鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag藥芯焊絲及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于金屬材料焊接技術領域，具體涉及一種鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag藥芯焊絲，本發明還涉及該藥芯焊絲的制備方法。
【背景技術】
[0002]鈦-管線鋼復合板是一種新型爆炸雙金屬復合板，兼具鈦的強耐腐蝕性和管線鋼的高強韌性。實現其在油氣運輸管道上的應用，既能解決單一管線鋼管道易被腐蝕的難點，又能解決用單一耐腐蝕材料制造油氣運輸管道的高成本問題。然而，由于鈦、鋼物理、化學特性差異較大，極易形成低熔點共晶體和T1、Fe金屬間脆性化合物，使得鈦-管線鋼復合板難以熔焊連接，嚴重阻礙了其在油氣管道上的應用。目前，關于鈦-管線鋼復合板的對接問題僅有少量焊接工藝方面的報道，而且現有的鈦-管線鋼復合板的對接均采用加蓋板的鈦、鋼互不相溶的搭接焊接方式，這種焊接方法工藝復雜，難以實現工程化應用，尚未見關于其熔焊連接焊接材料的報道。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag藥芯焊絲，實現了鈦-管線鋼復合板的熔焊對接。
[0004]本發明的另一個目的是提供一種鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag藥芯焊絲的制備方法。
[0005]本發明所采用的技術方案是，鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag藥芯焊絲，包括藥芯和外皮，其中藥芯為Ag粉，外皮為紫銅帶。
[0006]本發明的特點還在于，
[0007]藥芯的填充量(重量)為5?13%。
[0008]本發明所采用的另一個技術方案是，鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag藥芯焊絲的制備方法，利用藥芯焊絲制絲機將烘干的Ag粉包裹在紫銅帶內，控制藥芯的填充量為5?13%，然后拉拔至直徑為1.18mm，得到Cu-Ag藥芯焊絲。
[0009]本發明的特點還在于，
[0010]Ag粉的烘干是在200°C真空加熱爐內烘2.5h，去除銀粉中的結晶水。
[0011]本發明的有益效果是，
[0012](I)本發明鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag藥芯焊絲，既可采用手工鎢極氬弧焊焊接，又可采用自動非熔化極惰性氣體保護焊焊接；
[0013](2)本發明鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag藥芯焊絲，Ag元素和Ti元素有一定的溶解度，且不形成金屬間化合物等脆性相。Cu、Ag元素既可以優化過渡層組織，又因質地較軟，可減少過渡層焊接應力。
[0014](4)本發明鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag藥芯焊絲的制備方法，工藝簡單，便于進行大規模批量生產。
【具體實施方式】
[0015]下面結合【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[0016]本發明鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag藥芯焊絲，包括藥芯和外皮，其中藥芯為Ag粉，外皮為紫銅帶。
[0017]藥芯的填充量(重量)為5?13%。
[0018]Cu-Ag藥芯焊絲中組分的作用和功能如下:
[0019]Cu元素:由于Cu元素不與基層鋼形成金屬間化合物脆性相，并且可以改變鈦鋼復合板過渡層組織形貌。銅質地較軟，銅元素的加入對于接頭塑性的改善起到了顯著的作用。
[0020]Ag元素作為藥芯焊絲中藥粉單一組元，Ag元素不僅與鐵不形成脆性相，并且Ag元素與Ti有一定的互溶度，適量銀元素的加入可以使過渡層與復層鈦冶金結合，改善界層組織形貌，在降低焊縫殘余應力起到顯著作用。
[0021]上述鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag藥芯焊絲的制備方法，將在200°C真空加熱爐內烘
2.5h，去除銀粉中的結晶水；利用藥芯焊絲制絲機將烘干的Ag粉包裹在紫銅帶內，控制藥芯的填充量為5?13%，然后拉拔至直徑為1.18mm，得到Cu-Ag藥芯焊絲。
[0022]實施例1
[0023]將在200°C真空加熱爐內烘2.5h，去除銀粉中的結晶水；利用藥芯焊絲制絲機將烘干的Ag粉包裹在紫銅帶內，控制藥芯的填充量為5%，然后拉拔至直徑為1.18mm，得到Cu-Ag藥芯焊絲。
[0024]用實施例1制備的Cu-Ag藥芯焊絲(過渡層)，配合純鈦絲(鈦層)，及ER50-6管線鋼焊絲(鋼層)焊接鈦-管線鋼(TA1-Q345)復合板，焊接工藝為:鈦-管線鋼(TA1-Q345)復合板開不對稱的雙V形坡口(鋼層在上、鈦層在下)，鋼側坡口角度為60°，鈦側坡口角度為100°，焊接順序為:鋼層-過渡層-鈦層；鋼層采用CO2氣體保護焊，焊接電流為200-230A，過渡層采用手工TIG焊，焊接電流為110-130A，鈦層采用自動鎢極氬弧焊，焊接電流分別為:130-150A。
[0025]經測試，接頭力學性能為:抗拉強度490MPa，屈服強度393MPa，斷后延伸率6%，斷面收縮率18%，室溫沖擊功16J。
[0026]實施例2
[0027]將在200°C真空加熱爐內烘2.5h，去除銀粉中的結晶水；利用藥芯焊絲制絲機將烘干的Ag粉包裹在紫銅帶內，控制藥芯的填充量為10%，然后拉拔至直徑為1.18mm，得到Cu-Ag藥芯焊絲。
[0028]用實施例2制備的Cu-Ag藥芯焊絲(過渡層)，配合純鈦絲(鈦層)，及ER50-6管線鋼焊絲(鋼層)焊接鈦-管線鋼(TA1-Q345)復合板，焊接工藝為:鈦-管線鋼(TA1-Q345)復合板開不對稱的雙V形坡口(鋼層在上、鈦層在下)，鋼側坡口角度為60°，鈦側坡口角度為100°，焊接順序為:鋼層-過渡層-鈦層；鋼層采用CO2氣體保護焊，焊接電流為200-230A，過渡層采用手工TIG焊，焊接電流為110-130A，鈦層采用自動鎢極氬弧焊，焊接電流分別為:130-150A。
[0029]經測試，接頭力學性能為:抗拉強度495MPa，屈服強度390MPa，斷后延伸率8%，斷面收縮率12%，室溫沖擊功26J。
[0030]實施例3
[0031]將在200°C真空加熱爐內烘2.5h，去除銀粉中的結晶水；利用藥芯焊絲制絲機將烘干的Ag粉包裹在紫銅帶內，控制藥芯的填充量為13%，然后拉拔至直徑為1.18mm，得到Cu-Ag藥芯焊絲。
[0032]用實施例3制備的Cu-Ag藥芯焊絲(過渡層)，配合純鈦絲(鈦層)，及ER50-6管線鋼焊絲(鋼層)焊接鈦-管線鋼(TA1-Q345)復合板，焊接工藝為:鈦-管線鋼(TA1-Q345)復合板開不對稱的雙V形坡口(鋼層在上、鈦層在下)，鋼側坡口角度為60°，鈦側坡口角度為100°，焊接順序為:鋼層-過渡層-鈦層；鋼層采用CO2氣體保護焊，焊接電流為200-230A，過渡層采用手工TIG焊，焊接電流為110-130A，鈦層采用自動鎢極氬弧焊，焊接電流分別為:130-150A。
[0033]經測試，接頭力學性能為:抗拉強度510MPa，屈服強度395MPa，斷后延伸率12%，斷面收縮率32%，室溫沖擊功36J。
【主權項】
1.鈦-管線鋼焊接用CU-Ag藥芯焊絲，其特征在于，包括藥芯和外皮，其中藥芯為Ag粉，外皮為紫銅帶。
2.根據權利要求1所述的鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag藥芯焊絲，其特征在于，所述藥芯的填充量為5?13%。
3.鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag藥芯焊絲的制備方法，其特征在于，利用藥芯焊絲制絲機將烘干的Ag粉包裹在紫銅帶內，控制藥芯的填充量為5?13%，然后拉拔至直徑為1.18mm，得到Cu-Ag藥芯焊絲。
4.根據權利要求3所述的鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag藥芯焊絲的制備方法，其特征在于，所述Ag粉的烘干是在200°C真空加熱爐內烘2.5h，去除銀粉中的結晶水。
【專利摘要】本發明公開了一種鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag藥芯焊絲，包括藥芯和外皮，其中藥芯為Ag粉，外皮為紫銅帶。本發明還公開了其制備方法：利用藥芯焊絲制絲機將烘干的Ag粉包裹在紫銅帶內，控制藥芯的填充量為5～13％，然后拉拔至直徑為1.18mm，得到Cu-Ag藥芯焊絲。本發明鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag藥芯焊絲，Ag元素和Ti元素有一定的溶解度，且不形成金屬間化合物等脆性相。Cu、Ag元素既可以優化過渡層組織，又因質地較軟，可減少過渡層焊接應力。且其制備工藝簡單，便于進行大規模批量生產。
【IPC分類】B23K35-24, B23K35-40
【公開號】CN104772575
【申請號】CN201510109696
【發明人】張敏, 樊慶仰, 謝威威, 褚巧玲, 羅海龍, 韓挺
【申請人】西安理工大學
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年3月12日