[发明专利]一种钛/钢层状复合焊管的制造方法

摘要

本发明公开了一种钛/钢层状复合焊管的制造方法，本发明的制造方法采用正置大梯形形状坡口和倒置小梯形形状坡口的复合特型坡口设计，采用MAG焊、冷喷涂和TIG焊，分别依次按照碳钢层、Cu喷涂层和V喷涂层、纯钛或钛合金层TIG熔敷区的先后顺序进行焊接，并通过对Cu喷涂层、V喷涂层厚度的控制，解决了纯钛或钛合金层和碳钢材料间的熔焊连接难题，成功阻隔Ti、Fe、Cu间的扩散互溶，避免了脆性相的产生，最大限度的减小焊缝中固溶体和混合固溶体区的体积比，保证了纯钛或钛合金层的耐腐蚀性，又确保了基层碳钢的强韧化要求；本发明适用于机械化工、海水淡化、真空蒸发、电厂脱硫和油气储运领域。

主权项

一种钛/钢层状复合焊管的制造方法，包括将纯钛或钛合金层和碳钢层通过爆炸+热轧方式制备成层状结构的复合板材，其特征在于：所述制造方法还包括以下步骤：步骤1：所述复合板材制备完成后进行坡口加工，纯钛或钛合金层(2)一侧为倒置小梯形形状坡口，其坡口 夹角为60～70°，长边为5～7mm，深度为4～5mm；碳钢层(1)一侧为正置大梯形形状坡口，其坡口夹角为60～80°，长边为16～22mm，深度为11～20mm；倒置小梯形形状坡口和正置大梯形形状坡口交汇于碳钢层(1)侧，且交汇过渡面为平面状或弧面状；步骤2：坡口加工完后，采用JCO多道次渐进压制成管状，纯钛或钛合金层(2)在管内侧，碳钢层在管外侧；然后采用MAG焊对碳钢层(1)外坡口进行多层多道次小线能量焊接，形成碳钢层熔敷区(6)，焊接过程背面纯钛或钛合金层(2)坡口及附近10～20mm宽度范围内进行惰性气体保护；步骤3：碳钢层(1)一侧完成焊接后空冷至室温，对焊管内部纯钛或钛合金层(2)坡口进行清根处理，使坡口底部为平面状或弧面状，对坡口进行抛光并用丙酮和乙醇进行整个清洗且迅速吹干；步骤4：焊管内部纯钛或钛合金层(2)一侧坡口清理吹干后，进行纯Cu粉末的SCM冷喷涂焊接，Cu粉末颗粒度分布范围为10～50μm，Cu喷涂层(5)厚度与纯钛或钛合金/碳钢爆炸接合面平齐，且完全覆盖下层碳钢；Cu喷涂层(5)焊接完成后，对坡口内钛母材表面进行去Cu处理，再采用SCM冷喷涂技术进行高纯V粉末的喷涂焊接，V粉末颗粒度分布范围为5～45μm，V喷涂层(4)厚度为0～0.5mm，且完全覆盖于Cu喷涂层(5)之上，不能穿透Cu喷涂层(5)与碳钢相遇；完成V喷涂层(4)焊接后，对坡口内进行清理，然后采用TIG熔焊技术对纯钛或钛合金层(2)外部坡口进行填充盖面焊接，形成纯钛或钛合金层熔敷区(3)，焊接不能熔透V喷涂层(4)与Cu喷涂层(5)发生互溶，整个焊接过程均采用惰性气体对焊缝区及附近区域10～20mm宽范围内进行保护；所述步骤4中的Cu粉末的SCM冷喷涂焊接的工艺参数为：加速气体压力2.5～3.4MPa，送粉气体压力3.0～4.8MPa，气体加热温度300～450℃，喷涂距离10～25mm；V粉末的SCM冷喷涂焊接的工艺参数为：加速气体压力4.0～5.8MPa，送粉气体压力4.5～6.4MPa，气体加热温度400～650℃，喷涂距离15～20mm；所述纯钛或钛合金为TA1、TA2、TA3、TA4、TA5、TA6、TA7、TA8、TA8‑1、TA9、TA9‑1、TA10、TA11、TA15、TA17、TA18、TC1、TC2、TC3、TC4或TC4ELI；所述碳钢为Q235、Q345、X52、X60、X65、X70、X80、X90或X100；所述步骤2中碳钢层(1)焊接采用的焊丝为H08Mn2SiA，焊丝直径为1.2mm；所述钛/钢层状复合焊管焊缝的抗拉强度为639MPa、659MPa或668MPa，在‑10℃下焊缝冲击韧性为126J、155J或139J。