鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag-Cr焊絲及其制備方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于金屬材料焊接技術領域，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】
[0002]鈦-管線鋼復合板是一種新型爆炸雙金屬復合板，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-管線鋼復合板難以熔焊連接，嚴重阻礙了其在油氣管道上的應用。目前，關于鈦-管線鋼復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雜，難以實現(xiàn)工程化應用，尚未見關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-Ag-Cr焊絲，實現(xiàn)了鈦_管線鋼復合板的熔焊對接。
[0004]本發(fā)明的另一個目的是提供一種鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag-Cr焊絲的制備方法。
[0005]本發(fā)明所采用的技術方案是，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)明所采用的另一個技術方案是，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稱取的Ag粉和Cr粉放到混粉機中，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:通過藥芯焊絲制絲機將步驟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)明的特點還在于，
[0013]步驟2中烘干溫度為200°C，時間為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，又可采用自動非熔化極惰性氣體保護焊焊接；
[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，可減少過渡層焊接應力，減少裂紋的產(chǎn)生；微量的Cr元素的加入，起到了細化晶粒、提高焊絲熔敷金屬流動性，進一步提高焊縫強韌性的作用。
[0017](3)本發(fā)明鈦-管線鋼焊接用Cu-Ag-Cr焊絲的制備方法，工藝簡單，便于進行大規(guī)模批量生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[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。
[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，可減少過渡層焊接應力，減少裂紋的產(chǎn)生。銀元素的加入可以細化過渡層組織，提高焊縫的強韌性。在焊接過程中，銀元素的加入可以提高藥芯焊絲的潤濕性和流動性，對于焊縫的成型起到至關重要的作用。
[0024]微量Cr元素的加入在焊縫中起到了細化晶粒，進一步提高了焊縫強韌性的作用，同時可以促進固溶相，減少焊縫中金屬間化合物的形成，對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稱取的Ag粉和Cr粉放到混粉機中，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，時間為2.5h ;
[0028]步驟3:通過藥芯焊絲制絲機將步驟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]實施例1
[0030]步驟1:按質(zhì)量百分比分別稱取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稱取的Ag粉和Cr粉放到混粉機中，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，時間為2.5h ;
[0032]步驟3:通過藥芯焊絲制絲機將步驟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]用實施例1制備的Cu-Ag-Cr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)復合板，焊接工藝為:鈦-管線鋼(TA1-Q345)復合板開不對稱的雙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。
[0034]經(jīng)測試，接頭力學性能為:抗拉強度520MPa，屈服強度412MPa，斷后延伸率6 %，斷面收縮率11%，室溫沖擊功18J。
[0035]實施例2
[0036]步驟1:按質(zhì)量百分比分別稱取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稱取的Ag粉和Cr粉放到混粉機中，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，時間為2.5h ;
[0038]步驟3:通過藥芯焊絲制絲機將步驟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]用實施例2制備的Cu-Ag-Cr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)復合板，焊接工藝為:鈦-管線鋼(TA1-Q345)復合板開不對稱的雙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。
[0040]經(jīng)測試，接頭力學性能為:抗拉強度530MPa，屈服強度410MPa，斷后延伸率8%，斷面收縮率12%，室溫沖擊功30J。
[0041]實施例3
[0042]步驟1:按質(zhì)量百分比分別稱取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稱取的Ag粉和Cr粉放到混粉機中，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，時間為2.5h ;
[0044]步驟3:通過藥芯焊絲制絲機將步驟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]用實施例3制備的Cu-Ag-Cr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)復合板。焊接工藝為:鈦-管線鋼(TA1-Q345)復合板開不對稱的雙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。
[0046]經(jīng)測試，接頭力學性能為:抗拉強度520MPa，屈服強度420MPa，斷后延伸率6%，斷面收縮率10%，室溫沖擊功20J。
【主權(quán)項】
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稱取的Ag粉和Cr粉放到混粉機中，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:通過藥芯焊絲制絲機將步驟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，時間為2.5h。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鈦-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，可減少過渡層焊接應力，減少裂紋的產(chǎn)生；微量的Cr元素的加入，起到了細化晶粒、提高焊絲熔敷金屬流動性，進一步提高焊縫強韌性的作用。
【IPC分類】B23K35-30, B23K35-40
【公開號】CN104741829
【申請?zhí)枴緾N201510109069
【發(fā)明人】張敏, 樊慶仰, 謝威威, 褚巧玲, 羅海龍, 韓挺
【申請人】西安理工大學
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月12日