[發明專利]用于焊接鈦-管線鋼復合板過渡層的焊接材料及焊接方法

有效

• 申請號: 201310525903.7
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN103567660A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 張敏;井強;吳偉剛;史倩茹;汪強;褚巧玲;李繼紅
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K31/02
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 李娜

技術領域

本發明屬于金屬材料焊接技術領域，涉及一種用于焊接鈦-管線鋼復合板過渡層的焊接材料，本發明還涉及用該焊接材料焊接鈦-管線鋼復合板過渡層的方法。

背景技術

鈦-管線鋼爆炸軋制復合板是一種新型雙金屬結構復合材料，其集鈦、鋼優點于一身，既具有鈦優良的耐腐蝕性，又具有管線鋼高的強韌性。將該復合板應用于油氣運輸管道上，不但解決了單一鋼材易被腐蝕的問題，還解決了用單一的耐腐蝕材料成本過高的難題。然而，由于Ti與Fe元素物理、化學特性差異較大，若直接熔焊連接極易在焊縫生成高脆性金屬間化合物，致使復合板焊接接頭強韌性較低，嚴重阻礙了其在油氣管道上的應用。目前，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，難以實現工程化應用，至今尚未見其熔焊連接過渡層焊接材料及其焊接工藝方面的報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于焊接鈦-管線鋼復合板過渡層的焊接材料，解決了目前沒有直接用于焊接鈦-管線鋼復合板過渡層的材料的問題。

本發明的另一目的是利用上述焊接材料焊接鈦-管線鋼復合板過渡層的方法。

本發明所采用的技術方案是，用于焊接鈦-管線鋼復合板過渡層的焊接材料，包括近鈦層焊接材料和近鋼層焊接材料，近鈦層焊接材料按重量百分比由以下組分組成：Ni52-58%，C≤0.04%，N≤0.007%，O≤0.035%，H≤0.001%，余量為Ti，上述組分重量百分比之和為100%；近鋼層焊接材料按重量百分比由以下組分組成：Mn3.15-3.35%，Cr18-27%，Cu0.01-0.015%，Ti0.35-0.55%，Co0.03-0.04%，Nb1.8-2.0%，Ta0.2-0.6%，C≤0.02%，Si≤0.025%，P≤0.002%，S≤0.002%，Fe≤0.75%，余量為Ni，上述組分重量百分比之和為100%。

本發明的特點還在于，

近鈦層焊接材料為直徑為1.2mm的絲材，近鋼層焊接材料為直徑為1.6mm的絲材。

本發明所采用的另一個技術方案是，利用上述焊接材料焊接鈦-管線鋼復合板過渡層的方法，首先，對鈦-管線鋼復合板開坡口及坡口清理，然后用鈦焊絲焊接鈦層后用近鈦層焊接材料在鈦層焊縫上進行填充焊，再用近鋼層焊接材料在近鈦層焊縫上進行填充焊，最后用管線鋼焊接材料在近鋼層焊縫上進行管線鋼層的填充焊即可；

近鈦層焊接材料按重量百分比由以下組分組成：Ni52-58%，C≤0.04%，N≤0.007%，O≤0.035%，H≤0.001%，余量為Ti，上述組分重量百分比之和為100%；近鋼層焊接材料按重量百分比由以下組分組成：Mn3.15-3.35%，Cr18-27%，Cu0.01-0.015%，Ti0.35-0.55%，Co0.03-0.04%，Nb1.8-2.0%，Ta0.2-0.6%，C≤0.02%，Si≤0.025%，P≤0.002%，S≤0.002%，Fe≤0.75%，余量為Ni，上述組分重量百分比之和為100%。

本發明的特點還在于，

鈦-管線鋼復合板的坡口形式為U形，鈦層在下，鋼層在上，U坡口頂端寬度為25mm。

坡口清理包括鋼層清理和鈦層清理，鋼層清理的工序為：先用安裝砂輪片的角磨機打磨鋼層的表面，然后用安裝鋼絲刷的角磨機打磨側面，再用安裝砂紙型砂輪片的角磨機打磨鋼層坡口，然后對打磨后的鋼層用丙酮擦洗，去除表面氧化物；鈦層清理的工序為：先用安裝砂紙型砂輪片的角磨機打磨鈦層表面、側面及坡口區域，直至所打磨區域呈現銀白色金屬光澤，然后用HNO₃-HF-HCl溶液擦洗鈦層表面、側面及坡口10min，再用HNO₃-H₂SO₄溶液擦洗鈦層表面、側面及坡口10min。

HNO₃-HF-HCl溶液按質量百分比由4.5%HNO₃、0.5%HF、35%HCl和60%H₂O組成；HNO₃-H₂SO₄溶液按質量百分比由20%HNO₃、30%H₂SO₄和50%H₂O組成。

用鈦焊絲焊接鈦層的焊接方法為手工鎢極氬弧焊，焊縫高度為低于鈦-管線鋼復合板的鈦/鋼界面1mm。