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压力容器组配金材的混合板装置抉择

作者:admin来源:中国压力容器网 日期:2012-2-28 12:13:38 人气: 标签:

  国内外复合材标准对比早在20世纪70年代初,有关爆炸接合的报道已有许多。在美国有ASTMA263《耐蚀铬钢复合钢板规范》、ASTMA264《铬-镍不锈钢复合钢板规范》、ASTMA265《镍及镍合金复合钢板规范》、ASTMB898《活性和耐蚀金属复合板规范》,在日本有JISG3603-1986《钛-钢复合板》标准等。我国在1987年就建立和颁布了国家标准GB8547-87《钛-钢复合板》和GB8548-87《钛-不锈钢复合板》。这两项国标是在科研攻关的基础上,参照国外先进标准编制的,为了便于材料的替换和技术交流,我国标准中规定的考核项目与国外标准保持一致。1以钛-钢复合板为例,比较了GB与JIS标准中对覆层材料要求。2为GB和JIS标准对覆层化学成分的要求。

  1类、2类对覆层的要求TA1和TA2牌号的化学成分应符合GB3620-83相应规定覆层金属的化学成分应符合JISH4600的规定美国对复合材料研究和投入工业化生产的时间远远早于我国。但是在ASTMA263《耐蚀铬钢复合钢板规范》、ASTMA264《铬-镍不锈钢复合钢板规范》、ASTMA265《镍及镍合金复合钢板规范》、ASTMB898《活性和耐蚀金属复合板规范》中对覆材的规定也仅是规定了材料的化学成分应符合相应材料标准的要求。

  复合材料的性能测试对材料考核最直接和有效的方法是测试室温抗拉强度、屈服强度、延伸率等力学性能指标。这些指标可以直接用于验证材料的承载能力。但是对于复合材料来说,经过爆炸复合以后,形成了所示的复合界面,由于该复合界面的存在,使得复合材的性能既不同于基材,也不同于覆材。本研究提供了一种可以间接反映材料经过爆炸复合处理前后强度差异的测试方法―断面显微硬度法。

  该方法的具体步骤:选择厚度为50mm的16MnR钢板作为基材,厚度为8mm的TA2纯钛板作为覆材,首先对覆层的断面进行显微硬度测试,随后进行爆炸复合,然后再对复合后的板材进行显微硬度测试。测试部位如所示。测试结果。钛板及钛带的屈服点,只限于订货者提出特别要求时适用。

  分析与讨论复合材的抗拉强度国内外复合板标准中对复合板的性能测试规定进行拉伸试验、剪切试验和弯曲试验,通常国内外标准中对这些试验的要求和方法基本上保持一致。规定抗拉强度应大于(1)式中的计算值(Rm)。

  Rm=t1×Rm1+t2×Rm2t1+t2(1)式中:Rm1为基材抗拉强度下限标准值;Rm2为覆材抗拉强度下限标准值;t1为基材厚度;t2为覆材厚度。

  由公式(1)可以推出,复合材的设计和考核仅是针对覆材和基材的标准规定界限来确定,其测试也是整体检测。如果整体测试合格,通常影响复合材质量的是覆层的厚度和其固有的化学特性。

  复合材料的化学成分通常钛及钛的强度指标是通过控制氧和铁杂质含量使其保持一定的水平。当氧和铁的含量偏低时将有利于提高钛材的耐腐蚀性,最大限度地满足复合材料的使用要求。

  爆炸复合是通过一定量的炸药将两种金属,在瞬时高温、高冲击动能情况下使两种金属结合在一起,同时还包含着快速冷却的过程。由可以看出,爆炸复合界面的结合通常是冶金结合,传统的扩散连接等不能适于Ti和Fe.由Ti-Fe相图可知,对于高温β相在1085℃,当钛中铁含量超过25%时,会出现TiFe脆化相;α相在超过590℃,溶解度达到0.5%时,就可形成TiFe脆化相,造成结合面脆化。因此,复合材料的结合主导应为冶金结合,扩散的结果将会恶化结合强度,导致在后续成形过程中发生开裂。

  为不锈钢-钢复合板复合前后的硬度变化,其结果也间接证实了材料经过爆炸复合,强度随之提高。因此,覆层强度偏低对复合材料的强度影响不大。

  由表2和表3所列纯钛板成分和力学性能可以看出,我国钛-钢复合材的覆材为TA1和TA2,强度指标明显高于日本所选择的1类和2类,而对复合材强度的要求是两材料的标准考核指标的计算值[由式(1)计算],最终整体测试结果的评价也是与计算值比较,并不是以覆材的实际测试结果确定。由于爆炸复合板显微硬度测试爆炸可相应强化材料,因此,在复合材的生产过程中,不能过分地强调覆材的性能必须符合相应标准,这样对提高复合材强度和耐蚀性都有好处。

  结论(1)压力容器用钛-钢复合板质量除考虑常规的外型尺寸外,应侧重考虑覆层的化学成分和复合板的整体力学性能、工艺性能,对覆层强度不应作为考核的依据。(2)为了提高钛-钢复合板的质量,更充分地发挥复合板的功能性,推荐尽可能采用杂质含量低、强度指标偏低牌号的钛作为覆层金属。(3)建议在修订复合板标准时,应明确覆层的力学性能指标不作为验收依据。

  

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