[发明专利]芯棒堆焊修复方法及芯棒堆焊层组织结构

说明书

本发明公开芯棒堆焊修复方法及芯棒堆焊层组织结构，通过药芯焊丝堆焊修复失效的芯棒，提高基体与堆焊层之间的结合力，保证耐磨层表面具有较高的硬度和优异的耐磨性，从而获得一种满足芯棒性能要求的“基体+打底层+耐磨层”模式的堆焊层组织结构，打底层金相组织设计为由大量铁素体+下贝氏体+碳化物组成，塑韧性好，有助于防止热裂纹的产生，适用于承受强冲击载荷作用的工件表面堆焊或硬面堆焊前的过渡层堆焊。耐磨层组织由马氏体+残余奥氏体+碳化物组成，有利于表面硬度和耐磨性的提高，充分满足芯棒从基体到表面的综合服役性能要求。

技术领域

本发明属于焊机技术领域，更加具体地说，涉及一种对芯棒堆焊层组织结构的设计，具体是通过药芯焊丝，采用埋弧焊技术修复失效的芯棒，设计芯棒堆焊层的组织结构。

背景技术

芯棒是生产无缝钢管的重要工具，在生产过程中起支撑钢管变形作用。芯棒质量的好坏直接决定了企业的生产效率，钢管表面质量和生产成本。连轧管机组设备的生产维护费用中约50％以上是用于芯棒的消耗和报废更换。芯棒上机使用寿命低，是我国钢铁制管企业目前普遍存在而且亟待解决的重大技术难题。芯棒在无缝钢管生产中的工况条件非常恶劣，不仅要承受较大的径向轧制力的作用，而且芯棒与钢管之间还存在很大摩擦力。疲劳裂纹和磨损是芯棒主要的失效形式。当在线芯棒的裂纹和磨损较严重时，为了确保钢管的表面质量和轧机安全，必须立即更换该芯棒，大大增加了企业的生产成本，造成企业停工一段时间。因此，对失效的芯棒进行修复不仅能够节省企业生产成本，而且对保护资源也具有重大意义。修复失效的芯棒不仅指形状和尺寸的修复，而且要求修复后的芯棒要达到甚至超过原有芯棒的性能和使用寿命。芯棒在无缝钢管生产中的作用，要求芯棒必须具有较高的冲击韧性和较高的硬度，以提高其抗裂纹和耐磨损的性能。然而，若芯棒材料碳含量较高，焊接性较差，焊接时易出现焊接裂纹缺陷，基体与堆焊层之间的结合力较差，将导致轧制过程中耐磨工作层剥落。因此，为了提高基体与堆焊层之间的结合力，保证耐磨层表面具有较高的硬度和优异的耐磨性，设计了一种新型的芯棒堆焊层组织结构。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，通过药芯焊丝堆焊修复失效的芯棒，提高基体与堆焊层之间的结合力，保证耐磨层表面具有较高的硬度和优异的耐磨性，从而获得一种满足芯棒性能要求的“基体+打底层+耐磨层”模式的堆焊层组织结构。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

芯棒堆焊修复方法，按照下述步骤进行：

步骤1，对芯棒进行超声波探伤，除去芯棒表面的疲劳层及缺陷。

在步骤1中，特别是裂纹必须彻底清除。

步骤2，使用药芯焊丝对芯棒进行打底层制备，药芯焊丝的元素质量百分数为C0.05～0.10％、Si 0.45～0.70％、Mn 0.90～1.30％、Cr 13.00～18.00％、Mo 0.09～0.38％、V 0.03～0.07％、Ni 0.75～1.30％，其余为铁；预热温度确定为250～300℃，焊道层间温度控制在200～250℃，焊丝直径为1—1.5mm，焊接电流为100～150A，电弧电压为15～30V，焊接速度为5—10mm/s，电源极性为直流反接；

步骤3，使用药芯焊丝对芯棒进行耐磨层制备，药芯焊丝的元素质量百分数为C0.03～0.07％、Si 0.40～0.60％、Mn 1.00～1.35％、Cr 9.50～13.50％、Mo 0.30～0.65％、V 0.06～0.15％、Ni 1.15～1.80％，其余为铁；预热温度确定为250～300℃，焊道层间温度控制在200～250℃，焊丝直径为1—1.5mm，焊接电流为100～150A，电弧电压为15～30V，焊接速度为5—10mm/s，电源极性为直流反接。

在步骤2中，药芯焊丝的元素质量百分数为C 0.06～0.08％、Si 0.50～0.70％、Mn0.90～1.20％、Cr 15.00～18.00％、Mo 0.10～0.20％、V 0.04～0.07％、Ni 0.8～1.0％，其余为铁。