一、開發的背景、目的和意義
爆炸焊接是指利用炸藥爆炸的能量驅動,把不同金屬部件焊接起來的技術。它的最大優點是能把不同的金屬焊接在一起。例如,鋁一鋼等組合是常規方法所難以焊接的,即使採取特殊措施,其焊接質量也難以保證。而利用爆炸方法,卻能高質量地實現這樣的焊接,而且焊接界面的強度往往大於母體金屬的強度。這是其它焊接方法所無法比擬的。目前工程上常用的焊接組合有:銅-鋼,鋁-鋼,銅-鋁,鈦-鋼,不鏽鋼-鋼,鎳-鋼,銀-銅,鉛-鋼等。爆炸焊接的另一個優點是可以進行大面積焊接,即可以把一個金屬板,以“覆蓋”的方式,焊接在另一個金屬板上。這是爆炸焊接的又一個突出特徵,被特別取名為“爆炸複合”。由此而得到的、由兩種(或兩種以上)金屬板組成的新型板材,就叫“複合板”。
複合板用量最大的部門是化學和石油化學工業。此外,還有其它部門,例如冶金、造船、核能、宇航、製藥、食品、電子和機械製造等。需要量最大的主要是大面積複合鋼板,用以製造大型工件。例如:石油精煉工廠的真空塔、蒸餾塔、熱交換器;化工廠的各種反應塔、沉析槽、攪拌器;海水淡化廠的海水淡化裝置;造紙工業中的染色缸、洗滌塔、高壓釜;製鹽工業中的蒸發器;核能工業中的加壓器、脫鹽裝置、純水裝置、反應堆熱交換器的管板,以及各種金屬等接頭等。
爆炸焊接方法是本世紀40年代提出的。十幾年後,爆炸焊接技術就已被引入到工業工程中。我國對爆炸焊接的研究始於60年代。近30年來,爆炸焊接技術在我國得到一定的研究和套用。但是,迄今為止,較大面積(比如,2平方米或更大)的金屬平板爆炸複合技術尚未過關,國內雖有少數廠家承擔加工任務,但產品質量不能保證。這對複合板在我國的推廣使用造成了障礙。
二、技術特點與技術指標
爆炸複合大面積金屬板的關鍵是技術工藝操作難度大。同小面積爆炸複合相比,大面積工作對爆炸複合用特種炸藥的爆炸特性要求更嚴格,在支撐、布藥和起爆等方面均有大得多的困難,加之又是野外操作,環境和氣象條件影響,不易對加工工藝流程的各環節進行質量控制。我們在長期從事爆炸加工、特別是金屬平板爆炸複合的實踐基礎上,引進俄羅斯的人才和技術,發展了一套面積金屬平板複合的爆炸技術及工藝流程。
主要技術指標:
1.複合板面積:2平方米、4平方米、6平方米、8平方米、10平方米
2.複合板組合:不鏽鋼-普通碳鋼、銅-鋼、鈦-鋼
3.覆板厚度:2~5mm
4.基板厚度:5~12mm
複合板的各方面性能符合國家標準。
三、市場與效益預測
1.國內情況前已述及,大面積金屬複合板的主要用戶是化工和石油化工企業,以及其它部門如造船業和冶金工業等。以隸屬化工部、石化部和機電部的約15家大型企業為例,他們每年所需不鏽鋼-碳鋼複合板約1000~2000噸。
此外,爆炸焊接技術還可用於工業生產和人民生活的許多方面。比如,用爆炸焊接法製造的電解槽節能接頭,用於煉鋁工業可大幅度節省電能;普通碳鋼和高級合金鋼的複合件將是各種刀具的極好材料。多層複合技術,或金屬層中加筋爆炸複合技術,在宇航工業中也將有一席之地。
2.國外情況
在亞洲,當前日本是複合鋼板的主要出口國家。購買日本產品的亞洲國家,除中國大陸外,還有台灣地區、香港地區、韓國、印度、巴基斯坦和馬來西亞等。我們若生產出高質量的複合鋼板,對內可取代進口產品,對外則可設法擠進上述國家和地區的市場。
以不鏽鋼-碳鋼複合板為例,日前國內產品價格已高於1.8萬元/噸,進口產品價格則高於2萬元/噸。
對於一件10平方米的不鏽鋼-碳鋼複合板(分別厚5mm和20mm),其重量約2噸,金屬材料費2.1萬元。在定型生產時,其加工費估計約0.3萬元。總計2.4萬元。兩噸產品的市場價以2*1.8萬元=3.6萬元計,則利稅為0.6萬元/噸。
對於擬建爆炸加工廠,按年產量1000噸計,則年值1800萬元,利潤600萬元左右,所建的企業一年內就可收回全部投資。