本发明属于爆炸焊接金属复合材料制造领域，特别涉及一种核岛设备用sa738grb复合钢板和核电设备用sa533grbcl2复合钢板制备方法。
背景技术：
作为一种相对清洁的能源，在电力行业规划中，特别强调了对核电等清洁能源的大规模投资，核电正在世界范围内迎来一次前所未有的建设高潮，随着我国近年核电工业的迅猛发展，核电站中用于制造设备蒸汽发生器、稳压器筒体、高压封头以及安注箱等关键设备的复合钢板需求量剧增。但是，目前国内使用的复合钢板如用于安注箱的钢板几乎都从国外进口，不但价格昂贵，而且生产周期长。同时由于核电设备服役环境多为高温、高压、高辐射等，所以对核电设备用钢的理化性能和耐蚀性能提出了更为严格的技术要求。
对核电或核岛用的复合钢板基层板，我国还依赖于进口，虽然我国科技人员针对sa738grb钢板进行了研发，并取得了一定的科研城果，如已公布的（专利号：cn105624550a）核岛设备用大厚度sa738grb钢板，但到目前为止，还未进一步见到公开的sa738grb复合钢板的研发成果。另外，舞阳钢厂（专利号：cn102851578a）公布了其研发的（相当于sa533grbcl2）核电工程用大厚度碳钢板，太原钢铁集团在杂志（宽厚板）2015年6月第21卷第3期上发表了题目为（核电站安注箱用复合板基板sa533bcl．1的研制）论文成果。但到目前为止，还未见到利用该碳钢板制造出的sa533grbcl2复合钢板的研发成果.
因此在我国核电进入新时期的大环境下，开发高性能的核电或核岛用复合钢板，抢占核电复合钢板的原材料市场，打破国外市场垄断具有一定的社会效益和经济效益。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种核岛设备用sa738grb复合钢板和核电设备用sa533grbcl2复合钢板的制备方法，该方法简单易行，生产工艺简化，生产效率高，不但保证基层板的力学性能和复层板的耐蚀性能，而且界面结合强度可达300mpa以上，界面结合率可达99.9%以上，完全满足核岛设备用sa738grb复合钢板和核电设备用sa533grbcl2的安全性和耐蚀性要求，延长了核岛设备的服役周期，打破了核岛设备用sa738grb复合钢板和sa533grbcl2复合钢板依赖进口的局面。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种复合钢板制备方法，所述复合钢板为核电设备用sa738grb复合钢板或者核岛设备用sa533grbcl2复合钢板，包括基层钢板sa738grb和复层核电用奥氏体不锈钢板316l或304l，该方法包括以下步骤：
步骤一、复合钢板的爆炸焊接：以sa738grb钢板或sa533grbcl2钢板作为基层板，核电用奥氏体不锈钢板304l或316l作为复层板，采用平行安装法对基层钢板和奥氏体不锈钢板进行安装組配，然后在奥氏体不锈钢板表面均匀涂刷一层工业黄油，以防爆炸焊接过程中奥氏体不锈钢板表面烧伤；在奥氏体不锈钢板表面均匀布置低爆速乳化炸药，使用8#电雷管引爆炸药后，对基层钢板和奥氏体不锈钢板进行爆炸焊接。
步骤二：复合钢板的热处理：对爆炸焊接后的sa738grb复合钢板首先进行正火处理，以消除由于爆炸焊接引起的结合界面硬化和内应力，其次进行回火处理；对爆炸焊接后的sa533grbcl2复合钢板进行首先淬火处理，其次进行低温回火处理；
步骤三：复合钢板的矫直和表面处理：采用九辊矫直机，对经过处理后的sa738grb复合钢板或者sa533grbcl2复合钢板进行板形矫直处理，而后采用自动抛磨机对不锈钢复层面的氧化皮抛磨，去除由于热处理而形成的表面氧化皮；
步骤四：复合钢板边部处理：对经过表面抛磨后的sa738grb复合钢板或者sa533grbcl2复合钢板按规定尺寸划线并采用等离子切割机切除预留的四周边，并清除毛刺、焊瘤后包装得到成品。
进行sa738grb复合钢板的爆炸焊接时，所述的基层板为sa738grb，厚度40-80mm，所述的复层板为核电用奥氏体不锈钢板316l或304l，厚度为3-6mm；基层板和复层板的待结合面经抛磨后不大于1.6um；基层板和复层板的安装組配方法为：将基层板水平放置于沙土地基上，基层板上均匀放置多个高度为复层板厚度2倍的v形支撑片，支撑片厚0.2-0.3mm，相邻两个支撑片的间距为240-320mm,然后放置复层板于支撑片上。
进行sa738grb复合钢板的爆炸焊接时，所述的低爆速乳化炸药是由60-65%的粉状乳化炸药、添加30-35%的碳酸钙颗粒、3-6%的锯粉混合而成，配置后的低爆速炸药爆速为2300-2500mm/s，所述的碳酸钙和锯粉粒度约为40-60目。
步骤二sa738grb复合钢板的热处理工艺包括：正火温度选择为910-930℃，保温时间2-2.5min/mm，出炉水雾冷至室温；回火温度为620-650℃，保温时间为3-3.5min/mm，出炉空冷至室温。
进行sa533grbcl2复合钢板的爆炸焊接时，所述的基层板为sa533grbcl2，厚度100-150mm，所述的复层板为核电用奥氏体不锈钢板304l，厚度为5-10mm；基层板与复层板的待结合面经抛磨后不大于1.6um；基层板与复层板的安装組配方法为：将基层板水平放置于沙土地基上，基层板上均匀放置多个高度为复层板厚度2倍的v形支撑片，支撑片厚0.3-0.4mm，相邻两个支撑片的间距为260-360mm,然后放置复层板于支撑片上。
进行sa533grbcl2复合钢板的爆炸焊接时，所述的低爆速乳化炸药是由50-52%的粉状乳化炸药、添加30%的碳酸钙颗粒、18-20%的工业盐混合而成，配置后的低爆速炸药爆速为2000-2300mm/s，所述的碳酸钙和工业盐粒度为40-60目。
步骤二中sa533grbcl2复合钢板的热处理工艺包括：淬火温度选择为880-930℃，保温时间1.8-2min/mm，尽量避开奥氏体不锈钢的敏华温度区间450-870℃；低温回火温度为600-620℃，保温时间为3-4min/mm。
步骤三中所述的采用自动抛磨机对不锈钢复层面的氧化皮抛磨，即首先采用粒度为40-60目的砂带抛磨，然后采用60-80目的千叶轮抛磨，以期达到所要求的不锈钢复层面粗糙度。
本发明的技术方案产生的积极效果如下：
采用本发明生产的核岛设备用sa738grb复合钢板，具有晶粒度均匀细小，强韧性匹配良好，不但力学性能和耐蚀性能满足技术要求，而且具有生产效率高，成本低，市场竞争力强等特点。本发明方法生产的sa738grb复合钢板，屈服强度re≥415mpa；抗拉强度rm介于585-705mpa；a≥20%；-20℃纵向冲击值≥68j；界面结合率可达99.9%以上，界面剪切强度≥300mpa，弯曲试验不分层，在后续的卷板、封头压制、火焰开孔、焊接等加工中，不会出现界面开裂或分层现象，完全满足核电项目对sa738grb复合钢板的需求，可广泛应用于核电站、中低温压力容器等关键设备的制造。
采用本发明生产的sa533grbcl2复合钢板具有如下优点：（1）强韧性匹配良好，抗腐蚀性能优越，屈服强度re≥485mpa；抗拉强度rm介于620-795mpa；a≥20%；纵向冲击值≥56j；（2）界面结合率可达99.9%以上，界面剪切强度≥300mpa，弯曲试验不分层，在后续的卷板、封头压制、火焰开孔、焊接等加工中，不会出现界面开裂或分层现象。（3）复合板表现出良好的低温冲击韧性和高温拉伸性能，完全能够满足核电关键设备的技术要求，可用于核电站高压封头、筒体以及压力容器等关键设备的制造。
具体实施方式
下面结合四个具体实施例对本发明两种复合钢板的制备方法进行进一步的阐述和说明。
实施例一
核岛设备用sa738grb复合钢板的制备方法，包括基层钢板sa738grb和复层核电用奥氏体不锈钢板304l，制备方法包括以下步骤：
步骤一、sa738grb复合钢板的爆炸焊接：基层板为sa738grb，规格为40×2050×8050mm，复层板为核电用奥氏体不锈钢板304l，规格为为3×2050×8050mm；两板的待结合面经抛磨后不大于1.6um；将基层板水平放置于沙土地基上，基层板上均匀放置多个高度为6mm、厚度为0.2mm的v形支撑片，相邻两个支撑片的间距为240mm,然后放置复层板于支撑片上；在奥氏体不锈钢板表面均匀涂刷一层工业黄油，以防爆炸焊接过程中奥氏体不锈钢板表面烧伤；在奥氏体不锈钢板表面均匀布置由65%的粉状乳化炸药、30%的40目碳酸钙颗粒、5%的锯粉混合而成，爆速为2500mm/s的低爆速乳化炸药，使用8#电雷管引爆炸药后，对sa738grb钢板和奥氏体不锈钢板进行爆炸焊接。
步骤二、sa738grb复合钢板的热处理：对爆炸焊接后的sa738grb复合钢板首先进行正火处理，正火温度选择为910℃，保温时间107.5min（复合钢板的厚度43mm乘以2.5min/mm），出炉水雾冷至室温；其次进行回火处理，回火温度为620℃，保温时间为150.5min（复合钢板的厚度43mm乘以3.5min/mm），出炉空冷至室温；
经过正火和回火后的sa738grb复合钢板，不但完全消除了由于爆炸焊接过程引起的内部应力，而且其力学性能和耐腐蚀性能都会得到提高。
步骤三、sa738grb复合钢板的矫直和表面处理：采用九辊矫直机，对经过正火和回火处理后的sa738grb复合钢板进行板形矫直处理，板形达到技术要求后采用自动抛磨机对不锈钢复层面的氧化皮抛磨，去除由于热处理而形成的表面氧化皮，所述的采用自动抛磨机对不锈钢复层面的氧化皮抛磨，即首先采用粒度为40目的砂带抛磨，然后采用80目的千叶轮抛磨，以期达到所要求的不锈钢复层面粗糙度。
步骤四、sa738grb复合钢板边部处理：对经过表面抛磨后的sa738grb复合钢板按规定尺寸划线，采用等离子切割机切除预留的四周边，以防由于爆炸焊接产生的边界效应而出现的质量缺陷。清除由于边部切除而产生的毛刺、焊瘤并按要求包装，得到成品规格为（3+40）×2000×8000mm的sa738grb复合钢板。
对本实施例制备的sa738grb复合钢板力学性能检测表明，sa738grb复合钢板强韧性匹配良好，抗腐蚀性能优越，屈服强度re=530mpa；抗拉强度rm=680mpa；a=25%；-20℃纵向冲击值=75j；界面结合率可达99.9%以上，界面剪切强度=320mpa，弯曲试验不分层，完全能够满足核电关键设备对sa738grb复合钢板的技术要求。
实施例二
本实施例的核岛设备用sa738grb复合钢板，包括基层钢板sa738grb和复层核电用奥氏体不锈钢板316l，制备方法包括以下步骤：
步骤一、sa738grb复合钢板的爆炸焊接：基层板为sa738grb，规格为80×2350×10050mm，复层板为核电用奥氏体不锈钢板316l，规格为为6×2350×10050mm；两板的待结合面经抛磨后不大于1.6um；将基层板水平放置于沙土地基上，基层板上均匀放置多个高度为12mm、厚度为0.3mm的v形支撑片，相邻两个支撑片的间距为320mm,然后放置复层板于支撑片上；在奥氏体不锈钢板表面均匀涂刷一层工业黄油，以防爆炸焊接过程中奥氏体不锈钢板表面烧伤；在奥氏体不锈钢板表面均匀布置由60%的粉状乳化炸药、35%的40目碳酸钙颗粒、5%的锯粉混合而成，爆速为2300mm/s的低爆速乳化炸药，使用8#电雷管引爆炸药后，对sa738grb钢板和奥氏体不锈钢板进行爆炸焊接。
步骤二、sa738grb复合钢板的热处理：对爆炸焊接后的sa738grb复合钢板首先进行正火处理，正火温度选择为930℃，保温时间172min（复合钢板的厚度86mm乘以2min/mm），出炉水雾冷至室温；其次进行回火处理，回火温度为650℃，保温时间为258min（复合钢板的厚度86mm乘以3min/mm），出炉空冷至室温。
经过正火和回火后的sa738grb复合钢板，不但完全消除了由于爆炸焊接过程引起的内部应力，而且其力学性能和耐腐蚀性能都会得到提高。
步骤三、sa738grb复合钢板的矫直和表面处理：采用九辊矫直机，对经过正火和回火处理后的sa738grb复合钢板进行板形矫直处理，板形达到技术要求后采用自动抛磨机对不锈钢复层面的氧化皮抛磨，去除由于热处理而形成的表面氧化皮，所述的采用自动抛磨机对不锈钢复层面的氧化皮抛磨，即首先采用粒度为60目的砂带抛磨，然后采用60目的千叶轮抛磨，以期达到所要求的不锈钢复层面粗糙度。
步骤四、sa738grb复合钢板边部处理：对经过表面抛磨后的sa738grb复合钢板按规定尺寸划线，采用等离子切割机切除预留的四周边，以防由于爆炸焊接产生的边界效应而出现的质量缺陷。清除由于边部切除而产生的毛刺、焊瘤并按要求包装，得到成品规格为（6+80）×2300×10000mm的sa738grb复合钢板。
对本实施例制备的sa738grb复合钢板力学性能检测表明，sa738grb复合钢板强韧性匹配良好，抗腐蚀性能优越，屈服强度re=540mpa；抗拉强度rm=670mpa；a=27%；-20℃纵向冲击值=96j；界面结合率可达99.9%以上，界面剪切强度=310mpa，弯曲试验不分层，完全能够满足核电关键设备对sa738grb复合钢板的技术要求。
实施例三
核电设备用sa533grbcl2复合钢板的制备方法，包括基层钢板sa533grbcl2和复层核电用奥氏体不锈钢板304l，制备方法包括以下步骤：
步骤一、sa533grbcl2复合钢板的爆炸焊接：基层板为sa533grbcl2，规格为100×2050×9050mm，复层板为核电用奥氏体不锈钢板304l，规格为为5×2050×9050mm；两板的待结合面经抛磨后不大于1.6um；将基层板水平放置于沙土地基上，基层板上均匀放置多个高度为10mm、厚度为0.3mm的v形支撑片，相邻两个支撑片的间距为260mm,然后放置复层板于支撑片上。在奥氏体不锈钢板表面均匀涂刷一层工业黄油，以防爆炸焊接过程中奥氏体不锈钢板表面烧伤。在奥氏体不锈钢板表面均匀布置由52%的粉状乳化炸药、30%的40目碳酸钙颗粒、18%的工业盐混合而成，爆速为2300mm/s的低爆速乳化炸药，使用8#电雷管引爆炸药后，对sa533grbcl2钢板和奥氏体不锈钢板进行爆炸焊接。
步骤二、sa533grbcl2复合钢板的热处理：对爆炸焊接后的sa533grbcl2复合钢板首先进行淬火处理，为保证复层奥氏体不锈钢板的耐蚀性能，尽量避开奥氏体不锈钢的敏华温度区间（450-870℃），其次进行低温回火处理，经过淬火和回火后的sa533grbcl2复合钢板，不但完全消除了由于爆炸焊接过程引起的内部应力，而且其力学性能和耐腐蚀性能都会得到提高。步骤二中所述的热处理工艺包括：淬火温度选择为880℃，保温时间210min（复合钢板的厚度105mm乘以2min/mm），冷却介质为水；低温回火温度为600℃，保温时间为420min（复合钢板的厚度105mm乘以4min/mm）。
步骤三、sa533grbcl2复合钢板的矫直和表面处理：采用九辊矫直机，对经过淬火和回火处理后的sa533grbcl2复合钢板进行板形矫直处理，板形达到技术要求后采用自动抛磨机对不锈钢复层面的氧化皮抛磨，去除由于热处理而形成的表面氧化皮，所述的采用自动抛磨机对不锈钢复层面的氧化皮抛磨，即首先采用粒度为40目的砂带抛磨，然后采用80目的千叶轮抛磨，以期达到所要求的不锈钢复层面粗糙度。
步骤四、sa533grbcl2复合钢板边部处理：对经过表面抛磨后的sa533grbcl2复合钢板按规定尺寸划线，采用等离子切割机切除预留的四周边，以防由于爆炸焊接产生的边界效应而出现的质量缺陷。清除由于边部切除而产生的毛刺、焊瘤并按要求包装，得到成品规格为（5+100）×2000×9000mm的sa533grbcl2复合钢板。
对本实施例制备的sa533grbcl2复合钢板力学性能检测表明，sa533grbcl2复合钢板强韧性匹配良好，抗腐蚀性能优越，屈服强度re=505mpa；抗拉强度rm=650mpa；a=26%；纵向冲击值=62j；界面结合率可达99.9%以上，界面剪切强度=310mpa，弯曲试验不分层，完全能够满足核电关键设备对sa533grbcl2复合钢板的技术要求。
实施例四
核电设备用sa533grbcl2复合钢板的制备方法，包括基层钢板sa533grbcl2和复层核电用奥氏体不锈钢板304l，制备方法包括以下步骤：
步骤一、sa533grbcl2复合钢板的爆炸焊接：基层板为sa533grbcl2，规格为150×2650×10050mm，复层板为核电用奥氏体不锈钢板304l，规格为为10×2650×10050mm；两板的待结合面经抛磨后不大于1.6um；将基层板水平放置于沙土地基上，基层板上均匀放置多个高度为20mm、厚度为0.4mm的v形支撑片，相邻两个支撑片的间距为360mm,然后放置复层板于支撑片上。在奥氏体不锈钢板表面均匀涂刷一层工业黄油，以防爆炸焊接过程中奥氏体不锈钢板表面烧伤。在奥氏体不锈钢板表面均匀布置由50%的粉状乳化炸药、30%的40目碳酸钙颗粒、20%的工业盐混合而成，爆速为2000mm/s的低爆速乳化炸药，使用8#电雷管引爆炸药后，对sa533grbcl2钢板和奥氏体不锈钢板进行爆炸焊接。
步骤二、sa533grbcl2复合钢板的热处理：对爆炸焊接后的sa533grbcl2复合钢板首先进行淬火处理，为保证复层奥氏体不锈钢板的耐蚀性能，尽量避开奥氏体不锈钢的敏华温度区间（450-870℃），其次进行低温回火处理，经过淬火和回火后的sa533grbcl2复合钢板，不但完全消除了由于爆炸焊接过程引起的内部应力，而且其力学性能和耐腐蚀性能都会得到提高。步骤二中所述的热处理工艺包括：淬火温度选择为930℃，保温时间288min（复合钢板的厚度160mm乘以1.8min/mm），冷却介质为水；低温回火温度为620℃，保温时间为480min（复合钢板的厚度160mm乘以3min/mm）。
步骤三、sa533grbcl2复合钢板的矫直和表面处理：采用九辊矫直机，对经过淬火和回火处理后的sa533grbcl2复合钢板进行板形矫直处理，板形达到技术要求后采用自动抛磨机对不锈钢复层面的氧化皮抛磨，去除由于热处理而形成的表面氧化皮，所述的采用自动抛磨机对不锈钢复层面的氧化皮抛磨，即首先采用粒度为60目的砂带抛磨，然后采用60目的千叶轮抛磨，以期达到所要求的不锈钢复层面粗糙度。
步骤四、sa533grbcl2复合钢板边部处理：对经过表面抛磨后的sa533grbcl2复合钢板按规定尺寸划线，采用等离子切割机切除预留的四周边，以防由于爆炸焊接产生的边界效应而出现的质量缺陷。清除由于边部切除而产生的毛刺、焊瘤并按要求包装，得到成品规格为（10+150）×2600×10000mm的sa533grbcl2复合钢板。
对本实施例制备的sa533grbcl2复合钢板力学性能检测表明，sa533grbcl2复合钢板强韧性匹配良好，抗腐蚀性能优越，屈服强度re=510mpa；抗拉强度rm=680mpa；a=28%；纵向冲击值=58j；界面结合率可达99.9%以上，界面剪切强度=320mpa，弯曲试验不分层，完全能够满足核电关键设备对sa533grbcl2复合钢板的技术要求。