锆及锆合金爆炸复合板的制造方法
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【摘 要】本文介绍了一种锆及锆合金爆炸复合板制造的详细过程，检验和验收办法。
【关键词】锆及锆合金；爆炸复合板；制造方法
0 前言
随着我国石油化工、煤化工、精细化工等行业的迅速发展，对设备的耐腐蚀性能提出了更高的要求。锆材具有优异的抗腐蚀性能，高导热率、足够的热强性以及良好的机械性能，被广泛应用于醋酸工程、烧碱及原子能工业等重要领域的部件、设备和容器制造。但是因受其产量低和价格昂贵的制约，使得采用纯锆材制造设备、管道等不仅耗资巨大，而且浪费稀有资源。而是用利用爆炸复合技术制备的锆及锆合金复合板做为容器和管道的主体材料，不仅大大降低了设备的制造成本，并且很好的综合利用了锆材的耐腐蚀性能和钢材的加工技术成熟、强度可靠等优点。
1 制造过程
锆及锆合金复合板为三层金属复合板，由基层钢板、覆层锆板和夹在基层钢板和覆层锆板之间的中间层夹板三个组件复合而成。
1.覆层锆板；2.基层钢板；3.中间夹层板
其制造按照以下步骤：
步骤一，表面抛光处理：分别对组成所述三层金属复合板的各组件的待复合面进行表面抛光处理，并使得覆层锆板、基层钢板与中间层夹板的待复合表面粗糙度Ra均镇≤12.8μm；且经表面抛光处理后，覆层锆板的板厚为1～10mm，基层钢板的板厚为6～200mm，中间层夹板的板厚为1～5mm；所述中间层夹板为中间铜板或者中间钛板。
步骤二，组合装配及爆炸复合：采用一次装配复合法对所述三层金属复合板的三个组件进行组合装配及爆炸复合处理。
采用一次装配复合法对所述三层金属复合板的三个组件进行组合装配及爆炸复合处理时，其处理过程如下：
（1）将基层钢板水平铺放在地基或水平操作台面上；
（2）通过布设在上下两个平面上的多个硬质金属支撑件，将中间层夹板水平固定安装在基层钢板正上方且将覆层锆板水平固定安装在中间层夹板正上方，且中间层夹板与基层钢板间的间距为2～14mm，中间层夹板与基层钢板间的间距为6～14mm；
（3）在覆层锆板上部均匀布设一层爆炸过程中保护覆层锆板的上表面不被损坏的保护层；
（4）在保护层上部均匀布设一炸药层，炸药层中的主体炸药为粉状乳化炸药或TNT炸药且其高度为20～80mm；
（5）在覆层锆板几何中心部位正上方的炸药层中布设引爆装置；
（6）爆炸复合：点燃引爆装置且经瞬间爆轰后，同步完成中间层夹板与覆层锆板之间以及中间层夹板与基层钢板之间的爆炸复合，并制成三层金属复合板初步产品。
1.覆层锆板；2.基层钢板；3.中间夹层板；4.硬质金属支撑件；5.保护层；6.炸药层；7.引爆装置；8.地基
步骤三，退火处理：采用热处理炉对所述三层金属复合板初步产品进行退火处理，退火温度为450～650℃且退火时间为2～6h。
步骤四，矫平处理：采用油压机或矫平机对经退火处理后的所述三层金属复合板初步产品进行矫平，直至达到设计所需的平整度要求。
2 实际应用
某复合板加工厂承接一压力管道用锆复合板，覆层锆板1为10mm厚的Zr01板，中间层夹板3为3mm厚的TA2板，基层钢板2为80mm厚的Q345R钢板。
（1）将基层钢板2水平铺放在地基8或水平操作台面上。
（2）通过布设在上下两个平面上的多个硬质金属支撑件4，将中间层夹板3水平固定安装在基层钢板2正上方且将覆层锆板1水平固定安装在中间层夹板3正上方，且中间层夹板3与基层钢板2间的间距为2～14mm，中间层夹板3与基层钢板2间的间距为6～24mm。
（3）在覆层锆板1上部均匀布设一层爆炸过程中保护覆层锆板1的上表面不被损坏的保护层5。
（4）在保护层5上部均匀布设一炸药层6，炸药层6中的主体炸药为粉状乳化炸药或TNT炸药且其高度为20～80mm。
（5）在覆层错板1几何中心部位正上方的炸药层6中布设引爆装置7。
（6）爆炸复合：点燃引爆装置7且经瞬间爆轰后，同步完成中间层夹板3与覆层错板1之间以及中间层夹板3与基层钢板2之间的爆炸复合，并制成三层金属复合板初步产品。实际操作过程中，根据覆层错板1、基层钢板2和中间层夹板3的板厚、尺寸与材质及炸药性能，对基层钢板2中间层夹板3间以及中间层夹板3与覆层错板1间的间距进行对应调整。
3 结语
锆及锆合金复合板面积可达到1～15m2，长度1000～5000mm，宽度600～3000mm，且具有良好的加工工艺性能，经爆炸复合后其结合率可达到99.5%以上，结合性能优良，剪切强度均高于国内外所有技术标准要求且达到100MPa，完全满足压力容器等化工装备对材料的要求。有效提高了锆材的利用率，也解决了一次工程投入过大及推广应用前进路上的最大障碍问题。使得设备造价大大降低，对于节约稀有的贵重金属，有着重要意义。