CN111716038A - 一种长距离运输螺旋钢管焊接防裂助焊剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长距离运输螺旋钢管焊接防裂助焊剂，属于钢管制备技术技术领域，其技术方案要点是按重量份数计，助焊剂包括溶剂40‑60份、无水柠檬酸20‑30份、三乙醇胺10‑16份、丁二酸12‑16份、气相二氧化硅5.6‑9.6份、十二烷基苯磺酸钠2.5‑4.5份、聚乙烯吡咯烷酮4‑8份、甲基苯并三氮唑3‑5份。达到焊接时消除焊缝处的裂纹，提高钢管使用寿命的效果。

Description

一种长距离运输螺旋钢管焊接防裂助焊剂

技术领域

本发明涉及钢管制备技术领域，特别涉及一种长距离运输螺旋钢管焊接防裂助焊剂。

背景技术

螺旋钢管广泛应用于石油、化工、医疗、食品、轻工以及机械仪表等工业输送管道以及机械结构部件等。

螺旋钢管是将低碳碳素结构钢或低合金结构钢钢带按一定的螺旋线的角度卷成管坯，然后将管缝焊接起来制成。螺旋钢管在焊接前，先将成卷的钢带拆卷-辊式矫平-除锈-切头、钢带对头焊接-滚套成型、内焊、外焊-定尺切割-焊剂处理。螺旋钢管焊缝处的质量是影响螺旋钢管使用寿命的主要因素，焊接是局部加热的过程，液体由液态向固态转变的过程需要放热，体积缩小，焊缝金属在凝固的过程中，小部分金属还未凝固，柱状晶体之间的间隙被增大，而未凝固的液体金属填充不了被增大的空隙，因此产生了裂纹。钢管裂纹会影响管道使用过程中的承受力，从而导致钢管的使用寿命也降低。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种长距离运输螺旋钢管焊接防裂助焊剂，达到焊接时消除焊缝处的裂纹，提高钢管使用寿命的效果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种长距离运输螺旋钢管焊接防裂助焊剂，按重量份数计，助焊剂包括溶剂40-60份、无水柠檬酸20-30份、三乙醇胺10-16份、丁二酸12-16份、气相二氧化硅5.6-9.6份、十二烷基苯磺酸钠2.5-4.5份、聚乙烯吡咯烷酮4-8份、甲基苯并三氮唑3-5份。

本发明进一步设置为，按重量份数计，助焊剂包括溶剂50份、无水柠檬酸25份、三乙醇胺13份、丁二酸14份、气相二氧化硅7.6份、十二烷基苯磺酸钠3.5份、聚乙烯吡咯烷酮6份、甲基苯并三氮唑4份。

通过采用上述技术方案，无水柠檬酸与三乙醇胺的配合使用，既能对钢管坡口处的氧化物以及油污进行去除，同时无水柠檬酸对螺旋钢管的腐蚀性小，在焊接的过程中，十二烷基苯磺酸钠能够降低助焊剂与螺旋钢管间的表面张力，提高溶剂、无水柠檬酸、聚乙烯吡咯烷酮以及甲基苯并三氮唑与螺旋钢管表面的接触面积，保证溶剂与螺旋钢管的润湿性能。当聚乙烯吡咯烷酮、甲基苯并三氮唑与螺旋钢管的接触面积增大后，聚乙烯吡咯烷酮的成膜面积也将增大，这样形成的保护面积也增大，从而能够有效吸附焊接过程中的氧化物，使得焊接过程中熔化的物质能够均匀收缩，从而消除焊接过程中的裂缝。

在焊接的过程中，温度会逐渐升高，低沸点的溶剂会蒸发，这样会影响聚乙烯吡咯烷酮与螺旋钢管表面的接触面积，由于丁二酸的沸点高，当焊接温度升高时，依然能够保证聚乙烯吡咯烷酮、甲基苯并三氮唑以及十二烷基苯磺酸钠与螺旋钢管的接触面积，从而减少焊缝中的裂纹，提高螺旋钢管的使用寿命。

气相二氧化硅的粒径很小，能够有效分散到溶剂中，同时气相二氧化硅的比表面积大，表面吸附力强，焊接完成时，能够将焊缝中的水分吸收，防止因水分的存在而出现裂纹，提高螺旋钢管的使用寿命。

本发明进一步设置为，按重量份数计，助焊剂还包括乙基纤维素5-13份、羧甲基纤维素钠2-5份。

本发明进一步设置为，按重量份数计，助焊剂还包括乙基纤维素9份、羧甲基纤维素钠3份。

通过采用上述技术方案，乙基纤维素具有粘合、填充和成膜的作用，在焊接的过程中，乙基纤维素能够填充到孔隙中，防止焊剂在凝固的过程中因为孔隙而出现裂纹，同时羧甲基纤维素钠具有乳化作用，对螺旋钢管上的氧化物以及油污具有乳化的作用，提高聚乙烯吡咯烷酮、甲基苯并三氮唑与螺旋钢管的结合力，减少腐蚀。

本发明进一步设置为，按重量份数计，溶剂包括甲苯异丁基甲酮、2-乙基-1,3-己二醇，乙醇，甲苯异丁基甲酮：2-乙基-1,3-己二醇：乙醇为2.2-4.2:2.5-3.5:1。

本发明进一步设置为，按重量份数计，溶剂包括甲苯异丁基甲酮、2-乙基-1,3-己二醇，乙醇，甲苯异丁基甲酮：2-乙基-1,3-己二醇：乙醇为3.2:3:1。

通过采用上述技术方案，甲苯异丁基甲酮为中沸点物质、2-乙基-1,3-己二醇为高沸点物质，甲苯异丁基甲酮、2-乙基-1,3-己二醇与乙醇的混合使用，能有效防止在预热时溶剂挥发而影响焊接时聚乙烯吡咯烷酮在螺旋钢管表面的成膜性能，间接提高螺旋钢管的焊接性能，有效防止焊缝处出现裂纹。

本发明进一步设置为，按重量份数计，助焊剂中还包括消光剂6-12份，消光剂包括滑石粉和硬脂酸铜，滑石粉：硬脂酸铜为2：3。

本发明进一步设置为，按重量份数计，助焊剂中还包括消光剂9份，消光剂包括滑石粉和硬脂酸铜，滑石粉：硬脂酸铜为2：3。

通过采用上述技术方案，滑石粉和硬脂酸铜具有消光的作用，同时甲基苯并三氮唑与硬脂酸铜反应生成稳定的聚合物沉淀膜，防止螺旋钢管表面被氧化，同时硬脂酸铜还能够降低助焊剂与螺旋钢管之间的表面张力，使得硬脂酸铜与甲基苯并三氮唑生成的沉淀膜在滑石粉的作用下有效吸附到钢管表面，防止钢管再腐蚀的同时，防止钢管出现裂纹。

本发明得到目的二：提供一种长距离运输螺旋钢管焊接防裂助焊剂的制备方法，包括如下步骤：

S1：按重量份数称取溶剂、无水柠檬酸、三乙醇胺、丁二酸、气相二氧化硅、聚乙烯吡咯烷酮、乙基纤维素、羧甲基纤维素钠加入反应容器内，在温度为80℃-100℃的条件下，并不断搅拌使得原料充分溶解；

S2：称取一定重量份数的十二烷基苯磺酸钠、甲基苯并三氮唑、消光剂加入S1中，并搅拌均匀；

S3:静置半小时，使未溶解的部分沉淀；

S4：将静置后的液体进行过滤，获得助焊剂。

通过采用上述技术方案，溶剂、无水柠檬酸、三乙醇胺、丁二酸、气相二氧化硅、聚乙烯吡咯烷酮、乙基纤维素、羧甲基纤维素钠加到一起后，使得溶剂能与气相二氧化硅、聚乙烯吡咯烷酮、乙基纤维素、羧甲基纤维素钠充分混合，形成稳定的化合物，再将十二烷基苯磺酸钠、甲基苯并三氮唑、消光剂加入，降低搅拌过程中的表面张力，使得甲基苯并三氮唑、消光剂充分混合到溶剂中，提高助焊剂的焊接性能。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、甲苯异丁基甲酮、2-乙基-1,3-己二醇，乙醇、三乙醇胺以及丁二酸的配合使用，在高温焊接时依然能够保证溶剂与螺旋钢管的润湿性能，从而提高聚乙烯吡咯烷酮、乙基纤维素、羧甲基纤维素钠与螺旋钢管的接触面积，从而减少对钢管的腐蚀，同时也能填充到焊缝中的孔隙，消除焊接后的裂纹；

2、滑石粉和硬脂酸铜的配合使用，能够降低助焊剂与螺旋钢管之间的表面张力，同时硬脂酸铜与甲基苯并三氮唑生成的沉淀膜在滑石粉的作用下有效吸附到钢管表面，防止钢管再腐蚀的同时，防止钢管出现裂纹。

具体实施方式

实施例1

一种长距离运输螺旋钢管焊接防裂助焊剂的制备方法，包括如下步骤：

S1：按重量份数称取40份、无水柠檬酸20份、三乙醇胺10份、丁二酸12份、气相二氧化硅5.6份、聚乙烯吡咯烷酮4份、乙基纤维素5份、羧甲基纤维素钠2份加入反应容器内，在温度为80℃-100℃的条件下，并不断搅拌使得原料充分溶解，其中溶剂包括甲苯异丁基甲酮、2-乙基-1,3-己二醇，乙醇，甲苯异丁基甲酮：2-乙基-1,3-己二醇：乙醇为2.2:2.5:1；

S2：称取一定重量份数的十二烷基苯磺酸钠2.5份、甲基苯并三氮唑3份、消光剂6份加入S1中，并搅拌均匀，其中消光剂包括滑石粉和硬脂酸铜，滑石粉：硬脂酸铜为2：3；

S3:静置半小时，使未溶解的部分沉淀；

S4：将静置后的液体进行过滤，获得助焊剂。

实施例2

一种长距离运输螺旋钢管焊接防裂助焊剂的制备方法，包括如下步骤：

S1：按重量份数称取50份、无水柠檬酸25份、三乙醇胺13份、丁二酸14份、气相二氧化硅7.6份、聚乙烯吡咯烷酮6份、乙基纤维素9份、羧甲基纤维素钠3份加入反应容器内，在温度为80℃-100℃的条件下，并不断搅拌使得原料充分溶解，其中溶剂包括甲苯异丁基甲酮、2-乙基-1,3-己二醇，乙醇，甲苯异丁基甲酮：2-乙基-1,3-己二醇：乙醇为3.2:3:1；

S2：称取一定重量份数的十二烷基苯磺酸钠3.5份、甲基苯并三氮唑4份、消光剂9份加入S1中，并搅拌均匀，其中消光剂包括滑石粉和硬脂酸铜，滑石粉：硬脂酸铜为2：3；

S3:静置半小时，使未溶解的部分沉淀；

S4：将静置后的液体进行过滤，获得助焊剂。

实施例3

一种长距离运输螺旋钢管焊接防裂助焊剂的制备方法，包括如下步骤：

S1：按重量份数称取60份、无水柠檬酸30份、三乙醇胺16份、丁二酸16份、气相二氧化硅9.6份、聚乙烯吡咯烷酮8份、乙基纤维素13份、羧甲基纤维素钠5份加入反应容器内，在温度为80℃-100℃的条件下，并不断搅拌使得原料充分溶解，其中溶剂包括甲苯异丁基甲酮、2-乙基-1,3-己二醇，乙醇，甲苯异丁基甲酮：2-乙基-1,3-己二醇：乙醇为4.2:3.5:1；

S2：称取一定重量份数的十二烷基苯磺酸钠4.5份、甲基苯并三氮唑5份、消光剂12份加入S1中，并搅拌均匀，其中消光剂包括滑石粉和硬脂酸铜，滑石粉：硬脂酸铜为2：3；

S3:静置半小时，使未溶解的部分沉淀；

S4：将静置后的液体进行过滤，获得助焊剂。

对比例1

一种长距离运输螺旋钢管焊接防裂助焊剂的制备方法，与实施例2的不同之处在于，消光剂中无滑石粉。

对比例2

一种长距离运输螺旋钢管焊接防裂助焊剂的制备方法，与实施例2的不同之处在于，消光剂中无硬脂酸铜。

采用实施例1-3以及对比例1-2制成的助焊剂进行螺旋钢管焊缝检测。检测结果如表1所示。

表1螺旋钢管焊缝检测结果

结果分析：实施例1-3中，实施例2中的拉伸强度、0℃夏比冲击功、0℃夏比冲击剪切面积以及硬度均高于实施例1和实施例3中的各项性能，说明实施例2的助焊剂有助于提高螺旋钢管焊缝处的各项性能，能够满足长途运输的要求。对比例1、对比例2和实施例2对比可得，助焊剂中缺少滑石粉或硬脂酸铜时，焊缝的各项性能均低于实施例2中的各项性能，说明滑石粉或硬脂酸铜有助于提高焊缝的强度，消除裂纹。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种长距离运输螺旋钢管焊接防裂助焊剂，其特征在于：按重量份数计，助焊剂包括溶剂40-60份、无水柠檬酸20-30份、三乙醇胺10-16份、丁二酸12-16份、气相二氧化硅5.6-9.6份、十二烷基苯磺酸钠2.5-4.5份、聚乙烯吡咯烷酮4-8份、甲基苯并三氮唑3-5份。

2.根据权利要求1所述的一种长距离运输螺旋钢管焊接防裂助焊剂，其特征在于：按重量份数计，助焊剂包括溶剂50份、无水柠檬酸25份、三乙醇胺13份、丁二酸14份、气相二氧化硅7.6份、十二烷基苯磺酸钠3.5份、聚乙烯吡咯烷酮6份、甲基苯并三氮唑4份。

3.根据权利要求1所述的一种长距离运输螺旋钢管焊接防裂助焊剂，其特征在于：按重量份数计，助焊剂还包括乙基纤维素5-13份、羧甲基纤维素钠2-5份。

4.根据权利要求3所述的一种长距离运输螺旋钢管焊接防裂助焊剂，其特征在于：按重量份数计，助焊剂还包括乙基纤维素9份、羧甲基纤维素钠3份。

5.根据权利要求1所述的一种长距离运输螺旋钢管焊接防裂助焊剂，其特征在于：按重量份数计，溶剂包括甲苯异丁基甲酮、2-乙基-1,3-己二醇，乙醇，甲苯异丁基甲酮：2-乙基-1,3-己二醇：乙醇为2.2-4.2:2.5-3.5:1。

6.根据权利要求5所述的一种长距离运输螺旋钢管焊接防裂助焊剂，其特征在于：按重量份数计，溶剂包括甲苯异丁基甲酮、2-乙基-1,3-己二醇，乙醇，甲苯异丁基甲酮：2-乙基-1,3-己二醇：乙醇为3.2:3:1。

7.根据权利要求1所述的一种长距离运输螺旋钢管焊接防裂助焊剂，其特征在于：按重量份数计，助焊剂中还包括消光剂6-12份，消光剂包括滑石粉和硬脂酸铜，滑石粉：硬脂酸铜为2：3。

8.根据权利要求7所述的一种长距离运输螺旋钢管焊接防裂助焊剂，其特征在于：按重量份数计，助焊剂中还包括消光剂9份，消光剂包括滑石粉和硬脂酸铜，滑石粉：硬脂酸铜为2：3。

9.一种由利要求1-8任一所述的长距离运输螺旋钢管焊接防裂助焊剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：按重量份数称取溶剂、无水柠檬酸、三乙醇胺、丁二酸、气相二氧化硅、聚乙烯吡咯烷酮、乙基纤维素、羧甲基纤维素钠加入反应容器内，在温度为150℃-180℃的条件下，并不断搅拌使得原料充分溶解；

S2：称取一定重量份数的十二烷基苯磺酸钠、甲基苯并三氮唑、消光剂加入S1中，并搅拌均匀；

S3:静置半小时，使未溶解的部分沉淀；

S4：将静置后的液体进行过滤，获得助焊剂。