一种陶瓷堆焊复合钢管的制备方法及陶瓷堆焊焊条技术

本发明专利技术公开了一种陶瓷堆焊复合钢管的制备方法，包括以下工艺过程：原料(Al、Fe2O3、SiO2)中添加低粒度的4.5～5％ZrO2、1.5～2.4％Al2O3和1～3％TiO2或Ti，再添加有机和无机结合剂将药皮粉末和焊芯融合，挤压成型，制得陶瓷堆焊焊条；随后，采用氩弧焊机，在旋转的钢管表面，利用电弧熔化焊芯，引发铝热反应，熔化焊条，逐层堆焊。本发明专利技术的电弧喷涂陶瓷复合钢管耐高温性能好，喷涂过程无需热量从外部传递到物料的过程，焊条熔化速度和电弧电流大小可控，可使钢管表面喷涂的陶瓷复合层厚度均匀、致密。

Preparation method of ceramic surfacing composite steel pipe and ceramic surfacing electrode

The invention discloses a method for preparing ceramic surfacing composite steel pipe, which comprises the following technological processes: adding 4.5-5% ZrO2, 1.5-2.4% Al2O 3 and 1-3% TiO2 or Ti with low particle size in raw materials (Al, Fe2O3, SiO2), and then adding organic and inorganic binders to fuse the coating powder and the welding core, extruding and forming the ceramic surfacing welding. Subsequently, argon arc welding machine was used to melt the core on the surface of the rotating steel pipe, causing the aluminum thermal reaction, melting the electrode and surfacing layer by layer. The arc spraying ceramic composite steel pipe of the invention has good high temperature resistance, does not need the process of heat transfer from the outside to the material during the spraying process, and can control the melting speed and arc current of the electrode, thus making the ceramic composite layer on the surface of the steel pipe uniform and compact.

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷堆焊复合钢管的制备方法及陶瓷堆焊焊条
本专利技术涉及一种陶瓷复合钢管的制备方法，更具体地说，涉及一种陶瓷堆焊复合钢管的制备方法及陶瓷堆焊焊条。
技术介绍
自蔓燃制备复合钢管技术就是在钢管内加入铁红、铝粉及辅助成份混合物，当离心机带动钢管旋转达到一定速度后，经钨丝加热引发物料反应，物料立即自己燃烧，燃烧波迅速蔓延，反应放出大量的热，而得到铁和氧化铝形成的熔体，在离心力的作用下，比重大的铁分布在钢管和氧化铝之间，并将氧化铝陶瓷和钢管内壁结合起来，从而制得陶瓷梯度复合钢管。在实际生产过程中，由于为了提高致密性而引入的低熔点玻璃相太多，容易在钢管冷却过程中导致陶瓷层呈现放射状开裂，同时会出现复合钢管陶瓷层两端厚、中间薄的缺陷。为了解决陶瓷层出现裂纹问题，中国专利号ZL200910182617.9，授权公告日为2011年7月20日，专利技术创造名称为：“修补陶瓷复合钢管的陶瓷堆焊焊条及堆焊的方法”的专利申请案提出了一种改进方案，该申请案的修补陶瓷复合钢管的陶瓷堆焊焊条及堆焊的方法，包括以下工艺过程：配制铝热焊剂，在铝热焊剂加入不同比例的氧化铝后分别混匀，制成含不同比例氧化铝的铝热焊剂，将水溶性有机溶胶与含不同比例氧化铝的铝热焊剂搅拌混合；然后，用液压机和上下两个半圆形模具，压制成圆棒形陶瓷焊条预制坯半成品；随后，将圆棒形陶瓷焊条预制坯半成品放入真空或有氩气保护的烘干炉内，加热至350±100℃，烘干除气4±1小时，点燃，燃烧结束后埋入砂中冷却，得到圆棒形陶瓷焊条；采用氩弧焊机，在陶瓷复合钢管破损处，按氧化铝比例由低到高选用陶瓷焊条，逐层堆焊。堆焊后打磨，完成修复。然而，该申请案的陶瓷堆焊焊条主要适用于陶瓷复合钢管破损处的修复，难以适用于陶瓷复合钢管的制作。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于克服现有陶瓷复合钢管存在陶瓷层开裂、陶瓷层分布不均匀等缺陷，提供一种陶瓷堆焊复合钢管的制备方法及陶瓷堆焊焊条，采用本专利技术的技术方案，通过对陶瓷堆焊焊条进行改进，使其能够用于在钢管表面涂覆陶瓷复合层，达到控制表面喷涂速度和致密性的作用，可使钢管表面喷涂的陶瓷复合层厚度均匀；并且，通过电弧喷涂陶瓷复合钢管的制备方法提高焦炉荒煤气上升管汽化冷却装置的耐高温性能。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种陶瓷堆焊焊条，包括焊芯和药皮，其中：所述的焊芯为不锈钢或合金结构钢；所述的药皮的配制方法为：a、将下述重量百分配比的药皮粉末混合均匀，ZrO2：4.5～5％，Al2O3：1.5～2.4％，SiO2：3～8％，TiO2或Ti：1～3％，其余为Al和Fe2O3按重量比1：3～1.5：3配置的铝热焊剂；b、将有机结合剂、钠水玻璃与上述的药皮粉末搅拌混合，添加pH调节剂、偶联剂、分散剂、稳定剂搅拌均匀，在温度为70～80℃下加热反应2～4小时；c、取沉淀涂覆在焊芯表面，挤压成型，然后烘干，得圆棒形陶瓷堆焊焊条。优选地，所述的药皮粉末的粒度皆为300-500目。优选地，所述的有机结合剂为：石蜡、硬脂酸、工业酒精和琼脂中的一种。优选地，该陶瓷堆焊焊条应用于制备电弧喷涂陶瓷复合钢管。本专利技术的一种应用上述陶瓷堆焊焊条的陶瓷堆焊复合钢管的制备方法，包括如下工艺步骤：a、钢管处理，将钢管内表面除锈处理，钢管安装到离心机上，启动离心机，离心机转速为500～1100rpm；b、先利用燃烧于连续送进的陶瓷堆焊焊条的焊芯与钢管之间的电弧来熔化焊芯，并引发铝热反应，用氩气气流把熔化的药皮粉末及焊芯喷向钢管形成打底涂层；c、再利用燃烧于连续送进的两根陶瓷堆焊焊条的焊芯之间的电弧来熔化焊芯，并引发铝热反应，用氩气气流把熔化的药皮粉末及焊芯喷向钢管形成覆面涂层；焊接工艺参数为电压：58～60V；电流：80A；采用直流工作状态；d、电弧喷涂结束后，卸下钢管后埋入沙子中缓冷2～5h，即可得到电弧喷涂陶瓷复合钢管。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：(1)本专利技术的一种陶瓷堆焊焊条，在原料(Al、Fe2O3、SiO2)中添加低粒度的4.5～5％ZrO2、1.5～2.4％Al2O3和1～3％TiO2或Ti，改变了材料组织结构，使反应后所产生的组织结构增强，致密度增加；(2)本专利技术的一种陶瓷堆焊焊条，通过有机和无机结合剂将药皮粉末和焊芯融合，挤压成型，制得陶瓷堆焊焊条，在焊接过程中，有机结合剂选用挥发性有机物，会挥发吸热，有利于控制药皮的熔化速度，焊芯用于传导电流，焊芯与焊芯间，或焊芯与母材间产生电弧把电能转换成热能引发铝热反应，焊芯本身熔化与液体母材金属融合，提高陶瓷复合层与钢管的结合强度和陶瓷复合层厚度的均匀性；(3)本专利技术的一种陶瓷堆焊复合钢管的制备方法，通过氩弧焊使堆焊层与基体实现冶金结合，无需热量从外部传递到物料的过程，焊条熔化速度和电弧电流大小可控，可使钢管表面喷涂的陶瓷复合层厚度均匀致密，提高了焦炉荒煤气上升管汽化冷却装置的耐高温性能。具体实施方式为进一步了解本专利技术的内容，现对本专利技术作详细描述。本专利技术的一种陶瓷堆焊焊条，将下述重量百分配比的药皮粉末混合均匀，4.5～5％ZrO2、1.5～2.4％Al2O3、3～8％SiO2、1～3％TiO2或Ti，其余为Al和Fe2O3按重量比1：3～1.5：3配置铝热焊剂；将有机结合剂、钠水玻璃与药皮粉末搅拌混合，添加pH调节剂、偶联剂、分散剂、稳定剂搅拌均匀，在温度为70～80℃下加热反应2～4小时，取沉淀涂覆在焊芯表面，挤压成型，然后烘干，得圆棒形陶瓷堆焊焊条；焊芯为不锈钢或合金结构钢；药皮粉末的粒度皆为300～500目。上述的有机结合剂可采用石蜡、硬脂酸、工业酒精和琼脂中的一种，有机结合剂选用挥发性有机物，挥发吸热，有利于控制药皮的熔化速度。本专利技术的一种陶瓷堆焊焊条，该陶瓷堆焊焊条应用于制备电弧喷涂陶瓷复合钢管。其在原料(Al、Fe2O3、SiO2)中添加低粒度的ZrO2、Al2O3和TiO2或Ti，改变了材料组织结构，使反应后所产生的组织结构增强，致密度增加。并且，通过有机和无机结合剂将药皮粉末和焊芯融合，挤压成型，制得陶瓷堆焊焊条，在焊接过程中，有机结合剂选用挥发性有机物，会挥发吸热，有利于控制药皮的熔化速度，焊芯用于传导电流，焊芯与焊芯间，或焊芯与母材间产生电弧把电能转换成热能引发铝热反应，焊芯本身熔化与液体母材金属融合，提高陶瓷复合层与钢管的结合强度和陶瓷复合层厚度的均匀性。本专利技术的一种陶瓷堆焊复合钢管的制备方法，包括如下工艺步骤：a、钢管处理，将钢管内表面除锈处理,钢管安装到离心机上，启动离心机，离心机转速为500～1100rpm；b、先利用燃烧于连续送进的陶瓷堆焊焊条焊芯与钢管之间的电弧来熔化焊芯，并引发铝热反应，用氩气气流把熔化的药皮粉末及焊芯喷向钢管形成打底涂层；c、再利用燃烧于连续送进的两根陶瓷堆焊焊条焊芯之间的电弧来熔化焊芯，并引发铝热反应，用氩气气流把熔化的药皮粉末及焊芯喷向钢管形成覆面涂层；焊接工艺参数为电压：58～60V；电流：80A；采用直流工作状态；d、电弧喷涂结束后，卸下钢管后埋入沙子中缓冷2～5h，即可得到电弧喷涂陶瓷复合钢管。本专利技术的一种陶瓷堆焊复合钢管的制备方法，通过氩弧焊使堆焊层与基体实现冶金本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷堆焊焊条，包括焊芯和药皮，其特征在于：所述的焊芯为不锈钢或合金结构钢；所述的药皮的配制方法为：a、将下述重量百分配比的药皮粉末混合均匀，ZrO2：4.5～5％，Al2O3：1.5～2.4％，SiO2：3～8％，TiO2或Ti：1～3％，其余为Al和Fe2O3按重量比1：3～1.5：3配置的铝热焊剂；b、将有机结合剂、钠水玻璃与上述的药皮粉末搅拌混合，添加pH调节剂、偶联剂、分散剂、稳定剂搅拌均匀，在温度为70～80℃下加热反应2～4小时；c、取沉淀涂覆在焊芯表面，挤压成型，然后烘干，得圆棒形陶瓷堆焊焊条。

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷堆焊焊条，包括焊芯和药皮，其特征在于：所述的焊芯为不锈钢或合金结构钢；所述的药皮的配制方法为：a、将下述重量百分配比的药皮粉末混合均匀，ZrO2：4.5～5％，Al2O3：1.5～2.4％，SiO2：3～8％，TiO2或Ti：1～3％，其余为Al和Fe2O3按重量比1：3～1.5：3配置的铝热焊剂；b、将有机结合剂、钠水玻璃与上述的药皮粉末搅拌混合，添加pH调节剂、偶联剂、分散剂、稳定剂搅拌均匀，在温度为70～80℃下加热反应2～4小时；c、取沉淀涂覆在焊芯表面，挤压成型，然后烘干，得圆棒形陶瓷堆焊焊条。2.根据权利要求1所述的一种陶瓷堆焊焊条，其特征在于：所述的药皮粉末的粒度皆为300-500目。3.根据权利要求1所述的一种陶瓷堆焊焊条，其特征在于：所述的有机结合剂为：石蜡、硬脂酸、工业酒精和琼脂中的一种。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪琴，孟晓东，严磊，黄晓峰，王永胜，
申请(专利权)人：江苏龙冶节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32