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爆炸不锈钢复合板及其在石化设备上的应用

来源:本站 作者:匿名 发布:2017/7/3
目前不锈钢复合板的生产方法主要有3种:爆炸法、轧制法和爆炸-轧制法。我国目前主要采用爆炸法生产复合板,该方法生产工艺简单,使用的能源丰富,所生产的复合板性能好,已被广泛应用于石油、化工、制药、船舶、水电等行业,产生了很好的经济效益和社会效益。
 
1、爆炸焊接机理及工艺
   爆炸焊接是一种高能率的加工技术,是一种以炸药的爆轰为能源,将两层或多层相同的或不同的金属材料结合为整体材料(复合板)的材料加工工艺。当炸药被引爆后,复板在炸药爆炸释放的能量驱动下加速,当速度稳定时,与基板发生碰撞,从而在碰撞点形成足够的再入射流,靠再入射流清理待结合金属表面的氧化物、氮化物、气体薄膜及附着的水分等,使金属露出活性表面。同时,金属碰撞产生的高压使金属活性表面紧密接触,通过原子间的作用力,实现两种金属间的可靠连接。
 
2、爆炸不锈钢复合板的材料选用和性能分析
2.1 材料的选用和交货状态

  石油、化工行业使用的爆炸不锈钢复合板,其复层不锈钢大多采用304、321、316L等300系不锈钢,也采用0Cr13、0Cr13Al、SMO254(Cr20Ni18Mo6Cu)、2205(0Cr22Ni5Mo3N)、G817(0Cr13Ni5Mo)等特种用途的不锈钢;基板大多采用Q235A、Q235B、20G、20R、3C、16MnR,偶尔也用SB42和15CrMoR等低碳钢。复层厚度一般为2mm或3mm,某些管板为5~12mm;基层厚度大于8mm,板面尺寸不小于1500mm×6000mm;复层不锈钢板有拼板和整板两种情况。爆炸不锈钢复合板的交货状态一般为正火态,某些特殊材料为中温退火态,管板一般为爆炸态。

 
2.2 性能分析
2.2.1 拉伸性能
  爆炸不锈钢复合板的拉伸性能包括通过拉伸试验(按GB/T6396进行)测得的复合板的屈服强度、拉伸强度和伸长率,用来表征复合板经爆炸冲击和热处理后的力学性能。在国内外标准中,对复合板屈服强度和拉伸强度的要求分两种情况,一种情况规定不得低于基板的相关要求,属于这一情况的标准有GB/T8165-1997、ASTM A263、A264、BS3704及ГОСТ10885等;另一种情况规定不得低于基、复材料的组合强度,属于这一情况的标准有JB4733-1996、JISG3601、ADW8-80及NF36-250-68等。对于复合板的伸长率,国内外标准中都规定不得低于基板的标准要求。爆炸不锈钢复合板的拉伸性能良好,不低于基板的相关性能,满足了国内外有关标准的要求。 
 
2.2.2 冲击性能
  基板材料在爆炸加工并经热处理后的冲击性能表征了爆炸不锈钢复合板的韧性,用冲击功来表示(按GB/T2975进行)。基板材料经爆炸冲击后,可以通过合适的热处理工艺恢复其原始韧性。
 
2.2.3 冷弯性能
  不锈钢复合板的冷弯性能表征了通过爆炸焊接获得的复合板的变形能力和界面结合强度。内外弯试验(按GB/T2975、6396进行)结果表明,经过合理的热处理后,爆炸不锈钢复合板弯曲试样的内外表面均完好,无裂纹,界面无分层。

2.2.4 晶间腐蚀性能
  对不锈钢复合板的复层进行晶间腐蚀试验(按GB/T3280、4237进行),结果表明,不锈钢复合板没有晶间腐蚀倾向。
 
3、爆炸不锈钢复合板在石化设备上的应用
3.1 应用状况

  爆炸不锈钢复合板在石化设备中主要用作耐蚀容器的壳体和管板。最早生产的爆炸不锈钢复合板已使用了十几年。对克拉玛依炼油厂常减压蒸馏装置减压塔、天津炼油厂溶剂罐、济南炼油厂常减压蒸馏装置减压塔所用的爆炸不锈钢复合板进行了质量跟踪,未发现分层、鼓包等现象,内件与内壁连接的焊缝也完好、无裂纹,附近的复合板仍保持着良好的结合状态。
另外,石化设备制造中常用的一般加工方法都适用于爆炸不锈钢复合板,例如,可用锯切、火焰切割和等离子切割等方法下料,可进行各种冷热成型加工、各类机加工等。

3.2 经济性

  (1)与碳钢相比,采用爆炸不锈钢复合板可以根据石化设备内的介质腐蚀性的强弱,通过选用合适的不锈钢作为复层,达到延长设备使用寿命,减少维修次数的目的,从而具有经济性。
  (2)与不锈钢相比,采用爆炸不锈钢复合板可以根据石化设备的不同强度要求,选择合适的钢板作基材,从而节约价格昂贵的不锈钢,达到降低造价的目的。
  (3)与碳钢+衬里不锈钢相比, 由于爆炸不锈钢复合板界面是全面积的冶金结合且结合强度高,可在设备内件的连接上简化制造工艺,同时减少设备的维修次数。
  (4)与进口复合板相比。 国产的大面积爆炸不锈钢复合板的性能达到甚至超过了国外复合板的性能,且价格便宜30%~40%,同时还缩短了设备的制造周期。
 
结束语
  爆炸法生产大面积不锈钢复合板,具有生产工艺简单、产品规格齐全、不锈钢复合板的界面复合状态好、结合强度高等特点,通过合理的热处理工艺还可以恢复基板原始的力学性能和耐蚀性能。爆炸不锈钢复合板还具有优良的综合加工性能,在石化行业得到了广泛的应用,是石化设备等的首选材料。
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