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      鈦-管線鋼焊接用Cu-V藥芯焊絲及其制備方法

      文檔序號(hào):8421864閱讀:425來源:國(guó)知局
      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?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-V藥芯焊絲,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-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(diǎn)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(gè)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(jī)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(diǎn)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(dòng)非熔化極惰性氣體保護(hù)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(jiǎn)單,便于進(jìn)行大規(guī)模批量生產(chǎn)。
      【具體實(shí)施方式】
      [0015]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(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。
      [0019]V元素作為藥芯焊絲中藥粉單一組元,對(duì)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(duì)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(jī)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(shí)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(jī)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(shí)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(duì)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?yàn)?鋼層-過渡層-鈦層;鋼層采用CO2氣體保護(hù)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(dòng)鎢極氬弧焊,焊接電流分別為:130-150A。
      [0024]經(jīng)測(cè)試,接頭力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度485MPa,屈服強(qiáng)度390MPa,斷后延伸率3%,斷面收縮率8%,室溫沖擊功12J。
      [0025]實(shí)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(jī)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(shí)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(duì)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?yàn)?鋼層-過渡層-鈦層;鋼層采用CO2氣體保護(hù)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(dòng)鎢極氬弧焊,焊接電流分別為:130-150A。
      [0028]經(jīng)測(cè)試,接頭力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度500MPa,屈服強(qiáng)度410MPa,斷后延伸率8 %,斷面收縮率10%,室溫沖擊功24J。
      [0029]實(shí)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(jī)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(shí)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(duì)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?yàn)?鋼層-過渡層-鈦層;鋼層采用CO2氣體保護(hù)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(dòng)鎢極氬弧焊,焊接電流分別為:130-150A。
      [0032]經(jīng)測(cè)試,接頭力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度520MPa,屈服強(qiáng)度405MPa,斷后延伸率11%,斷面收縮率16%,室溫沖擊功30J。
      【主權(quán)項(xiàng)】
      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(jī)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(jī)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(jiǎn)單,便于進(jìn)行大規(guī)模批量生產(chǎn)。
      【IPC分類】B23K35-30, B23K35-40
      【公開號(hào)】CN104741828
      【申請(qǐng)?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(qǐng)人】西安理工大學(xué)
      【公開日】2015年7月1日
      【申請(qǐng)日】2015年3月12日
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