一种焊管防脱碳石墨烯涂料及其制备、使用方法与流程

本发明属于钢铁材料成形及深加工领域，具体涉及一种能够有效解决高频电阻焊钢管焊缝熔合区因熔融脱碳造成的、沿管材壁厚方向分布的脱碳条带组织，进而提升焊接部位的强度以及焊管产品的整体质量的石墨烯涂料及其制备、使用方法。

背景技术：

1、高频电阻焊具有生产效率高、低成本、节省材料、易于自动化等优点，是生产钢管的重要方法。在利用高频电阻焊方法生产钢管时，无需使用焊接材料，利用电流产生的电阻热效应将带钢两侧边部加热至熔化，然后施加压力将其焊接成管材成品。当带钢边部处于高温熔融状态并与空气接触时，熔体中就会难免产生氧化导致的脱碳现象，进而在管材成品的焊缝熔合区形成条带状、沿管材壁厚方向分布的脱碳组织。

2、上述焊缝部位的脱碳组织，由于含碳量和强度较低，再加上其沿管材壁厚方向分布的特点，往往会成为影响管材成品整体力学性能的薄弱环节，特别是对管材的径向承压能力和纵向承载能力有较为严重的损害，是高频电阻焊钢管产品常见的质量缺陷和亟待解决的共性问题。

3、为解决上述问题，优化高频电阻焊钢管产品的性能和质量，本发明提出了一种用于抑制高频电阻焊钢管焊缝部位脱碳组织的石墨烯涂料及其制备、使用方法，旨在利用纳米石墨烯的增碳作用和弥散强化作用，有效消除因焊接部位熔融脱碳造成的、沿管材壁厚方向分布的脱碳条带组织，进而提升焊管产品的整体质量。

技术实现思路

1、为了解决高频电阻焊钢管焊缝熔合区因熔融脱碳造成的、沿管材壁厚方向分布的脱碳条带组织，进而提升焊接部位的强度以及焊管产品的整体质量，本发明目的在于提供一种焊管防脱碳石墨烯涂料及其制备、使用方法，可有效抑制高频电阻焊钢管焊缝部位脱碳组织的形成。

2、为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

3、一种焊管防脱碳石墨烯涂料，由纳米石墨烯、聚乙烯醇、明胶片、苯甲酸和水五种成分组成。

4、进一步地，所述纳米石墨烯的名义粒径≤100 nm，用量占涂料总重量的0.8～1.2%。

5、进一步地，所述聚乙烯醇为分散剂，用量占涂料总重量的16～22%。

6、进一步地，所述明胶片为稳定剂和赋形剂，用量占涂料总重量的7～11%。

7、进一步地，所述苯甲酸为防腐剂，用量占涂料总重量的0.03～0.08%。

8、本发明所述焊管防脱碳石墨烯涂料的制备方法如下：先将水加热至沸腾，然后停止加热并加入纳米石墨烯、明胶片和苯甲酸，持续搅拌至明胶片和苯甲酸完全溶解，待上述混合液的温度自然冷却至70～85℃时，加入聚乙烯醇并持续搅拌，待聚乙烯醇完全溶解后，自然冷却至室温，即得。

9、本发明所述焊管防脱碳石墨烯涂料的使用方法为：用毛刷或布料蘸取石墨烯涂料成品，将其均匀涂抹于待焊管加工的带钢边部或切口部位，涂抹量以无明显滴落为宜，经自然晾干后，按照正常工艺流程进行焊管加工即可。

10、本发明利用了纳米石墨烯的增碳作用和弥散强化作用，通过纳米石墨烯进入带钢边部的熔体中并发挥其增碳和弥散强化效果，从而有效消除高频电阻焊钢管在生产过程中因焊接熔融脱碳造成的、沿管材壁厚方向分布的脱碳条带组织，使焊缝部位得到有效强化，进而提升焊管产品的整体质量和力学性能。

11、本发明技术方案的有益效果在于：

12、1.本发明提供的焊管防脱碳石墨烯涂料充分发挥了纳米石墨烯的增碳和弥散强化作用，能够有效消除高频电阻焊钢管焊缝部位脱碳组织，使焊缝部位得到有效的强化。

13、2.本发明提供的焊管防脱碳石墨烯涂料分别采用聚乙烯醇、明胶片、苯甲酸作为分散剂、稳定及赋形剂、防腐剂，具有良好的附着性和稳定性，并且在储存过程中不易沉淀和变质。

技术特征：

1.一种焊管防脱碳石墨烯涂料，其特征在于：由纳米石墨烯、聚乙烯醇、明胶片、苯甲酸和水五种成分组成。

2.根据权利要求1所述的一种焊管防脱碳石墨烯涂料，其特征在于：所述纳米石墨烯的名义粒径≤100 nm，用量占涂料总重量的0.8～1.2%。

3.根据权利要求1所述的一种焊管防脱碳石墨烯涂料，其特征在于：所述聚乙烯醇用量占涂料总重量的16～22%。

4.根据权利要求1所述的一种焊管防脱碳石墨烯涂料，其特征在于：所述明胶片用量占涂料总重量的7～11%。

5.根据权利要求1所述的一种焊管防脱碳石墨烯涂料，其特征在于：所述苯甲酸用量占涂料总重量的0.03～0.08%。

6.基于权利要求1所述焊管防脱碳石墨烯涂料的制备方法，其特征在于：先将水加热至沸腾，然后停止加热并加入纳米石墨烯、明胶片和苯甲酸，持续搅拌至明胶片和苯甲酸完全溶解，待上述混合液的温度自然冷却至70～85℃范围内时，加入聚乙烯醇并持续搅拌，待聚乙烯醇完全溶解后，自然冷却至室温，即得。

7.基于权利要求1所述焊管防脱碳石墨烯涂料的使用方法，其特征在于：用毛刷或布料蘸取所述石墨烯涂料，将其均匀涂抹于待焊管加工的带钢边部或切口部位，涂抹量以无明显滴落为宜，经自然晾干后，按照正常工艺流程进行焊管加工即可。

技术总结本发明公开一种焊管防脱碳石墨烯涂料及其制备、使用方法；所述石墨烯涂料由纳米石墨烯、聚乙烯醇、明胶片、苯甲酸和水五种成分组成；所述纳米石墨烯的名义粒径≤100 nm，用量占涂料总重量的0.8～1.2%；所述聚乙烯醇用量占涂料总重量的16～22%；所述明胶片用量占涂料总重量的7～11%；所述苯甲酸用量占涂料总重量的0.03～0.08%。用毛刷或布料蘸取所述石墨烯涂料，将其均匀涂抹于待焊管加工的带钢边部或切口部位，经自然晾干后，按照正常的工艺流程进行焊管加工即可。本发明提供的石墨烯涂料，能够有效消除因焊接部位熔融脱碳造成的、沿管材壁厚方向分布的脱碳条带组织，进而提升焊管产品的整体质量。技术研发人员：罗扬,吕耀强,郑毅浩,刘丽君,年保国,马成,李杰,任帅,冯立果,段路昭受保护的技术使用者：河北河钢材料技术研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18