鈦-管線鋼復合板焊接用藥芯焊絲及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于焊接材料及其制備方法技術領域，具體涉及一種鈦-管線鋼復合板焊接用藥芯焊絲，本發明還涉及該藥芯焊絲的制備方法。
【背景技術】
[0002]采用爆炸復合的鈦-管線鋼雙金屬復合板，綜合兩種金屬的優點，既具有鈦的強耐腐蝕性和管線鋼的高強韌性，又節約了鈦材，降低了生產成本。鈦-鋼線鋼復合板以其低廉的價格、優越的性能，在石油、化工等行業得到廣泛的應用。然而，由于鈦和鋼之間的物理、化學特性差異較大，極易形成低熔點共晶體和TiFeJiFe2等金屬間脆性化合物，使得鈦-管線鋼復合板難以熔焊連接，嚴重阻礙了其在油氣、化工等輸送管道上的應用。目前，關于鈦-管線鋼復合板的熔焊連接的過渡層焊接材料較少有報道。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種鈦-管線鋼復合板焊接用藥芯焊絲，該藥芯焊絲作為過渡層，實現其與鋼和鈦的良好結合，達到鈦-管線鋼復合板熔焊冶金結合的目的。
[0004]本發明的另一個目的是提供一種鈦-管線鋼復合板焊接用藥芯焊絲的制備方法。
[0005]本發明所采用的技術方案是，鈦-管線鋼復合板焊接用藥芯焊絲，包括藥芯和焊皮，其中藥芯按質量百分比由以下組分組成:銀粉10?20%，鉬粉10?20%，鈮粉60?80%，以上組分質量百分比之和為100% ;焊皮為紫銅帶。
[0006]本發明的特點還在于，
[0007]銀粉純度為100%，粒徑為120目；鉬粉純度彡99.95%，粒徑為100目；鈮粉純度彡99.95%，粒徑為100目。
[0008]本發明所采用的另一個技術方案是，鈦-管線鋼復合板焊接用藥芯焊絲的制備方法，具體按照以下步驟實施:
[0009]步驟I，按質量百分比分別稱取銀粉10?20 %，鉬粉10?20 %，鈮粉60?80 %，以上組分質量百分比之和為100%，分別放入真空爐中加熱至150°C后保溫Ih ;然后將烘干后的銀粉、鈮粉和鉬粉放到混粉機中，攪拌混合均勻；
[0010]步驟2，將紫銅帶放置在放帶機上，經過銅帶清洗設備后進行軋U型凹槽；然后將紫銅帶前端在碾絲機上碾細后，放入孔徑為2.5mm的模具上，再通過成型機進行銅帶合口，制成接口結合密實的預拉帶；
[0011]步驟3，將步驟2混合后的藥粉倒入加料機上，填入步驟3得到的帶U型凹槽的預拉帶上，控制藥粉的填充率為10?15%，拉拔成直徑為2.5mm的焊絲；
[0012]步驟4，將步驟3得到的焊絲放在減徑機上處理，更換不同孔徑模具逐級減徑拉拔，每次減徑幅度為0.2mm，最終制得直徑為1.2mm的藥芯焊絲。
[0013]本發明的特點還在于，
[0014]步驟I中銀粉純度為100%，粒徑為120目；鉬粉純度彡99.95%，粒徑為100目；鈮粉純度彡99.95%，粒徑為100目。
[0015]本發明的有益效果是，
[0016]1.本發明鈦-管線鋼復合板焊接用藥芯焊絲，具有以下優點:(I)本發明藥芯焊絲，適用于手工鎢極氬弧焊和自動鎢極氬弧焊焊接；(2)本發明藥芯焊絲作過渡層可以有效的避免鈦和鋼金屬間化合物產生，過渡層組織與鈦和鋼的組織銜接良好，過渡層及鈦層組織細小；(3)鈦-管線鋼復合板開不對稱的X形坡口，先焊接鋼層，然后用本發明的藥芯焊絲焊接過渡層，最后焊接鈦層，過渡層焊接時飛濺少，所得焊接接頭性能優良。
[0017]2.本發明鈦-管線鋼復合板焊接用藥芯焊絲的制備方法簡單，效率高，便于進行大規模批量生產。
【附圖說明】
[0018]圖1是采用實施例1制備得到的藥芯焊絲焊接鈦-管線鋼復合板的焊縫區熔敷金屬金相組織圖；
[0019]圖2是圖1的局部放大圖；
[0020]圖3是采用實施例4制備得到的藥芯焊絲焊接鈦-管線鋼復合板的焊縫區熔敷金屬金相組織圖；
[0021]圖4是圖3的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[0023]本發明鈦-管線鋼復合板焊接用藥芯焊絲，包括藥芯和焊皮，其中藥芯按質量百分比由以下組分組成:銀粉10?20%，鉬粉10?20%，鈮粉60?80%，以上組分質量百分比之和為100% ;焊皮為紫銅帶，紫銅帶厚度為0.4mm，寬度為7mm。
[0024]銀粉純度為100%，粒徑為120目；鉬粉純度彡99.95%，粒徑為100目；鈮粉純度彡99.95%，粒徑為100目。
[0025]紫銅帶中Cu元素在焊絲過渡到焊縫中時，由于銅元素與鋼中Fe及其他元素均不形成脆性金屬間化合物，焊接時結合良好，且銅的熔點較低、流動性能較好，阻止了鈦鋼復合界面裂紋的萌生和擴展。
[0026]Nb元素與鈦能形成無限固溶體，有很好的互溶特性，能細化鈦晶粒，提高焊接接頭抗氧化性能；且Nb元素與Cu元素有限固溶，減少了鈦和銅之間金屬間化合物的產生；
[0027]微量Mo元素對鐵素體有固溶強化的作用，且能細化鈦組織，對提高焊縫強韌性有很大的作用。
[0028]Ag元素與Ti和Fe等均能形成固溶體，且能細化過渡層及Ti層組織；質地軟，熔點低，提高了藥粉的在焊縫中的流動性和潤濕性，極大的降低了飛濺的產生。
[0029]本發明鈦-管線鋼復合板焊接用藥芯焊絲的制備方法，具體按照以下步驟實施:
[0030]步驟I，按質量百分比分別稱取銀粉10?20 %，鉬粉10?20 %，鈮粉60?80 %，以上組分質量百分比之和為100%，分別放入真空爐中加熱至150°C后保溫Ih ;然后將烘干后的銀粉、鈮粉和鉬粉放到混粉機中，攪拌混合均勻；
[0031]銀粉純度為100%，粒徑為120目；鉬粉純度彡99.95%，粒徑為100目；鈮粉純度彡99.95%，粒徑為100目；
[0032]步驟2，將紫銅帶放置在放帶機上，經過銅帶清洗設備后進行軋U型凹槽；然后將紫銅帶前端在碾絲機上碾細后，放入孔徑為2.5mm的模具上，再通過成型機進行銅帶合口，制成接口結合密實的預拉帶；
[0033]步驟3，將步驟2混合后的藥粉倒入加料機上，填入步驟3得到的帶U型凹槽的預拉帶上，控制藥粉的填充率為10?15%，拉拔成直徑為2.5mm的焊絲；
[0034]步驟4，將步驟3得到的焊絲放在減徑機上處理，更換不同孔徑模具逐級減徑拉拔，每次減徑幅度為0.2mm，最終制得直徑為1.2mm的藥芯焊絲。
[0035]實施例1
[0036]步驟1，分別稱取銀粉200g，鉬粉200g，鈮粉600g，分別放入真空爐中加熱至150°C后保溫Ih ;然后將烘干后的銀粉、鈮粉和鉬粉放到混粉機中，攪拌混合均勻；
[0037]銀粉純度為100%，粒徑為120目；鉬粉純度彡99.95%，粒徑為100目；鈮粉純度彡99.95%，粒徑為100目；
[0038]步驟2，將紫銅帶放置在放帶機上，經過銅帶清洗設備后進行軋U型凹槽；然后將紫銅帶前端在碾絲機上碾細后，放入孔徑為2.5mm的模具上，再通過成型機進行銅帶合口，制成接口結合密實的預拉帶；
[0039]步驟3，將步驟2混合后的藥粉倒入加料機上，填入步驟3得到的帶U型凹槽的預拉帶上，控制藥粉的填充率為10%，拉拔成直徑為2.5mm的焊絲；
[0040]步驟4，將步驟3得到的焊絲放在減徑機上處理，更換不同孔徑模具逐級減徑拉拔，每次減徑幅度為0.2mm，最終制得直徑為1.2mm的藥芯焊絲。
[0041]用實施例1制備的藥芯焊絲(過渡層)，配合純鈦絲(鈦層)，YCGX80管線鋼焊絲(鋼層)焊接鈦-管線鋼(TA1-X80)復合板，焊接工藝為:鈦-管線鋼(TA1-X80)復合板開不對稱的X形坡口(鈦層在上、鋼層在下)，鋼側坡口角度為60°，鈦側坡口角度為90°。先焊鋼層，采用CO2氣體保護焊，焊接電流為220A。過渡層及鈦層均采用手工鎢極氬弧焊，過渡層焊接電流分別為:125A，鈦層焊接電流為120A。
[0042]經測試，接頭力學性能為:抗拉強度486MPa，屈服強度380MPa，斷后延伸率10%，斷面收縮率23%，室溫沖擊功31.6J。
[0043]如圖1所示，過渡層組織與鈦層組織有一條較窄的熔合線，組織比較均勻，在過渡層中有少量的藥粉金屬富集；從圖2可以看出過渡層與鋼層之間結合良好，存在