[發明專利]用于焊接鈦-管線鋼復合板近鋼層的焊絲及其制備方法

有效

• 申請號: 201410239891.6
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN104028914A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 張敏;史倩茹;謝威威;井強;樊慶仰
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/40
• 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，具體涉及一種用于焊接鈦-管線鋼復合板近鋼層的焊絲，本發明還涉及該焊絲的制備方法。

背景技術

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Ti、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，難以實現工程化應用，尚未見關于其熔焊連接焊接材料的報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于焊接鈦-管線鋼復合板近鋼層的焊絲，與V含量99.6％的V焊絲(近鈦層)配合使用，解決鈦-管線鋼復合板無法熔焊對接的問題。

本發明的另一個目的是提供一種用于焊接鈦-管線鋼復合板近鋼層的焊絲的制備方法。

本發明所采用的技術方案是，用于焊接鈦-管線鋼復合板近鋼層的焊絲，按質量百分比由以下組分組成：Si2.7～3.3％，Mn1.2～1.8％，C≤0.04％，P≤0.007％，S≤0.035％，余量為Cu，各組分質量百分比之和為100％。

本發明所采用的另一個技術方案是，用于焊接鈦-管線鋼復合板近鋼層的焊絲的制備方法，具體步驟如下：

步驟1，按質量百分比分別稱取經過表面處理的Si2.7～3.3％，Mn1.2～1.8％，余量為Cu；

步驟2，將金屬Cu、Si放入真空感應熔煉爐內的MgO坩堝內進行熔化，待爐內金屬全部融化后且熔池表面平靜無氣泡逸出，轉入精煉；精煉后，待金屬液溫度降至1090℃，充入氬氣；再將金屬Mn加入金屬液中，攪拌2～3min后出爐，出爐溫度為1090℃；

步驟3，將金屬混合液澆注到鑄錠模中，澆注過程保持金屬混合液表面平靜，澆注均勻，鑄錠模在真空室保存30～35min，取出鑄錠并冷卻至室溫；在冶煉過程中，各組分重量百分比控制為：C≤0.04％，P≤0.007％，S≤0.035％；

步驟4，采用雙臂式電動空氣錘在800～900℃下將鑄錠先鍛造成50mm×50mm的方坯料，再在800～900℃下采用200型五架橫列三輥式軋機將坯料軋制成Φ6.5mm盤條；將盤條經過機械剝殼-酸洗-烘干-干法拔絲-卷取-熱處理-干法拉絲-卷取-拋光-卷取-纏繞，最終得到Φ0.8-1.2mm的焊絲。

本發明的特點還在于，

步驟2中精煉溫度為1130～1150℃，時間20～25min。

本發明的有益效果是，用于焊接鈦-管線鋼復合板近鋼層的焊絲，(1)本發明焊絲直徑均比較小，既可采用手工鎢極氬弧焊焊接，又可采用熔化極惰性氣體保護焊焊接；(2)本發明焊絲做近鋼層，V焊絲做近鈦層可將復合板鈦層與管線鋼層焊縫組織有效的銜接在一起，實現鈦-管線鋼復合板的熔焊對接；(3)鈦-管線鋼復合板開不對稱的X形坡口，先用管線鋼焊絲在鋼側坡口處焊接鋼層，再用本發明焊絲在Ti側坡口處焊接近鋼層，進而用V含量99.6％的V焊絲在Cu上焊接近鈦層，最后用純鈦焊絲焊接鈦層，所得焊接接頭具有優良的強韌性；(4)本發明焊絲合金種類少，制備工藝簡單，便于進行大規模批量生產。

附圖說明

圖1是實施例1制備的焊絲配合純鈦絲，純釩絲及YCGX80管線鋼焊絲焊接鈦-管線鋼復合板的焊縫區熔敷金屬微觀組織圖；

圖2是實施例4制備的焊絲配合純鈦絲，純釩絲及YCGX80管線鋼焊絲焊接鈦-管線鋼復合板焊縫區熔敷金屬微觀組織圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。

本發明用于焊接鈦-管線鋼復合板近鋼層的焊絲，按質量百分比由以下組分組成：Si2.7～3.3％，Mn1.2～1.8％，C≤0.04％，P≤0.007％，S≤0.035％，余量為Cu，各組分質量百分比之和為100％。

焊絲中各組分的作用和功能如下：

Si在焊絲過渡到焊縫中時，通過脫氧反應形成氧化物夾雜或氧硫復合物夾雜，在焊接時起到脫氧作用與強化焊縫的作用，用以防止焊縫的氧化以及穩固基體、保證焊縫強度的作用；