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不锈钢过渡管接头的爆炸焊接

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-11-10  浏览次数:2 选择视力保护色:

[摘要]中华不锈钢网进行了报道:用材锆合金与不锈钢过渡管接头焊接用材Zr-2、Zr2. 5Nb和不锈钢的化学组成及力学性能分别列于表1、2和3.主

中华不锈钢网进行了报道:用材锆合金与不锈钢过渡管接头焊接用材Zr-2、Zr2. 5Nb和不锈钢的化学组成及力学性能分别列于表1、2和3.主要成分含量/%杂质含量/%合金种类余表2不锈钢(1Cr18Ni9Ti)的化学组成材料热处理工艺退火2爆炸焊接工艺装置及参数爆炸焊接工艺装置示于。Zr-2-不锈钢和Zr2.5Nb-不锈钢管接头的爆炸焊接工艺参数分别列于表4和5.表4Z-2-不锈钢管接头的爆炸焊接工艺参数Table Z-2管尺寸/单位面积炸药间隙/内壁处理焊接结果序号外径壁厚长度外径壁厚长度焊接强度高磨光焊接强度高车削焊接焊接,界面有熔化表5Zr25Nl-不锈钢管接头的爆炸焊接工艺参数外径壁厚长度外径壁厚长度量用量/g雷管区长20mm,其余焊接雷管区长10mm,其余焊接雷管区长15mm,其余焊接1Cr18N9Ti管尺寸/mmZr25Nb管尺寸/mm单位面积炸引爆药序号外径辟厚长度外径辟厚长度药(硝(黑索金):焊接结果3管接头的组织形态检验和力学性能测试3.1Zr-2-不锈钢管接头为防止管接头破裂,在不锈钢管的外面套一模具((a))。为保证管接头变形不致太大和保持预定的几何形状及尺寸,在Zr~2管内放置一非金属圆锥体。表4所列数据表明:不锈钢管内表面经过磨削的焊接强度高;硝铵炸药比梯恩梯炸药的焊接强度高。爆炸焊接后加工成型的Zr~2-不锈钢管接头示于。

  以不镑钢管为基3.1.2管接头的力学性能管接头沿壁厚的显微硬度分布曲线示于。图中的点划线为Zr~2和1Cr18Ni9Ti的原始硬度值。横坐标上的0表示两种材料的界面;1,2,7表示材料截面上的某点与界面间的距离(mm)。由图可见,与原始状态相比,焊接后两种材料的硬度均有增加。界面处的硬度值增加最显著,离开界面后下降,直至各自中部降到最低,其后又增加,直至内外表层。并且,原始硬度较高的不锈钢硬化程度亦较高。界面及其两侧硬度的变化规律与其对应位置上的上述金属塑性变形的规律有关。内外表层上的硬度分布状态则和它们与爆炸载荷的直接作用及与模孔内壁的撞击有关。这就是“爆炸硬化”效应。

  1――Zr2原始硬度;2不锈钢原始硬度3.1.1管接头结合区的组织形态Zr-2-不锈钢管接头的焊接结合区的微观形态示于。

  中华不锈钢网进行了报道:结合界面为波状。这种形态是爆炸焊接双金属和多金属所特有的。在浸蚀清晰和高倍放大情况下可观察到波形内的金属发生了不同程度的塑性变形:在界面附近晶粒呈纤维状,随着与界面距离的增加,变形程度减弱,在波形之外的晶粒与原始状态近乎相同。此外,波前有一漩涡区(图中右边黑色部分)该区汇集了爆炸焊接过程中在界面上生成的大部分熔化金属,另有少许分布在波脊上,其厚度以微米计。在高压(数千至数万兆帕)、高速(数百米至数千米每秒)和高温(数千至数万摄氏度)的爆炸焊接过程中,界面两侧不同金属的原子发生相互扩散。爆炸焊接的金属之间在上述结合区金属的塑性变形、熔化和扩散等冶金过程中实现冶金结合。

  管、以令42mmX1.5mmX125mmZi-2管为复管的管接头为例,爆炸焊接状态下的拉剪强度>255MPa最高达519MPa;内弯曲角>100°250C下的瞬时拉剪强度最低为236MPa最高为292MPa;热循环(室温,50C)后结合强度良好。静水腐蚀增重<38mg/dm2,具有良好的抗应力腐蚀和晶间腐蚀性能。

  3.2Zr25Nb-不锈钢管接头如 所示,这里使用了浙青与砂子的熔合物作模具。可以看出,在起爆位置有一定长度的不复合区一雷管区,前端也有少许未焊接部分。如此焊接结果不影响管接头的焊接质量,焊接件两端的上述部位均需经机械加工予以削除。

  5Nb-不锈钢管接头爆炸焊接后加工成形的Zr'2.5Nb-不锈钢管接头3.2.1管接头结合区组织形态管接头l)yexplosivewelding如―沿结合区的金相和电子探针分析测试结果表明:Zr2.5Nb-不锈钢双金属的结合区内出现如同Zr-2-不锈钢双金属结合区相似的波形、波形内强烈程度不尽相同的金属塑性变形、熔化以及扩散等微观特征。这些特征为爆炸焊接的金属复合材料结合区所共有,且是金属间强固结合的标志。

  3.2.2管接头的力学性能Zr2. 5Nb-不锈钢管接头的力学性能测试结果表明:剪切强度的平均值为280MPa;热循环(300C下保温3min后水冷,如此连续500次)后剪切强度的平均值为294MPa在负荷为107 300~44100N情况下,压扁率为8.8%~16.6%.弯曲试验结果表明:在结合良好位置上的弯曲角均大于技术要求的90°。在温度为400°C、压力为10.5MPa条件下,对管接头进行14昼夜静水腐蚀试验,腐蚀净增重<60mg/dm2. 4结论5Nb-不锈钢过渡管接头具有良好的结合区组织形态和力学性能。采用爆炸焊接既可解决核工程中遇到的异种金属的焊接难题,又能节省大量的稀缺贵重金属。这一技术在核工程中推广应用有着良好的前景。中华不锈钢网进行了报道

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