鈦-管線鋼焊接用Cu-V藥芯焊絲及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬材料焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鈦-管線鋼焊接用Cu-V藥芯焊絲，本發(fā)明還涉及該藥芯焊絲的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦-管線鋼復(fù)合板是一種新型爆炸雙金屬復(fù)合板，兼具鈦的強耐腐蝕性和管線鋼的高強韌性。實現(xiàn)其在油氣運輸管道上的應(yīng)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(xué)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(fù)合板難以熔焊連接，嚴重阻礙了其在油氣管道上的應(yīng)用。目前，關(guān)于鈦-管線鋼復(fù)合板的對接問題僅有少量焊接工藝方面的報道，而且現(xiàn)有的鈦-管線鋼復(fù)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(fù)雜，難以實現(xiàn)工程化應(yīng)用，尚未見關(guān)于其熔焊連接焊接材料的報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種鈦-管線鋼焊接用Cu-V藥芯焊絲，實現(xiàn)了鈦-管線鋼復(fù)合板的熔焊對接。
[0004]本發(fā)明的另一個目的是提供一種鈦-管線鋼焊接用Cu-V藥芯焊絲的制備方法。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，鈦-管線鋼焊接用Cu-V藥芯焊絲，包括藥芯和外皮，其中藥芯為V粉，外皮為紫銅帶。
[0006]本發(fā)明的特點還在于，
[0007]藥芯的填充量(重量)為5?13%。
[0008]本發(fā)明所采用的另一個技術(shù)方案是，鈦-管線鋼焊接用Cu-V藥芯焊絲的制備方法，通過藥芯焊絲制絲機將烘干的V粉包裹在紫銅帶內(nèi)，控制其填充量為5?13%，然后拉拔至直徑為1.2mm，得到Cu-V藥芯焊絲。
[0009]本發(fā)明的特點還在于，
[0010]V粉的烘干是將V粉放到200°C真空加熱爐內(nèi)保溫2.5h，以去除V粉中的結(jié)晶水。
[0011]本發(fā)明的有益效果是，
[0012](I)本發(fā)明鈦-管線鋼焊接用Cu-V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(fā)明鈦-管線鋼焊接用Cu-V藥芯焊絲，V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、V元素既可以優(yōu)化過渡層組織，又因質(zhì)地較軟，可減少過渡層焊接應(yīng)力。
[0014](3)本發(fā)明鈦-管線鋼焊接用Cu-V藥芯焊絲的制備方法，工藝簡單，便于進行大規(guī)模批量生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0016]本發(fā)明鈦-管線鋼焊接用Cu-V藥芯焊絲，包括藥芯和外皮，其中藥芯為V粉，外皮為紫銅帶。藥芯的填充量(重量)為5?13%。
[0017]Cu-V藥芯焊絲中組分的作用和功能如下:
[0018]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(fù)合板過渡層組織形貌。銅做為中間層，對鈦和鐵元素形成金屬間化合物有一定的隔離作用，在焊縫中，鈦和鐵的金屬間化合物層被鈦和銅的金屬間化合物代替，使焊縫的塑性和韌性有一定的提高，由于鈦和銅的金屬間化合物相對較軟，使的焊縫中的熱應(yīng)力相對減少這對避免焊后裂紋有一定的好處。銅的固溶體可以打斷鈦和鐵的金屬間化合物，并且可以減少焊縫的硬度。
[0019]V元素作為藥芯焊絲中藥粉單一組元，對于熔化焊純鈦TA1/Q345管線鋼復(fù)合板，過渡層材料的選則和應(yīng)用至關(guān)重要，從冶金作用產(chǎn)物考慮，V元素能與Ti元素形成連續(xù)固溶體，而Cu是非碳化物形成元素，能與V及鋼中的各種元素均能形成固溶體，對于避免過度層金屬間化合物脆性相的形成起到一定的作用。適量V元素的加入可以使過渡層與復(fù)層鈦冶金結(jié)合，改善界層組織形貌。
[0020]上述鈦-管線鋼焊接用Cu-V藥芯焊絲的制備方法，將V粉放到200°C真空加熱爐內(nèi)保溫2.5h，以去除V粉中的結(jié)晶水，通過藥芯焊絲制絲機將烘干的V粉包裹在紫銅帶內(nèi)，控制其填充量為5?13%，然后拉拔至直徑為1.2mm，得到Cu-V藥芯焊絲。
[0021]實施例1
[0022]將V粉放到200°C真空加熱爐內(nèi)保溫2.5h，以去除V粉中的結(jié)晶水，通過藥芯焊絲制絲機將烘干的V粉包裹在紫銅帶內(nèi)，控制其填充量為5%，然后拉拔至直徑為1.2_，得到Cu-V藥芯焊絲。
[0023]用實施例1制備的Cu-V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(fù)合板。焊接工藝為:鈦-管線鋼(TA1-Q345)復(fù)合板開不對稱的雙V形坡口(鋼層在上、鈦層在下)，鋼側(cè)坡口角度為60°，鈦側(cè)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。
[0024]經(jīng)測試，接頭力學(xué)性能為:抗拉強度485MPa，屈服強度390MPa，斷后延伸率3%，斷面收縮率8%，室溫沖擊功12J。
[0025]實施例2
[0026]將V粉放到200°C真空加熱爐內(nèi)保溫2.5h，以去除V粉中的結(jié)晶水，通過藥芯焊絲制絲機將烘干的V粉包裹在紫銅帶內(nèi)，控制其填充量為10%，然后拉拔至直徑為1.2mm，得到Cu-V藥芯焊絲。
[0027]用實施例2制備的Cu-V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(fù)合板，焊接工藝為:鈦-管線鋼(TA1-Q345)復(fù)合板開不對稱的雙V形坡口(鋼層在上、鈦層在下)，鋼側(cè)坡口角度為60°，鈦側(cè)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。
[0028]經(jīng)測試，接頭力學(xué)性能為:抗拉強度500MPa，屈服強度410MPa，斷后延伸率8 %，斷面收縮率10%，室溫沖擊功24J。
[0029]實施例3
[0030]將V粉放到200°C真空加熱爐內(nèi)保溫2.5h，以去除V粉中的結(jié)晶水，通過藥芯焊絲制絲機將烘干的V粉包裹在紫銅帶內(nèi)，控制其填充量為13%，然后拉拔至直徑為1.2mm,得到Cu-V藥芯焊絲。
[0031]用實施例3制備的Cu-V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(fù)合板，焊接工藝為:鈦-管線鋼(TA1-Q345)復(fù)合板開不對稱的雙V形坡口(鋼層在上、鈦層在下)，鋼側(cè)坡口角度為60°，鈦側(cè)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。
[0032]經(jīng)測試，接頭力學(xué)性能為:抗拉強度520MPa，屈服強度405MPa，斷后延伸率11%，斷面收縮率16%，室溫沖擊功30J。
【主權(quán)項】
1.鈦-管線鋼焊接用CU-V藥芯焊絲，其特征在于，包括藥芯和外皮，其中藥芯為V粉，外皮為紫銅帶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦-管線鋼焊接用Cu-V藥芯焊絲，其特征在于，藥芯的填充量為5?13%。
3.鈦-管線鋼焊接用Cu-V藥芯焊絲的制備方法，其特征在于，通過藥芯焊絲制絲機將烘干的V粉包裹在紫銅帶內(nèi)，控制其填充量為5?13%，然后拉拔至直徑為1.2_，得到Cu-V藥芯焊絲。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈦-管線鋼焊接用Cu-V藥芯焊絲的制備方法，其特征在于，V粉的烘干是將V粉放到200°C真空加熱爐內(nèi)保溫2.5h，以去除V粉中的結(jié)晶水。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鈦-管線鋼焊接用Cu-V藥芯焊絲，包括藥芯和外皮，其中藥芯為V粉，外皮為紫銅帶。本發(fā)明還公開了其制備方法：通過藥芯焊絲制絲機將烘干的V粉包裹在紫銅帶內(nèi)，控制其填充量為5～13％，然后拉拔至直徑為1.2mm，得到Cu-V藥芯焊絲。本發(fā)明鈦-管線鋼焊接用Cu-V藥芯焊絲，V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、V元素既可以優(yōu)化過渡層組織，又因質(zhì)地較軟，可減少過渡層焊接應(yīng)力。且其制備工藝簡單，便于進行大規(guī)模批量生產(chǎn)。
【IPC分類】B23K35-30, B23K35-40
【公開號】CN104741828
【申請?zhí)枴緾N201510109067
【發(fā)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(xué)
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月12日