瞬時液相擴散焊是一種適用于難焊材料連接的技術(shù)。具有高效、節(jié)能、焊接質(zhì)量好、自動化程度搞、操作方便、焊接過程無弧光、無毒害、處于靜態(tài)、可移動等特點。隨著套管鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，在套管及鉆管的連接中應(yīng)用該技術(shù)，將推動鉆井技術(shù)不斷發(fā)展，給整個社會帶來巨大的經(jīng)濟效益。 
    
瞬時液相擴散焊連接原理
 
    瞬時液相擴散焊連接原理是將三元或二元共晶低熔點中間層合金（厚度約為2.5～100um）作為釬料，放置于裝配好的工件間，并施加不大的壓力，然后在真空或氬氣保護下加熱到連接溫度（約1100～1250℃）。在此連接溫度下中間層首先溶化，濕潤母材，在工件的配合面之間形成一薄層液體。當工件在連接溫度下繼續(xù)保溫時，中間層盒母材之間迅速進行元素擴散，使界面區(qū)成分發(fā)生變化，這種變化導(dǎo)致接頭部分等溫凝固，在連接溫度下形成了結(jié)合。等溫凝固發(fā)生后，接頭的組織與母材基本相似，但在成分和結(jié)構(gòu)殺過那仍有差別。在此溫度下繼續(xù)保溫，使接頭成分和組織接頭均勻化。 

    其連接過程可分為4段：中間層溶化，母材溶解，母材溶解及液相區(qū)展寬，等溫凝固和均勻化。該技術(shù)的關(guān)鍵在于中間層成分的設(shè)計能夠保證接頭區(qū)在連接溫度下達到等溫凝固的目的，并在保溫后使其化學成分和顯微組織均達到母材基準，性能達到母材水平。瞬時液相擴散焊為母材微區(qū)溶化液相連接，不存在溶化焊常見缺陷，也不存在摩擦焊接頭中的灰斑、未容合等缺陷。 
    
瞬時液相擴散焊設(shè)備
 
    瞬時液相擴散焊焊機按焊接管子的最大直徑來系列化設(shè)計生產(chǎn)。整套設(shè)備由加熱系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、夾具等幾部分組成。其加熱速度快、加熱范圍集中、加熱均勻等優(yōu)點，而且中頻具有集膚效應(yīng)，尤為適于焊管。由于焊接壓力較小，加壓系統(tǒng)可為液壓式、熱膨脹式、HIP式等多種形式。同摩擦焊相比，明顯減小了焊機主題體積，降低了焊接設(shè)備成本。控制部分采用PLC來完成，實現(xiàn)了焊接過程的自動化。 

    下圖為液相擴散焊焊接裝置示意圖： 

瞬時液相擴散焊焊接工藝
 
    瞬時液相擴散焊焊接工藝參數(shù)涉及焊接溫度、時間和壓力以及中間層的選擇。中間層的成分和厚度應(yīng)保證接頭區(qū)在焊接溫度下能達到等溫凝固的目的。焊接溫度和保溫時間的選擇取決于中間層和母材的熔點、中間層的厚度以及降熔元素的相對含量。瞬時液相擴散焊中的壓力起到以下幾點作用：縮小間隙并擠出殘留中間層，從而縮短等溫凝固時間，防止產(chǎn)生脆性相；增加中間層的潤濕性和加速中間層的鋪展速度；改善表明粗糙度，破壞表明氧化膜等。 

    瞬時液相擴散焊焊接壓力小，鉆桿變形小，焊接工藝一旦確定，焊接過程容易控制。鉆桿連接工藝過程一般分為加工管材端面－焊接－焊后原位熱處理。 

瞬時液相擴散焊焊縫性能
 
    瞬時液相擴散焊得以廣泛應(yīng)用的重要原因是在較低的溫度下能夠獲得高質(zhì)量的接頭。瞬時液相擴散焊具有焊接變形小、塑性良好、焊縫成型美觀、強度接近母材和高溫性能好等優(yōu)點。接頭顯示良好的性能是因為從焊縫中心到母材，晶粒生長連接，組織成分均勻，沒有突變現(xiàn)象。瞬時液相擴散焊連接接頭強度等于或接近于母材的內(nèi)部機制是，當均勻化過程進行很充分時，顯微組織中中間層已難以分辨出，形成了跨越界面的共同晶粒，界面完全消失，實現(xiàn)了真正的冶金結(jié)合。