CN107984054A - 钛钢复合板熔焊对接过渡层用焊接材料及其焊接方法 - Google Patents

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Abstract

一种钛钢复合板熔焊对接过渡层用焊接材料及其焊接方法，属于金属材料焊接技术领域。焊接材料包括堆焊层、近钛层、打底层、钢层以及钛层的焊接材料。堆焊层和近钛层用的焊接材料按重量百分比包括以下组分：C≤0.011％，Si≤0.32％，Mn：2.0～4.0％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr：10～17％，Mo：2～16％，Cu≤2.0％，Fe≤5.0％，余量为Ni，打底层焊接材料为Ni≥99.9％。焊接接头坡口形式的设计为X型坡口，先在堆焊层坡口表面堆焊，然后用近钛层焊接材料填充焊接近钛层，再后用普通碳钢的焊接材料焊接钢层，最后用工业TA2焊丝焊接钛层。优点在于，可实现钛钢复合板的熔焊对接接头，焊接接头具有较高的强度和韧性，帮助解决钛钢复合板焊接的应用瓶颈问题。

Description

钛钢复合板熔焊对接过渡层用焊接材料及其焊接方法
技术领域
本发明属于金属材料焊接技术领域，特别是涉及到一种钛钢复合板熔焊对接过渡层用焊接材料及其焊接方法。
背景技术
钛钢复合板既具有钛覆层良好的低温耐腐蚀性能，又具有基层合金钢的强度和塑性，成为耐腐蚀设备制造的理想材料，而且作为海洋工程用特殊钢，它具有高性能、长寿命、绿色环保、低成本的优点。对于钛钢复合板的焊接，由于钛极易与铁极易形成脆性化合物，大大增加可其焊接的难度，成为钛钢复合板应用的主要瓶颈。国内外目前关于工程应用钛钢复合板的焊接多采用钛与钢互不相熔的方式焊接，焊接接头区域存在明显的缺陷，很难直接广泛地用在海洋平台领域。因此要通过中间过渡层焊接材料，选择合适的坡口形式以及合理的焊接参数及焊接顺序，才能实现无缺陷的对接接头焊接。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钛钢复合板熔焊对接过渡层用焊接材料及其焊接方法，解决了焊接接头区域存在明显的缺陷，很难直接广泛地用在海洋平台领域等问题；帮助解决钛钢复合板焊接应用瓶颈等问题。
本发明用于焊接钛钢复合板的焊接材料，包括堆焊层、近钛层、打底层、钢层以及钛层的焊接材料。堆焊层和近钛层用的焊接材料按重量百分比包括以下组分：C≤0.011％，Si≤0.32％，Mn：2.0～4.0％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr：10～17％，Mo：2～16％，Cu≤2.0％，Fe≤5.0％，余量为Ni，打底层焊接材料为Ni≥99.9％，上述组分重量百分比之和为100％。
本发明的焊接方法是，焊接接头坡口形式的设计为X型坡口，先在堆焊层坡口表面堆焊，然后用近钛层焊接材料填充焊接近钛层，反面清根之后用打底层焊接材料焊接打底层，然后用普通碳钢的焊接材料焊接钢层，最后用工业TA2焊丝焊接钛层即可。
坡口形式的设计为X型坡口，钛层坡口在X型坡口的基础上，两边再机械加工去掉，深1mm，宽3mm钛层金属，坡口钛层及周边在焊接4小时前，要用酸洗液进行酸洗。
先在近钛层坡口表面用堆焊材料堆焊一层3mm厚的堆焊隔离层，然后在对堆焊的金属表面用机械的方法打磨平整，然后再继续焊接近钛层。
本发明的优点在于，设计坡口为X型坡口形式，并用较小的热输入在坡口表面堆焊，然后再进行熔化焊的焊接工艺，可实现一种钛钢复合板的熔焊对接接头，焊接接头具有较高的强度和韧性，帮助解决钛钢复合板焊接的应用瓶颈。
附图说明
图1是本发明实施例1焊接接头坡口及焊接工序示意图。其中，堆焊层1、近钛层2、打底层3、钢层4、钛覆层5。
图2是本发明实施例1为焊缝钛层与过渡层金属金相显微图。
图3是本发明实施例1为近焊缝母材区的金相显微图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步说明。
本发明涉及了一种钛钢复合板熔焊对接过渡层用焊接材料。包括堆焊层、近钛层、打底层焊接材料，堆焊层和近钛层用焊接材料的一种组分按重量百分比包括以下组分：C：0.011％，Si：0.32％，Mn：4.0％，P：0.01％，S：0.01％，Cr：17.0％，Mo：16.0％，Cu：2.0％，Fe：5.0％，余量为Ni，打底层焊接材料为Ni≥99.9％，上述组分重量百分比之和为100％。
本发明所采用得母材为TA2/Q235钛钢复合板，焊接方法具体步骤如下：
步骤1，坡口的设计与清理
焊接接头坡口形式的设计，如图1，设计成X型坡口，钛层坡口在X型坡口的基础上，两边再机械加工去掉，深1mm，宽3mm钛层金属，坡口钛层及周边在焊接4小时前，要用酸洗液进行酸洗，酸洗液的配比为HF：HNO3：H2O＝1：3：50，酸洗5分钟后，最后在100℃温度下烘1～2h。
步骤2，堆焊层及近钛层的焊接
堆焊层及近钛层都用氩弧焊焊接方法，试样置于充满氩气的整流罩中，氩气流量15L/min。先采用堆焊材料和较小的热输入，在坡口表面堆焊一层厚度为3mm的隔离堆焊层，焊接电流为80～100A，焊接电压为20V，焊接速度为20cm/min，然后用机械的方法打磨平整，如图1，要求堆焊层要和钛层剩余1mm的表面平齐，在用工业酒精擦拭干净，然后在用近钛层焊接材料填充焊接近钛层，焊接电流为100～120A，焊接电压为25V，焊接速度为15cm/min，由于采用较小的热输入堆焊工艺，如图2，近焊缝母材区的钛覆层和钢层没有开裂，钛覆层组织主要是α-Ti，钢层主要是块状铁素体和块状珠光体组织。
步骤3，打底层和钢层的焊接
用机械的方法，反面清根之后，用工业酒精擦拭干净，再用氩弧焊和打底层焊接材料焊接打底层，焊接电流为120～140A，焊接电压为25V，焊接速度为15cm/min，由于打底层焊材的Ni含量大于99.9％，为面心立方组织，组织变形能力较好，能够有效减少焊接残余应力中的拉应力的作用；然后用手工电弧焊，焊接钢层，焊接电流为140～160A，焊接电压为25V，焊接速度为15cm/min。
步骤4钛层的焊接
最后对坡口进行打磨，去除氧化膜，在用工业酒精擦拭干净，然后才用氩弧焊和工业TA2焊丝焊接钛层，焊接电流为100～110A，焊接电压为25V，焊接速度为15cm/min。
通过对Ti层和过渡层组织分析，如图3，Ti层组织与过渡层组织链接良好，没有裂纹。
通过对钛钢复合板焊接接头进行力学性能检测，结果表明：焊缝在25℃冲击值达到112J，焊接接头的屈服强度达到268MPa，抗拉强度达到425MPa。

Claims (4)

1.一种钛钢复合板熔焊对接过渡层用焊接材料，其特征在于，包括堆焊层、近钛层、打底层、钢层以及钛层的焊接材料；堆焊层和近钛层用的焊接材料按重量百分比的组分为：C≤0.011％，Si≤0.32％，Mn：2.0～4.0％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr：10％～17％，Mo：2％～16％，Cu≤2.0％，Fe≤5.0％，余量为Ni，打底层焊接材料为Ni≥99.9％，上述组分重量百分比之和均为100％。
2.一种钛钢复合板熔焊对接过渡层用焊接材料焊对接接头的方法，其特征在于：焊接接头坡口形式的设计为X型坡口，先在堆焊层坡口表面堆焊，然后用近钛层焊接材料填充焊接近钛层，反面清根之后用打底层焊接材料焊接打底层，然后用普通碳钢的焊接材料焊接钢层，最后用工业TA2焊丝焊接钛层。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：坡口形式的设计为X型坡口，钛层坡口在X型坡口的基础上，两边再机械加工去掉，深1mm，宽3mm钛层金属，钛层焊接4小时前，要用酸洗液进行酸洗。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：先在近钛层坡口表面用堆焊材料堆焊一层3mm厚的堆焊隔离层，然后对堆焊的金属表面用机械的方法打磨平整后，继续焊接近钛层。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112059472A (zh) * 2020-09-10 2020-12-11 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种机匣焊接用焊丝及其制备方法和应用
CN113145978A (zh) * 2021-04-16 2021-07-23 鞍钢股份有限公司 一种钛钢复合板中间过渡焊接方法
CN113319405A (zh) * 2021-05-12 2021-08-31 石家庄铁道大学 一种钛钢复合板双丝熔化极气体保护焊焊接方法
CN115055794A (zh) * 2022-07-20 2022-09-16 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种船用大厚度复合钢板的焊接方法及焊接接头

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3733686A (en) * 1971-10-27 1973-05-22 Du Pont Method for welding titanium clad steel
JPH02280970A (ja) * 1989-04-22 1990-11-16 Sumitomo Metal Ind Ltd チタンクラッド鋼板の溶接方法
JP2003105487A (ja) * 2001-09-28 2003-04-09 Nkk Corp 溶接部の耐食性に優れた貨油タンク用耐食鋼板およびその溶接方法
CN102699484A (zh) * 2012-04-28 2012-10-03 洛阳双瑞金属复合材料有限公司 一种钛-钢复合板中钛复材的焊接方法
CN102922168A (zh) * 2012-10-30 2013-02-13 四川大西洋焊接材料股份有限公司 镍铬铁合金钢焊接用镍基焊条
CN103240542A (zh) * 2012-02-02 2013-08-14 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 超低氢高韧性低碳加钨耐热钢焊条
CN103785962A (zh) * 2014-01-17 2014-05-14 南京理工大学 一种钛-钢复合板全透焊接方法
CN106077997A (zh) * 2016-07-15 2016-11-09 中国科学院上海应用物理研究所 一种用于抗熔盐腐蚀镍基高温合金熔化焊的焊料
CN106475709A (zh) * 2016-12-14 2017-03-08 西安理工大学 一种用于焊接钛‑钢复合板过渡层的焊丝及其制备方法
CN106695173A (zh) * 2017-03-17 2017-05-24 中国石油天然气集团公司 一种焊接钛‑钢复合板近钛层的焊接材料及其制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3733686A (en) * 1971-10-27 1973-05-22 Du Pont Method for welding titanium clad steel
JPH02280970A (ja) * 1989-04-22 1990-11-16 Sumitomo Metal Ind Ltd チタンクラッド鋼板の溶接方法
JP2003105487A (ja) * 2001-09-28 2003-04-09 Nkk Corp 溶接部の耐食性に優れた貨油タンク用耐食鋼板およびその溶接方法
CN103240542A (zh) * 2012-02-02 2013-08-14 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 超低氢高韧性低碳加钨耐热钢焊条
CN102699484A (zh) * 2012-04-28 2012-10-03 洛阳双瑞金属复合材料有限公司 一种钛-钢复合板中钛复材的焊接方法
CN102922168A (zh) * 2012-10-30 2013-02-13 四川大西洋焊接材料股份有限公司 镍铬铁合金钢焊接用镍基焊条
CN103785962A (zh) * 2014-01-17 2014-05-14 南京理工大学 一种钛-钢复合板全透焊接方法
CN106077997A (zh) * 2016-07-15 2016-11-09 中国科学院上海应用物理研究所 一种用于抗熔盐腐蚀镍基高温合金熔化焊的焊料
CN106475709A (zh) * 2016-12-14 2017-03-08 西安理工大学 一种用于焊接钛‑钢复合板过渡层的焊丝及其制备方法
CN106695173A (zh) * 2017-03-17 2017-05-24 中国石油天然气集团公司 一种焊接钛‑钢复合板近钛层的焊接材料及其制备方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112059472A (zh) * 2020-09-10 2020-12-11 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种机匣焊接用焊丝及其制备方法和应用
CN112059472B (zh) * 2020-09-10 2022-05-10 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种机匣焊接用焊丝及其制备方法和应用
CN113145978A (zh) * 2021-04-16 2021-07-23 鞍钢股份有限公司 一种钛钢复合板中间过渡焊接方法
CN113319405A (zh) * 2021-05-12 2021-08-31 石家庄铁道大学 一种钛钢复合板双丝熔化极气体保护焊焊接方法
CN115055794A (zh) * 2022-07-20 2022-09-16 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种船用大厚度复合钢板的焊接方法及焊接接头
CN115055794B (zh) * 2022-07-20 2024-01-19 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种船用大厚度复合钢板的焊接方法及焊接接头

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