鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag-Cr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-Ag-Cr焊絲，本發(fā)明還涉及該焊絲的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦-管線鋼復(fù)合板是一種新型爆炸雙金屬?gòu)?fù)合板，兼具鈦的強(qiáng)耐腐蝕性和管線鋼的高強(qiáng)韌性。實(shí)現(xiàn)其在油氣運(yùn)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(diǎn)，又能解決用單一耐腐蝕材料制造油氣運(yùn)輸管道的高成本問(wèn)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(diǎn)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(yán)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(duì)接問(wèn)題僅有少量焊接工藝方面的報(bào)道，而且現(xiàn)有的鈦-管線鋼復(fù)合板的對(duì)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(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用，尚未見(jiàn)關(guān)于其熔焊連接焊接材料的報(bào)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-Ag-Cr焊絲，實(shí)現(xiàn)了鈦_管線鋼復(fù)合板的熔焊對(duì)接。
[0004]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag-Cr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-Ag-Cr焊絲，包括藥芯和外皮，其中藥芯按質(zhì)量百分比由以下組分組成:Ag粉80?90%，Cr粉10?20%，以上組分質(zhì)量百分比之和為100% ;外皮為紫銅帶。
[0006]本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
[0007]藥芯的填充量(重量)為13?15%。
[0008]本發(fā)明所采用的另一個(gè)技術(shù)方案是，鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag-Cr焊絲的制備方法，具體步驟如下:
[0009]步驟1:按質(zhì)量百分比分別稱(chēng)取80?90%的Ag粉和10?20%的Cr粉，以上組分質(zhì)量百分比之和為100% ；
[0010]步驟2:將步驟I稱(chēng)取的Ag粉和Cr粉放到混粉機(jī)中，干混得到混合均勻的藥芯粉末，在真空加熱爐內(nèi)烘干；
[0011 ] 步驟3:通過(guò)藥芯焊絲制絲機(jī)將步驟2烘干的藥芯粉末包裹在紫銅帶內(nèi)，控制藥芯粉末的填充量為13?15%，然后拉拔至直徑為1.2mm，得到Cu-Ag-Cr焊絲。
[0012]本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
[0013]步驟2中烘干溫度為200°C，時(shí)間為2.5h。
[0014]本發(fā)明的有益效果是，
[0015](I)本發(fā)明鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag-Cr焊絲，直徑為1.2mm的藥芯焊絲適用廣泛，該藥芯焊絲既可采用手工鎢極氬弧焊焊接，又可采用自動(dòng)非熔化極惰性氣體保護(hù)焊焊接；
[0016](2)本發(fā)明鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag-Cr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，且銀質(zhì)地較軟，可減少過(guò)渡層焊接應(yīng)力，減少裂紋的產(chǎn)生；微量的Cr元素的加入，起到了細(xì)化晶粒、提高焊絲熔敷金屬流動(dòng)性，進(jìn)一步提高焊縫強(qiáng)韌性的作用。
[0017](3)本發(fā)明鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag-Cr焊絲的制備方法，工藝簡(jiǎn)單，便于進(jìn)行大規(guī)模批量生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]本發(fā)明鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag-Cr焊絲，包括藥芯和外皮，其中藥芯按質(zhì)量百分比由以下組分組成:Ag粉80?90%，Cr粉10?20%，以上組分質(zhì)量百分比之和為100% ；外皮為紫銅帶。
[0020]藥芯的填充量(重量)為13?15%。
[0021]Cu-Ag-Cr焊絲中組分的作用和功能如下:
[0022]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(guò)渡層組織形貌。銅做為中間層，對(duì)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(duì)較軟，使的焊縫中的熱應(yīng)力相對(duì)減少這對(duì)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。
[0023]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，且銀質(zhì)地較軟，可減少過(guò)渡層焊接應(yīng)力，減少裂紋的產(chǎn)生。銀元素的加入可以細(xì)化過(guò)渡層組織，提高焊縫的強(qiáng)韌性。在焊接過(guò)程中，銀元素的加入可以提高藥芯焊絲的潤(rùn)濕性和流動(dòng)性，對(duì)于焊縫的成型起到至關(guān)重要的作用。
[0024]微量Cr元素的加入在焊縫中起到了細(xì)化晶粒，進(jìn)一步提高了焊縫強(qiáng)韌性的作用，同時(shí)可以促進(jìn)固溶相，減少焊縫中金屬間化合物的形成，對(duì)于焊縫中裂紋的減少起到一定的作用。
[0025]上述鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag-Cr焊絲的制備方法，具體步驟如下:
[0026]步驟1:按質(zhì)量百分比分別稱(chēng)取80?90%的Ag粉和10?20%的Cr粉，以上組分質(zhì)量百分比之和為100% ；
[0027]步驟2:將步驟I稱(chēng)取的Ag粉和Cr粉放到混粉機(jī)中，干混得到混合均勻的藥芯粉末，在真空加熱爐內(nèi)烘干，去除藥芯粉末中的結(jié)晶水，烘干溫度為200°C，時(shí)間為2.5h ;
[0028]步驟3:通過(guò)藥芯焊絲制絲機(jī)將步驟2烘干的藥芯粉末包裹在紫銅帶內(nèi)，控制藥芯粉末的填充量為13?15%，然后拉拔至直徑為1.2mm，得到Cu-Ag-Cr焊絲。
[0029]實(shí)施例1
[0030]步驟1:按質(zhì)量百分比分別稱(chēng)取80%的Ag粉和20%的Cr粉，以上組分質(zhì)量百分比之和為100% ；
[0031]步驟2:將步驟I稱(chēng)取的Ag粉和Cr粉放到混粉機(jī)中，干混得到混合均勻的藥芯粉末，在真空加熱爐內(nèi)烘干，去除藥芯粉末中的結(jié)晶水，烘干溫度為200°C，時(shí)間為2.5h ;
[0032]步驟3:通過(guò)藥芯焊絲制絲機(jī)將步驟2烘干的藥芯粉末包裹在紫銅帶內(nèi)，控制藥芯粉末的填充量為13%，然后拉拔至直徑為1.2mm，得到Cu-Ag-Cr焊絲。
[0033]用實(shí)施例1制備的Cu-Ag-Cr焊絲(過(guò)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(kāi)不對(duì)稱(chēng)的雙V形坡口(鋼層在下、鈦層在上)，鋼側(cè)坡口角度為60°，鈦側(cè)坡口角度為100°。焊接順序?yàn)?鋼層-過(guò)渡層-鈦層；鋼層采用CO2氣體保護(hù)焊，焊接電流為200-230A，過(guò)渡層采用手工TIG焊，焊接電流為110-130A，鈦層采用自動(dòng)鎢極氬弧焊，焊接電流分別為:130-150A。
[0034]經(jīng)測(cè)試，接頭力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度520MPa，屈服強(qiáng)度412MPa，斷后延伸率6 %，斷面收縮率11%，室溫沖擊功18J。
[0035]實(shí)施例2
[0036]步驟1:按質(zhì)量百分比分別稱(chēng)取90%的Ag粉和10%的Cr粉，以上組分質(zhì)量百分比之和為100% ；
[0037]步驟2:將步驟I稱(chēng)取的Ag粉和Cr粉放到混粉機(jī)中，干混得到混合均勻的藥芯粉末，在真空加熱爐內(nèi)烘干，去除藥芯粉末中的結(jié)晶水，烘干溫度為200°C，時(shí)間為2.5h ;
[0038]步驟3:通過(guò)藥芯焊絲制絲機(jī)將步驟2烘干的藥芯粉末包裹在紫銅帶內(nèi)，控制藥芯粉末的填充量為15%，然后拉拔至直徑為1.2mm，得到Cu-Ag-Cr焊絲。
[0039]用實(shí)施例2制備的Cu-Ag-Cr焊絲(過(guò)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(kāi)不對(duì)稱(chēng)的雙V形坡口(鋼層在下、鈦層在上)，鋼側(cè)坡口角度為60°，鈦側(cè)坡口角度為100°。焊接順序?yàn)?鋼層-過(guò)渡層-鈦層；鋼層采用CO2氣體保護(hù)焊，焊接電流為200-230A，過(guò)渡層采用手工TIG焊，焊接電流為110-130A，鈦層采用自動(dòng)鎢極氬弧焊，焊接電流分別為:130-150A。
[0040]經(jīng)測(cè)試，接頭力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度530MPa，屈服強(qiáng)度410MPa，斷后延伸率8%，斷面收縮率12%，室溫沖擊功30J。
[0041]實(shí)施例3
[0042]步驟1:按質(zhì)量百分比分別稱(chēng)取85%的Ag粉和15%的Cr粉，以上組分質(zhì)量百分比之和為100% ；
[0043]步驟2:將步驟I稱(chēng)取的Ag粉和Cr粉放到混粉機(jī)中，干混得到混合均勻的藥芯粉末，在真空加熱爐內(nèi)烘干，去除藥芯粉末中的結(jié)晶水，烘干溫度為200°C，時(shí)間為2.5h ;
[0044]步驟3:通過(guò)藥芯焊絲制絲機(jī)將步驟2烘干的藥芯粉末包裹在紫銅帶內(nèi)，控制藥芯粉末的填充量為14%，然后拉拔至直徑為1.2mm，得到Cu-Ag-Cr焊絲。
[0045]用實(shí)施例3制備的Cu-Ag-Cr焊絲(過(guò)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(kāi)不對(duì)稱(chēng)的雙V形坡口(鋼層在下、鈦層在上)，鋼側(cè)坡口角度為60°，鈦側(cè)坡口角度為100°。焊接順序?yàn)?鋼層-過(guò)渡層-鈦層；鋼層采用CO2氣體保護(hù)焊，焊接電流為200-230A，過(guò)渡層采用手工TIG焊，焊接電流為110-130A，鈦層采用自動(dòng)鎢極氬弧焊，焊接電流分別為:130-150A。
[0046]經(jīng)測(cè)試，接頭力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度520MPa，屈服強(qiáng)度420MPa，斷后延伸率6%，斷面收縮率10%，室溫沖擊功20J。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.鈦-管線鋼焊接用CU-Ag-Cr焊絲，其特征在于，包括藥芯和外皮，其中藥芯按質(zhì)量百分比由以下組分組成:Ag粉80?90%，Cr粉10?20%，以上組分質(zhì)量百分比之和為100% ;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-Ag-Cr焊絲，其特征在于，藥芯的填充量為13?15%。
3.鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag-Cr焊絲的制備方法，其特征在于，具體步驟如下: 步驟1:按質(zhì)量百分比分別稱(chēng)取80?90%的Ag粉和10?20%的Cr粉，以上組分質(zhì)量百分比之和為100% ； 步驟2:將步驟I稱(chēng)取的Ag粉和Cr粉放到混粉機(jī)中，干混得到混合均勻的藥芯粉末，在真空加熱爐內(nèi)烘干； 步驟3:通過(guò)藥芯焊絲制絲機(jī)將步驟2烘干的藥芯粉末包裹在紫銅帶內(nèi)，控制藥芯粉末的填充量為13?15%，然后拉拔至直徑為1.2mm，得到Cu-Ag-Cr焊絲。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag-Cr焊絲的制備方法，其特征在于，步驟2中烘干溫度為200°C，時(shí)間為2.5h。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag-Cr焊絲，包括藥芯和外皮，其中藥芯按質(zhì)量百分比由以下組分組成：Ag粉80～90％，Cr粉10～20％，以上組分質(zhì)量百分比之和為100％；外皮為紫銅帶。本發(fā)明還公開(kāi)了其制備方法：將Ag粉和Cr粉混合均勻后烘干，然后將其包裹在紫銅帶內(nèi)，然后拉拔至直徑為1.2mm，得到。本發(fā)明鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag-Cr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，且銀質(zhì)地較軟，可減少過(guò)渡層焊接應(yīng)力，減少裂紋的產(chǎn)生；微量的Cr元素的加入，起到了細(xì)化晶粒、提高焊絲熔敷金屬流動(dòng)性，進(jìn)一步提高焊縫強(qiáng)韌性的作用。
【IPC分類(lèi)】B23K35-30, B23K35-40
【公開(kāi)號(hào)】CN104741829
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510109069
【發(fā)明人】張敏, 樊慶仰, 謝威威, 褚巧玲, 羅海龍, 韓挺
【申請(qǐng)人】西安理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年3月12日