CN104741829A - 钛-管线钢焊接用Cu-Ag-Cr焊丝及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钛-管线钢焊接用Cu-Ag-Cr焊丝,包括药芯和外皮,其中药芯按质量百分比由以下组分组成:Ag粉80~90%,Cr粉10~20%,以上组分质量百分比之和为100%;外皮为紫铜带。本发明还公开了其制备方法:将Ag粉和Cr粉混合均匀后烘干,然后将其包裹在紫铜带内,然后拉拔至直径为1.2mm,得到。本发明钛-管线钢焊接用Cu-Ag-Cr焊丝,Ag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,且银质地较软,可减少过渡层焊接应力,减少裂纹的产生;微量的Cr元素的加入,起到了细化晶粒、提高焊丝熔敷金属流动性,进一步提高焊缝强韧性的作用。
Description
技术领域
本发明属于金属材料焊接技术领域,具体涉及一种钛-管线钢焊接用Cu-Ag-Cr焊丝,本发明还涉及该焊丝的制备方法。
背景技术
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Ti、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。
发明内容
本发明的目的是提供一种钛-管线钢焊接用Cu-Ag-Cr焊丝,实现了钛-管线钢复合板的熔焊对接。
本发明的另一个目的是提供一种钛-管线钢焊接用Cu-Ag-Cr焊丝的制备方法。
本发明所采用的技术方案是,钛-管线钢焊接用Cu-Ag-Cr焊丝,包括药芯和外皮,其中药芯按质量百分比由以下组分组成:Ag粉80~90%,Cr粉10~20%,以上组分质量百分比之和为100%;外皮为紫铜带。
本发明的特点还在于,
药芯的填充量(重量)为13~15%。
本发明所采用的另一个技术方案是,钛-管线钢焊接用Cu-Ag-Cr焊丝的制备方法,具体步骤如下:
步骤1:按质量百分比分别称取80~90%的Ag粉和10~20%的Cr粉,以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2:将步骤1称取的Ag粉和Cr粉放到混粉机中,干混得到混合均匀的药芯粉末,在真空加热炉内烘干;
步骤3:通过药芯焊丝制丝机将步骤2烘干的药芯粉末包裹在紫铜带内,控制药芯粉末的填充量为13~15%,然后拉拔至直径为1.2mm,得到Cu-Ag-Cr焊丝。
本发明的特点还在于,
步骤2中烘干温度为200℃,时间为2.5h。
本发明的有益效果是,
(1)本发明钛-管线钢焊接用Cu-Ag-Cr焊丝,直径为1.2mm的药芯焊丝适用广泛,该药芯焊丝既可采用手工钨极氩弧焊焊接,又可采用自动非熔化极惰性气体保护焊焊接;
(2)本发明钛-管线钢焊接用Cu-Ag-Cr焊丝,Ag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,且银质地较软,可减少过渡层焊接应力,减少裂纹的产生;微量的Cr元素的加入,起到了细化晶粒、提高焊丝熔敷金属流动性,进一步提高焊缝强韧性的作用。
(3)本发明钛-管线钢焊接用Cu-Ag-Cr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
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明钛-管线钢焊接用Cu-Ag-Cr焊丝,包括药芯和外皮,其中药芯按质量百分比由以下组分组成:Ag粉80~90%,Cr粉10~20%,以上组分质量百分比之和为100%;外皮为紫铜带。
药芯的填充量(重量)为13~15%。
Cu-Ag-Cr焊丝中组分的作用和功能如下:
Cu元素:由于Cu元素不与基层钢形成金属间化合物脆性相,并且可以改变钛钢复合板过渡层组织形貌。铜做为中间层,对钛和铁元素形成金属间化合物有一定的隔离作用,在焊缝中,钛和铁的金属间化合物层被钛和铜的金属间化合物代替,使焊缝的塑性和韧性有一定的提高,由于钛和铜的金属间化合物相对较软,使的焊缝中的热应力相对减少这对避免焊后裂纹有一定的好处。铜的固溶体可以打断钛和铁的金属间化合物,并且可以减少焊缝的硬度。
Ag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,且银质地较软,可减少过渡层焊接应力,减少裂纹的产生。银元素的加入可以细化过渡层组织,提高焊缝的强韧性。在焊接过程中,银元素的加入可以提高药芯焊丝的润湿性和流动性,对于焊缝的成型起到至关重要的作用。
微量Cr元素的加入在焊缝中起到了细化晶粒,进一步提高了焊缝强韧性的作用,同时可以促进固溶相,减少焊缝中金属间化合物的形成,对于焊缝中裂纹的减少起到一定的作用。
上述钛-管线钢焊接用Cu-Ag-Cr焊丝的制备方法,具体步骤如下:
步骤1:按质量百分比分别称取80~90%的Ag粉和10~20%的Cr粉,以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2:将步骤1称取的Ag粉和Cr粉放到混粉机中,干混得到混合均匀的药芯粉末,在真空加热炉内烘干,去除药芯粉末中的结晶水,烘干温度为200℃,时间为2.5h;
步骤3:通过药芯焊丝制丝机将步骤2烘干的药芯粉末包裹在紫铜带内,控制药芯粉末的填充量为13~15%,然后拉拔至直径为1.2mm,得到Cu-Ag-Cr焊丝。
实施例1
步骤1:按质量百分比分别称取80%的Ag粉和20%的Cr粉,以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2:将步骤1称取的Ag粉和Cr粉放到混粉机中,干混得到混合均匀的药芯粉末,在真空加热炉内烘干,去除药芯粉末中的结晶水,烘干温度为200℃,时间为2.5h;
步骤3:通过药芯焊丝制丝机将步骤2烘干的药芯粉末包裹在紫铜带内,控制药芯粉末的填充量为13%,然后拉拔至直径为1.2mm,得到Cu-Ag-Cr焊丝。
用实施例1制备的Cu-Ag-Cr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(钢层在下、钛层在上),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:130-150A。
经测试,接头力学性能为:抗拉强度520MPa,屈服强度412MPa,断后延伸率6%,断面收缩率11%,室温冲击功18J。
实施例2
步骤1:按质量百分比分别称取90%的Ag粉和10%的Cr粉,以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2:将步骤1称取的Ag粉和Cr粉放到混粉机中,干混得到混合均匀的药芯粉末,在真空加热炉内烘干,去除药芯粉末中的结晶水,烘干温度为200℃,时间为2.5h;
步骤3:通过药芯焊丝制丝机将步骤2烘干的药芯粉末包裹在紫铜带内,控制药芯粉末的填充量为15%,然后拉拔至直径为1.2mm,得到Cu-Ag-Cr焊丝。
用实施例2制备的Cu-Ag-Cr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(钢层在下、钛层在上),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:130-150A。
经测试,接头力学性能为:抗拉强度530MPa,屈服强度410MPa,断后延伸率8%,断面收缩率12%,室温冲击功30J。
实施例3
步骤1:按质量百分比分别称取85%的Ag粉和15%的Cr粉,以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2:将步骤1称取的Ag粉和Cr粉放到混粉机中,干混得到混合均匀的药芯粉末,在真空加热炉内烘干,去除药芯粉末中的结晶水,烘干温度为200℃,时间为2.5h;
步骤3:通过药芯焊丝制丝机将步骤2烘干的药芯粉末包裹在紫铜带内,控制药芯粉末的填充量为14%,然后拉拔至直径为1.2mm,得到Cu-Ag-Cr焊丝。
用实施例3制备的Cu-Ag-Cr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(钢层在下、钛层在上),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:130-150A。
经测试,接头力学性能为:抗拉强度520MPa,屈服强度420MPa,断后延伸率6%,断面收缩率10%,室温冲击功20J。
Claims (4)
1.钛-管线钢焊接用Cu-Ag-Cr焊丝,其特征在于,包括药芯和外皮,其中药芯按质量百分比由以下组分组成:Ag粉80~90%,Cr粉10~20%,以上组分质量百分比之和为100%;外皮为紫铜带。
2.根据权利要求1所述的钛-管线钢焊接用Cu-Ag-Cr焊丝,其特征在于,药芯的填充量为13~15%。
3.钛-管线钢焊接用Cu-Ag-Cr焊丝的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:
步骤1:按质量百分比分别称取80~90%的Ag粉和10~20%的Cr粉,以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2:将步骤1称取的Ag粉和Cr粉放到混粉机中,干混得到混合均匀的药芯粉末,在真空加热炉内烘干;
步骤3:通过药芯焊丝制丝机将步骤2烘干的药芯粉末包裹在紫铜带内,控制药芯粉末的填充量为13~15%,然后拉拔至直径为1.2mm,得到Cu-Ag-Cr焊丝。
4.根据权利要求3所述的钛-管线钢焊接用Cu-Ag-Cr焊丝的制备方法,其特征在于,步骤2中烘干温度为200℃,时间为2.5h。
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