CN109249152B - 无缝钢管轧制用芯棒专用硬面堆焊焊丝及制备方法 - Google Patents

无缝钢管轧制用芯棒专用硬面堆焊焊丝及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无缝钢管轧制用芯棒专用硬面堆焊焊丝及制备方法，组成和含量为：萤石3.5‑4.5重量份、二氧化锆0.1‑0.5重量份、电容镁砂0.5‑2.0重量份、LaAlO30.1‑0.3重量份、中碳锰铁4.0‑5.0重量份、高碳锰铁4.5‑5.5重量份、金属铬0.9‑1.5重量份、75硅铁0.5‑1.0重量份、钼铁1.5‑2.5重量份、钒铁1.0‑3.0重量份、钨粉0.1‑0.5重量份、铁粉9.7‑12.2重量份。本发明抗裂性好、高质量、工艺性能良好的埋弧堆焊药芯焊丝，烟尘小、脱渣容易、焊缝成型好，再引弧性能良好，完全满足轧制钢管时使用的内孔轧制芯棒修复的高需求标准。

Description

无缝钢管轧制用芯棒专用硬面堆焊焊丝及制备方法
技术领域
本发明涉及焊接材料领域技术，尤其涉及一种无缝钢管轧制用芯棒专用硬面堆焊焊丝、制备方法及焊接方法。
背景技术
随着我国自动化、数字化的高速发展，对焊接材料的要求越来越高。焊接生产正向着高效率、低成本、高质量的方向发展。硬面堆焊药芯焊丝作为一种极具发展前途的焊接材料，已广泛应用与各领域，在焊接材料中占有比例正在快速提高。
正如各领域的快速发展，药芯焊丝以其生产效率高、焊接质量好、综合生产成本低的特点收到广大生产制造企业的亲睐。无缝钢管厂家轧制钢管时使用的内孔轧制芯棒的修复，由于其焊接材料主要依赖进口，而我国市场该类产品少、工艺不稳定。从而给相关制造企业带来极大的挑战和压力，实现低成本、高质量、工艺性能稳定的该类堆焊药芯焊丝研发是市场的必然需求。
CN1923435A公开了一种修复冷轧中间辊工作层用堆焊药芯焊丝。虽然其能用于堆焊焊接，但是，当将其用于无缝钢管轧制用芯棒焊接时，却与该无缝钢管轧制用芯棒不相适配，焊接工艺及质量差。
CN107138874A公开的一种种电弧堆焊增材制造用过共晶铁-铬-碳-钛-铌-氮-铝酸镧药芯焊丝同样存在上述缺陷。
发明内容
本发明的目的之一就在于提供一种无缝钢管轧制用芯棒专用硬面堆焊焊丝及制备方法，该焊丝焊丝焊接抗裂性好、高质量、工艺性能良好的埋弧堆焊药芯焊丝，烟尘小、脱渣容易、焊缝成型好，再引弧性能良好，完全满足轧制钢管时使用的内孔轧制芯棒修复的高需求标准。
技术方案是：一种无缝钢管轧制用芯棒专用硬面堆焊焊丝及制备方法，该焊丝由外皮钢带和药芯组成，该药芯组成和含量为：萤石3.5-4.5重量份、二氧化锆0.1-0.5重量份、电容镁砂0.5-2.0重量份、LaAlO30.1-0.3重量份、中碳锰铁4.0-5.0重量份、高碳锰铁4.5-5.5重量份、金属铬0.9-1.5重量份、75硅铁0.5-1.0重量份、钼铁1.5-2.5重量份、钒铁1.0-3.0重量份、钨粉0.1-0.5重量份、铁粉9.7-12.2重量份。
作为优选，所述药芯重量为焊丝重量的20-38.5％，药芯焊丝的直径为φ3.2mm。
作为优选，所述外皮钢带包含以下成分：C 0.01-0.15％、Mn 0.1-0.5％、Si0.005-0.015％、S 0.005-0.010％、P 0.005-0.015％，余量为铁及必不可少的杂质。
作为优选，所述外皮钢带包含以下成分：C 0.01-0.05wt％、Mn 0.1-0.3wt％、Si0.005-0.01wt％、S 0.005-0.010wt％、P 0.005-0.015wt％，余量为铁及必不可少的杂质。
作为优选，所述萤石4.5重量份、二氧化锆0.1重量份、电容镁砂1.0重量份、LaAlO30.1重量份、中碳锰铁4.0重量份、高碳锰铁5.0重量份、金属铬1.0重量份、75硅铁0.5重量份、钼铁1.5重量份、钒铁3.0重量份、钨粉0.5重量份、铁粉10重量份。
作为优选，所述萤石4.5重量份、二氧化锆0.2重量份、电容镁砂1.2重量份、LaAlO30.2重量份、中碳锰铁4.0重量份、高碳锰铁4.5重量份、金属铬1.2重量份、75硅铁0.7重量份、钼铁1.5重量份、钒铁1.0重量份、钨粉0.2重量份、铁粉10.3重量份。
作为优选，所述萤石4.5重量份、二氧化锆0.2重量份、电容镁砂1.2重量份、LaAlO30.3重量份、中碳锰铁4.0重量份、高碳锰铁5.5重量份、金属铬1.2重量份、75硅铁1.0重量份、钼铁2.0重量份、钒铁2.0重量份、钨粉0.5重量份、铁粉10重量份。
作为优选，所述萤石4.5重量份、二氧化锆0.3重量份、电容镁砂0.7重量份、LaAlO30.3重量份、中碳锰铁5.0重量份、高碳锰铁4.5重量份、金属铬1.5重量份、75硅铁1.0重量份、钼铁2.5重量份、钒铁3.0重量份、钨粉0.5重量份、铁粉12.2重量份。
本发明的目的之二在于提供一种无缝钢管轧制用芯棒专用硬面堆焊焊丝的制备方法。
技术方案是：一种无缝钢管轧制用芯棒专用硬面堆焊焊丝的制备方法，包括以下步骤：
①将药芯各组分混合均匀后待用；
②将外皮置于焊丝成型机内、陆续将待用的药芯混合料注入横向弯制成“U”型的外皮凹槽内，进而卷制成丝、经细拉至Φ3.2mm即得无缝钢管轧制用芯棒专用硬面堆焊焊丝。
本发明的目的之三在于提供一种大线能量钢的焊接方法。
技术方案是：一种大线能量钢的焊接方法，该焊接方法采用上述的专用焊丝焊接该无缝钢管轧制用芯棒，焊接参数：I＝400A,U＝26V,V＝30m/h。
本发明中，中碳锰铁：C作为脱氧剂并且可以造气，Mn是重要的脱氧剂，同时具有较强的固溶强化作用，能够提高脆硬性；对焊缝金属的强度和韧性有重要影响。金属铬：向融敷金属中过渡合金元素Cr，Cr元素的过渡起到脱氧和提高强度、硬度等。75硅铁：Si是熔敷金属重要的合金剂，Si可以降低焊缝金属的含氧量，同时可以改善熔敷金属的冲击韧性；采用Si、Mn联合脱氧其效果较好。钼铁：Mo可以提高强度硬度、改善韧性。钒铁：向焊缝中过渡合金元素V，细化焊缝晶粒，提高焊缝韧性。钨粉：向焊缝中过渡合金元素W，增强耐磨性能。萤石：用于造渣造气，同时氟用以降低熔敷金属中扩散氢的含量。同时有助于提高抗气孔性能，降低了扩散氢含量，有利于焊缝低温韧性的增强。LaAlO3：可以减少堆焊层硫含量、具有细化晶粒的作用。
发明原理及有益效果：
本发明适用于无缝钢管轧制用芯棒堆焊的专用硬面堆焊药芯焊丝。在用户处使用比现有焊材成本明显降低，使用性能优良，耐磨性能好。
本发明焊接时工艺性能优良、适应性强、无裂纹且硬度满足了无缝钢管轧制用芯棒修复及复合制造时所设计的580℃×4h回火处理后硬度在HB320-350之间的要求。
本发明焊丝焊接抗裂性好、高质量、工艺性能良好的埋弧堆焊药芯焊丝，烟尘小、脱渣容易、焊缝成型好，再引弧性能良好，完全满足轧制钢管时使用的内孔轧制芯棒修复的高需求标准。
定义及解释
％-如无特别说明，该符号为质量百分比。
如无特别说明，本发明中采用的物品均为市售产品。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
以下实施例中，焊丝的重量＝外皮的重量+药芯的重量，焊接用的母材为无缝钢管轧制用芯棒。焊接规范为I＝400A,U＝26V,V＝30m/h。
实施例1
将低碳钢钢带作为焊丝的外皮，其含量为：C：0.01-0.05wt％、Mn：0.1-0.3wt％、Si：0.005-0.01wt％、S：0.005-0.010wt％、P：0.005-0.015wt％，余量为铁及必不可少的杂质，此处含量以外皮钢带含量100％计。
药芯中各成分占焊丝的重量的百分比为：萤石：4.5％、二氧化锆：0.1％、电容镁砂：1.0％、LaAlO3：0.1％、中碳锰铁：4.0％、高碳锰铁：5.0％、金属铬:1.0％、75硅铁:0.5％、钼铁：1.5％、钒铁：3.0％、钨粉：0.5％、铁粉:10％，然后将药芯中各成分混合均匀；
将低碳钢钢带轧制成U型，加入搅拌均匀的药粉，通过对接形式包裹、轧制、拉拔成直径为3.2mm。
焊后热处理并检测，其表面成型好，无裂纹，平均硬度为HB345。
实施例2
将低碳钢钢带作为焊丝的外皮，C：0.01-0.05wt％、Mn：0.1-0.3wt％、Si：0.005-0.01wt％、S：0.005-0.010wt％、P：0.005-0.015wt％，余量为铁及必不可少的杂质；此处含量以外皮钢带含量100％计。
药芯中各成分占焊丝的重量的百分比为：萤石：4.5％、二氧化锆：0.2％、电容镁砂：1.2％、LaAlO3：0.2％、中碳锰铁：4.0％、高碳锰铁：4.5％、金属铬：1.2％、75硅铁:0.7％、钼铁：1.5％、钒铁：1.0％、钨粉：0.2％、铁粉:10.3％，然后将药芯中各成分混合均匀；
将低碳钢钢带轧制成U型，加入搅拌均匀的药粉，通过对接形式包裹、轧制、拉拔成直径为3.2mm。
焊后热处理并检测，其表面成型好，无裂纹，平均硬度为HB332。
实施例3
将低碳钢钢带作为焊丝的外皮，C：0.01-0.05wt％、Mn：0.1-0.3wt％、Si：0.005-0.01wt％、S：0.005-0.010wt％、P：0.005-0.015wt％，余量为铁及必不可少的杂质；此处含量以外皮钢带含量100％计。
药芯中各成分占焊丝的重量的百分比为：萤石：4.5％、二氧化锆：0.2％、电容镁砂：1.2％、LaAlO3：0.3％、中碳锰铁：4.0％、高碳锰铁：5.5％、金属铬：1.2％、75硅铁:1.0％、钼铁：2.0％、钒铁：2.0％、钨粉：0.5％、铁粉:10％，然后将药芯中各成分混合均匀；
将低碳钢钢带轧制成U型，加入搅拌均匀的药粉，通过对接形式包裹、轧制、拉拔成直径为3.2mm。
焊后热处理并检测，其表面成型好，无裂纹，平均硬度为HB348。
实施例4
将低碳钢钢带作为焊丝的外皮，成分为：C：0.01-0.05wt％、Mn：0.1-0.3wt％、Si：0.005-0.01wt％、S：0.005-0.010wt％、P：0.005-0.015wt％，余量为铁及必不可少的杂质；此处含量以外皮钢带含量100％计。
药芯中各成分占焊丝的重量的百分比为：萤石：4.5％、二氧化锆：0.3％、电容镁砂：0.7％、LaAlO3：0.3％、中碳锰铁：5.0％、高碳锰铁：4.5％、金属铬：1.5％、75硅铁:1.0％、钼铁：2.5％、钒铁：3.0％、钨粉：0.5％、铁粉:12.2％，然后将药芯中各成分混合均匀；
将低碳钢钢带轧制成U型，加入搅拌均匀的药粉，通过对接形式包裹、轧制、拉拔成直径为3.2mm。
焊后热处理并检测，其表面成型好，无裂纹，平均硬度为HB330。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无缝钢管轧制用芯棒专用硬面堆焊焊丝，该焊丝由外皮钢带和药芯组成，其特征在于该药芯组成和含量为：萤石3.5-4.5重量份、二氧化锆0.1-0.5重量份、电容镁砂0.5-2.0重量份、LaAlO30.1-0.3重量份、中碳锰铁4.0-5.0重量份、高碳锰铁4.5-5.5重量份、金属铬0.9-1.5重量份、75硅铁0.5-1.0重量份、钼铁1.5-2.5重量份、钒铁1.0-3.0重量份、钨粉0.1-0.5重量份、铁粉9.7-12.2重量份。
2.根据权利要求1所述的无缝钢管轧制用芯棒专用硬面堆焊焊丝，其特征在于：所述药芯重量为焊丝重量的25-35％，药芯焊丝的直径为φ3.2mm。
3.根据权利要求1所述的无缝钢管轧制用芯棒专用硬面堆焊焊丝，其特征在于所述外皮钢带包含以下成分：C 0.01-0.15％、Mn 0.1-0.5％、Si 0.005-0.015％、S 0.005-0.010％、P 0.005-0.015％，余量为铁及必不可少的杂质。
4.根据权利要求3所述的无缝钢管轧制用芯棒专用硬面堆焊焊丝，其特征在于所述外皮钢带包含以下成分：C 0.01-0.05wt％、Mn 0.1-0.3wt％、Si 0.005-0.01wt％、S 0.005-0.010wt％、P 0.005-0.015wt％，余量为铁及必不可少的杂质。
5.根据权利要求1-4任一所述的无缝钢管轧制用芯棒专用硬面堆焊焊丝，其特征在于：所述萤石4.5重量份、二氧化锆0.1重量份、电容镁砂1.0重量份、LaAlO30.1重量份、中碳锰铁4.0重量份、高碳锰铁5.0重量份、金属铬1.0重量份、75硅铁0.5重量份、钼铁1.5重量份、钒铁3.0重量份、钨粉0.5重量份、铁粉10重量份。
6.根据权利要求1-4任一所述的无缝钢管轧制用芯棒专用硬面堆焊焊丝，其特征在于：所述萤石4.5重量份、二氧化锆0.2重量份、电容镁砂1.2重量份、LaAlO30.2重量份、中碳锰铁4.0重量份、高碳锰铁4.5重量份、金属铬1.2重量份、75硅铁0.7重量份、钼铁1.5重量份、钒铁1.0重量份、钨粉0.2重量份、铁粉10.3重量份。
7.根据权利要求1-4任一所述的无缝钢管轧制用芯棒专用硬面堆焊焊丝，其特征在于：所述萤石4.5重量份、二氧化锆0.2重量份、电容镁砂1.2重量份、LaAlO30.3重量份、中碳锰铁4.0重量份、高碳锰铁5.5重量份、金属铬1.2重量份、75硅铁1.0重量份、钼铁2.0重量份、钒铁2.0重量份、钨粉0.5重量份、铁粉10重量份。
8.根据权利要求1-4任一所述的无缝钢管轧制用芯棒专用硬面堆焊焊丝，其特征在于：所述萤石4.5重量份、二氧化锆0.3重量份、电容镁砂0.7重量份、LaAlO30.3重量份、中碳锰铁5.0重量份、高碳锰铁4.5重量份、金属铬1.5重量份、75硅铁1.0重量份、钼铁2.5重量份、钒铁3.0重量份、钨粉0.5重量份、铁粉12.2重量份。
9.一种权利要求1至8任一权利要求所述的无缝钢管轧制用芯棒专用硬面堆焊焊丝的制备方法，包括以下步骤：
①将药芯各组分混合均匀后待用；
②将外皮置于焊丝成型机内、陆续将待用的药芯混合料注入横向弯制成“U”型的外皮凹槽内，进而卷制成丝、经细拉至Φ3.2mm即得无缝钢管轧制用芯棒专用硬面堆焊焊丝。
10.一种无缝钢管轧制用芯棒的焊接方法，该焊接方法采用权利要求1-8任一所述的无缝钢管轧制用芯棒专用硬面堆焊焊丝焊接该无缝钢管轧制用芯棒，焊接参数：I＝400A,U＝26V,V＝30m/h。
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