CN106271204B - 一种用于钻具耐磨带堆焊的含钛药芯焊丝 - Google Patents

一种用于钻具耐磨带堆焊的含钛药芯焊丝 Download PDF

Info

Publication number
CN106271204B
CN106271204B CN201610791533.5A CN201610791533A CN106271204B CN 106271204 B CN106271204 B CN 106271204B CN 201610791533 A CN201610791533 A CN 201610791533A CN 106271204 B CN106271204 B CN 106271204B
Authority
CN
China
Prior art keywords
welding
wire
flux
surplus
cored wire
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610791533.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106271204A (zh
Inventor
赵学彬
刘飞
任勇
杨佰超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Wisdom Technology Development Co Ltd
Original Assignee
Beijing Wisdom Technology Development Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Wisdom Technology Development Co Ltd filed Critical Beijing Wisdom Technology Development Co Ltd
Priority to CN201610791533.5A priority Critical patent/CN106271204B/zh
Publication of CN106271204A publication Critical patent/CN106271204A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106271204B publication Critical patent/CN106271204B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053—Fe as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • B23K35/0261—Rods, electrodes, wires
    • B23K35/0266—Rods, electrodes, wires flux-cored

Abstract

一种用于钻具耐磨带堆焊的含钛药芯焊丝，属于材料加工焊接材料领域。粉体药芯的质量百分含量：钛铁:30‑55，硼铁：4‑10，电解锰：5‑10，金属铬粉：10‑20，石墨：1‑3，铁粉：余量；药芯焊丝外皮带材为SPCC钢带；粉体药芯在所述空心焊丝中的填充率为20‑25％。采用气保焊制备堆焊合金工艺,焊接工艺参数为：电压28‑32V；电流260‑380A；送丝速度：410‑510mm/min；气体流速：15‑25L/min；焊丝伸出导电嘴的距离：19‑25mm。药芯焊丝制备的堆焊合金硬度更高，硬质相颗粒细小，提高冲击条件下的耐磨性，焊接工艺良好，具有优良的抗冲击和耐磨性。

Description

一种用于钻具耐磨带堆焊的含钛药芯焊丝
技术领域
本发明属于材料加工焊接材料领域，涉及一种含钛的耐磨堆焊药芯焊丝，在石油钻具的耐磨带堆焊中使用。
背景技术
磨损是造成石油钻具失效的主要原因之一，给石油钻采带来巨大的成本和材料消耗。在现代工业和技术发展中，石油钻具在使用中面对越来越恶劣的冲击磨损环境,对材料耐冲击磨损性能要求越来越高。
耐磨带堆焊合金在一定冲击力的作用下的耐磨性取决于很多因素,主要决定于基底组织与硬质相的匹配。为了应对冲击磨损的复杂磨损环境,要求堆焊金属既有一定的硬度又有理想的韧性。
发明内容
本发明的目的是提供在冲击磨损环境下具有优良耐磨性的药芯焊丝。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：为了提高堆焊合金的硬度用显微硬度更高的硼化物来代替普遍采用的碳化物作为耐磨骨架；为了改善堆焊合金的韧性和抗裂性，减少碳的含量，并加入Mn元素作为奥氏体化元素使堆焊合金的基体中物相主要为铁素体和奥氏体，同时由于Mn的加入，堆焊后合金在冲击条件下还有加工硬化能力，更为重要的是，大量Ti元素的加入，极大的细化了硬质相，而且Ti的碳化物本身硬度高、粒度小，这样既满足韧性又满足硬度需求。
基于上述技术构想，本发明的一种含钛耐磨带药芯焊丝，其特征在于，其粉体药芯的组分及各组分的质量百分含量(％)是：钛铁:30-55，硼铁：4-10，电解锰：5-10，金属铬粉：10-20，石墨：1-3，铁粉：余量；药芯焊丝外皮带材为SPCC钢带；粉体药芯在空心焊丝即外皮带材中的填充率为25-35％。所述钛铁的组分及各组分百分比为Ti30-40％，Fe余量；硼铁的组分及各组分百分比为B 18-20％，C≤0.1％，Fe余量；电解锰的组分为Mn大于等于99.5％，C≤0.08％，余量杂质；金属铬的组分为Cr大于等于99.8％，余量杂质；石墨的组分为C大于等于99.7％，余量杂质。
采用本发明上述药芯焊丝制备一种含TiC硬质相耐磨带合金的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，按照上述粉芯配比药芯轧制焊丝，得到直径1.6mm的粉芯丝材；步骤2，采用气保焊制备堆焊合金工艺，焊接工艺参数为：电压28-32V；电流260-380A；送丝速度：410-510mm/min；气体流速：15-25L/min；焊丝伸出导电嘴的距离：19-25mm。
所述堆焊工艺进行优化，将堆焊工艺参数设定为：电压28-30V；电流280-320A；送丝速度：410-510mm/min；气体流速：18-25L/min；焊丝伸出导电嘴的距离：21-25mm。
优选所述药芯焊丝，焊丝各组分范围优选如下：钛铁30-35％，硼铁4-6％，电解锰5-7％，金属铬粉10-15％，石墨1-2％，铁粉余量。
优选钛铁的组分及各组分百分比为Ti30-40％，Fe余量；硼铁的组分及各组分百分比为B 18-20％，C≤0.1％，Fe余量；电解锰的组分为Mn99.5％，C≤0.08％，余量杂质；金属铬的组分为Cr 99.8％，余量杂质；石墨的组分为C99.7％，余量杂质。
在堆焊合金中形成的合金元素的含量在如下范围内：Ti：2～6wt.％；Mn：1～2.5wt.％；B：0.2～0.5wt.％；C：0.1～0.3wt.％；Fe：余量；
采用这种药芯焊丝在上述工艺条件下制备的堆焊合金，Ti主要以TiC形式存在，B以Fe2B和Mn2B形式存在并分布于基体之中，硼化物(Mn2B，Fe2B)做为合金的主要耐磨骨架，耐磨性较好，Mn在基体中使基体中的物相主要为铁素体和奥氏体，Ti的碳化物本身硬度高、粒度小，有效的提高了基体韧性，减少裂纹的产生。
药芯焊丝中主要成分作用如下:
钛：细化晶粒，形成细小的碳化物硬质相，能够极大的提高熔敷金属的硬度和韧性。
锰：奥氏体化元素，使堆焊后的金属基体物相主要为铁素体和奥氏体，不产生马氏体，并在冲击环境下，产生冲击硬化。同时Mn也是产生硬质相Mn2B的元素与Fe2B共同构成硬质相骨架，增加耐磨性。
硼：获得高硬度的硼化物主要是Fe2B和Mn2B，从而提高堆焊合金的耐磨性。同时由于硼在室温下在基体中的溶解度很低，所以对基体的性质影响很小。
碳：使基体获得一定的强度，少量的碳形成硬质相与硼化物构成耐磨骨架。
本发明含钛钻杆耐磨带堆焊药芯焊丝，还可以加入镍，铌及稀土元素，改善硬质相形态，从而提高耐磨性。
用本发明研制的药芯焊丝制备的堆焊合金含有高硬度的TiC，合金硬度更高，能达到HRC 58-61，提高冲击条件下的耐磨性。结果表明焊接工艺性良好，堆焊后金属在一定冲击条件下，耐磨性优良，实现了发明目的。
附图说明
图1为实例堆焊的钻杆耐磨带图。
图2为实例堆焊合金的洛式硬度图。
图3为实例堆焊合金的磨粒磨损实验失重图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
选用12×0.4(宽度为12mm，厚度为0.4mm)的SPCC钢带。先将其轧成U形。按照药芯配比设计配成药粉，加粉轧制并减径成直径1.6mm的焊丝。
实施例1、150GH
一种含钛钻杆耐磨带堆焊药芯焊丝包括SPCC空心焊丝和粉体药芯，所述粉体药芯的配比是：钛铁30％，硼铁4％，电解锰5％，金属铬粉10％，石墨1％，铁粉余量，填粉率为22％。将堆焊工艺参数设定为：电压28-30V；电流280-300A；送丝速度：410-510mm/min；气体流速：18-25L/min；焊丝伸出导电嘴的距离：21-25mm。上述工艺制备的堆焊合金成分为：Ti：2wt.％；Mn：1.1wt.％；B：0.2wt.％；C：0.1wt.％；Fe：余量。所得堆焊层平均硬度为HRC58，焊缝外形美观，没有裂纹。耐磨带堆焊外观见图1，耐磨带洛式硬度见图2。
实施例2、155GH
一种含钛钻杆耐磨带堆焊药芯焊丝包括SPCC空心焊丝和粉体药芯，所述粉体药芯的配比是：钛铁45％，硼铁6％，电解锰8％，金属铬粉15％，石墨2％，铁粉余量，填粉率为23％。将堆焊工艺参数设定为：电压28-30V；电流280-300A；送丝速度：410-510mm/min；气体流速：18-25L/min；焊丝伸出导电嘴的距离：21-25mm。上述工艺制备的堆焊合金成分为：Ti：3.6wt.％；Mn：1.8wt.％；B：0.3wt.％；C：0.4wt.％；Fe：余量。所得堆焊层平均硬度为HRC60，焊缝外形美观，没有裂纹。耐磨带堆焊外观见图1，耐磨带洛式硬度见图2。
实施例3、160GH
一种含钛钻杆耐磨带堆焊药芯焊丝包括SPCC空心焊丝和粉体药芯，所述粉体药芯的配比是：钛铁55％，硼铁10％，电解锰10％，金属铬粉20％，石墨3％，铁粉余量，填粉率为25％。将堆焊工艺参数设定为：电压30-32V；电流290-330A；送丝速度：410-510mm/min；气体流速：18-25L/min；焊丝伸出导电嘴的距离：21-25mm。上述工艺制备的堆焊合金成分为：Ti：6wt.％；Mn：2.5wt.％；B：0.5wt.％；C：0.3wt.％；Fe：余量。所得堆焊层平均硬度为HRC62，焊缝外形美观，没有裂纹。耐磨带堆焊外观见图1，耐磨带洛式硬度见图2。
对实例所制备堆焊合金进行耐磨损实验，采用MLS-225型湿砂橡胶轮式磨粒磨损试验机进行。磨损试样尺寸为57×25.5×6mm，试验参数如下：橡胶轮转速：240r/min；橡胶轮直径：178mm；橡胶轮硬度：60(绍尔硬度)；载荷100N；橡胶轮转数：预磨1000转、精磨5000转、磨料：粒度40-70目石英砂。材料耐磨性能用磨损的失重量来衡量。磨损失重见图3。
在上述实施例中，所述钛铁的组分及各组分百分比为Ti30-40％，Fe余量；硼铁的组分及各组分百分比为B 18-20％，C≤0.1％，Fe余量；电解锰的组分为Mn99.5％，C≤0.08％，余量杂质；金属铬的组分为Cr 99.8％，余量杂质；石墨的组分为C99.7％，余量杂质。
本发明的焊丝不受上述实例的限制，任何在本发明的权利要求书要求保护的范围内的改进和变化都在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于钻具耐磨带堆焊的含钛药芯焊丝，其特征在于，其粉体药芯的组分及各组分的质量百分含量(％)是：钛铁:30-55，硼铁：4-10，电解锰：5-10，金属铬粉：10-20，石墨：1-3，铁粉：余量；药芯焊丝外皮带材为SPCC钢带；粉体药芯在空心焊丝即外皮带材中的填充率为25-35％；
钛铁的组分及各组分百分比为Ti30-40％，Fe余量；硼铁的组分及各组分百分比为B18-20％，C≤0.1％，Fe余量；电解锰的组分为Mn99.5％，C≤0.08％，余量杂质；金属铬的组分为Cr 99.8％，余量杂质；石墨的组分为C99.7％，余量杂质；
在堆焊合金中C：0.1～0.3wt.％。
2.按照权利要求1所述的一种用于钻具耐磨带堆焊的含钛药芯焊丝，其特征在于，钛铁30-35％，硼铁4-6％，电解锰5-7％，金属铬粉10-15％，石墨1-2％，铁粉余量。
3.按照权利要求1所述的一种用于钻具耐磨带堆焊的含钛药芯焊丝，其特征在于，钛铁55％，硼铁10％，电解锰10％，金属铬粉20％，石墨3％，铁粉余量，填粉率为25％。
4.采用权利要求1所述的药芯焊丝制备一种含TiC硬质相耐磨带合金的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，按照上述粉体药芯配比轧制焊丝，得到直径1.6mm的药芯焊丝；
步骤2，采用气保焊制备堆焊合金工艺，焊接工艺参数为：电压28-32V；电流260-380A；送丝速度：410-510mm/min；气体流速：15-25L/min；焊丝伸出导电嘴的距离：19-25mm。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，堆焊工艺进行优化，将堆焊工艺参数设定为：电压28-30V；电流280-320A；送丝速度：410-510mm/min；气体流速：18-25L/min；焊丝伸出导电嘴的距离：21-25mm。
CN201610791533.5A 2016-08-31 2016-08-31 一种用于钻具耐磨带堆焊的含钛药芯焊丝 Active CN106271204B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610791533.5A CN106271204B (zh) 2016-08-31 2016-08-31 一种用于钻具耐磨带堆焊的含钛药芯焊丝

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610791533.5A CN106271204B (zh) 2016-08-31 2016-08-31 一种用于钻具耐磨带堆焊的含钛药芯焊丝

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106271204A CN106271204A (zh) 2017-01-04
CN106271204B true CN106271204B (zh) 2019-07-12

Family

ID=57673433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610791533.5A Active CN106271204B (zh) 2016-08-31 2016-08-31 一种用于钻具耐磨带堆焊的含钛药芯焊丝

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106271204B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112404787B (zh) * 2020-11-13 2022-04-12 湘潭大学 一种双主耐磨相的高硼堆焊药芯焊丝及其应用方法
CN113182730B (zh) * 2021-05-08 2023-04-07 广西辉煌耐磨技术股份有限公司 一种高性能硬面堆焊药芯焊丝
CN114211154B (zh) * 2021-11-19 2023-01-17 济南法瑞钠焊接器材股份有限公司 一种高钛焊后无裂纹的复合耐磨板药芯焊丝
CN113977131B (zh) * 2021-12-01 2022-11-04 北京智双科技发展有限公司 一种碳化钛高抗裂型堆焊药芯焊丝、制备方法和应用
CN116393693B (zh) * 2023-06-08 2023-09-12 中建安装集团有限公司 铁基堆焊合金材料、铁基堆焊合金层及制备方法和应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6483397A (en) * 1987-09-28 1989-03-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Composite wire for build-up welding for hard facing
CN101653875A (zh) * 2009-09-29 2010-02-24 西安鑫兴金属材料有限公司 药芯耐磨堆焊电焊条
CN101664862A (zh) * 2009-09-25 2010-03-10 王新虎 一种铁基高钛耐磨堆焊药芯焊丝
CN101670501A (zh) * 2009-09-25 2010-03-17 王新虎 一种铁基耐磨堆焊药芯焊丝
CN101954549A (zh) * 2010-09-19 2011-01-26 山东建筑大学 一种氩弧熔覆铁基粉末
CN102581515A (zh) * 2012-03-16 2012-07-18 北京工业大学 一种钻杆接头耐磨带用铁基堆焊药芯焊丝

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6483397A (en) * 1987-09-28 1989-03-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Composite wire for build-up welding for hard facing
CN101664862A (zh) * 2009-09-25 2010-03-10 王新虎 一种铁基高钛耐磨堆焊药芯焊丝
CN101670501A (zh) * 2009-09-25 2010-03-17 王新虎 一种铁基耐磨堆焊药芯焊丝
CN101653875A (zh) * 2009-09-29 2010-02-24 西安鑫兴金属材料有限公司 药芯耐磨堆焊电焊条
CN101954549A (zh) * 2010-09-19 2011-01-26 山东建筑大学 一种氩弧熔覆铁基粉末
CN102581515A (zh) * 2012-03-16 2012-07-18 北京工业大学 一种钻杆接头耐磨带用铁基堆焊药芯焊丝

Also Published As

Publication number Publication date
CN106271204A (zh) 2017-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106271204B (zh) 一种用于钻具耐磨带堆焊的含钛药芯焊丝
Melibaev et al. Technology of Repair of Parts of Agricultural Machines, Equipment with Composite Materials
CN103381527B (zh) 一种碳化钨增强铁基耐磨堆焊药芯焊丝
CN104708234B (zh) 一种铁基自保护药芯焊丝及其所制备的堆焊合金和方法
CN100513612C (zh) 一种自润滑耐磨堆焊合金
CN103406689A (zh) 一种wc颗粒增强镍基mig耐磨堆焊药芯焊丝
CN105945456B (zh) 一种耐热耐磨药芯焊丝
CN102581515B (zh) 一种钻杆接头耐磨带用铁基堆焊药芯焊丝
CN101670501A (zh) 一种铁基耐磨堆焊药芯焊丝
CN101524789B (zh) 一种套管友好型耐磨带堆焊药芯焊丝
CN104612591B (zh) 一种孕镶金刚石块体及其制备方法
CN110682032A (zh) 一种用于水泥挤压辊修复的自保护硬面堆焊药芯焊丝
CN104400259B (zh) 一种高硬度耐磨堆焊焊条
CN103894756A (zh) 一种钻杆接头耐磨带用Fe-Nb-Mo-Cr-Mn-B系铁基堆焊药芯焊丝
CN103111771B (zh) 一种低硼低铬铁基耐磨堆焊药芯焊丝
CN103911560A (zh) 一种电弧喷涂碳氮合金化耐高温磨损涂层及其制备方法
CN105695836A (zh) 一种WC-（Co+Ni+Cr）复合粘结相硬质合金的制备方法
CN103894757A (zh) 一种镍基含WC、NbC硬质合金的MIG堆焊用药芯焊丝
US20140238193A1 (en) Tube welding rod resistant to low stress abrasion
CN103060655B (zh) 一种制备铁基熔覆层用的合金粉末及涂覆层的制备方法
CN102407411B (zh) 一种含锰含硼铁基耐磨堆焊用药芯焊丝及堆焊合金的制备方法
CN104096989B (zh) 一种发动机气门堆焊用铁基喷焊粉
CN101575684A (zh) 一种钻杆接头自润滑耐磨堆焊合金
CN114055015A (zh) 一种自保护明弧堆焊药芯焊丝及其应用方法
CN102380716A (zh) 一种中铬含硼铁基耐磨堆焊用药芯焊丝及堆焊合金的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant