CN110549068A - 一种无缝钢管芯棒等径修复的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无缝钢管芯棒等径修复的工艺方法，具体步骤如下：步骤一、旧芯棒预处理；步骤二、芯棒预热处理；步骤三、芯棒与焊接的安装；步骤四、芯棒焊补；步骤五、芯棒降温处理；步骤六、芯棒回火处理。本发明焊接材料选用4Cr5MoSiV(H11)材料，其红硬性远高于目前常用的焊补材料，等径修复是在设定的马氏体转变温度325摄氏度以上进行，避免了冷态芯棒等径修复过程中马氏体的反复转变，焊补完成后焊补区域与热影响区域同时转变为马氏体，这样一来，既可以采用红硬性、韧性延展性高的焊丝进行芯棒修复，又可以提高焊补质量，避免焊接过程中由于温度的反复变化而产生巨大的热应力而出现裂纹，同时采用合金元素分布均匀的合金焊丝，提高修复芯棒的使用寿命奠定材料基础。

Description

一种无缝钢管芯棒等径修复的工艺方法

技术领域

本发明涉及芯棒修复方法领域，具体为一种无缝钢管芯棒等径修复的工艺方法。

背景技术

目前，中国首创并广泛使用的芯棒等径修复工艺，主要是采用3-4自动焊头、在没有预热的情况下进行的，采用的焊丝一般为0.20%C的低碳钢材料，中心包裹含Cr、Co、Mo、V等合金焊料；

一般芯棒修复的工艺方法不足之处在于：

1、芯棒在修复之前没有进行预热，并且选用的焊接材料一般多为为0.20%C的低碳钢材料，中心包裹含Cr、Co、Mo、V等合金焊料，但是合金材料分布不均匀，红硬性不够，修复芯棒效果不够好。

2、一般芯棒修复时没有保温装置，温度只能依靠焊机的机箱空间维持，这样温度容易快速散失，从而影响了芯棒焊补的效果，焊补过程中进行加热才能够在整个焊补过程中保证芯棒材料处于马氏体转变温度以上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无缝钢管芯棒等径修复的工艺方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无缝钢管芯棒等径修复的工艺方法，具体步骤下：

步骤一 旧芯棒预处理：首先将旧芯棒表面喷洒除锈酸洗剂，然后使用砂纸进行芯棒表面的初步打磨，使得旧芯棒表面的锈迹去除掉，然后固定放置车床上进行车削，对芯棒表面的龟裂纹以及其他表面缺陷进行处理，然后直至芯棒表面缺陷消失；

步骤二 芯棒预热处理：首先将芯棒的端头处使用切割机等距切割出四片圆片作为试片，保证每片试片的边沿与芯棒主体未完全断开，然后再将经过车削后的芯棒放置于加热炉内预热，将芯棒加热20分钟后，取出芯棒，将切割成形的其中一片试片与芯棒连接点断开，使用温度测量仪测量试片，确保芯棒中心温度达到指定温度，否则继续将芯棒连带未断开的试片放入加热炉内继续加热，直至达到要求，然后进行保温，保温时间为2至4小时；

步骤三 芯棒与焊接的安装：将预热好的芯棒迅速安装到焊机上，所述焊机上设置有固件槽，所述固件槽左右两端设置有旋转夹具，芯棒固定安装在旋转夹具之间，所述固件槽上端盖有保温盖，所述保温盖上设置有8或12个焊口，所述焊口上方对应设置有8或12个焊头；

步骤四 芯棒焊补：启动焊机，焊机的固件槽内的旋转夹具将芯棒带动旋转，焊机的焊头则穿过保温盖上的焊口等距在芯棒表面同时焊补，焊补3到5层，采用合金元素分布均匀的合金焊丝，直径3到4毫米。

进一步的，所述步骤一中在对芯棒车削过程中，对芯棒表面进行洒水降温，避免芯棒由于与车刀摩擦温度过高，转动过程中发生弯曲变形。

进一步的，所述步骤二中芯棒预热处理，充分预热至325至370摄氏度。

进一步的，所述步骤三中采用8或12个焊头进行等径修复时，对应8个焊头，采用3到4毫米采用合金元素分布均匀的合金焊丝；12个焊头，采用2到3毫米合金元素分布均匀的合金焊丝。

进一步的，所述步骤三中焊机的固件槽底部设置有感应加热器且感应加热器处于安装的芯棒正下方，感应加热器将固件槽内的温度加热维持325摄氏度以上。

进一步的，所述步骤三中芯棒安装至旋转夹具之间夹紧时，通过水平仪测量芯棒，水平仪在整个夹紧过程中始终进行测量运行。

进一步的，所述步骤四中修复后的芯棒焊补直径大于成品芯棒直径2到3毫米。

进一步的，所述步骤五中芯棒在焊补修复完成后放入保温箱内缓冷2到4小时，取出后空冷至表面温度达到200至250摄氏度以下。

进一步的，所述步骤五中回火温度：560至620摄氏度；保温时间：芯棒中心到达指定温度后2到4小时；之后随炉冷却至350至450摄氏度。

进一步的，所述步骤六中处理得到的成品芯棒装放在铺有干草的箱体内，然后将箱体进行密封处理，存放好。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的焊接材料选用4Cr5MoSiV(H11)材料，其红硬性远高于目前常用的焊补材料，等径修复是在设定的马氏体转变温度325摄氏度以上进行，避免了冷态芯棒等径修复过程中马氏体的反复转变，焊补完成后焊补区域与热影响区域同时转变为马氏体，这样一来，既可以采用红硬性、韧性延展性高的焊丝进行芯棒修复，又可以提高焊补质量，避免焊接过程中由于温度的反复变化而产生巨大的热应力而出现裂纹；

2、本发明芯棒等径修复是在多头焊机同时焊补的情况下进行的，利用焊机内设置的感应加热器为芯棒焊补进行加热温度维持，方便芯棒快速高效地进行修复，同时采用合金元素分布均匀的合金焊丝，能够形成元素分布均匀、纤维组织单一的回火马氏体，从而为提高修复芯棒的使用寿命奠定材料基础。

附图说明

图1为本发明一种无缝钢管芯棒等径修复的工艺方法芯棒等径修复示意图；

图2为本发明一种无缝钢管芯棒等径修复的工艺方法中焊机的保温盖俯视结构图。

图1-2中：1-焊机；2-固件槽；3-感应加热器；4-旋转夹具；5-焊头；6-保温板；7-焊口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种技术方案：一种无缝钢管芯棒等径修复的工艺方法，具体步骤下：

步骤一 旧芯棒预处理：首先将旧芯棒表面喷洒除锈酸洗剂，然后使用砂纸进行芯棒表面的初步打磨，使得旧芯棒表面的锈迹去除掉，然后固定放置车床上进行车削，对芯棒表面的龟裂纹以及其他表面缺陷进行处理，在对芯棒车削过程中，对芯棒表面进行洒水降温，避免芯棒由于与车刀摩擦温度过高，转动过程中发生弯曲变形，然后直至芯棒表面缺陷消失；

步骤二 芯棒预热处理：首先将芯棒的端头处使用切割机等距切割出四片圆片作为试片，保证每片试片的边沿与芯棒主体未完全断开，然后再将经过车削后的芯棒放置于加热炉内预热，预热温度为325摄氏度，将芯棒加热20分钟后，取出芯棒，将切割成形的其中一片试片与芯棒连接点断开，使用温度测量仪测量试片，确保芯棒中心温度达到325摄氏度，否则继续将芯棒连带未断开的试片放入加热炉内继续加热，直至达到要求，然后进行保温，保温时间为2小时；

步骤三 芯棒与焊接的安装：将预热好的芯棒迅速安装到焊机1上，所述焊机1上设置有固件槽2，所述固件槽2左右两端设置有旋转夹具4，芯棒固定安装在旋转夹具4之间，并且夹紧过程中通过水平仪测量芯棒，水平仪在整个夹紧过程中始终进行测量运行，所述焊机1的固件槽2底部设置有感应加热器3且感应加热器3处于安装的芯棒正下方，感应加热器3将固件槽2内的温度加热维持325摄氏度以上，所述固件槽2上端盖有保温盖6，所述保温盖6上设置有8个焊口7，所述焊口7上方对应设置有8个焊头5，对应8个焊头5时，采用3毫米合金元素分布均匀的合金焊丝；

步骤四 芯棒焊补：启动焊机1，焊机1的固件槽2内的旋转夹具4将芯棒带动旋转，焊机1的焊头5则穿过保温盖6上的焊口7等距在芯棒表面同时焊补，焊补3层，合金元素分布均匀的合金焊丝直径3毫米，且焊丝材料选用4Cr5MoSiV(H11)材料，修复后的芯棒焊补直径大于成品芯棒直径2毫米；

步骤五 芯棒降温处理：将完成修复的芯棒放在保温箱内，放入保温箱内缓冷2小时，取出后空冷至表面温度达到200摄氏度以下；

步骤六 芯棒回火处理：冷却完成的芯棒重新置于加热炉内去应力回火，回火温度：560摄氏度；保温时间：芯棒中心到达指定温度后2小时；之后随炉冷却至350摄氏度，出炉空冷过程中矫直，之后经车削→磨削→镀铬→成品芯棒，处理得到的成品芯棒装放在铺有干草的箱体内，然后将箱体进行密封处理，存放好。

实施例2

本实施例提供一种无缝钢管芯棒等径修复的工艺方法，具体步骤下：

步骤一 旧芯棒预处理：首先将旧芯棒表面喷洒除锈酸洗剂，然后使用砂纸进行芯棒表面的初步打磨，使得旧芯棒表面的锈迹去除掉，然后固定放置车床上进行车削，对芯棒表面的龟裂纹以及其他表面缺陷进行处理，在对芯棒车削过程中，对芯棒表面进行洒水降温，避免芯棒由于与车刀摩擦温度过高，转动过程中发生弯曲变形，然后直至芯棒表面缺陷消失；

步骤二 芯棒预热处理：首先将芯棒的端头处使用切割机等距切割出四片圆片作为试片，保证每片试片的边沿与芯棒主体未完全断开，然后再将经过车削后的芯棒放置于加热炉内预热，预热温度为350摄氏度，将芯棒加热20分钟后，取出芯棒，将切割成形的其中一片试片与芯棒连接点断开，使用温度测量仪测量试片，确保芯棒中心温度达到350摄氏度，否则继续将芯棒连带未断开的试片放入加热炉内继续加热，直至达到要求，然后进行保温，保温时间为3小时；

步骤三 芯棒与焊接的安装：将预热好的芯棒迅速安装到焊机1上，所述焊机1上设置有固件槽2，所述固件槽2左右两端设置有旋转夹具4，芯棒固定安装在旋转夹具4之间，并且夹紧过程中通过水平仪测量芯棒，水平仪在整个夹紧过程中始终进行测量运行，所述焊机1的固件槽2底部设置有感应加热器3且感应加热器3处于安装的芯棒正下方，感应加热器3将固件槽2内的温度加热维持325摄氏度以上，所述固件槽2上端盖有保温盖6，所述保温盖6上设置有8个焊口7，所述焊口7上方对应设置有8个焊头5，对应8个焊头5时，采用3毫米合金元素分布均匀的合金焊丝；

步骤四 芯棒焊补：启动焊机1，焊机1的固件槽2内的旋转夹具4将芯棒带动旋转，焊机1的焊头5则穿过保温盖6上的焊口7等距在芯棒表面同时焊补，焊补4层，采用合金元素分布均匀的合金焊丝直径3.5毫米，且焊丝材料选用4Cr5MoSiV(H11)材料，修复后的芯棒焊补直径大于成品芯棒直径2.5毫米；

步骤五 芯棒降温处理：将完成修复的芯棒放在保温箱内，放入保温箱内缓冷3小时，取出后空冷至表面温度达到225摄氏度以下；

步骤六 芯棒回火处理：冷却完成的芯棒重新置于加热炉内去应力回火，回火温度：590摄氏度；保温时间：芯棒中心到达指定温度后3小时；之后随炉冷却至400摄氏度，出炉空冷过程中矫直，之后经车削→磨削→镀铬→成品芯棒，处理得到的成品芯棒装放在铺有干草的箱体内，然后将箱体进行密封处理，存放好。

实施例3

本实施例提供一种无缝钢管芯棒等径修复的工艺方法，具体步骤下：

步骤一 旧芯棒预处理：首先将旧芯棒表面喷洒除锈酸洗剂，然后使用砂纸进行芯棒表面的初步打磨，使得旧芯棒表面的锈迹去除掉，然后固定放置车床上进行车削，对芯棒表面的龟裂纹以及其他表面缺陷进行处理，在对芯棒车削过程中，对芯棒表面进行洒水降温，避免芯棒由于与车刀摩擦温度过高，转动过程中发生弯曲变形，然后直至芯棒表面缺陷消失；

步骤二 芯棒预热处理：首先将芯棒的端头处使用切割机等距切割出四片圆片作为试片，保证每片试片的边沿与芯棒主体未完全断开，然后再将经过车削后的芯棒放置于加热炉内预热，预热温度为370摄氏度，将芯棒加热20分钟后，取出芯棒，将切割成形的其中一片试片与芯棒连接点断开，使用温度测量仪测量试片，确保芯棒中心温度达到370摄氏度，否则继续将芯棒连带未断开的试片放入加热炉内继续加热，直至达到要求，然后进行保温，保温时间为4小时；

步骤三 芯棒与焊接的安装：将预热好的芯棒迅速安装到焊机1上，所述焊机1上设置有固件槽2，所述固件槽2左右两端设置有旋转夹具4，芯棒固定安装在旋转夹具4之间，并且夹紧过程中通过水平仪测量芯棒，水平仪在整个夹紧过程中始终进行测量运行，所述焊机1的固件槽2底部设置有感应加热器3且感应加热器3处于安装的芯棒正下方，感应加热器3将固件槽2内的温度加热维持325摄氏度以上，所述固件槽2上端盖有保温盖6，所述保温盖6上设置有8个焊口7，所述焊口7上方对应设置有8个焊头5，对应8个焊头5时，采用4毫米合金元素分布均匀的合金焊丝；

步骤四 芯棒焊补：启动焊机1，焊机1的固件槽2内的旋转夹具4将芯棒带动旋转，焊机1的焊头5则穿过保温盖6上的焊口7等距在芯棒表面同时焊补，焊补5层，合金元素分布均匀的合金焊丝直径3毫米，且焊丝材料选用4Cr5MoSiV(H11)材料，修复后的芯棒焊补直径大于成品芯棒直径3毫米；

步骤五 芯棒降温处理：将完成修复的芯棒放在保温箱内，放入保温箱内缓冷4小时，取出后空冷至表面温度达到250摄氏度以下；

步骤六 芯棒回火处理：冷却完成的芯棒重新置于加热炉内去应力回火，回火温度：620摄氏度；保温时间：芯棒中心到达指定温度后4小时；之后随炉冷却至450摄氏度，出炉空冷过程中矫直，之后经车削→磨削→镀铬→成品芯棒，处理得到的成品芯棒装放在铺有干草的箱体内，然后将箱体进行密封处理，存放好。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种无缝钢管芯棒等径修复的工艺方法，其特征在于，具体步骤下：

步骤一 旧芯棒预处理：首先将旧芯棒表面喷洒除锈酸洗剂，然后使用砂纸进行芯棒表面的初步打磨，使得旧芯棒表面的锈迹去除掉，然后固定放置车床上进行车削，对芯棒表面的龟裂纹以及其他表面缺陷进行处理，然后直至芯棒表面缺陷消失；

步骤二 芯棒预热处理：首先将芯棒的端头处使用切割机等距切割出四片圆片作为试片，保证每片试片的边沿与芯棒主体未完全断开，然后再将经过车削后的芯棒放置于加热炉内预热，将芯棒加热20分钟后，取出芯棒，将切割成形的其中一片试片与芯棒连接点断开，使用温度测量仪测量试片，确保芯棒中心温度达到指定温度，否则继续将芯棒连带未断开的试片放入加热炉内继续加热，直至达到要求，然后进行保温，保温时间为2至4小时；

步骤三 芯棒与焊接的安装：将预热好的芯棒迅速安装到焊机（1）上，所述焊机（1）上设置有固件槽（2），所述固件槽（2）左右两端设置有旋转夹具（4），芯棒固定安装在旋转夹具（4）之间，所述固件槽（20上端盖有保温盖（6），所述保温盖（6）上设置有8或12个焊口（7），所述焊口（7）上方对应设置有8或12个焊头（5）；

步骤四 芯棒焊补：启动焊机（1），焊机（1）的固件槽（2）内的旋转夹具（4）将芯棒带动旋转，焊机（1）的焊头（5）则穿过保温盖（6）上的焊口（7）等距在芯棒表面同时焊补，焊补3到5层，采用合金元素分布均匀的合金焊丝，直径3到4毫米；

步骤五 芯棒降温处理：将完成修复的芯棒放在保温箱内，取除后空冷；

步骤六 芯棒回火处理：冷却完成的芯棒重新置于加热炉内去应力回火，出炉空冷过程中矫直，之后经车削→磨削→镀铬→成品芯棒。

2.根据权利要求1所述的一种无缝钢管芯棒等径修复的工艺方法，其特征在于：所述步骤一中在对芯棒车削过程中，对芯棒表面进行洒水降温，避免芯棒由于与车刀摩擦温度过高，转动过程中发生弯曲变形。

3.根据权利要求1所述的一种无缝钢管芯棒等径修复的工艺方法，其特征在于：所述步骤二中芯棒预热处理，充分预热至325至370摄氏度。

4.根据权利要求1所述的一种无缝钢管芯棒等径修复的工艺方法，其特征在于：所述步骤三中采用8或12个焊头（5）进行等径修复时，对应8个焊头（5），采用3到4毫米的合金元素分布均匀的合金焊丝；12个焊头（5），采用2到3毫米合金元素分布均匀的合金焊丝。

5.根据权利要求1所述的一种无缝钢管芯棒等径修复的工艺方法，其特征在于：所述步骤三中焊机（1）的固件槽（2）底部设置有感应加热器（3）且感应加热器（3）处于安装的芯棒正下方，感应加热器（3）将固件槽（2）内的温度加热维持325摄氏度以上。

6.根据权利要求1所述的一种无缝钢管芯棒等径修复的工艺方法，其特征在于：所述步骤三中芯棒安装至旋转夹具（4）之间夹紧时，通过水平仪测量芯棒，水平仪在整个夹紧过程中始终进行测量运行。

7.根据权利要求1所述的一种无缝钢管芯棒等径修复的工艺方法，其特征在于：所述步骤四中修复后的芯棒焊补直径大于成品芯棒直径2到3毫米。

8.根据权利要求1所述的一种无缝钢管芯棒等径修复的工艺方法，其特征在于：所述步骤五中芯棒在焊补修复完成后放入保温箱内缓冷2到4小时，取出后空冷至表面温度达到200至250摄氏度以下。

9.根据权利要求1所述的一种无缝钢管芯棒等径修复的工艺方法，其特征在于：所述步骤五中回火温度：560至620摄氏度；保温时间：芯棒中心到达指定温度后2到4小时；之后随炉冷却至350至450摄氏度。

10.根据权利要求1所述的一种无缝钢管芯棒等径修复的工艺方法，其特征在于：所述步骤六中处理得到的成品芯棒装放在铺有干草的箱体内，然后将箱体进行密封处理，存放好。