压力容器用爆炸焊接复合板标准简介
钛_钢复合板压力容器制造技术
1 前言在某种腐蚀条件下，钛具有比不锈钢、铝、铜有更优良的耐蚀性[1]。
虽然造价比不锈钢设备高，但在一定条件下，钛制设备使用可靠性高，寿命长，因此钛得到了广泛的应用。
我国使用钛材制造化工设备已有40多年历史。
但是，钛制化工设备尤其钛-钢复合板制化工设备，比钢制化工设备在技术上有更多难度，积累经验也少得多，因此，对于钛-钢复合板制化工设备的设计、制造，备受关注。
钛-钢复合板制化工设备中用量最多的是容器，而且是压力容器。
一般情况下，当操作压力和温度（200℃以上）较高时，压力容器的封头和全部筒节均用钛-钢复合板制造，就是常说的钛-钢复合板压力容器。
2 钛-钢复合板生产方法按照目前复合板生产技术，钛-钢复合板生产方法允许使用轧制法、爆炸法、爆炸-轧制法三种方法。
压力容器钛-钢复合板常用的是爆炸法。
3 压力容器用钛-钢复合板级别3.1 压力容器用钛-钢爆炸复合板分为1级、2级、3级。
3.2 1级复合板，未结合率0%，用于过渡接头、法兰等高结合强度，且不允许不结合区存在；2级复合板，未结合率≤2%，是将钛材作为强度设计材料或特殊用途的复合板，如管板等；3级复合板，未结合率≤5%，是将钛材作为耐蚀设计，而不考虑其强度的复合板。
4 压力容器用钛-钢复合板材料主要技术规定4.1 覆材符合GB/T3621 钛及钛合金板材中的TA0、TA1、TA2、TA9、TA10。
4.2 基材符合4.2.1 GB713 锅炉和压力容器用钢板，如Q245R和Q345R；4.2.2 GB24511 承压设备用不锈钢钢板及钢带，如S30408；4.2.3 GB3531 低温压力容器用低合金钢钢板，如16MnDR；4.2.4 NB/T47008 承压设备用碳素钢和合金钢锻件，如16Mn；4.2.5 NB/T47009 低温承压设备用低合金钢锻件，如16MnD；4.2.6 NB/T47010 承压设备用不锈钢和耐热钢锻件，如S30408。
压力容器焊接材料新标准解析NBT47018
承压设备是具有爆炸危险的、在各行业中广泛使用的特殊产品，绝大部分为焊接结构。
除了焊条以外，至今为止，承压设备用焊材所采用的标准都是国家标准，国家标准都是最基本最通用的技术要求，批量划分等级、质量证明书中的检验项目也是普遍常用要求。
在很大程度上已不能满足承压类设备的要求。
近期发布实施的NB/T 47018.1～NB/T 47018.7-2011《承压设备用焊接材料订货技术条件》系列标准,是根据承压设备对焊接技术的规定，在现有标准基础上增加、修改或补充条款而成。
NB/T 47018-2011《承压设备用焊接材料订货技术条件》适用范围包括压力容器、锅炉、气瓶和压力管道，一共分为7个部分: ——第1部分：采购通则；——第2部分：钢焊条；——第3部分：气体保护电弧焊钢焊丝和填充丝；——第4部分：埋弧焊钢焊丝和焊剂；——第5部分：堆焊用不锈钢焊带和焊剂；——第6部分：铝及铝合金焊丝和填充丝；——第7部分；钛及钛合金焊丝和填充丝。
第1部分：采购通则规定了焊接材料采购基本要求、批量划分、检验范围、供应和复验，适用于焊条、焊带、焊丝、填充丝和焊剂。
其中规定了生产商（供应商）的的责任，如生产商或经销商应向焊接材料订货单位提供焊接材料质量证明书原件，允许经销商提供复印件，但需加盖经销商检验章和检验人员章，生产商应向焊接材料订货单位提供产品说明书，内容包括产品特点、性能指标、适用范围、保管要求、使用注意事项。
第2～7部分：分别规定了各种具体焊接材料技术要求、熔敷金属纵向弯曲试验、堆焊金属化学成分、标识等内容。
随着NB/T 47018.1～NB/T 47018.1《承压设备用焊接材料订货技术条件》的实施，对承压设备用焊接材料的选用将比以前要更加严格，对钢质承压设备焊接材料来说，熔敷金属和以前相比主要有下列要求：（1）进一步降低国家标准中的硫、磷含量，接近GB713-2008标准规定值；（2）限制抗拉强度上限；（3）冲击试样夏比V型缺口冲击功高于GB713-2008标准的规定值；（4）拉伸试样断后伸长率A≥20%；（5）弯曲试验，弯心直径等于4倍试件厚度，弯曲角度为180°；（6）扩散氢含量较低。
典型材料爆炸焊及爆炸焊安全讲解
爆炸焊
12
（二）质量检验方法
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。
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。
1
LEE MAN (SCETC)
爆炸焊 （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。
钛 / 钢 复 合 板 氧 化 塔
LEE MAN (SCETC)
爆炸焊 （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。
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 ～85 g；壁厚为2.0 ～ 3.0mm时，用药量80 ～ 100g。
压力容器用爆炸焊接复合板标准简介
≥210
≥200
≥140
•2.未结合率
•1级、2级和3级均为钢板全面积超声检测。
NB/T47002.1
1级
2级
3级
未结合率 ％
0
≤2
≤5
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压力容器用爆炸焊接复合板标准简介
3.覆材所用钢号 奥氏体型：S30408(06Cr19Ni10)、 S30403(022Cr19Ni10)、 S32168(06Cr18Ni11Ti)、 S31608(06Cr17Ni12Mo2)、 S31603(022Cr17Ni12Mo2)、 S31668(06Cr17Ni12Mo2Ti)、 S31703(022Cr19Ni13Mo3)、 S39042(015Cr21Ni26Mo5Cu2)、 美S31254、美N08367、美N08926；
NB/T47002.2
1级
2级
3级
未结合率 ％
0
≤2
≤5
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压力容器用爆炸焊接复合板标准简介
3.覆材所用牌号 工业纯镍：N5(美N02201)、N6、N7(美N02200)； 镍铜合金：NCu30(美N04400)； 耐蚀镍合金：NS1101(美N08800)、NS1102(美N08810)、 NS1402(美N08825)、NS3102(美N06600)、 NS3304(美N10276)、NS3305(美N06455)、 NS3308(美N06022)、NS3311(美N06059)、 NS3309(美N06686)、NS3203(美N10675)。牌号 TA1、TA2、TA3、TA9、TA10。
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压力容器用爆炸焊接复合板标准简介
•四、NB/T47002.4-2009 《压力容器用爆炸焊 接复合板 第4部分：铜—钢复合板》
复合板制压力容器设计和制造应注意的问题
复合板制压力容器设计和制造应注意的问题摘要：本文针对复合板制压力容器设计和制造常见的问题进行了阐述,并对I类和II类复合板制压力容器之间的异同和应注意的问题进行了深入论述。
关键词：复合板压力容器设计制造检验1 前言复合板是由基层材料和复层材料通过爆炸或爆炸---轧制等方法复合而成的双金属板。
由于复合板具有强度高、耐蚀耐磨等特殊性能好和造价低等优点，近年来在石化、冶金、机械、能源、航天等领域得到广泛应用。
它综合了基层材料和复层材料各自的优点，既有基层材料所具有的结构强度和刚度，又有复层材料所具有的耐蚀耐磨等基层材料没有的特殊性能，使设备重量和造价大大降低，结构厚度变小，避免了不锈钢、镍、铜、钛、铝等贵重金属材料的浪费，有着良好的经济效益和社会效益及应用前景。
在压力容器行业中，复合板主要用于制造反应釜、换热器、贮罐等设备。
用于制造压力容器的复合板目前主要有两类：一类是基层材料与复层材料焊接性较好，这类材料有不锈钢复合板、镍基合金复合板等（以下简称I 类材料）；另一类是基层材料与复层材料焊接性较差或不能焊接，对这两类复合材料，在压力容器产品设计、制造和检验时都有很大的不同，应区别对待。
2 容器设计一般当容器设计厚度大于12mm时，就应该考虑选用复合材料的可能性。
选用复合板作为压力容器壳体材料时，应根据介质的特性选用不同材料类型的复合板，即是选择I类材料还是选择II类材料，再依据所选择材料类型选用不同的焊接连接接头结构形式。
对于介质有腐蚀性或有耐热要求时，选择相应的复合板；对于不能与碳接触的介质，一般选用II类复合材料。
常见的接头结构形式如下图（1）--图（5）所示。
其中图（1）--图（3）适用於II类材料，图（4）--图（5）适用於I类材料。
采用图（1）、图（3）结构时，需将基层焊缝余高除去与基层表面平齐，然后再进行贴条并焊接。
具体的接头坡口尺寸按相应规范和标准的规定，并结合制造厂的技术装备选取。
图(1) 图(2) 图(3) 图(4) 图(5)3 容器制造3.1 材料检验在复合板容器制造时，应首先对复合板的贴合率进行检验。
不锈钢复合板的焊接工艺(Q235A+304或310S)
不锈钢复合板的焊接工艺（Q235A+304或310S）Q235A+304或310S不锈钢复合板是一种以Q235A为基层，304或310S为复层，通过轧制、爆炸或爆炸轧制等方法，使之结合在一起的一种复合材料。
基层Q235A能满足压力容器材料强度要求．而复层304或310S是一种超低碳奥氏体不锈钢．具有良好的耐腐蚀性能。
复合后的材料不但能同时达到强度要求和耐腐蚀要求．而且它在市场上的价格要比304或310S的价格低得多。
所以越来越多复合钢板被用于石油、化工、食品、制药设备等行业。
但复合钢板的制造及焊接工艺比较复杂，特别是对过渡层及复层的焊接质量技术要求较高。
因此，对不锈钢复合钢板的焊接进行焊前分析、焊接工艺评定和合理选择焊接工艺参数是保证焊接质量的关键。
1．焊接性分析为保证复合钢板不因焊接而失去原有优良的综合性能，通常是分别对基层和复层进行焊接。
即把不锈复合板分为基层焊接、复层焊接和二者交界处的过渡层的焊接。
基层材料Q235A 是压力容器常用的低碳钢．其焊接性能良好．焊接时一般不需要采取特殊工艺措施．只有在低温情况下焊接结构刚性在的构件时才采取焊前预热和焊后缓冷的措施本例由于在常温下焊接，而且结构刚性不大，故无需采取预热等措施。
304或310S属于奥氏体不锈钢，如果在450oC～480~C范围内长时间停留，会析出碳化铬(Cr23C )。
铬主要来源于晶粒表面。
而内部铬来不及补充，使晶界的晶粒表层形成贫铬区．在强烈火腐蚀介质作用下贫铬区会形成晶间腐蚀．故焊接复层304或310S时应采用超低碳或含有钛铌等元素的不锈钢焊条，同时采用小工艺参数。
尽量减少热输入量，控制层间温度在60 以下。
过渡层的焊接性能主要取决于基层Q235A和复层304或310S材料的物理化学性能、接头的形式和填充金属等。
2焊接材料的选择2.1焊接材料选用原则2.1.1 复层材料的选用应保证熔敷金属的合金元素的含量不低于复层材料标准规定的下限值。
JB 4711---2000 《钢制压力容器焊接工艺评定》标准释义
JB 4744—2000《钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验》标准释义《钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验》作为GB l50的规定性附录在行业上已广泛应用。
但随着我国压力容器标准化体系的形成和完善，有必要将其制订成行业标准，以供GB l50及其相关标准(例如GB 151、GB 12337、JB 4710、JB 473l等)的配套引用。
本标准是在GBl50—1998附录巨的基础上，结合生产实践中的问题和经验，并参照国外同类标准而制订的。
本标准与GB 150一1998附录E的主要差异如下：(1)适用范围本标准除对单层容器A类焊接接头的产品焊接试板和力学性能试样提出要求外，对多层包扎及热套容器、锻焊容器、堆焊和复合钢板制容器的试板和试样也作了相应的规定。
(2)弯曲试样取消原标准按钢种选择弯曲直径；按单面焊或双面焊选择冷弯角的评定指标。
采取对所有压力容器用钢都选用弯轴直径为四倍板厚（D=4a）；冷弯角a为180°的评定指标。
这使整个焊接接头在较宽的范围内产生均匀的、具有20%的变形量。
这样一方面足够考核焊接接头的塑性；另一方面不会因弯曲变形量超过焊接金属固有的塑性而导致误判。
(3)冲击试验1)焊缝金属冲击试样焊缝金属冲击试样分3个和6个两种，对于钢材标准抗拉强度下限σb≤540MPa的钢材（例如16MnR等），焊缝金属冲击试样为3个，取样位置沿用原标准的规定（图8中的I组）。
对于钢材标准抗拉强度下限σb >540MPa，且试板厚度δs>60mm的钢材，焊缝金属冲击试样为6个，取样位置为图8中的I和Ⅱ两组。
增加焊缝金属冲击试样的原因：①GB 6654《压力容器用钢板》对厚度大于60mm的钢板，拉伸、冲击试样规定在1/4板厚处取样。
而产品试板的焊缝金属仅在表面取样，其内部焊缝质量未达到考核的目的。
②ASME Ⅷ-1 UG-84(h)(3)对产品焊接试板冲击试验取样的要求，规定当板厚大于1.5in（40mm）时，要取两组（图8中的Ⅰ和Ⅱ组）焊缝金属冲击试样。
T10_20G爆炸焊接复合板
第18卷 第2期2001年6月 爆 破 B LASTINGV o l .18 N o.2 Jun .2001文章编号: 1001-487X (2001)02-0090-03T 10220G 爆炸焊接复合板史长根 王耀华 周春华 蔡立艮(解放军理工大学工程兵工程学院,江苏南京210007) 摘 要: 通过选取最佳的爆炸焊接参数,消除了T 10220G 爆炸复合板表面的裂纹,使复合率达到100%。
微观测试和宏观力学性能检测表明:从起爆端开始,界面波依次为微波状和小波状,消除了大波状界面中不可避免的微观缺陷,界面的结合强度较高。
关键词: 爆炸焊接; 复合板; 界面波; 结合强度中图法分类号: TD 235.4文献标识码: AT 10-20G Explosive W eld i ng Cladd i ng Pla teS H I Chang 2g en ,W A N G Y ao 2hua ,ZH OU Chun 2hua ,CA I L i 2g en(Engineering In stitu te of Engineering Co rp s ,P lau st ,N an jing 210007,Ch ina )Abstract : T he th in carck s in the su rface of T 10220G cladding p late are eli m inated ,and the cladding ratereaches 100%by selecting the op ti m um param eters .T he m icroco s m ic and the m echan ical p roperty tests m ake it clear that the in terfaces are m icro and s m all w ave successively from the in itiati on po in t ,and the m icroco s m ic flaw s w h ich m igh t no t be avo ided in a large w avy in terface are eli m inated .T he in terface bonding strength is h igher .Key words : exp lo sive w elding ; cladding p late ; in terface w ave ; bonding strength收稿日期:2001-03-02.作者简介:史长根(1971-),男;南京:解放军理工大学工程兵工程学院讲师,博士,主要从事爆炸焊接及金属复合材料方面的研究. 为了使金属材料在爆炸冲击载荷下不致开裂和脆断,要求它们的A k 值不宜太小[1]。
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四、NB/T47002.4-2009 《压力容器用爆炸焊接 复合板 第4部分：铜—钢复合板》
1.复合界面的结合剪切强度 τ b≥100 MPa。 2.未结合率
1级、2级和3级均为钢板全面积超声检测。来自NB/T47002.4
未结合率 ％
1级
0
2级
≤2
3级
≤5
3.覆材所用牌号 T2、TU1、
H68、H62、HSn62-1、 QSn6.5-0.1、QAl9-2、 B19、BFe10-1-1、BFe30-1-1。
压力容器用爆炸焊接 复合板标准简介
中国通用机械工程总公司 秦晓钟 2011年1月
一、NB/T47002.1-2009 《压力容器用爆炸焊接 复合板 第1部分：不锈钢—钢复合板》
1.复合界面的结合剪切强度
标 准 τ b MPa 2.未结合率 1级、2级和3级均为钢板全面积超声检测。 NB/T47002.1 1级 2级 3级 NB/T47002.1 ≥210 JIS G3601 ≥200 ASME SA264 ≥140
未结合率 ％
0
≤2
≤5
3.覆材所用钢号 奥氏体型：S30408(06Cr19Ni10)、 S30403(022Cr19Ni10)、 S32168(06Cr18Ni11Ti)、 S31608(06Cr17Ni12Mo2)、 S31603(022Cr17Ni12Mo2)、 S31668(06Cr17Ni12Mo2Ti)、 S31703(022Cr19Ni13Mo3)、 S39042(015Cr21Ni26Mo5Cu2)、 美S31254、美N08367、美N08926；
1.复合界面的结合剪切强度 标 准 τ b MPa NB/T47002.2 ≥210 JIS G3602 ≥200 ASME SA265 ≥140
2.未结合率 1级、2级和3级均为钢板全面积超声检测。 NB/T47002.2 未结合率 ％ 1级 0 2级 ≤2 3级 ≤5
3.覆材所用牌号 工业纯镍：N5(美N02201)、N6、N7(美N02200)； 镍铜合金：NCu30(美N04400)； 耐蚀镍合金：NS1101(美N08800)、NS1102(美N08810)、 NS1402(美N08825)、NS3102(美N06600)、 NS3304(美N10276)、NS3305(美N06455)、 NS3308(美N06022)、NS3311(美N06059)、 NS3309(美N06686)、NS3203(美N10675)。
三、NB/T47002.3-2009 《压力容器用爆炸焊接 复合板 第3部分：钛—钢复合板》
1. 复合界面的结合剪切强度 τ b≥140 MPa。
2.未结合率 1级、2级和3级均为钢板全面积超声检测。 NB/T47002.3 未结合率 ％ 1级 0 2级 ≤2 3级 ≤5
3.覆材所用牌号 TA1、TA2、TA3、TA9、TA10。
谢谢！
铁素体型：S11306(06Cr13)、 S11348(06Cr13Al)、 S11972(019Cr19Mo2NbTi)； 奥氏体-铁素体型：S21953(022Cr19Ni5Mo3Si2N)、 S22253(022Cr22Ni5Mo3N)、 S22053(022Cr23Ni5Mo3N)。
二、NB/T47002.2-2009 《压力容器用爆炸焊接 复合板 第2部分：镍—钢复合板》