[发明专利]钛-管线钢复合板焊接用Cu-Nb焊丝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料及其制备技术领域，具体涉及一种钛-管线钢复合板焊接用Cu-Nb焊丝，本发明还涉及该焊丝的制备方法。

背景技术

采用爆炸复合的钛-管线钢双金属复合板，综合两种金属的优点，既具有钛的强耐腐蚀性和管线钢的高强韧性，又节约了钛材，降低了生产成本。钛-管线钢复合板以其低廉的价格、优越的性能，在石油、化工等行业得到广泛的应用。然而，由于钛和钢之间的物理、化学特性差异较大，极易形成低熔点共晶体和TiFe、TiFe₂等金属间脆性化合物，使得钛-管线钢复合板难以熔焊连接，严重阻碍了其在油气、化工等输送管道上的应用。目前，关于钛-管线钢复合板的熔焊连接的过渡层焊接材料较少有报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种钛-管线钢复合板焊接用Cu-Nb焊丝，该焊丝作为过渡层能够有效的避免钛和钢金属间化合物的产生，将钛和钢的组织良好的结合在一起，实现钛-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-管线钢复合板焊接用Cu-Nb焊丝的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，钛-管线钢复合板焊接用Cu-Nb焊丝，包括药皮和焊芯，其中药皮为紫铜带，焊芯为铌粉。

本发明的特点还在于，

铌粉的纯度为≥99.95％，粒径为100目。

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Cu-Nb焊丝的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，将铌粉放置在洁净干燥的器皿中，放入真空炉中，加热至150℃后，保温1h；

步骤2，将紫铜带放在放带机上，经过紫铜带清洗设备后进行轧U型凹槽；然后将紫铜带前端在碾丝机上碾细后，放入孔径为2.5mm的模具上，再通过成型机进行铜带合口，制成接口结合密实的预拉带；

步骤3，将步骤1烘干的铌粉倒入加料机上，填入带U型凹槽的预拉带上，控制铌粉的填充率为10～20％，拉拔成直径为2.5mm的焊丝；

步骤4，将步骤3得到的焊丝放在减径机上处理，更换不同孔径的模具逐级减径拉拔，每次减径幅度为0.2mm，最终制得直径为1.2mm的Cu-Nb焊丝。

本发明的特点还在于，

步骤1中铌粉的纯度≥99.95％，粒径为100目。

本发明的有益效果是，

1.本发明钛-管线钢复合板焊接用Cu-Nb焊丝，具有以下优点：(1)本发明Cu-Nb焊丝，适用于手工钨极氩弧焊和自动钨极氩弧焊焊接；(2)本发明Cu-Nb焊丝作过渡层可以有效的避免钛和钢金属间化合物的产生，也可以将钛和钢的组织良好的结合在一起，实现钛-管线钢复合板的熔焊对接；(3)钛-管线钢复合板开不对称的X形坡口，先用管线钢焊丝焊接钢层，然后用本发明的药芯焊丝焊接过渡层，最后用纯钛焊丝焊接钛层，所得焊接接头性能优良。

2.本发明钛-管线钢复合板焊接用Cu-Nb焊丝的制备方法，其药粉成分简单，纯度高，制备工艺简单，效率高，便于进行大规模批量生产。

附图说明

图1是采用实施例1制备得到的Cu-Nb焊丝焊接钛-管线钢复合板的焊缝区熔敷金属金相组织图；

图2是图1的局部放大图；

图3是采用实施例4制备得到的Cu-Nb焊丝焊接钛-管线钢复合板的焊缝区熔敷金属金相组织图；

图4是图3的局部放大图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施方式对本发明进行详细说明。

本发明钛-管线钢复合板焊接用Cu-Nb焊丝，包括药皮和焊芯，其中药皮为紫铜带，焊芯为铌粉。

紫铜带尺寸为厚度0.45mm，厚度宽度为7mm；铌粉的纯度≥99.95％，粒径为100目。

紫铜带中Cu元素在焊丝过渡到焊缝中时，由于铜元素与钢中Fe及其他元素均不形成脆性金属间化合物，焊接时结合良好，且铜的熔点较低、流动性能较好，阻止了钛钢复合界面裂纹的萌生和扩展。

Nb元素与钛能形成无限固溶体，有很好的互溶特性，能细化钛晶粒，提高焊接接头抗氧化性能；且Nb元素与Cu元素有限固溶，减少了钛和铜之间金属间化合物的产生。

上述钛-管线钢复合板焊接用Cu-Nb焊丝的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，将纯度≥99.95％，粒径为100目的铌粉放置在洁净干燥的器皿中，放入真空炉中，加热至150℃后，保温1h；