CN109048035A - 宽幅钛钢复合板***复合结构及宽幅钛钢复合板制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽幅钛钢复合板***复合结构及宽幅钛钢复合板制备方法，该复合结构包括基层板及钛复层板，钛复层板为若干用氩弧焊或等离子焊拼接的钛板，两两钛板之间为通过抛磨机抛磨至与母材平齐的焊缝；钛复层板位于所述基层板上方，钛复层板与基层板之间设置支撑片分隔开，钛复层板的上方布置***，***的上方布置电***；所述焊缝上方布置缓冲条，缓冲条将焊缝与***隔开，缓冲条的宽度为焊缝宽度的2~3倍。本发明提供一种保护焊缝位置、克服焊缝处裂纹及断裂问题的宽幅钛钢复合板***复合结构及宽幅钛钢复合板的制备方法，克服了现有的宽幅钛钢复合板***焊接中存在的焊缝常常产生裂纹或断裂以及***后焊接钛板焊缝下的不贴合缺陷等缺点。
Description
技术领域
本发明属于***焊接金属复合板制造领域，特别涉及到一种宽幅钛钢复合板***复合结构及宽幅钛钢复合板制备方法。
背景技术
钛/钢复合板具有良好的耐蚀性能和性价比，在化工、石油、汽轮机冷凝器、电力等行业具有广泛的应用市场。随着化学工业的高速发展，非常明显的趋势是化工装置的大型化、复杂化和多样化，因此对钛钢复合材料尺寸的要求也越来越大。对于宽度幅面大于1.5m的钛钢复合板，由于受到目前市场供货尺寸的限制，在***焊接钛钢复合材料前要进行拼接，以满足不同规格尺寸的要求。但是由于拼接焊缝金属为铸态，其力学性能比基体钛材要弱，在***载荷作用下常常产生裂纹或断裂，对此现象文献《***焊接和***复合材料，P157》进行了分析论证和实验。为避免钛材焊缝经受爆轰波载荷作用，文献《***焊接和***复合材料，P167》介绍了一种方法，将两块需要拼焊的钛板分别或同时***复合在同一块基板上，***复合后再把两块钛板焊接起来，这样就避免了钛板焊缝在爆轰波载荷作用下产生的裂纹，但问题是这样的***焊接方式会形成钛板焊缝下的不贴合缺陷，虽然对于低压容器等普通设备允许使用，但这样的缺陷对于管板和封头板也是不允许的。工艺上虽然对***焊接宽度小于1.5m、无焊缝的钛钢复合板比较成熟，但对于***焊接宽度超过1.5m,带有焊缝的钛钢复合板，技术上还有很多有待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种保护焊缝位置、克服焊缝处裂纹及断裂问题的宽幅钛钢板***复合结构及宽幅钛钢复合板制备方法，克服了现有的宽幅钛钢复合板***焊接中存在的焊缝常常产生裂纹或断裂以及***后焊接钛板焊缝下的不贴合缺陷等缺点。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种宽幅钛钢复合板***复合结构，该复合结构包括安放在地基上的基层板及钛复层板，钛复层板为若干用氩弧焊或等离子焊拼接的钛板，两两钛板之间为通过抛磨机抛磨至与母材平齐的焊缝；钛复层板位于所述基层板上方，钛复层板与基层板之间设置支撑片分隔开，钛复层板的上方布置***，***的上方布置电***；所述焊缝上方布置缓冲条，缓冲条将焊缝与***隔开，缓冲条的宽度为焊缝宽度的2~3倍。
所述缓冲条材质为钛板或不锈钢板，宽度覆盖钛板焊缝及热影响区，为20~40mm，厚度为1~2mm，长度等同于焊缝长度，缓冲条的中心线与焊缝的中心线对齐。
所述支撑片材质为V型钛条，厚度为0.2~0.3mm，间隙高度为6~10mm，布放间隔为200~300mm，支撑片远离钛板焊缝及热影响区。
基层板材质为Q245R或Q345R，布放于沙土地基上。
所述***使用粉状乳化***，添加珍珠岩调整***爆速为2000~2500m/s，把***布放于钛复层板和焊缝缓冲条之上，布放***厚度为30~40mm。
一种宽幅钛钢复合板***复合结构制备宽幅钛钢复合板的方法，该方法包括以下步骤：
步骤01）将单片的钛板用氩弧焊或等离子焊焊接成钛复层板，焊缝双面均使用抛磨机抛磨至与钛板母材平齐，使用千叶轮抛磨钛复层板的待结合面，使其露出新鲜的金属层面；使用粘接剂将缓冲条粘贴于接触***的一面焊缝上；
步骤02）在沙土地基上组装宽幅钛钢板***复合结构，从下至上依次为基层板、钛复层板及***，在基层板与钛复层板之间布放支撑片，在***的上端设置引爆***；
步骤03）引爆***，使***爆燃，钛复层板被推向基层板得到宽幅面的钛钢复合板，***爆轰产生的高压冲击载荷通过缓冲条传递给钛焊缝，瞬间冲击载荷多半被缓冲条吸收，钛焊缝不直接承受爆轰载荷产生的高温、高压载荷，作用于焊缝上的剩余冲击能量起到推动焊缝加速的目的。
所述钛板拼接后的焊缝先进行热处理而后进行***焊接。
本发明的技术方案产生的积极效果如下：本发明采用缓冲条覆盖钛板拼接焊缝的位置，是为了解决常规生产工艺中******时，其产生的高温高压冲击波载荷直接作用于焊缝位置，迫使已成型的焊缝瞬间形变，并与基板产生高速碰撞，由于拼接的焊缝为铸态，抗拉及延伸强度较母材都低，因而不能承受如此强烈的冲击载荷和形变而出现裂纹或断裂，特别是拼接钛板焊缝为横向爆轰波的，由于焊缝承受的冲击载荷是横向的，因此焊缝产生裂纹或断裂的机率更高，即使钛板焊缝拼接后进行过热处理，这种焊缝裂纹缺陷还是会经常发生，而且钛焊缝产生裂纹或断裂的区域，往往会出现结合质量不佳或完全不贴合，从而造成宽幅钛钢复合板质量降低或报废现象，产生巨大的经济损失。本发明采用钛板焊缝上铺设缓冲条的方法，有效避免爆轰载荷直接作用于钛板焊缝上，从而减少或杜绝钛板焊缝发生裂纹或断裂的可能性。
附图说明
图1为本发明宽幅钛钢复合板***复合结构的结构示意图。
图2为本发明基层板上支撑片的布放示意图。
图3为本发明支撑片的立体结构示意图。
图中标注为：1、***；2、***；3、缓冲条；4、焊缝；5、钛复层板；6、支撑片；7、基层板；8、沙土地基。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的阐述和说明。
实施例1
一种宽幅钛钢复合板***复合结构，如图1、2、3所示，该复合结构包括安放在沙土地基8上的基层板7及钛复层板5，基层板材质为Q245R、规格为28×3000×5000mm；钛复层板由两块3×1500×5000mm的钛板焊接而成，焊缝4采用等离子焊，焊缝宽度为6~10mm，焊缝和热影响区宽度15mm，焊缝宽度指的焊缝的最大宽度，比如图1中，焊缝为上底边大下底边小的梯形，焊缝的宽度指梯形上底边的宽度；无论焊缝是V型，还是X型或者U型，本发明中的焊缝宽度指的都是焊缝的最大宽度。焊缝双面（即焊缝的上端面和下端面）使用手提沙带焊缝抛磨机打磨至母材平齐；钛复层板位于所述基层板上方，钛复层板与基层板之间设置支撑片6分隔开，支撑片采用钛材V型，厚度0.2mm，支撑片高度6mm，长度10mm，支撑片呈菱形布放于已经抛磨好的基层板上，布放距离为200~250mm，并避免布放于钛层拼接焊缝和焊缝热影响区内的范围；在焊缝的上方通过502粘结剂粘贴缓冲条3，缓冲条为尺寸为1.5×20×5000mm的钛条，缓冲条的纵向中心线与焊缝的纵向中心线平齐；在钛复层板上布置***2，使用粉状乳化***，添加珍珠岩调整***爆速为2200~2500m/s，把***布放于钛复层板和焊缝缓冲条之上，布放***厚度为32mm；用于引爆***的***1布放于***的中心位置。
上述宽幅钛钢复合板***复合结构制备宽幅钛钢复合板的方法包括如下步骤：
步骤01）将两片钛板用等离子焊焊接成钛复层板，焊缝的双面位置（即焊缝的上端面和下端面）使用抛磨机抛磨至与钛板母材平齐，使用千叶轮抛磨钛复层板的待结合面（钛复层板的上端面和下端面），使其露出新鲜的金属层面；使用502粘接剂将缓冲条粘贴于焊缝上，缓冲条的纵向中心线与焊缝的纵向中心线平齐；
步骤02）在沙土地基上组装宽幅钛钢板***复合结构，从下至上依次为基层板、钛复层板及***，在基层板与钛复层板之间布放支撑片，在***的上端的中心位置布放******；
步骤03）引爆***，使***爆燃，即完成宽幅钛钢复合板的***焊接，***焊接后的宽幅钛钢复合板，其力学性能达到或超过国标NB/T47002.3规定的各项标准，复层钛板拼接的焊缝经PT检测未发现裂纹产生；***焊接后钛复层板被推向基层板得到宽幅面的钛钢复合板，***爆轰产生的高压冲击载荷通过缓冲条传递给钛焊缝，瞬间冲击载荷多半被缓冲条吸收，钛焊缝不直接承受爆轰载荷产生的高温、高压载荷，作用于焊缝上的剩余冲击能量起到推动焊缝加速的目的。
实施例2
一种宽幅钛钢复合板***复合结构，如图1、3所示，该复合结构包括安放在沙土地基上的基层板7及钛复层板5，基层板材质为Q345R、规格为34×2400×5000mm；钛复层板由两块5×1200×5000mm的钛板焊接而成，焊缝4采用氩弧焊，焊缝的宽度为10~15mm，焊缝和热影响区宽度30mm；焊缝双面使用手提沙带焊缝抛磨机打磨至母材平齐；钛复层板位于所述基层板上方，钛复层板与基层板之间设置支撑片6分隔开，支撑片采用钛材V型，厚度0.3mm，支撑片高度10mm，长度10mm，支撑片呈菱形布放于已经抛磨好的基层板上，布放距离250~300mm设置一片，并避免布放于钛层拼接焊缝和焊缝热影响区内的范围；在焊缝的上方通过502粘结剂粘贴缓冲条3，缓冲条为尺寸为2×40×5000mm的钛条，缓冲条的纵向中心线与焊缝的纵向中心线平齐；在钛复层板上布置***2，使用粉状乳化***，添加珍珠岩调整***爆速为2000~2300m/s，把***布放于钛复层板和焊缝缓冲条之上，布放***厚度为38mm；用于引爆***的***1布放于***的中心位置。
上述宽幅钛钢复合板***复合结构制备宽幅钛钢复合板的方法包括如下步骤：
步骤01）将两片钛板用等离子焊焊接成钛复层板，焊缝的双面位置使用抛磨机抛磨至与钛板母材平齐，使用千叶轮抛磨钛复层板的待结合面，使其露出新鲜的金属层面；使用502粘接剂将缓冲条粘贴于焊缝上，缓冲条的纵向中心线与焊缝的纵向中心线平齐；
步骤02）在沙土地基上组装宽幅钛钢板***复合结构，从下至上依次为基层板、钛复层板及***，在基层板与钛复层板之间布放支撑片，在***的上端的中心位置布放******；
步骤03）引爆***，使***爆燃，即完成宽幅钛钢复合板的***焊接，***焊接后的宽幅钛钢复合板，其力学性能达到或超过国标NB/T47002.3规定的各项标准，复层钛板拼接的焊缝经PT检测未发现裂纹产生；***焊接后钛复层板被推向基层板得到宽幅面的钛钢复合板，***爆轰产生的高压冲击载荷通过缓冲条传递给钛焊缝，瞬间冲击载荷多半被缓冲条吸收，钛焊缝不直接承受爆轰载荷产生的高温、高压载荷，作用于焊缝上的剩余冲击能量起到推动焊缝加速的目的。
Claims (7)
1.一种宽幅钛钢板***复合结构，该复合结构包括安放在地基上的基层板及钛复层板，其特征在于：钛复层板为若干用氩弧焊或等离子焊拼接的钛板，两两钛板之间为通过抛磨机抛磨至与母材平齐的焊缝；钛复层板位于所述基层板上方，钛复层板与基层板之间设置支撑片分隔开，钛复层板的上方布置***，***的上方布置电***；所述焊缝上方布置缓冲条，缓冲条将焊缝与***隔开，缓冲条的宽度为焊缝宽度的2~3倍。
2.根据权利要求1所述的宽幅钛钢板***复合结构，其特征在于：所述缓冲条材质为钛板或不锈钢板，宽度覆盖钛板焊缝及热影响区，为20~40mm，厚度为1~2mm，长度等同于焊缝长度，缓冲条的中心线与焊缝的中心线对齐。
3.根据权利要求1所述的宽幅钛钢板***复合结构，其特征在于：所述支撑片材质为V型钛条，厚度为0.2~0.3mm，间隙高度为6~10mm，布放间隔为200~300mm，支撑片远离钛板焊缝及热影响区。
4.根据权利要求1所述的宽幅钛钢板***复合结构，其特征在于：基层板材质为Q245R或Q345R，布放于沙土地基上。
5.根据权利要求1所述的宽幅钛钢板***复合结构，其特征在于：所述***使用粉状乳化***，添加珍珠岩调整***爆速为2000~2500m/s，把***布放于钛复层板和焊缝缓冲条之上，布放***厚度为30~40mm。
6.一种利用权利要求1所述的宽幅钛钢板***复合结构制备宽幅钛钢复合板的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤01）将单片的钛板用氩弧焊或等离子焊焊接成钛复合板，焊缝双面均使用抛磨机抛磨至与钛板母材平齐，使用千叶轮抛磨钛复层板的待结合面，使其露出新鲜的金属层面；使用粘接剂将缓冲条粘贴于接触***的一面焊缝上；
步骤02）在沙土地基上组装宽幅钛钢板***复合结构，从下至上依次为基层板、钛复层板及***，在基层板与钛复层板之间布放支撑片，在***的上端设置引爆***；
步骤03）引爆***，使***爆燃，钛复层板被推向基层板得到宽幅面的钛钢复合板，***爆轰产生的高压冲击载荷通过缓冲条传递给钛焊缝，瞬间冲击载荷多半被缓冲条吸收，钛焊缝不直接承受爆轰载荷产生的高温、高压载荷，作用于焊缝上的剩余冲击能量起到推动焊缝加速的目的。
7.根据权利要求6所述的宽幅钛钢复合板的制备方法，其特征在于：所述钛板拼接后的焊缝先进行热处理而后进行***焊接。
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