[發明專利]芯棒堆焊修復方法及芯棒堆焊層組織結構

有效

• 申請號: 201710556830.6
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN109226935B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 胡文彬;王心悅;高志明;田秋成
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K35/22;B23K35/30
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發明公開芯棒堆焊修復方法及芯棒堆焊層組織結構，通過藥芯焊絲堆焊修復失效的芯棒，提高基體與堆焊層之間的結合力，保證耐磨層表面具有較高的硬度和優異的耐磨性，從而獲得一種滿足芯棒性能要求的“基體+打底層+耐磨層”模式的堆焊層組織結構，打底層金相組織設計為由大量鐵素體+下貝氏體+碳化物組成，塑韌性好，有助于防止熱裂紋的產生，適用于承受強沖擊載荷作用的工件表面堆焊或硬面堆焊前的過渡層堆焊。耐磨層組織由馬氏體+殘余奧氏體+碳化物組成，有利于表面硬度和耐磨性的提高，充分滿足芯棒從基體到表面的綜合服役性能要求。

技術領域

本發明屬于焊機技術領域，更加具體地說，涉及一種對芯棒堆焊層組織結構的設計，具體是通過藥芯焊絲，采用埋弧焊技術修復失效的芯棒，設計芯棒堆焊層的組織結構。

背景技術

芯棒是生產無縫鋼管的重要工具，在生產過程中起支撐鋼管變形作用。芯棒質量的好壞直接決定了企業的生產效率，鋼管表面質量和生產成本。連軋管機組設備的生產維護費用中約50％以上是用于芯棒的消耗和報廢更換。芯棒上機使用壽命低，是我國鋼鐵制管企業目前普遍存在而且亟待解決的重大技術難題。芯棒在無縫鋼管生產中的工況條件非常惡劣，不僅要承受較大的徑向軋制力的作用，而且芯棒與鋼管之間還存在很大摩擦力。疲勞裂紋和磨損是芯棒主要的失效形式。當在線芯棒的裂紋和磨損較嚴重時，為了確保鋼管的表面質量和軋機安全，必須立即更換該芯棒，大大增加了企業的生產成本，造成企業停工一段時間。因此，對失效的芯棒進行修復不僅能夠節省企業生產成本，而且對保護資源也具有重大意義。修復失效的芯棒不僅指形狀和尺寸的修復，而且要求修復后的芯棒要達到甚至超過原有芯棒的性能和使用壽命。芯棒在無縫鋼管生產中的作用，要求芯棒必須具有較高的沖擊韌性和較高的硬度，以提高其抗裂紋和耐磨損的性能。然而，若芯棒材料碳含量較高，焊接性較差，焊接時易出現焊接裂紋缺陷，基體與堆焊層之間的結合力較差，將導致軋制過程中耐磨工作層剝落。因此，為了提高基體與堆焊層之間的結合力，保證耐磨層表面具有較高的硬度和優異的耐磨性，設計了一種新型的芯棒堆焊層組織結構。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，通過藥芯焊絲堆焊修復失效的芯棒，提高基體與堆焊層之間的結合力，保證耐磨層表面具有較高的硬度和優異的耐磨性，從而獲得一種滿足芯棒性能要求的“基體+打底層+耐磨層”模式的堆焊層組織結構。

本發明的技術目的通過下述技術方案予以實現：

芯棒堆焊修復方法，按照下述步驟進行：

步驟1，對芯棒進行超聲波探傷，除去芯棒表面的疲勞層及缺陷。

在步驟1中，特別是裂紋必須徹底清除。

步驟2，使用藥芯焊絲對芯棒進行打底層制備，藥芯焊絲的元素質量百分數為C0.05～0.10％、Si 0.45～0.70％、Mn 0.90～1.30％、Cr 13.00～18.00％、Mo 0.09～0.38％、V 0.03～0.07％、Ni 0.75～1.30％，其余為鐵；預熱溫度確定為250～300℃，焊道層間溫度控制在200～250℃，焊絲直徑為1—1.5mm，焊接電流為100～150A，電弧電壓為15～30V，焊接速度為5—10mm/s，電源極性為直流反接；

步驟3，使用藥芯焊絲對芯棒進行耐磨層制備，藥芯焊絲的元素質量百分數為C0.03～0.07％、Si 0.40～0.60％、Mn 1.00～1.35％、Cr 9.50～13.50％、Mo 0.30～0.65％、V 0.06～0.15％、Ni 1.15～1.80％，其余為鐵；預熱溫度確定為250～300℃，焊道層間溫度控制在200～250℃，焊絲直徑為1—1.5mm，焊接電流為100～150A，電弧電壓為15～30V，焊接速度為5—10mm/s，電源極性為直流反接。

在步驟2中，藥芯焊絲的元素質量百分數為C 0.06～0.08％、Si 0.50～0.70％、Mn0.90～1.20％、Cr 15.00～18.00％、Mo 0.10～0.20％、V 0.04～0.07％、Ni 0.8～1.0％，其余為鐵。