钛-管线钢焊接用Cu-V-Nb焊丝及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于焊接材料及其制备技术领域，具体涉及一种钛-管线钢焊接用Cu-V-Nb焊丝，本发明还涉及该焊丝的制备方法。
【背景技术】
[0002]采用爆炸复合的钛-管线钢双金属复合板，综合两种金属的优点，既具有钛的强耐腐蚀性和管线钢的高强韧性，又节约了钛材，降低了生产成本。钛-管线钢复合板以其低廉的价格、优越的性能，在石油、化工等行业得到广泛的应用。然而，由于钛和钢之间的物理、化学特性差异较大，极易形成低熔点共晶体和TiFeJiFe2等金属间脆性化合物，使得钛-管线钢复合板难以熔焊连接，严重阻碍了其在油气、化工等输送管道上的应用。目前，关于钛-管线钢复合板的熔焊连接的过渡层焊接材料较少有报道。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种钛-管线钢焊接用Cu-V-Nb焊丝，该焊丝作为过渡层能够有效的避免钛和钢金属间化合物的产生，将钛和钢的组织良好的结合在一起，实现钛-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-V-Nb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-V-Nb焊丝，包括药皮和焊芯，其中焊芯按质量百分比由以下组分组成:银粉50%?90%，铌粉10%?50%，以上组分质量百分比之和为100% ;药皮为紫铜带。
[0006]本发明的特点还在于，
[0007]铌粉纯度彡99.95%，粒径为100目；钒粉纯度为99.95%，粒径为100目。
[0008]本发明所采用的另一个技术方案是，钛-管线钢焊接用Cu-V-Nb焊丝的制备方法，具体按照以下步骤实施:
[0009]步骤I，按质量百分比分别称取钒粉50 %?90 %，铌粉10 %?50 %，以上组分质量百分比之和为100%，分别放置在真空炉中加热至150°C后，保温lh，然后将烘干的铌粉和钼粉放到混粉机中，搅拌混合均匀；
[0010]步骤2，将紫铜带放在放带机上，经过铜带清洗设备后进行轧U型凹槽；然后将紫铜带前端在碾丝机上碾细后，放入孔径为2.5mm的模具上，再通过成型机进行铜带合口，制成接口结合密实的预拉带；
[0011 ] 步骤3，将步骤I的混合粉末倒入加料机上，填入带U型凹槽的紫铜带预拉带上，控制药粉的填充率为10?20%，拉拔成直径为2.5mm的焊丝；
[0012]步骤4，将步骤3得到的焊丝放在减径机上处理，更换不同孔径的模具逐级减径拉拔，每次减径幅度为0.2mm，最终制得直径为1.2mm的Cu-V-Nb焊丝。
[0013]本发明的特点还在于，
[0014]步骤I中铌粉纯度彡99.95%，粒径为100目；钒粉纯度为99.95%，粒径为100目。
[0015]本发明的有益效果是，
[0016]1.本发明钛-管线钢焊接用Cu-V-Nb焊丝，具有以下优点:(I)本发明焊丝，适用于手工钨极氩弧焊和自动钨极氩弧焊；(2)本发明焊丝作为过渡层能够有效的避免钛和钢金属间化合物的产生，将钛和钢的组织良好的结合在一起，实现钛-管线钢复合板的熔焊对接；(3)钛-管线钢复合板开不对称的X形坡口，先用管线钢焊丝焊接钢层，然后用本发明的药芯焊丝焊接过渡层，最后用纯钛焊丝焊接钛层，所得焊接接头性能优良。
[0017]2.本发明钛-管线钢焊接用Cu-V-Nb焊丝的制备方法简单，效率高，便于进行大规模批量生产。
【附图说明】
[0018]图1是采用实施例1制备得到的Cu-V-Nb焊丝焊接钛-管线钢复合板的焊缝区熔敷金属金相组织图；
[0019]图2是图1的局部放大图；
[0020]图3是采用实施例4制备得到的Cu-V-Nb焊丝焊接钛_管线钢复合板的焊缝区熔敷金属金相组织图；
[0021]图4是图3的局部放大图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0023]本发明钛-管线钢焊接用Cu-V-Nb焊丝，包括药皮和焊芯，其中焊芯按质量百分比由以下组分组成:银粉50%?90%，铌粉10%?50%，以上组分质量百分比之和为100% ；药皮为紫铜带，紫铜带厚度为0.4mm，宽度为7mm。
[0024]铌粉纯度彡99.95%，粒径为100目；钒粉纯度为99.95%，粒径为100目。
[0025]紫铜带中Cu元素在焊丝过渡到焊缝中时，由于铜元素与钢中Fe及其他元素均不形成脆性金属间化合物，焊接时结合良好，且铜的熔点较低、流动性能较好，阻止了钛钢复合界面裂纹的萌生和扩展。
[0026]Nb元素与钛能形成无限固溶体，有很好的互溶特性，微量的Nb元素能细化钛晶粒，提高焊接接头抗氧化性能；且他元素与Cu元素有限固溶，减少了钛和铜之间金属间化合物的产生；
[0027]V元素与T1、Fe两元素均能形成连续固溶体，且能与铜无限固溶，很好的阻止了 Ti和Fe金属间化合物的产生，提高了焊接接头的强度。
[0028]上述钛-管线钢焊接用Cu-V-Nb焊丝的制备方法，具体按照以下步骤实施:
[0029]步骤I，按质量百分比分别称取钒粉50 %?90 %，铌粉10 %?50 %，以上组分质量百分比之和为100%，分别放置在真空炉中加热至150°C后，保温lh，然后将烘干的铌粉和钼粉放到混粉机中，搅拌混合均匀；
[0030]铌粉纯度彡99.95%，粒径为100目；钒粉纯度为99.95%，粒径为100目；
[0031]步骤2，将紫铜带放在放带机上，经过铜带清洗设备后进行轧U型凹槽；然后将紫铜带前端在碾丝机上碾细后，放入孔径为2.5mm的模具上，再通过成型机进行铜带合口，制成接口结合密实的预拉带；
[0032]步骤3，将步骤I的混合粉末倒入加料机上，填入带U型凹槽的紫铜带预拉带上，控制药粉的填充率为10?20%，拉拔成直径为2.5mm的焊丝；
[0033]步骤4，将步骤3得到的焊丝放在减径机上处理，更换不同孔径的模具逐级减径拉拔，每次减径幅度为0.2mm，最终制得直径为1.2mm的Cu-V-Nb焊丝。
[0034]实施例1
[0035]步骤1，分别称取钒粉500g，铌粉500g分别放置在真空炉中加热至150°C后，保温Ih,然后将烘干的铌粉和钼粉放到混粉机中，搅拌混合均匀；
[0036]铌粉纯度彡99.95%，粒径为100目；钒粉纯度为99.95%，粒径为100目；
[0037]步骤2，将紫铜带放在放带机上，经过铜带清洗设备后进行轧U型凹槽；然后将紫铜带前端在碾丝机上碾细后，放入孔径为2.5mm的模具上，再通过成型机进行铜带合口，制成接口结合密实的预拉带；
[0038]步骤3，将步骤I的混合粉末倒入加料机上，填入带U型凹槽的紫铜带预拉带上，控制药粉的填充率为10%，拉拔成直径为2.5mm的焊丝；
[0039]步骤4，将步骤3得到的焊丝放在减径机上处理，更换不同孔径的模具逐级减径拉拔，每次减径幅度为0.2mm，最终制得直径为1.2mm的Cu-V-Nb焊丝。
[0040]用实施例1制备的Cu-V-Nb焊丝(过渡层)，配合纯钛丝(钛层)，YCGX80管线钢焊丝(钢层)焊接钛-管线钢(TA1-X80)复合板，焊接工艺为:钛-管线钢(TA1-X80)复合板开不对称的X形坡口(钛层在上、钢层在下)，钢侧坡口角度为60°，钛侧坡口角度为90°。先焊钢层，采用CO2气体保护焊，焊接电流为210A。过渡层及钛层均采用手工钨极氩弧焊，过渡层焊接电流分别为:140A，钛层焊接电流为125A。
[0041]经测试，接头力学性能为:抗拉强度485MPa，屈服强度376MPa，断后延伸率9.2%,断面收缩率21.3%，室温冲击功30.6J。
[0042]如图1所示，过渡层组织与钛层组织有一条细小熔合线，相互扩散较少，在过渡层中均匀分布着块状及长条状的化合物，经能谱分析为Cu-V固溶体组织和Cu-Nb固溶体组织；从图2可以看出过渡层与钢层