CN109706402B

CN109706402B - 一种双相不锈钢熔化极气体保护焊丝的制备方法

Info

Publication number: CN109706402B
Application number: CN201811609025.6A
Authority: CN
Inventors: 蒋超; 陈旭东; 杨金道; 廖夕均; 叶清; 徐亮; 谢大凯; 袁方明
Original assignee: Zhejiang Tenglong Stainless Steel Wires Co ltd
Current assignee: Zhejiang Tenglong stainless steel rod and wire Co.,Ltd.
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2020-12-25
Anticipated expiration: 2038-12-27
Also published as: CN109706402A

Abstract

本发明公开了一种双相不锈钢熔化极气体保护焊丝的制备方法，对具有特定化学组成的双相不锈钢线材先后进行剥皮、皮膜处理、粗抽、酸洗、退火、砂光和最终处理，制备得到的双相不锈钢熔化极气体保护焊丝表面光亮，没有拉痕、裂纹、起翘等缺陷，同时微观组织细小均匀。该双相不锈钢熔化极气体保护焊丝力学性能优异，其抗拉强度为1100～1300MPa，延伸率为5～10%，HRC硬度为25～30，且具有优异的耐腐蚀性能和耐应力腐蚀开裂性能，可以在包括硫酸、盐酸、磷酸以及苛性碱等多种腐蚀介质环境中工作，在环境温度极限为‑40℃之内，可以广泛应用在海洋工程结构焊接中，有效提高焊接结构在海水中抗点蚀和耐应力腐蚀开裂性能。

Description

一种双相不锈钢熔化极气体保护焊丝的制备方法

技术领域

本发明涉及一种焊丝的制备方法，具体是一种双相不锈钢熔化极气体保护焊丝的制备方法。

背景技术

随着国内核电、超（超）临界锅炉、海洋工程、长输管线等制造产业的不断发展及新钢种产品质量的不断提升，各类压力容器、海上采油平台等已向高参数、高温、高压（或低温）方向发展，工作条件越来越苛刻，对焊接材料产品质量提出了更加严格的要求。

2209 系列焊接材料是随着第二代双相不锈钢 2205 的出现而开发的，但目前材料的力学性能、焊接工艺性和耐腐蚀性等方面仍有待提高。因双相不锈钢熔化极气体保护焊丝生产流程长，控制难度大，目前应用于特殊行业的高品质双相不锈钢气体保护实心焊丝仍需进口。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种双相不锈钢熔化极气体保护焊丝的制备方法，制备得到的双相不锈钢熔化极气体保护焊丝力学性能优异，其抗拉强度为1100～1300MPa，延伸率为5～10%，HRC硬度为25～30，且具有优异的耐腐蚀性能和耐应力腐蚀开裂性能，可以在包括硫酸、盐酸、磷酸以及苛性碱等多种腐蚀介质环境中工作，在环境温度极限为-40℃之内，可以广泛应用在海洋工程结构焊接中，有效提高焊接结构在海水中抗点蚀和耐应力腐蚀开裂性能。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种双相不锈钢熔化极气体保护焊丝的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、剥皮：准备Ф5.5mm的双相不锈钢线材，该双相不锈钢线材的重量百分比组成包括：Cr21.0～23.5%、Ni7.5～9.5%、Mo2.5～3.5%、Mn0.5～2.0%、C≤0.03%、Si≤0.9%、P≤0.03%、S≤0.01%、Cu≤0.4%、N≤0.2%，余量为Fe以及不可避免的杂质；在剥皮机上以7～8m/min的速度剥皮至Ф5.35mm；

步骤二、皮膜处理：在装有皮膜剂溶液的皮膜槽中对Ф5.35的双相不锈钢线材表面进行皮膜处理，之后烘干；

步骤三、粗抽：将皮膜处理并烘干的双相不锈钢线材在拉丝机上进行单道或多道拉拔，总减面率为28～45%；

步骤四、酸洗：将粗抽后的双相不锈钢线材在酸洗槽内进行电解酸洗；

步骤五、退火：将酸洗后的双相不锈钢线材进行1000～1080℃的在线光亮退火，该双相不锈钢线材在退火炉中的走线速度为1.5～3m/min；在线光亮退火后在1～3min内急冷至室温；

步骤六、砂光：将退火后的双相不锈钢线材在砂带打磨机上进行环绕式打磨、抛光；

步骤七、最终处理：将砂光后的双相不锈钢线材在拉丝机上进行单道或多道拉拔，总减面率为38～50%，拉拔至Ф3.2mm，定盘包装，即制备得到双相不锈钢熔化极气体保护焊丝成品。

作为优选，制备得到的双相不锈钢熔化极气体保护焊丝成品的微观组织中，铁素体的面积含量为50～75%，奥氏体的含量为25～50%。

作为优选，步骤二中，所用皮膜剂为河北纳泰化工有限公司提供的型号为PM-02的产品，所述的皮膜剂溶液的比重为1.13～1.15g/cm³，所述的皮膜剂溶液的温度为70～110℃，皮膜处理时间为5～30min；所述的烘干温度为70～160℃，烘干时间为30～50min。

作为优选，步骤四中，酸洗槽内盛装的硫酸溶液的浓度为180～280g/L，电解电流为300～400A，电解电压为1～10V。

作为优选，步骤六中，所用砂带为320#的氧化铝砂带。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明制备方法对具有特定化学组成的双相不锈钢线材先后进行剥皮、皮膜处理、粗抽、酸洗、退火、砂光和最终处理，剥皮、皮膜处理、酸洗、砂光可确保线材无表面缺陷，结合退火和多道拉拔及减面率控制，可使制备得到的双相不锈钢熔化极气体保护焊丝表面光亮，没有拉痕、裂纹、起翘等缺陷，同时可使制备得到的双相不锈钢熔化极气体保护焊丝微观组织细小均匀。本发明制备得到的双相不锈钢熔化极气体保护焊丝力学性能优异，其抗拉强度为1100～1300MPa，延伸率为5～10%，HRC硬度为25～30，且具有优异的耐腐蚀性能和耐应力腐蚀开裂性能，可以在包括硫酸、盐酸、磷酸以及苛性碱等多种腐蚀介质环境中工作，在环境温度极限为-40℃之内，可以广泛应用在海洋工程结构焊接中，有效提高焊接结构在海水中抗点蚀和耐应力腐蚀开裂性能。本发明制备得到的双相不锈钢熔化极气体保护焊丝可用于焊接SAF2304、S31803、S32205等双相不锈钢，用于海洋平台油气、石油化工设备等管路***、出油管线、提升管等的短弧焊接、喷射电弧焊接或者脉冲电弧焊接等焊接。

附图说明

图1为实施例1制备得到的双相不锈钢熔化极气体保护焊丝成品的金相图片（1000×）；

图2为实施例2制备得到的双相不锈钢熔化极气体保护焊丝成品的金相图片（1000×）。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1的一种双相不锈钢熔化极气体保护焊丝的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、剥皮：准备Ф5.5mm的双相不锈钢线材，该双相不锈钢线材的重量百分比组成包括：Cr21.8%、Ni7.8%、Mo2.6%、Mn0.7%、C≤0.03%、Si≤0.9%、P≤0.03%、S≤0.01%、Cu≤0.4%、N≤0.2%，余量为Fe以及不可避免的杂质；在剥皮机上以7m/min的速度剥皮至Ф5.35mm；

步骤二、皮膜处理：在装有皮膜剂溶液的皮膜槽中对Ф5.35的双相不锈钢线材表面进行皮膜处理，之后烘干；其中，皮膜剂溶液的比重为1.13g/cm³，皮膜剂溶液的温度为85℃，皮膜处理时间为18min；烘干温度为120℃，烘干时间为35min；

步骤三、粗抽：将皮膜处理并烘干的双相不锈钢线材在拉丝机上进行拉拔，由Ф5.35mm拉Ф4.8mm拉Ф4.3mm；

步骤四、酸洗：将粗抽后的双相不锈钢线材在酸洗槽内进行电解酸洗，酸洗槽内盛装的硫酸溶液的浓度为200g/L，电解电流为350A，电解电压为5V；

步骤五、退火：将酸洗后的双相不锈钢线材进行1020℃的在线光亮退火，该双相不锈钢线材在退火炉中的走线速度为1.5m/min；在线光亮退火后在1～2min内急冷至室温；

步骤六、砂光：将退火后的双相不锈钢线材在砂带打磨机上进行环绕式打磨、抛光，其中，所用砂带为320#的氧化铝砂带；

步骤七、最终处理：将砂光后的双相不锈钢线材在拉丝机上进行拉拔，由Ф4.3mm拉Ф3.6mm拉Ф3.2mm，定盘包装，即制备得到双相不锈钢熔化极气体保护焊丝成品。

实施例1制备得到的双相不锈钢熔化极气体保护焊丝成品表面光亮，没有拉痕、裂纹、起翘等缺陷，其金相图片见图1。从图1可见，其微观组织细小均匀，微观组织中，铁素体的面积含量约为60%，奥氏体的含量约为40%。

经测试，实施例1制备得到的双相不锈钢熔化极气体保护焊丝成品的抗拉强度为1139MPa，延伸率为8%，HRC硬度为26。

用实施例1制备得到的双相不锈钢熔化极气体保护焊丝成品焊接S31803不锈钢，经模拟海水环境测试三个月，焊缝处未出现明显点蚀和应力腐蚀开裂现象。

实施例2的一种双相不锈钢熔化极气体保护焊丝的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、剥皮：准备Ф5.5mm的双相不锈钢线材，该双相不锈钢线材的重量百分比组成包括：Cr22.9%、Ni8.5%、Mo3.0%、Mn1.8%、C≤0.03%、Si≤0.9%、P≤0.03%、S≤0.01%、Cu≤0.4%、N≤0.2%，余量为Fe以及不可避免的杂质；在剥皮机上以8m/min的速度剥皮至Ф5.35mm；

步骤二、皮膜处理：在装有皮膜剂溶液的皮膜槽中对Ф5.35的双相不锈钢线材表面进行皮膜处理，之后烘干；其中，皮膜剂溶液的比重为1.15g/cm³，皮膜剂溶液的温度为100℃，皮膜处理时间为25min；烘干温度为100℃，烘干时间为45min；

步骤三、粗抽：将皮膜处理并烘干的双相不锈钢线材在拉丝机上进行拉拔，由Ф5.35mm拉Ф4.6mm拉Ф4.1mm；

步骤四、酸洗：将粗抽后的双相不锈钢线材在酸洗槽内进行电解酸洗，酸洗槽内盛装的硫酸溶液的浓度为260g/L，电解电流为380A，电解电压为8V；

步骤五、退火：将酸洗后的双相不锈钢线材进行1060℃的在线光亮退火，该双相不锈钢线材在退火炉中的走线速度为2.5m/min；在线光亮退火后在2～3min内急冷至室温；

步骤七、最终处理：将砂光后的双相不锈钢线材在拉丝机上进行单道或多道拉拔，由Ф4.1mm拉Ф3.5mm拉Ф3.2mm，定盘包装，即制备得到双相不锈钢熔化极气体保护焊丝成品。

实施例2制备得到的双相不锈钢熔化极气体保护焊丝成品表面光亮，没有拉痕、裂纹、起翘等缺陷，其金相图片见图2。从图2可见，其微观组织细小均匀，微观组织中，铁素体的面积含量约为70%，奥氏体的含量约为30%。

经测试，实施例2制备得到的双相不锈钢熔化极气体保护焊丝成品的抗拉强度为1283MPa，延伸率为6%，HRC硬度为29。

用实施例2制备得到的双相不锈钢熔化极气体保护焊丝成品焊接S32205不锈钢，经模拟海水环境测试六个月，焊缝处未出现明显点蚀和应力腐蚀开裂现象。

Claims

1.一种双相不锈钢熔化极气体保护焊丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、剥皮：准备Ф5.5mm的双相不锈钢线材，该双相不锈钢线材的重量百分比组成包括：Cr21.0～23.5％、Ni7.5～9.5％、Mo2.5～3.5％、Mn0.5～2.0％、C≤0.03％、Si≤0.9％、P≤0.03％、S≤0.01％、Cu≤0.4％、N≤0.2％，余量为Fe以及不可避免的杂质；在剥皮机上以7～8m/min的速度剥皮至Ф5.35mm；

步骤三、粗抽：将皮膜处理并烘干的双相不锈钢线材在拉丝机上进行单道或多道拉拔，总减面率为28～45％；

步骤七、最终处理：将砂光后的双相不锈钢线材在拉丝机上进行单道或多道拉拔，总减面率为38～50％，拉拔至Ф3.2mm，定盘包装，即制备得到双相不锈钢熔化极气体保护焊丝成品，制备得到的双相不锈钢熔化极气体保护焊丝成品的微观组织中，铁素体的面积含量为50～75％，奥氏体的含量为25～50％。

2.根据权利要求1所述的一种双相不锈钢熔化极气体保护焊丝的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述的皮膜剂溶液的温度为70～110℃，皮膜处理时间为5～30min；所述的烘干温度为70～160℃，烘干时间为30～50min。

3.根据权利要求1所述的一种双相不锈钢熔化极气体保护焊丝的制备方法，其特征在于，步骤四中，酸洗槽内盛装的硫酸溶液的浓度为180～280g/L，电解电流为300～400A，电解电压为1～10V。

4.根据权利要求1所述的一种双相不锈钢熔化极气体保护焊丝的制备方法，其特征在于，步骤六中，所用砂带为320#的氧化铝砂带。