【关 键 词】：爆炸复合板；换热器；筒体断裂；
进入新时代，石油化工行业得到了前所未有的发展。装置的操作条件(压力、温度、介质等)日益苛刻，使得金属的腐蚀问题变的更加突出。复合板具有节约材料、价格低廉、按需组合、使用方便等优点。这就为复合板的推广应用提供了更为广阔的空间，因此被看作是这些耐蚀性材料理想的替代品。爆炸复合工艺是指利用炸药爆炸的能量驱动，把不同金属部件焊接起来的技术。由此方法把一块金属板以覆盖的方式，焊接到另一块金属板上得到的两种或两种以上的金属板所组成的新型板材，称为爆炸复合板。
某石化公司常减压蒸馏装置换热器的材质为(16MnR+SUS405)不锈钢爆炸复合板。这些复合板符合标准GB/T 8165-1997《不锈钢复合钢板和钢带》BⅡ级要求。基板采用16MnR钢板，厚度有12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、22mm、24mm、30mm八种规格；复板采用SUS405(相当于国产的0Cr13Al)钢板，厚度均为3mm。
这批复合板换热器在制造的过程中，当基层焊缝焊完后对筒体进行校圆时，先后出现筒体断裂的现象，这种情况以前从未发生过。
主要原因的分析：通过对复合板的硬度、化学成分、力学性能、金相组织及扫描电镜的研究分析，认为发生筒体断裂的主要原因有以下三点：
为了证实这一点，我们从同一张(16+3)mm复合板的不同部位分别取样进行0℃的冲击试验，试验结果表明，从同一张复合板的不同部位取样时，板头横向平均冲击功(96J)约为板中横向平均冲击功(34.3J)的3倍；板头纵向平均冲击功(209J)约为板中纵向平均冲击功(53.6J)的4倍，充分证明了组织不均匀是由于热处理原因所造成的。
(2) 由于焊接壳程筒体的基层焊缝时环境温度较低。筒体校圆时，因过渡层和复层焊缝尚未焊接，坡口根部存在较大的应力集中，加之当时施工环境的温度在-5℃左右，进一步增加了材料脆断的敏感性。
为了证实这一点，我们从同一张(24+3)mm复合板的同一部位取样，分别进行0℃及常温的冲击试验，试验结果表明，从同一张复合板的同一部位取样时，常温的平均冲击功(54.3J)约为0℃平均冲击功(29J)的2倍，充分证明了环境温度对复合板平均冲击功的影响。
(3) 由于复层刨削的深度和宽度不够。设计要求焊前将基层坡口两侧大于等于10mm范围内的复层刨掉4mm～5mm，即将基层与复层交替的结合线彻底刨掉，防止结合线在焊接过程中因焊接收缩被拉开而发展成为裂纹，甚至扩展至母材深处，造成筒体断裂。但是我们经过测量后发现，在实际刨削过程中，由于加工机具等多种原因，刨削深度并未达到设计要求，一般都小于4mm，最小的还不到3.5mm；刨削宽度也未达到设计要求，一般为4mm～7mm，正好处于基层埋弧焊的焊接热影响区内，这一区域由于受到焊接热循环的影响，组织粗大，性能较差，扫描电镜的分析结果也证实了这一点。
综上所述，我们认为在复合板本身的冲击性能不合格、施工环境的温度较低、复层刨削的深度及宽度不够等三种不利因素的共同作用下，最终导致了筒体的脆性断裂。
换热器筒体断裂的处理方案：经过进一步的研究分析，我们认为这批复合板的弯曲性能和其它力学性能指标均合格，只有0℃的冲击功未达到标准的规定值(≥31J)，对组织的金相分析也未发现过烧等缺陷，因此完全可以通过热处理的补救措施，来改善复合板的冲击性能。
经过认真研究后，认为正火或退火热处理不仅可以避开铁素体不锈钢475℃的脆化温度，能够细化晶粒，改善组织，提高复合板的加工性能，还能够消除残余应力，防止复合板变形开裂。由于复层(SUS405)的含C量仅为0.034%～0.037%，在正火或退火热处理过程中复层不会发生相变，其耐蚀性能也不会受到影响。因此有针对性制定出一种正火、两种退火的热处理工艺。此次壳程筒体的正火热处理共进行了四炉，每炉要求带两块试板，这八块试板分别从上述规格为(16+3)mm、(22+3)mm的3节断裂筒体上截取，正火热处理后分别对这八块试板的力学性能进行试验，试验结果如表1所列。
由表1可以看出，正火处理后，上述八块试板0℃的平均冲击功有了大幅度的提高，最低值为66.7J，明显高于标准的规定值(≥31J)。
这批复合板换热器的壳程筒体在后面的校圆过程中，再未出现过类似筒体断裂的事故。常减压蒸馏装置自开工以来，在装置开停工及正常运行的不同载荷作用下，这20台复合板换热器均能够保持状态完好、运行正常，完全达到了预期的效果。充分论证了上述筒体断裂处理方案的正确性，同时也避免了较大的经济损失。
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论文作者:邢赵中[1] ，莫素云[2] ，慕雪梅[1]
论文发表刊物:《科技中国》2018年4期
论文发表时间:2018/8/10
标签：复合板论文; 正火论文; 刨削论文; 换热器论文; 金相论文; 平均论文; 性能论文; 《科技中国》2018年4期论文;