[发明专利]钴基堆焊材料以及基于该材料的顶头修复方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钴基堆焊材料以及基于该材料的顶头修复方法，属于热轧无缝钢管工具技术领域。

背景技术

穿孔顶头作为实现穿孔变形的核心工具，不仅影响无缝钢管的内表质量，而且作为消耗品，顶头的使用寿命也影响到钢管生产的成本。高合金顶头价格昂贵，并且寿命较低，一个新顶头只能轧制不到5根钢管，顶头的成本占据了高合金钢管生产的一大部分。因此，延长顶头的使用寿命特别是高合金顶头的使用寿命成为迫切要解决的事情。在钢管穿孔过程中由于顶头直接与高温状态的管坯内壁接触，而且承受着穿孔过程极大的轴向压力和变形摩擦力从而使顶头表层温度急剧增加，当顶头表面温升与受力情况超过其自身热强性时，就会发生变形、粘钢、塌鼻，甚至轧卡,导致影响产品质量和生产的顺行。

生产高合金钢的顶头的主要失效形式为顶头的头部粘钢、溶化及啃肉等，出现以上失效形式后顶头做报废处理，而顶头其它部位基本未损伤(良好)，存在较大浪费。

发明内容

本专利发明的目的是提供一种高合金顶头的修复方法，这种修复方法能变废为宝，延长顶头的使用寿命，降低高合金的生产成本。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种钴基堆焊材料，其包括按重量百分数计的如下元素：

Cr：25.5～27.5％；Ni：2.2～4.2％；Mo：5.8～7.8％；Co：59.3～61.3％；Si：0.5～1.5％；W：0.09～0.25％；C：0.2～0.5％；余量为不可避免的杂质。

堆焊材料选择即要考虑与基体材料亲和性，又要考虑堆焊工艺适应性，还要能够满足后续车削加工的表面加工硬化需求。顶头头部在穿孔过程中受到的力最大，由于穿孔时间在10～30秒范围，时间较长温升较高，头部局部温升在800～1300℃范围，因此对材料的高温强度、高温韧性和高温耐磨性要求较高，堆焊选择钴基材料主要就是利用此材料的高温强韧性和耐磨性的特点。因此，本发明中的堆焊材料选用上述配方。

本发明的堆焊材料的性能如下：

一种基于前述的钴基堆焊材料的顶头修复方法，其包括如下步骤：

将待修复的顶头进行车削后，在295～385℃下进行预热，预热主要考虑堆焊质量，利用预热能增强基体和堆焊材料的亲和性，避免产生堆焊裂纹缺陷，因此，本发明中选择的预热温度为295～385℃；

利用所述钴基堆焊材料进行堆焊，堆焊的厚度根据旧顶头热疲劳层厚度有关，这个热疲劳层的基体材料要车掉，堆焊上热强性更高的材料，这个厚度范围6mm～8mm；

在295～365℃下进行热处理，堆焊后热处理是要为了提高堆焊材料与基体材料的均匀性，并达到要求的强度和硬度；

车削到顶头的原始尺寸，即顶头在使用前的尺寸。

作为优选方案，所述堆焊的方法为氩弧焊法。氩弧焊操作简便，可推广性强，成本有优势。

所述氩弧焊法是通过钨极氩弧焊进行的，具体工作参数为：钨极直径3mm，焊丝直径4～6mm，焊接电流220～260A，氩气流量15～20L/min，喷嘴孔径12～18mm，送丝速度120～130cm/min。

作为优选方案，所述预热的时间为28～48min。

作为优选方案，所述热处理的时间为40～60min。

作为优选方案，本发明的顶头修复方法还包括表面硬化处理和表面氧化处理的步骤。表面硬化处理是利用堆焊材料本身的表面加工硬化特性， 车削成形后表面硬度要求为：HRC 30～38。

作为优选方案，所述表面硬化处理是通过车削的方法进行的，即利用材料本身的特性，通过常规的车削即可实现表面硬化处理。

作为优选方案，所述表面氧化处理的方法为氧枪灼烧法，即在顶头表面通过氧枪灼烧形成一层致密的氧化膜。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、未使用本发明前，高合金顶头寿命为5根/支，使用此高合金顶头的修复方法后顶头寿命又可轧制3根/支，顶头使用寿命提升了60％；

2、通过对修复成本以及寿命提升60％的效益核算，轧制13Cr等高合金成本吨钢可节省2000元；

3、凡具有穿孔机组的厂家均可采用本发明修复高合金顶头。应用前景广泛。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的顶头修复方法的工艺流程图。

具体实施方式