CN110936058A - 一种非熔化极堆焊绞股焊丝及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非熔化极堆焊绞股焊丝，其组分按质量百分比包括：Ni：60‑64％，Cr：12‑16％，Mo：2‑7％，Nb：1‑2％，Si：0.4‑1.2％，Re：0.2‑1％，V：0.02‑0.08％，Ti：0.01‑0.06％，Ce：0.12‑0.24％，Mn：0.2‑1.2％，Al：1‑2％，S：≤0.01％，P：≤0.01％，余量为Fe和杂质。本发明公开了上述非熔化极堆焊绞股焊丝制备工艺，将原料熔炼，冷却后加热炉中保温，升温，保温，冷却至室温得到合金坯；将合金坯加热，热轧成盘圆丝材，冷却至室温，除去表面氧化层，拉拔减径，绞制；采用精密层绕设备绕到焊丝盘上得到非熔化极堆焊绞股焊丝。

Description

一种非熔化极堆焊绞股焊丝及其制备工艺
技术领域
本发明涉及绞股焊丝技术领域，尤其涉及一种非熔化极堆焊绞股焊丝及其制备工艺。
背景技术
堆焊是指将具有一定使用性能的合金材料借助一定的热源手段熔覆在母体材料的表面，以赋予母体材料特殊使用性能或使零件恢复原有形状尺寸的工艺方法。目前在筒体结构表面堆焊时，通常都是由焊接人员采用非熔化极惰性气体保护电弧焊的方法手工焊。非熔化极氩弧焊的工作过程通常是：焊丝通过丝轮送进，电极导电，在母材与焊丝之间产生电弧，使焊丝和母材熔化，并用氩气保护电弧和熔融金属来进行焊接，但非熔化极氩弧焊在焊接时，工件焊接连接处的拉伸强度低，延伸率较差，亟待解决。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种非熔化极堆焊绞股焊丝及其制备工艺，所得焊接接头的拉伸强度高，延伸率好。
一种非熔化极堆焊绞股焊丝，其组分按质量百分比包括：Ni：60-64％，Cr：12-16％，Mo：2-7％，Nb：1-2％，Si：0.4-1.2％，Re：0.2-1％，V：0.02-0.08％，Ti：0.01-0.06％，Ce：0.12-0.24％，Mn：0.2-1.2％，Al：1-2％，S：≤0.01％，P：≤0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选地，Ti元素与Ce元素在非熔化极堆焊绞股焊丝中所占质量百分比的比为0.02-0.04：0.15-0.21。
优选地，Nb元素、Ce元素、Re元素在非熔化极堆焊绞股焊丝中所占质量百分比的比为1.2-1.8：0.15-0.21：0.4-0.8。
优选地，其组分按质量百分比包括：Ni：61-63％，Cr：13-15％，Mo：3-6％，Nb：1.2-1.8％，Si：0.6-1％，Re：0.4-0.8％，V：0.04-0.06％，Ti：0.02-0.04％，Ce：0.15-0.21％，Mn：0.4-1％，Al：1.3-1.7％，S：≤0.01％，P：≤0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述非熔化极堆焊绞股焊丝制备工艺，包括如下步骤：
S1、将原料熔炼，冷却后加热炉中保温，升温，保温，冷却至室温得到合金坯；
S2、将合金坯加热，热轧成盘圆丝材，冷却至室温，除去表面氧化层，拉拔减径，绞制；
S3、采用精密层绕设备绕到焊丝盘上，松弛直径为1000mm，翘距为0mm，得到非熔化极堆焊绞股焊丝。
优选地，S1中，冷却后送入温度为600-800℃加热炉中，保温10-20min。
优选地，S1中，升温至950-1050℃，保温30-60min。
优选地，S2中，将合金坯加热至1200-1300℃。
优选地，S2中，拉拔减径至直径为1-2mm。
本发明的技术效果如下：
(1)本发明焊丝具有优异的室温和高温力学性能，室温抗拉强度最低值为700MPa，高温抗拉强度最低值为620MPa，抗高温断裂时间均大于100h；
(2)本发明在用于非熔化极电弧在钢质圆筒上堆焊时，焊接送丝和电弧稳定，飞溅少，焊缝成形美观，焊接工艺性能优异，可完全满足筒体结构表面堆焊的焊接要求；
(3)本发明采用特定配比的Ti元素与Ce元素，加强对焊缝金属的脱氧效果，降低杂质气体，使得金属表面颜色光亮、无渣，焊缝处晶粒细化、提高焊接接头疲劳强度和疲劳寿命、减少焊接应力和焊接变形、加速熔池气体析出，而Re可促使熔融金属组织致密均匀，焊缝处金属晶粒细化，延伸率高，证了焊接质量，更适合于对异种金属以及较厚金属工件的焊接；
(4)本发明制备工艺有利于气体含量的降低，避免合金元素氧化烧损，生产过程绿色环保，不存在酸洗污染，焊丝表面光洁，焊接工艺和力学性能优异，焊缝组织细密。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种非熔化极堆焊绞股焊丝，其组分按质量百分比包括：Ni：60％，Cr：16％，Mo：2％，Nb：2％，Si：0.4％，Re：1％，V：0.02％，Ti：0.06％，Ce：0.12％，Mn：1.2％，Al：1％，S：≤0.01％，P：≤0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述非熔化极堆焊绞股焊丝制备工艺，包括如下步骤：
S1、将原料投入真空感应炉中熔炼，冷却后送入温度为800℃加热炉中，保温10min，升温至1050℃，保温30min，冷却至室温得到合金坯；
S2、将合金坯加热至1300℃，热轧成盘圆丝材，冷却至室温，除去表面氧化层，拉拔减径至直径为1mm，绞制；
S3、采用精密层绕设备绕到焊丝盘上，松弛直径为1000mm，翘距为0mm，得到非熔化极堆焊绞股焊丝。
实施例2
一种非熔化极堆焊绞股焊丝，其组分按质量百分比包括：Ni：64％，Cr：12％，Mo：7％，Nb：1％，Si：1.2％，Re：0.2％，V：0.08％，Ti：0.01％，Ce：0.24％，Mn：0.2％，Al：2％，S：≤0.01％，P：≤0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述非熔化极堆焊绞股焊丝制备工艺，包括如下步骤：
S1、将原料投入真空感应炉中熔炼，冷却后送入温度为600℃加热炉中，保温20min，升温至950℃，保温60min，冷却至室温得到合金坯；
S2、将合金坯加热至1200℃，热轧成盘圆丝材，冷却至室温，除去表面氧化层，拉拔减径至直径为2mm，绞制；
S3、采用精密层绕设备绕到焊丝盘上，松弛直径为1000mm，翘距为0mm，得到非熔化极堆焊绞股焊丝。
实施例3
一种非熔化极堆焊绞股焊丝，其组分按质量百分比包括：Ni：61％，Cr：15％，Mo：3％，Nb：1.8％，Si：0.6％，Re：0.8％，V：0.04％，Ti：0.04％，Ce：0.15％，Mn：1％，Al：1.3％，S：≤0.01％，P：≤0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述非熔化极堆焊绞股焊丝制备工艺，包括如下步骤：
S1、将原料投入真空感应炉中熔炼，冷却后送入温度为750℃加热炉中，保温13min，升温至1020℃，保温40min，冷却至室温得到合金坯；
S2、将合金坯加热至1280℃，热轧成盘圆丝材，冷却至室温，除去表面氧化层，拉拔减径至直径为1.2mm，绞制；
S3、采用精密层绕设备绕到焊丝盘上，松弛直径为1000mm，翘距为0mm，得到非熔化极堆焊绞股焊丝。
实施例4
一种非熔化极堆焊绞股焊丝，其组分按质量百分比包括：Ni：63％，Cr：13％，Mo：6％，Nb：1.2％，Si：1％，Re：0.4％，V：0.06％，Ti：0.02％，Ce：0.21％，Mn：0.4％，Al：1.7％，S：≤0.01％，P：≤0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述非熔化极堆焊绞股焊丝制备工艺，包括如下步骤：
S1、将原料投入真空感应炉中熔炼，冷却后送入温度为650℃加热炉中，保温17min，升温至980℃，保温50min，冷却至室温得到合金坯；
S2、将合金坯加热至1220℃，热轧成盘圆丝材，冷却至室温，除去表面氧化层，拉拔减径至直径为1.8mm，绞制；
S3、采用精密层绕设备绕到焊丝盘上，松弛直径为1000mm，翘距为0mm，得到非熔化极堆焊绞股焊丝。
实施例5
一种非熔化极堆焊绞股焊丝，其组分按质量百分比包括：Ni：62％，Cr：14％，Mo：4.5％，Nb：1.5％，Si：0.8％，Re：0.6％，V：0.05％，Ti：0.03％，Ce：0.18％，Mn：0.7％，Al：1.5％，S：≤0.01％，P：≤0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述非熔化极堆焊绞股焊丝制备工艺，包括如下步骤：
S1、将原料投入真空感应炉中熔炼，冷却后送入温度为700℃加热炉中，保温15min，升温至1000℃，保温45min，冷却至室温得到合金坯；
S2、将合金坯加热至1250℃，热轧成盘圆丝材，冷却至室温，除去表面氧化层，拉拔减径至直径为1.5mm，绞制；
S3、采用精密层绕设备绕到焊丝盘上，松弛直径为1000mm，翘距为0mm，得到非熔化极堆焊绞股焊丝。
对比例1
一种堆焊绞股焊丝，其组分按质量百分比包括：Ni：62％，Cr：14％，Mo：4.5％，Nb：1.5％，Si：0.8％，V：0.05％，Ti：0.03％，Ce：0.18％，Mn：0.7％，Al：1.5％，S：≤0.01％，P：≤0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述堆焊绞股焊丝制备工艺，包括如下步骤：
S1、将原料投入真空感应炉中熔炼，冷却后送入温度为700℃加热炉中，保温15min，升温至1000℃，保温45min，冷却至室温得到合金坯；
S2、将合金坯加热至1250℃，热轧成盘圆丝材，冷却至室温，除去表面氧化层，拉拔减径至直径为1.5mm，绞制；
S3、采用精密层绕设备绕到焊丝盘上，松弛直径为1000mm，翘距为0mm，得到堆焊绞股焊丝。
对比例2
一种堆焊绞股焊丝，其组分按质量百分比包括：Ni：62％，Cr：14％，Mo：4.5％，Nb：1.5％，Si：0.8％，Re：0.6％，V：0.05％，Ti：0.03％，Ce：0.18％，Mn：0.7％，Al：1.5％，S：≤0.01％，P：≤0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述堆焊绞股焊丝制备工艺，包括如下步骤：
S1、将原料投入真空感应炉中熔炼，冷却后送入温度为700℃加热炉中，保温15min，升温至1000℃，保温45min，冷却至室温得到合金坯；
S2、将合金坯加热至1000℃，热轧成盘圆丝材，冷却至室温，除去表面氧化层，拉拔减径至直径为1.5mm，绞制；
S3、采用精密层绕设备绕到焊丝盘上，松弛直径为1000mm，翘距为0mm，得到堆焊绞股焊丝。
采用实施例5所得非熔化极堆焊绞股焊丝和对比例1-2所得堆焊绞股焊丝进行堆焊，焊接过程中由堆焊人员一手手持非熔化极惰性气体保护电弧焊焊枪，一手手持上述三种堆焊绞股焊丝，沿筒体的径向由内向外，在筒体的平面上堆焊多圈所述焊丝材料。
依据《GB/T 228金属材料室温拉伸试验方法》测试上述焊接熔敷金属试板的室温抗拉强度、屈服强度和延伸率；依据《GB/T 4338金属材料高温拉伸试验》在1050℃和25MPa试验条件下，测试焊接接头高温持久性能，其结果如下：
Figure BDA0002282746100000071
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种非熔化极堆焊绞股焊丝，其特征在于，其组分按质量百分比包括：Ni：60-64％，Cr：12-16％，Mo：2-7％，Nb：1-2％，Si：0.4-1.2％，Re：0.2-1％，V：0.02-0.08％，Ti：0.01-0.06％，Ce：0.12-0.24％，Mn：0.2-1.2％，Al：1-2％，S：≤0.01％，P：≤0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述非熔化极堆焊绞股焊丝，其特征在于，Ti元素与Ce元素在非熔化极堆焊绞股焊丝中所占质量百分比的比为0.02-0.04：0.15-0.21。
3.根据权利要求1所述非熔化极堆焊绞股焊丝，其特征在于，Nb元素、Ce元素、Re元素在非熔化极堆焊绞股焊丝中所占质量百分比的比为1.2-1.8：0.15-0.21：0.4-0.8。
4.根据权利要求1所述非熔化极堆焊绞股焊丝，其特征在于，其组分按质量百分比包括：Ni：61-63％，Cr：13-15％，Mo：3-6％，Nb：1.2-1.8％，Si：0.6-1％，Re：0.4-0.8％，V：0.04-0.06％，Ti：0.02-0.04％，Ce：0.15-0.21％，Mn：0.4-1％，Al：1.3-1.7％，S：≤0.01％，P：≤0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质。
5.一种如权利要求1-4任一项所述非熔化极堆焊绞股焊丝制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将原料熔炼，冷却后加热炉中保温，升温，保温，冷却至室温得到合金坯；
S2、将合金坯加热，热轧成盘圆丝材，冷却至室温，除去表面氧化层，拉拔减径，绞制；
S3、采用精密层绕设备绕到焊丝盘上，松弛直径为1000mm，翘距为0mm，得到非熔化极堆焊绞股焊丝。
6.根据权利要求5所述非熔化极堆焊绞股焊丝制备工艺，其特征在于，S1中，冷却后送入温度为600-800℃加热炉中，保温10-20min。
7.根据权利要求5所述非熔化极堆焊绞股焊丝制备工艺，其特征在于，S1中，升温至950-1050℃，保温30-60min。
8.根据权利要求5所述非熔化极堆焊绞股焊丝制备工艺，其特征在于，S2中，将合金坯加热至1200-1300℃。
9.根据权利要求5所述非熔化极堆焊绞股焊丝制备工艺，其特征在于，S2中，拉拔减径至直径为1-2mm。
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