[发明专利]大面积全贴合率锆/钛/钢爆炸复合板的制备方法

说明书

本发明公开了大面积全贴合率锆/钛/钢爆炸复合板的制备方法，采用目前通用的以钛金属为过渡层的爆炸复合工艺，并且在爆炸复合之前选定一个起爆点位置，先在基板上爆炸复合一块直径为280～320mm且厚度为2mm的钛层作为过渡层，然后以此过渡层作为起爆点，实施大面积的锆钛一次性连续焊接，使得板材全面积贴合，最小剪切强度τ_b≥137.9Mpa，从而实现大面积全贴合爆炸复合焊接。本发明的方法能够生产出面积达6～15m²且100％贴合的大面积锆钢复合板，实现了大面积锆钢复合板的国产化，满足了我国化学工业发展的需要。

技术领域

本发明涉及一种大面积全贴合率锆/钛/钢爆炸复合板的制备方法。

背景技术

锆属于稀有金属，价格昂贵，但它具有高温强度高、耐蚀性好、可加工性好和热中子吸收截面低等综合性能，是核反应堆的重要结构材料，在核工业中得到大量应用。由于其非常活泼，室温下在空气或水溶液中就能很容易发生氧化反应，形成一层致密的氧化膜，使锆具有优异的抗酸、碱腐蚀的能力，因此近来在化学工业中的应用也逐渐增多。但在国内由于受材料和价格的限制，应用还是较少，所以在保证不降低设备使用寿命和性能的前提下，采用锆钢复合板，不仅充分利用了材料的特性——由锆作为接触腐蚀介质的复层，由钢作为承受载荷的基层，而且还大大降低了设备的造价。

国内锆钢复合板的研发工作因受复层锆材的限制(因国内海绵锆及熔炼技术的限制，至今仍无法生产出能满足爆炸要求的锆板材)，一直到本世纪初才开始从美国进口R60702锆板进行锆钢复合板的研发工作，经大量的试验发现R60702材料含氧量太高，大于0.1％，典型数据约为0.15％，从而导致材料抗拉强度高、延伸率低，在单块锆板面积大于0.5m²时，不可能实现与钢的直接复合。目前国内压力容器所用的锆钢复合板大多是依靠从国外进口，不但价格昂贵，而且交货周期很长，这样不利于国内锆钢复合板设备的推广应用，更不利于民族工业的发展。因此必须自主创新，研发出锆钢复合板的生产方法，经过多年的努力国内一些厂家基本可以生产出面积不是很大(基本在2-5m²左右)的锆钢复合板，这对降低设备制造成本、缩短设备制造周期将起到重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种大面积全贴合率锆/钛/钢爆炸复合板的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，大面积全贴合率锆/钛/钢爆炸复合板的制备方法，采用目前通用的以钛金属为过渡层的爆炸复合工艺，在爆炸复合之前选定一个起爆点位置，先在基板上爆炸复合一块直径为280～320mm且厚度为2mm的钛层作为过渡层，然后以此过渡层作为起爆点，使之实现大面积的锆钛一次性连续焊接，使得板材全面积贴合，最小剪切强度τ_b≥137.9Mpa，从而实现面积为6～15m²的全贴合爆炸复合焊接。

作为优选，上述的制备方法，包括以下步骤：

(1)首先选定起爆点，并完成过渡层的爆炸复合：即用厚度为2mm、直径为280～320mm的钛层在已选定的起爆点位置与作为基板的钢板爆炸复合，形成过渡层；采用专用砂轮机磨去该过渡层中不贴合的钛层，并对已经贴合的钛层周围打磨圆滑过渡到钢板层；

(2)然后进行一次爆炸复合锆钛层：在现场安装时将锆板放置在最上面作为第一层，第二层放置钛板作为中间过渡层，第三层放置钢板作为最下面一层基板；为避免第一层锆板爆炸过程弯折角过大，将锆板与钛板的支撑间距设为6mm，钛板与钢板之间的支撑间距设为8mm；

(3)在锆板上隔着保护层铺设炸药，引爆点设在锆板的几何中心，即矩形锆板的两条对角线的交点；然后引爆炸药进行爆炸复合；

(4)爆炸复合完成后，用砂轮打磨并去除过渡层上面的不贴合的锆层和钛层，并从已经去除锆层和钛层的的过渡层，用相适配的焊丝进行堆焊，直至与母材平齐；