钛-管线钢复合板焊接用Ag-V焊丝及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属材料焊接技术领域，具体涉及一种钛-管线钢复合板焊接用Ag-V焊丝，本发明还涉及该焊丝的制备方法。
【背景技术】
[0002]钛-管线钢复合板是一种新型爆炸双金属复合板，兼具钛的强耐腐蚀性和管线钢的高强韧性。实现其在油气运输管道上的应用，既能解决单一管线钢管道易被腐蚀的难点，又能解决用单一耐腐蚀材料制造油气运输管道的高成本问题。然而，由于钛、钢物理、化学特性差异较大，极易形成低熔点共晶体和T1、Fe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管道上的应用。目前，关于钛-管线钢复合板的对接问题仅有少量焊接工艺方面的报道，而且现有的钛-管线钢复合板的对接均采用加盖板的钛、钢互不相溶的搭接焊接方式，这种焊接方法工艺复杂，难以实现工程化应用，尚未见关于其熔焊连接焊接材料的报道。钛钢复合板的焊接简单来说就是过渡层的焊接，据相关文献及实验表明，单一组元的过渡很难避免T1、Fe元素之间形成金属间化合物。选用两组元或多组元来避免或减少T1、Fe金属间化合物的形成，固溶体或者硬度比较小的化合物相替而代之，以此来增强焊缝金属的强韧性。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种钛-管线钢复合板焊接用Ag-V焊丝，实现了钛-管线钢复合板过渡层的熔焊对接，焊丝成分可控，对焊缝成分相匹较易。
[0004]本发明的另一个目的是提供一种钛-管线钢复合板焊接用Ag-V焊丝的制备方法。
[0005]本发明所采用的技术方案是，钛-管线钢复合板焊接用Ag-V焊丝，包括药皮和焊芯，其中药皮为纯银管，焊芯为V粉。
[0006]本发明的特点还在于，
[0007]V粉的纯度为99.99%，粒度为80?100目。
[0008]V粉的填充量是10%?20%。
[0009]本发明所采用的另一个技术方案是，钛-管线钢复合板焊接用Ag-V焊丝的制备方法，具体步骤如下:
[0010]步骤1，将烘干的V粉装进带有橡胶塞的试剂瓶中，将纯银管的一端通过橡胶塞插到试剂瓶中，纯银管的另一端封闭，然后将试剂瓶倒立晃动，使V粉进入纯银管中，控制V粉的填充量为10%?20% ;
[0011]步骤2，将装有V粉的纯银管水平晃动I?2min，使V粉均匀平铺在纯银管中，最后经过拉拔，得到直径为1.2mm的Ag-V焊丝。
[0012]本发明的特点还在于，
[0013]步骤I中V粉通过以下方式烘干:将V粉放入温度为200°C的真空加热炉内烘2.5h，以去除V粉中的结晶水。
[0014]步骤I中V粉的纯度为99.99%，粒度为80?100目。
[0015]本发明的有益效果是，
[0016](I)本发明钛-管线钢复合板焊接用Ag-V焊丝，可采用手工钨极氩弧焊焊接；大批量应用时可采用自动非熔化极惰性气体保护焊焊接。
[0017](2)本发明钛-管线钢复合板焊接用Ag-V焊丝，Ag、V元素和Ti元素有一定的溶解度，且不形成金属间化合物等脆性相；V元素既可以优化过渡层组织，提高焊缝的强韧性，又因V元素的熔点高，可提高药芯焊丝的熔点，有益于后续钛盖面的焊接。
[0018](3)本发明钛-管线钢复合板焊接用Ag-V焊丝的制备方法，工艺简单，便于进行大规模批量生产。
【具体实施方式】
[0019]下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0020]本发明钛-管线钢复合板焊接用Ag-V焊丝，包括药皮和焊芯，其中药皮为纯银管，焊芯为V粉。
[0021]V粉的纯度为99.99%，粒度为80?100目。
[0022]V粉的填充量是10%?20%。
[0023]Ag元素作为Ag-V焊丝的药皮，不仅与铁不形成脆性相，并且Ag元素与Ti有一定的互溶度，Ag元素的加入可以使过渡层与复层钛冶金结合，改善界层组织形貌，在降低焊缝残余应力起到显著作用。
[0024]V元素不仅与复层钛有一定的溶解度，而且V元素可以与钛以固溶体的形式存在，而不是以金属间化合物的形式存在，可以提高焊缝的强韧性。微量V元素的加入既可以优化过渡层组织，提高焊缝的强韧性，又因V元素的熔点高，可提高药芯焊丝的熔点，有益于后续钛盖面的焊接。
[0025]上述钛-管线钢复合板焊接用Ag-V焊丝的制备方法，具体步骤如下:
[0026]步骤1，将V粉放入温度为200°C的真空加热炉内烘2.5h，以去除V粉中的结晶水；V粉的纯度为99.99%，粒度为80?100目；
[0027]步骤2，将烘干的V粉装进带有橡胶塞的试剂瓶中，将纯银管的一端通过橡胶塞插到试剂瓶中，纯银管的另一端封闭，然后将试剂瓶倒立晃动，使V粉进入纯银管中，控制V粉的填充量为10%?20% ;
[0028]步骤3，将装有V粉的纯银管水平晃动I?2min，使V粉均匀平铺在纯银管中，最后经过拉拔，得到直径为1.2mm的Ag-V焊丝。
[0029]实施例1
[0030]步骤1，将V粉放入温度为200°C的真空加热炉内烘2.5h，以去除V粉中的结晶水；V粉的纯度为99.99%，粒度为80目；
[0031]步骤2，将烘干的V粉装进带有橡胶塞的试剂瓶中，将纯银管的一端通过橡胶塞插到试剂瓶中，纯银管的另一端封闭，然后将试剂瓶倒立晃动，使V粉进入纯银管中，控制V粉的填充量为10% ；
[0032]步骤3，将装有V粉的纯银管水平晃动Imindi V粉均匀平铺在纯银管中，最后经过拉拔，得到直径为1.2mm的Ag-V焊丝。
[0033]用实施例1制备的Ag-V焊丝(过渡层)，配合纯钛丝(钛层)，及ER50-6管线钢焊丝(钢层)焊接钛-管线钢(TA1-Q345)复合板，焊接工艺为:钛-管线钢(TA1-Q345)复合板开不对称的双V形坡口(钢层在上、钛层在下)，钢侧坡口角度为60°，钛侧坡口角度为100°，焊接顺序为:钢层-过渡层-钛层；钢层采用CO2气体保护焊，焊接电流为200-230A，过渡层采用手工TIG焊，焊接电流为110-130A，钛层采用自动钨极氩弧焊，焊接电流分别为:130-150Ao
[0034]经测试，接头力学性能为:抗拉强度455MPa，屈服强度371MPa，断后延伸率6.8%,断面收缩率18.3%，室温冲击功24J。
[0035]实施例2
[0036]步骤1，将V粉放入温度为200°C的真空加热炉内烘2.5h，以去除V粉中的结晶水；V粉的纯度为99.99%，粒度为100目；
[0037]步骤2，将烘干的V粉装进带有橡胶塞的试剂瓶中，将纯银管的一端通过橡胶塞插到试剂瓶中，纯银管的另一端封闭，然后将试剂瓶倒立晃动，使V粉进入纯银管中，控制V粉的填充量为15% ；
[0038]步骤3，将装有V粉的纯银管水平晃动2min，使V粉均匀平铺在纯银管中，最后经过拉拔，得到直径为1.2mm的Ag-V焊丝。
[0039]用实施例2制备的Ag-V焊丝(过渡层)，配合纯钛丝(钛层)，及ER50-6管线钢焊丝(钢层)焊接钛-管线钢(TA1-Q345)复合板，焊接工艺为:钛-管线钢(TA1-Q345)复合板开不对称的双V形坡口(钢层在上、钛层在下)，钢侧坡口角度为60°，钛侧坡口角度为100°，焊接顺序为:钢层-过渡层-钛层；钢层采用CO2气体保护焊，焊接电流为200-230A，过渡层采用手工TIG焊，焊接电流为110-130A，钛层采用自动钨极氩弧焊，焊接电流分别为:130-150Ao
[0040]经测试，接头力学性能为:抗拉强度472MPa，屈服强度386MPa，断后延伸率7.3%，断面收缩率18.3%，室温冲击功27J。
[0041]实施例3
[0042]步骤1，将V粉放入温度为200°C的真空加热炉内烘2.5h，以去除V粉中的结晶水；V粉的纯度为99.99%，粒度为90目；
[0043]步骤2，将烘干的V粉装进带有橡胶塞的试剂瓶中，将纯银管的一端通过橡胶塞插到试剂瓶中，纯银管的另一端封闭，然后将试剂瓶倒立晃动，使V粉进入纯银管中，控制V粉的填充量为20% ；
[0044]步骤3，将装有V粉的纯银管水平晃动1.5min，使V粉均匀平铺在纯银管中，最后经过拉拔，得到直径为1.2mm的Ag-V焊丝。
[0045]用实施例3制备的Ag-V焊丝(过渡层)，配合纯钛丝(钛层)，及ER50-6管线钢焊丝(钢层)焊接钛-管线钢(TA1-Q345)复合板，焊接工艺为:钛-管线钢(TA1-Q345)复合板开不对称的双V形坡口(钢层在上、钛层在下)，钢侧坡口角度为60°，钛侧坡口角度为100°，焊接顺序为:钢层-过渡层-钛层；钢层采用CO2气体保护焊，焊接电流为200-230A，过渡层采用手工TIG焊，焊接电流为110-130A，钛层采用自动钨极氩弧焊，焊接电流分别为:130-150Ao
[0046]经测试，接头力学性能为:抗拉强度480MPa，屈服强度39.MPa,断后延伸率7.3%，断面收缩率17.5%，室温冲击功32J。
【主权项】
1.钛-管线钢复合板焊接用Ag-V焊丝，其特征在于，包括药皮和焊芯，其中药皮为纯银管，焊芯为V粉。
2.根据权利要求1所述的钛-管线钢复合板焊接用Ag-V焊丝，其特征在于，V粉的纯度为99.99 %，粒度为80?100目。
3.根据权利要求1所述的钛-管线钢复合板焊接用Ag-V焊丝，其特征在于，V粉的填充量是10%?20%。
4.钛-管线钢复合板焊接用Ag-V焊丝的制备方法，其特征在于，具体步骤如下: 步骤1，将烘干的V粉装进带有橡胶塞的试剂瓶中，将纯银管的一端通过橡胶塞插到试剂瓶中，纯银管的另一端封闭，然后将试剂瓶倒立晃动，使V粉进入纯银管中，控制V粉的填充量为10%?20% ； 步骤2，将装有V粉的纯银管水平晃动I?2min，使V粉均匀平铺在纯银管中，最后经过拉拔，得到直径为1.2mm的Ag-V焊丝。
5.根据权利要求4所述的钛-管线钢复合板焊接用Ag-V焊丝的制备方法，其特征在于，步骤I中V粉通过以下方式烘干:将V粉放入温度为200°C的真空加热炉内烘2.5h，以去除V粉中的结晶水。
6.根据权利要求4所述的钛-管线钢复合板焊接用Ag-V焊丝的制备方法，其特征在于，步骤I中V粉的纯度为99.99%，粒度为80?100目。
【专利摘要】本发明公开了一种钛-管线钢复合板焊接用Ag-V焊丝，包括药皮和焊芯，其中药皮为纯银管，焊芯为V粉。本发明还公开了其制备方法：将烘干的V粉装进带有橡胶塞的试剂瓶中，将纯银管的一端通过橡胶塞插到试剂瓶中，纯银管的另一端封闭，然后将试剂瓶倒立晃动，使V粉进入纯银管中，将装有V粉的纯银管水平晃动，最后经过拉拔得到。本发明钛-管线钢复合板焊接用Ag-V焊丝，Ag、V元素和Ti元素有一定的溶解度，且不形成金属间化合物等脆性相；V元素既可以优化过渡层组织，提高焊缝的强韧性，又因V元素的熔点高，可提高药芯焊丝的熔点，有益于后续钛盖面的焊接。
【IPC分类】B23K35-30, B23K35-32, B23K35-40
【公开号】CN104741827
【申请号】CN201510108815
【发明人】张敏, 樊庆仰, 谢威威, 褚巧玲, 罗海龙, 韩挺
【申请人】西安理工大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月12日