[發明專利]一種低合金鋼管的制備方法

有效

• 申請號: 202110437062.9
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113042928B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 張敏;張林;趙偉玲;何曉宇;王博玉;王雯靜;王怡;張千璽
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: B23K31/02
• 分類號: B23K31/02;B23K9/04;B23K9/173;B23K9/23;B23K35/02;B23K35/30;B23K35/38;B23K35/40;B21C37/04;B23K101/06
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 曾慶喜

本發明公開了一種低合金鋼管的制備方法，采用金屬型藥芯焊絲為原材料，焊絲按照質量百分比由以下組分組成，硅鐵0.72％，錳1.3％，鎳7.2?9％，鉻4.2?5.6％，鉬1.3％，釩鐵0.85％，硼0.03?0.08％，鈦鐵3％，鋁0.5％，鋯0.08?0.12％，稀土1％，其余為鐵，以上組分含量的質量百分比之和為100％；本發明使用金屬型藥芯焊絲為原料制備低合金鋼管與傳統的鋼管制備，具有以下優點：生產效率高，管件成形性好，鋼管制備過程中不需要過多的設備，成本較低；同時其增材制造用金屬型藥芯焊絲也可用于國防、能源、石油、化工、宇航和生物工程領域中相似結構件的增材制造。

技術領域

本發明屬于絲材-電弧增材制造技術領域，具體涉及一種低合金鋼管的制備方法。

背景技術

低合金鋼因其良好的強度、韌性、焊接性等綜合性能，被廣泛應用于國防、能源、石油、化工、宇航和生物工程等領域。尤其是低合金管道在石油、化工、能源和市政建設等國民經濟的重要部門有著更廣泛的應用，在輸送石油、天然氣以及易燃、易爆、有毒和具有腐蝕性酸、堿介質等重要任務中發揮著舉足輕重的作用。因此，保證管道工業的安全運行與發展是與國計民生息息相關的大事，國內外目前都十分重視管道工業。

鋼管根據加工方法不同分為無縫鋼管和焊接管。無縫鋼管是通過穿孔法和高速擠壓法得到的。穿孔法是用穿孔機穿孔，并同時用軋輥滾乳，最后用芯棒軋管機定徑壓延平整成型；高速擠壓法是在擠壓機中直接擠壓成型。焊接管是先將板材卷成管形，然后用電阻焊或埋弧自動焊加工成型，對于厚壁大口徑管也可由鋼錠經鍛造、軋制等工藝加工而成。根據上述管道制造工藝可知，在制造管道時，工藝繁瑣，設備需求多，制造成本高。

絲材-電弧增材制造(WAAM)采用熔化極氣體保護焊、鎢極氬弧焊或等離子焊為熱源，在預先規劃的路徑上熔化金屬絲材，逐層堆積形成金屬結構件，然后再通過少量機械加工或不需要后續加工即可滿足使用要求，與傳統的管道制備工藝相比，不需要過多設備，且生產周期短、成本低、材料的利用率高、自動化程度高。因此研制出一種用于增材制造低合金鋼管的金屬型藥芯焊絲，對管道的制備具有重大意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低合金鋼管的制備方法，其制備的鋼管具有優良的拉伸性能。

本發明所采用的技術方案是：一種低合金鋼管的制備方法，具體操作步驟如下：

步驟1、按照質量百分比分別稱取硅鐵粉0.72％，錳粉1.3％，鎳粉7.2-9％，鉻粉4.2-5.6％，鉬粉1.3％，釩鐵粉0.85％，硼粉0.03-0.08％，鈦鐵粉3％，鋁粉0.5％，鋯粉0.08-0.12％，稀土1％，其余為鐵粉，以上組分含量的質量百分比之和為100％；

步驟2、將步驟1稱取的合金粉在惰性氣體氛圍中加熱并保溫，得到藥芯粉末；

步驟3、將步驟2得到的藥芯粉末填入低碳鋼鋼帶U型槽內，經過閉合成型軋輥后制成2.50mm的焊絲，并通過逐級減徑的方法最終制成1.2mm的金屬型藥芯焊絲；

步驟4、將制備好的金屬型藥芯焊絲裝入全自動焊接機器人，并規劃焊接路徑、確定層高并編寫程序輸入至焊接機器中，運行焊接機器命令，采用MAG焊為熱源，采用螺旋上升形成管件的方式進行增材制造，得到低合金鋼管。

本發明的特點還在于，

步驟2中惰性氣氛為氬氣。

步驟2中加熱溫度為200～300℃，保溫時間為2～3h。

步驟4中MAG焊的工藝參數為：焊接速度0.21m/min～0.25m/min；每層焊槍提升4mm～6mm，保護氣體為90％Ar+10％CO₂。

本發明金屬型焊絲化學成分設計的依據下：