管道输送作为石油天然气主要的运输方式,最为经济安全,在国内外均发展迅速。但频繁发生的油气泄漏、输送管爆炸等事故逐渐引起了人们的广泛关注,其中腐蚀破坏是影响管道系统使用寿命和可靠性的关键性因素。层状复合材料使强度、熔点、热膨胀系数差异较大的异种金属实现完美的冶金结合,充分发挥了每种材料的各自特性。本文以TA1、Q235异种金属为研究对象,从熔化焊非均匀温度场及组织匹配性出发,剖析TA1、Q235焊缝强韧性差异和过渡层界面适配等问题,采用Cu、V、Mo、Ni等多组元合金元素作为过渡层冶金调控元素,设计出与母材匹配的过渡层焊材。与此同时,又以该种焊材对TA1/Q235及TAl/Cu/Q235两种层状复合材料进行熔焊试验,并结合母材使用情况及焊接成形技术特点,制定出相应的焊接工艺。研究结果表明:以Cu-V-Mo药芯焊丝作为匹配焊材,可实现TA1、Q235异种材料的焊接,在钛-焊缝和钢-焊缝界面处形成了化合物带,焊缝芯部以铜基固溶体为主;但由于合金成分中高熔点元素较多,造成了气孔和高熔点未熔物。为了降低焊材熔点以及提高焊缝的塑韧性,向焊材芯部添加Ni元素。金相检测结果显示焊缝区高熔点未熔物有所减少,且焊缝区硬度值均保持在500HV0.1以下,有一定程度的下降。为了进一步探究所设计焊材在钛、钢熔焊过程中的匹配性,以Cu-V-Mo、Cu-V-Mo-Ni两种药芯焊丝作为过渡层材料对TA1/Q235复合板进行焊接。结果显示Cu-V-Mo所需的匹配焊接电流较大,导致了焊缝中Ti、Fe的大量分布,焊缝组织以Ti-Cu、Ti-Fe化合物为主,且界面区化合物层厚度较大。而以Cu-V-Mo-Ni药芯焊丝为填充金属,所需焊接热输入较小,焊缝组织以铜基固溶体为主,界面区化合物层厚度控制在50μm左右,力学性能明显提升。为了调整焊缝与母材交汇处三角区的组织分布,减小该处金属间化合物,采用界面添加铜层爆炸复合的方法进行改善。以Cu-V-Mo-Ni药芯焊丝为过渡材料对三层复合管进行焊接,结合线扫描、EDS及XRD等分析结果,焊缝及三角区的Ti、Fe混合区得到有效改善,力学性能相比双层金属复合板明显提升。