瞬时液相扩散焊是一种适用于难焊材料连接的技术。具有高效、节能、焊接质量好、自动化程度搞、操作方便、焊接过程无弧光、无毒害、处于静态、可移动等特点。随着套管钻井技术的不断发展与完善，在套管及钻管的连接中应用该技术，将推动钻井技术不断发展，给整个社会带来巨大的经济效益。

瞬时液相扩散焊连接原理

瞬时液相扩散焊连接原理是将三元或二元共晶低熔点中间层合金（厚度约为2.5～100um）作为钎料，放置于装配好的工件间，并施加不大的压力，然后在真空或氩气保护下加热到连接温度（约1100～1250℃）。在此连接温度下中间层首先溶化，湿润母材，在工件的配合面之间形成一薄层液体。当工件在连接温度下继续保温时，中间层盒母材之间迅速进行元素扩散，使界面区成分发生变化，这种变化导致接头部分等温凝固，在连接温度下形成了结合。等温凝固发生后，接头的组织与母材基本相似，但在成分和结构杀过那仍有差别。在此温度下继续保温，使接头成分和组织接头均匀化。

其连接过程可分为4段：中间层溶化，母材溶解，母材溶解及液相区展宽，等温凝固和均匀化。该技术的关键在于中间层成分的设计能够保证接头区在连接温度下达到等温凝固的目的，并在保温后使其化学成分和显微组织均达到母材基准，性能达到母材水平。瞬时液相扩散焊为母材微区溶化液相连接，不存在溶化焊常见缺陷，也不存在摩擦焊接头中的灰斑、未容合等缺陷。

瞬时液相扩散焊设备

瞬时液相扩散焊焊机按焊接管子的最大直径来系列化设计生产。整套设备由加热系统、加压系统、控制系统、夹具等几部分组成。其加热速度快、加热范围集中、加热均匀等优点，而且中频具有集肤效应，尤为适于焊管。由于焊接压力较小，加压系统可为液压式、热膨胀式、HIP式等多种形式。同摩擦焊相比，明显减小了焊机主题体积，降低了焊接设备成本。控制部分采用PLC来完成，实现了焊接过程的自动化。

下图为液相扩散焊焊接装置示意图：

瞬时液相扩散焊焊接工艺

瞬时液相扩散焊焊接工艺参数涉及焊接温度、时间和压力以及中间层的选择。中间层的成分和厚度应保证接头区在焊接温度下能达到等温凝固的目的。焊接温度和保温时间的选择取决于中间层和母材的熔点、中间层的厚度以及降熔元素的相对含量。瞬时液相扩散焊中的压力起到以下几点作用：缩小间隙并挤出残留中间层，从而缩短等温凝固时间，防止产生脆性相；增加中间层的润湿性和加速中间层的铺展速度；改善表明粗糙度，破坏表明氧化膜等。

瞬时液相扩散焊焊接压力小，钻杆变形小，焊接工艺一旦确定，焊接过程容易控制。钻杆连接工艺过程一般分为加工管材端面－焊接－焊后原位热处理。

瞬时液相扩散焊焊缝性能

瞬时液相扩散焊得以广泛应用的重要原因是在较低的温度下能够获得高质量的接头。瞬时液相扩散焊具有焊接变形小、塑性良好、焊缝成型美观、强度接近母材和高温性能好等优点。接头显示良好的性能是因为从焊缝中心到母材，晶粒生长连接，组织成分均匀，没有突变现象。瞬时液相扩散焊连接接头强度等于或接近于母材的内部机制是，当均匀化过程进行很充分时，显微组织中中间层已难以分辨出，形成了跨越界面的共同晶粒，界面完全消失，实现了真正的冶金结合。