q345B，其厚度为30-100mm，使用的Cr-Ni-Mo5923hMo合金钢主要化学成分组成为(以质量分数的百分比计)：

基层低合金钢Q345B的主要化学成分组成(以质量分数的百分比计)：

本发明的优点：其一是复层板对大多数腐蚀性介质具有优异的耐蚀性能，极好的耐点蚀、缝隙蚀和氯化物引起的应力腐蚀开裂性能。而基层板则具有良好的力学性能，实现两种性能的金属材料完美的统一，充分发挥了单一材料的性能优势。其二是采用了最低爆炸焊接装药量，并进行密闭装药工艺，不仅实现了这两种材料良好的爆炸焊接，而且使得爆炸焊接装药量比目前国内外工艺装药量下限又降低了20-30％，大大降低了爆炸焊接成本，削弱了爆炸焊接冲击波和噪声。打磨和抛光工艺实现了两金属结合面的平、光、净，使其露出了新鲜的金属表面，经炸药爆轰得到两金属的强固冶金结合界面，且结合届面的结合强度完全达到了预定的指标(≥210MPa)，热处理后的金属复合材料产品，不仅具有很高的结合强度，而且复层和基层的物理、化学性能保持不变，在以后的校平和切割冷热加工时，不会出现界面开裂或分离现象。
具体实施方式
实施例1
工业化规模生产超低碳Cr-Ni-Mo5923hMo合金钢爆炸焊接高耐蚀性复合材料，其生产方法为：
一、爆前预处理工艺：1、对待结合界面用砂轮和布轮打磨、抛光，除去表面的氧化物层，达到平、光、净的目的。2、基、复板以及布药尺寸的确定；复板比基板四周边各长40mm，布药尺寸同复板。3、基、复板安装前用丙酮洗刷两待结合面，以消除表面的尘土和油渍等污物。
二、爆炸焊接复合工艺：选用低爆速的粉状铵油乳化炸药，并按比例添加占总质量25％的粉状工业盐、3-4％的珍珠岩和2％的锯粉，利用炸药的爆轰特性，使5923hMo合金以规定的速度范围值倾斜碰撞基层板，实现两金属板瞬间的冶金结合。
三、热处理工艺：最高温度910℃±10℃，保温时间范围为50min，升温速度≤200℃/h。
超低碳Cr-Ni-Mo5923hMo合金钢爆炸焊接高耐蚀性复合材料，其结构包括普通低合金钢基层以及位于一面的5923hMo合金钢复层，基层与位于其上的5923hMo合金钢复层在爆炸焊接后强固的冶金结合在一起，其中复层5923hMo厚度为2mm，普通低合金钢Q345B厚度为50mm。
实施例2
工业化规模生产超低碳Cr-Ni-Mo5923hMo合金钢爆炸焊接高耐蚀性复合材料，其生产方法为：
一、爆前预处理工艺：1、对待结合界面用砂轮和布轮打磨、抛光，除去表面的氧化物层，达到平、光、净的目的。2、基、复板以及布药尺寸的确定；复板比基板四周边各长20mm，布药尺寸同复板。3、基、复板安装前用丙酮洗刷两待结合面，以消除表面的尘土和油渍等污物。
二、爆炸焊接复工艺：选用低爆速的粉状铵油乳化炸药，并按比例添加占总质量30％的粉状工业盐、3-4％的珍珠岩和2％的锯粉，利用炸药的爆轰特性，使5923hMo合金以规定的速度范围值倾斜碰撞基层板，实现两金属板瞬间的冶金结合。
三、热处理工艺：最高温度670℃，保温时间范围为130min，升温速度≤150℃/h。
超低碳Cr-Ni-Mo5923hMo合金钢爆炸焊接高耐蚀性复合材料，其结构包括普通低合金钢基层以及位于一面的5923hMo合金钢复层基层与位于其上的5923hMo合金钢复层在爆炸焊接后强固的冶金结合在一起，其中复层5923hMo厚度为6mm，普通低合金钢Q345B厚度为60mm。
经检测，这种复合材料的结合界面强度为320Mpa，JB/T4748-2002标准为≥200。可以看出，经热处理后的金属复合材料产品，具有很高的界面结合强度和复合率。因此，在实施校平、切割等冷热工艺加工时，复层和基层界面之间不会出现开裂分离现象，完全可以应用于在特殊工况条件下运行的设备材料。