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0爆炸焊LEEMAN(SCETC)第三节常用材料及典型工件的爆炸焊一、钛-钢复合板的爆炸焊接工艺钛-钢复合板在石油化工和压力容器中得到越来越多的应用。用钛-钢复合板制造的设备内层钛耐蚀性好，外层钢具有高强度，复合结构还具有良好的导热性，克服热应力及耐热疲劳、耐压差等不足，可以在更苛刻的条件下工作，同时可以成倍地降低设备成本。因此，钛-钢复合板已经成为现代化学工业和压力容器工业不可缺少的结构材料。钛/钢复合板氧化塔1爆炸焊LEEMAN(SCETC)（一）钛-钢复合板爆炸焊接的安装大面积钛-钢复合板爆炸焊接时，其安装工艺多采用平行法，起爆方式多采用中心起爆法，少数情况下在长边中部起爆，各类安装工艺示意如图7-8所示。图中有两个投影视图，分别表示板的长度和宽度方向。图7-8a、b分别表示雷管的安放位置不同；图7-8c～e分别表示有高速起爆混合炸药时的雷管安放位置。2爆炸焊LEEMAN(SCETC)（二）钛-钢复合板爆炸焊接参数选择从排气角度考虑，覆板越厚、面积越大，炸药的爆速应该越低，并且应采用中心起爆法。为了减小和消除雷管区影响，在雷管下通常添加一定量的高爆速炸药。在爆炸焊接大面积复合板的情况下，为了间隙的支撑有保证，可在两板之间安放一定形状和数量的金属间隙物。在大厚板坯的爆炸焊接情况下，间隙柱宜支撑在基板之外。为了提高效率和更好地保证焊接质量，可采用对称碰撞爆炸焊接的工艺来制造这种复合板坯，如图7-9所示。3爆炸焊LEEMAN(SCETC)4爆炸焊LEEMAN(SCETC)5爆炸焊LEEMAN(SCETC)二、锆合金-不锈钢管接头的爆炸焊接为了在核工程建设中节省稀缺和贵重的金属材料以及降低工程造价，可以在反应堆内使用锆合金管，而在堆外使用成本相对较低的不锈钢管。爆炸焊接很好地解决了这两种物理和化学性质相差较大的管材的焊接问题。6爆炸焊LEEMAN(SCETC)（一）复合管的爆炸焊工艺：焊前准备焊接前，清理不锈钢管与锆合金管的待焊表面。不锈钢管内表面粗糙度要求较高，需用丙酮或酒精去除油污和杂质，再用水冲洗晾干。锆合金管可用质量分数为45％HNO3＋5％HF＋50％H2O的溶液进行清洗，去除表面的氧化膜、油污和杂质。安装装配时应在固定的夹具上装配，要控制好间距，通常间距为0.7～0.8mm。然后装好炸药，用药量也根据锆合金管壁厚而定，如壁厚为1mm时，用药量65～70g；壁厚为1.5～2.0mm时，用药量75～85g；壁厚为2.0～3.0mm时，用药量80～100g。爆炸焊接爆炸焊时，整个接头应放入固定好的夹模具中进行，此模具对成形起到良好作用，它应有足够的强度。爆炸焊结束后，对焊接接头按工艺条件要求进行清理或加工。规格Ф50mm×3.4mm的不锈钢管（基管）与Ф42mm×1.5mm的锆合金管（覆管）进行爆炸焊接。7爆炸焊LEEMAN(SCETC)8爆炸焊LEEMAN(SCETC)（二）结合区组织和力学性能锆合金与不锈钢复合管爆炸焊接的结合区为有规律的波形结合，界面两侧的金属发生了拉伸式和纤维状的塑性变形，离界面越近这种变形越严重。波前的漩涡区汇集了爆炸焊接过程中形成的大部分熔化金属，少量残留在波脊上，厚度为微米级。9爆炸焊LEEMAN(SCETC)第四节爆炸焊质量检验及安全防护一、爆炸焊接头质量检验（一）常见焊接缺陷爆炸焊接头常见缺陷有宏观缺陷和微观缺陷，其中宏观缺陷主要有界面结合不良、鼓包、大面积熔化等。结合不良结合不良是指爆炸焊后，覆板与基板之间全部或大部分没有结合，或者即使结合但强度低。要克服这种缺陷首先应选用引爆速度较低的炸药，其次是使用足够的炸药量和适当的间隙距离。另外，选择好起爆位置，使之能缩短间隙排气路程，创造有利于排气的条件。鼓包鼓包是在复合板上局部位置有凸起，其间充满气体，敲击时发出“梆梆”声。要消除鼓包除了选择合适炸药量和间距外，还要注意造成良好的排气条件。大面积熔化大面积熔化多发生在双金属板爆炸焊，在结合面上产生大面积熔化。要减轻和消除这种现象，主要采用低爆速炸药和中心起爆法，以创造良好的排气条件。10爆炸焊LEEMAN(SCETC)表面烧伤表面烧伤是指覆板受爆炸热氧化烧伤，其防止措施是使用低爆速炸药和采用沥青等保护层置于炸药和覆板之间。爆炸变形爆炸变形是指爆炸焊后复合板在长、宽、厚三个方向的尺寸和形状上发生宏观的和不规则的变化。一般情况下这种变形很难避免，但可以采取一些措施减轻变形，例如，增加基板的刚度或其他工艺措施。变形后的复合板在加工或使用前必须校平或调直。爆炸脆裂爆炸脆裂多出现在材质常温冲击性能太低，强度或硬度很高的情况。除非采用热爆炸焊工艺（即爆炸前对工件预热），一般很难消除。爆炸焊缺陷雷管区未结合雷管区未结合是在雷管引爆的部位，由于能量不足和排气不畅而引起该区未结合，通常采用在该处增加炸药量或将其引出复合面积之外的办法来避免。11爆炸焊LEEMAN(SCETC)边部破裂边部破裂是在复合板的周边或复合管（棒）的前端，由于边界效应而使覆层被损伤、破裂的现象。产生这种现象的主要原因是周边或前端能量过大，因此，只要减少边部或前端的炸药量，增加覆板、覆管的尺寸或在厚板的待结合面之外的周边刻槽等，就可以减少或清除这种现象。爆炸打伤由于炸药结块或分布不均匀，使局部能量过大，或者炸药内混有固态硬物，其撞击覆板表面而出现的麻坑、凹陷或小沟等，影响表面质量，其防止措施主要是净化炸药和均匀布药。爆炸焊缺陷除上述宏观缺陷外，在爆炸焊的复合板内部通过一些非破坏性和破坏性的方法还可能测出微观缺陷，如微裂纹、显微孔洞、夹杂物或粗大的组织状态等。这些微观缺陷会造成爆炸复合板的显微组织不均匀，影响复合板的力学性能。12爆炸焊LEEMAN(SCETC)（二）质量检验方法爆炸焊接头的质量检验方法有非破坏性和破坏性检验两大类。表面质量检验主要目的是对爆炸焊复合板表面及其外观进行检查，如损伤、破裂、氧化和翘曲变形等。轻敲检验用锤子对覆层各个位置逐一轻敲，以其声响来初步判断其界面结合情况，可以大致估算结合面积率。根据GB/T6396-1995复合钢板性能试验方法，用剪切和弯曲试验来确定爆炸焊复合板的结合强度，用拉伸试验来确定其抗拉强度。爆炸焊复合件的检验除上述几种方法外，还可根据具体情况和需要进行显微硬度、金相、冲击、扭转、疲劳、热循环和各种抗腐蚀性能等检验。1.非破坏性检验超声波检验利用超声波探测界面结合情况和定量测定结合面积。2.破坏性检验13爆炸焊LEEMAN(SCETC)二、爆炸焊安全与防护爆炸焊是以炸药作为能源进行焊接，爆炸过程中存在很多不安全因素，因此爆炸焊过程中的安全问题显得格外重要，必须制定严格的管理制度和实施规程。爆炸焊实践中必须注意的安全事项如下：1）爆炸场地应设置在远离建筑物的地方。进行爆炸焊的场所周围不得有可能受到损害的物体。2）炸药库要严格管理，管理人员必须昼夜值班，外人不得人内；炸药、雷管和导爆索等火工用品须分类分开存放，入库和出库要加以严格管理，做好相关的各项记录。3）炸药和原材料、雷管和工作人员均需分车运输。严禁炸药和雷管同车运输。4）对从事爆炸焊工作的人员必须进行职业技能培训和考核，只有通过考核并取得操作证者才可以进行操作。5）所有工作人员必须接受安全和保卫部门的监督，遵守国家有关政策法令。爆炸焊操作过程应由专人进行统一调度和指挥，应按事先计划好的工艺规程进行，雷管和起爆器应指定专人管理。14爆炸焊LEEMAN(SCETC)6）在进行爆炸焊操作之前应确保所有工作人员和备用物件均处于安全地带，并确保所有人员做好防声、防震措施。引爆前发出预定信号，炸药爆炸3min后工作人员才能返回爆炸地点。若炸药未能爆炸，也必须在3min后再进入现场进行检查和处理。工作人员不得将火种、火源带入工作现场。爆炸焊生产中通常使用低爆速的混合炸药，如铵盐和铵油炸药。前者由硝酸铵和一定比例的食盐组成，后者由硝酸铵和一定比例的柴油组成，仅使用少量的TNT来引爆炸药。硝酸铵是一种常见的化肥，它是非常稳定的，与食盐和柴油混合以后“惰性”更大。颗粒状的硝酸铰和鳞片状的TNT可以用球磨机破碎成粉末而不会爆炸。铵盐和铵油炸药只有在TNT等高爆速炸药的引爆下才能稳定爆炸。TNT炸药还得靠雷管来引爆，而雷管中高爆速炸药只有在起爆器发出的数百伏高电压下才会爆炸。所以，在现场操作中，须严格控制好雷管和起爆器，以避免安全事故的发生。