钛-管线钢焊接用Cu-Ag药芯焊丝及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属材料焊接技术领域，具体涉及一种钛-管线钢焊接用Cu-Ag药芯焊丝，本发明还涉及该药芯焊丝的制备方法。
【背景技术】
[0002]钛-管线钢复合板是一种新型爆炸双金属复合板，兼具钛的强耐腐蚀性和管线钢的高强韧性。实现其在油气运输管道上的应用，既能解决单一管线钢管道易被腐蚀的难点，又能解决用单一耐腐蚀材料制造油气运输管道的高成本问题。然而，由于钛、钢物理、化学特性差异较大，极易形成低熔点共晶体和T1、Fe金属间脆性化合物，使得钛-管线钢复合板难以熔焊连接，严重阻碍了其在油气管道上的应用。目前，关于钛-管线钢复合板的对接问题仅有少量焊接工艺方面的报道，而且现有的钛-管线钢复合板的对接均采用加盖板的钛、钢互不相溶的搭接焊接方式，这种焊接方法工艺复杂，难以实现工程化应用，尚未见关于其熔焊连接焊接材料的报道。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种钛-管线钢焊接用Cu-Ag药芯焊丝，实现了钛-管线钢复合板的熔焊对接。
[0004]本发明的另一个目的是提供一种钛-管线钢焊接用Cu-Ag药芯焊丝的制备方法。
[0005]本发明所采用的技术方案是，钛-管线钢焊接用Cu-Ag药芯焊丝，包括药芯和外皮，其中药芯为Ag粉，外皮为紫铜带。
[0006]本发明的特点还在于，
[0007]药芯的填充量(重量)为5?13%。
[0008]本发明所采用的另一个技术方案是，钛-管线钢焊接用Cu-Ag药芯焊丝的制备方法，利用药芯焊丝制丝机将烘干的Ag粉包裹在紫铜带内，控制药芯的填充量为5?13%，然后拉拔至直径为1.18mm，得到Cu-Ag药芯焊丝。
[0009]本发明的特点还在于，
[0010]Ag粉的烘干是在200°C真空加热炉内烘2.5h，去除银粉中的结晶水。
[0011]本发明的有益效果是，
[0012](I)本发明钛-管线钢焊接用Cu-Ag药芯焊丝，既可采用手工钨极氩弧焊焊接，又可采用自动非熔化极惰性气体保护焊焊接；
[0013](2)本发明钛-管线钢焊接用Cu-Ag药芯焊丝，Ag元素和Ti元素有一定的溶解度，且不形成金属间化合物等脆性相。Cu、Ag元素既可以优化过渡层组织，又因质地较软，可减少过渡层焊接应力。
[0014](4)本发明钛-管线钢焊接用Cu-Ag药芯焊丝的制备方法，工艺简单，便于进行大规模批量生产。
【具体实施方式】
[0015]下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0016]本发明钛-管线钢焊接用Cu-Ag药芯焊丝，包括药芯和外皮，其中药芯为Ag粉，外皮为紫铜带。
[0017]药芯的填充量(重量)为5?13%。
[0018]Cu-Ag药芯焊丝中组分的作用和功能如下:
[0019]Cu元素:由于Cu元素不与基层钢形成金属间化合物脆性相，并且可以改变钛钢复合板过渡层组织形貌。铜质地较软，铜元素的加入对于接头塑性的改善起到了显著的作用。
[0020]Ag元素作为药芯焊丝中药粉单一组元，Ag元素不仅与铁不形成脆性相，并且Ag元素与Ti有一定的互溶度，适量银元素的加入可以使过渡层与复层钛冶金结合，改善界层组织形貌，在降低焊缝残余应力起到显著作用。
[0021]上述钛-管线钢焊接用Cu-Ag药芯焊丝的制备方法，将在200°C真空加热炉内烘
2.5h，去除银粉中的结晶水；利用药芯焊丝制丝机将烘干的Ag粉包裹在紫铜带内，控制药芯的填充量为5?13%，然后拉拔至直径为1.18mm，得到Cu-Ag药芯焊丝。
[0022]实施例1
[0023]将在200°C真空加热炉内烘2.5h，去除银粉中的结晶水；利用药芯焊丝制丝机将烘干的Ag粉包裹在紫铜带内，控制药芯的填充量为5%，然后拉拔至直径为1.18mm，得到Cu-Ag药芯焊丝。
[0024]用实施例1制备的Cu-Ag药芯焊丝(过渡层)，配合纯钛丝(钛层)，及ER50-6管线钢焊丝(钢层)焊接钛-管线钢(TA1-Q345)复合板，焊接工艺为:钛-管线钢(TA1-Q345)复合板开不对称的双V形坡口(钢层在上、钛层在下)，钢侧坡口角度为60°，钛侧坡口角度为100°，焊接顺序为:钢层-过渡层-钛层；钢层采用CO2气体保护焊，焊接电流为200-230A，过渡层采用手工TIG焊，焊接电流为110-130A，钛层采用自动钨极氩弧焊，焊接电流分别为:130-150A。
[0025]经测试，接头力学性能为:抗拉强度490MPa，屈服强度393MPa，断后延伸率6%，断面收缩率18%，室温冲击功16J。
[0026]实施例2
[0027]将在200°C真空加热炉内烘2.5h，去除银粉中的结晶水；利用药芯焊丝制丝机将烘干的Ag粉包裹在紫铜带内，控制药芯的填充量为10%，然后拉拔至直径为1.18mm，得到Cu-Ag药芯焊丝。
[0028]用实施例2制备的Cu-Ag药芯焊丝(过渡层)，配合纯钛丝(钛层)，及ER50-6管线钢焊丝(钢层)焊接钛-管线钢(TA1-Q345)复合板，焊接工艺为:钛-管线钢(TA1-Q345)复合板开不对称的双V形坡口(钢层在上、钛层在下)，钢侧坡口角度为60°，钛侧坡口角度为100°，焊接顺序为:钢层-过渡层-钛层；钢层采用CO2气体保护焊，焊接电流为200-230A，过渡层采用手工TIG焊，焊接电流为110-130A，钛层采用自动钨极氩弧焊，焊接电流分别为:130-150A。
[0029]经测试，接头力学性能为:抗拉强度495MPa，屈服强度390MPa，断后延伸率8%，断面收缩率12%，室温冲击功26J。
[0030]实施例3
[0031]将在200°C真空加热炉内烘2.5h，去除银粉中的结晶水；利用药芯焊丝制丝机将烘干的Ag粉包裹在紫铜带内，控制药芯的填充量为13%，然后拉拔至直径为1.18mm，得到Cu-Ag药芯焊丝。
[0032]用实施例3制备的Cu-Ag药芯焊丝(过渡层)，配合纯钛丝(钛层)，及ER50-6管线钢焊丝(钢层)焊接钛-管线钢(TA1-Q345)复合板，焊接工艺为:钛-管线钢(TA1-Q345)复合板开不对称的双V形坡口(钢层在上、钛层在下)，钢侧坡口角度为60°，钛侧坡口角度为100°，焊接顺序为:钢层-过渡层-钛层；钢层采用CO2气体保护焊，焊接电流为200-230A，过渡层采用手工TIG焊，焊接电流为110-130A，钛层采用自动钨极氩弧焊，焊接电流分别为:130-150A。
[0033]经测试，接头力学性能为:抗拉强度510MPa，屈服强度395MPa，断后延伸率12%，断面收缩率32%，室温冲击功36J。
【主权项】
1.钛-管线钢焊接用CU-Ag药芯焊丝，其特征在于，包括药芯和外皮，其中药芯为Ag粉，外皮为紫铜带。
2.根据权利要求1所述的钛-管线钢焊接用Cu-Ag药芯焊丝，其特征在于，所述药芯的填充量为5?13%。
3.钛-管线钢焊接用Cu-Ag药芯焊丝的制备方法，其特征在于，利用药芯焊丝制丝机将烘干的Ag粉包裹在紫铜带内，控制药芯的填充量为5?13%，然后拉拔至直径为1.18mm，得到Cu-Ag药芯焊丝。
4.根据权利要求3所述的钛-管线钢焊接用Cu-Ag药芯焊丝的制备方法，其特征在于，所述Ag粉的烘干是在200°C真空加热炉内烘2.5h，去除银粉中的结晶水。
【专利摘要】本发明公开了一种钛-管线钢焊接用Cu-Ag药芯焊丝，包括药芯和外皮，其中药芯为Ag粉，外皮为紫铜带。本发明还公开了其制备方法：利用药芯焊丝制丝机将烘干的Ag粉包裹在紫铜带内，控制药芯的填充量为5～13％，然后拉拔至直径为1.18mm，得到Cu-Ag药芯焊丝。本发明钛-管线钢焊接用Cu-Ag药芯焊丝，Ag元素和Ti元素有一定的溶解度，且不形成金属间化合物等脆性相。Cu、Ag元素既可以优化过渡层组织，又因质地较软，可减少过渡层焊接应力。且其制备工艺简单，便于进行大规模批量生产。
【IPC分类】B23K35-24, B23K35-40
【公开号】CN104772575
【申请号】CN201510109696
【发明人】张敏, 樊庆仰, 谢威威, 褚巧玲, 罗海龙, 韩挺
【申请人】西安理工大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年3月12日