YST-镍基碳化钨耐磨焊条编制说明

《镍基碳化钨耐磨焊条》行业标准编制说明一、工作简况1.1项目来源根据《工业和信息化部办公厅关于印发2024年第三批行业标准制修订计划的通知》(工信厅科函(2024)317号)文件要求，由自贡长城表面工程技术有限公司负责牵头制定《镍基碳化钨耐磨焊条》有色行业标准，项目计划编号2024-0930T-YS，计划完成年限2025年。1.2本标准所涉及的产品及市场情况镍基碳化钨耐磨焊条是近年来出现的新型堆焊材料，是一种新型的耐磨、耐冲击、耐腐蚀堆焊用焊条。主要原料为镍基自熔合金粉、碳化钨耐磨颗粒，通过烧结(或熔化)工艺制备而成。可采用氧乙炔火焰施焊，该产品具有熔点低，易堆焊，焊层硬度可调，焊层平整、孔隙少、耐磨耐冲击耐腐蚀。迅速获得使用者的青睐，广泛应用于石油钻探、化工、矿山采掘、食品加工等工件表面加强和修复。而镍基碳化钨耐磨焊条采用真空烧结工艺，镍基自熔合金粉与碳化钨颗粒已经合金化，获得的焊条本身具有高的强度，具有焊接工艺良好的性能，耐磨耐冲击耐腐蚀等特点，而且对贮存条件无要求，特别对工件的堆焊死角有优势。在国内石油钻具表面堆焊领域，柔性焊绳逐渐被镍基碳化钨耐磨焊条所取代。国内外的镍基碳化钨耐磨焊条是近十年开发的新型耐磨焊条，有美国美科、肯纳金属等公司有同类产品，国内有自贡长城表面、自贡华刚、洛阳金鹭等公司开发并量产，目前生产技术相对成熟，其应用也主要应用于石油钻具、矿山、机械及其它易磨损部件表面堆焊等方式表面加强，提高耐磨性、耐冲击和耐腐蚀性能，具有焊接性能优异、焊接效率高的特点；是国家重点发展的耐磨耐冲击硬面材料。镍基碳化钨耐磨焊条是先进的表面工程材料，属于绿色再制造产业。由于镍基碳化钨耐磨焊条产品在国内的发展时间尚短，成熟产品的推出和拓展仅5余年，行业暂未有统一的标准及标准项目不全，用户在进行采购和验收产品时，标准不一，造成困惑，厂家和用户都希望能尽快制定出行业标准，以满足和适应市场要求，也可通过标准的制定达到提升产品质量、健康发展的目的，也使得该国产产品对进口产品形成规模化的竞争优势。1.3主要参与单位及工作组成员及其工作1.3.1牵头单位自贡长城表面工程技术有限公司自贡长城表面工程技术有限公司隶属于中国五矿，是集团公司钨产业布局七大业务板块之一，是国家级专精特新“小巨人”、国家高新技术企业、省级创新示范企业。致力于发展成为集硬面材料研发、生产与应用服务于一体的高新技术企业。公司现有碳化物基础材料、金属陶瓷热喷涂材料、熔渗材料、堆焊材料等生产线，产品包括硬质合金/金属合金喷涂材料、堆焊材料、熔渗材料、硬质合金耐磨焊条/绳、破碎及球形铸造碳化钨、粗晶碳化钨、硬质合金球粒及增材制造金属合金材料等。公司拥有省级技术中心，通过ISO9001质量体系、ISO14001环境管理体系、ISO45001职业安全健康管理体系及AS9100D：质量管理体系—航空航天和国防组织的要求认证；获得NADCAP认证。公司主持或参与制定了4项国家标准和7项行业标准。获得授权专利15项。1.3.2参与单位洛阳金鹭硬质合金工具有限公司洛阳金鹭硬质合金工具有限公司成立于2012年，是国有上市公司厦门钨业股份有限公司100%投资的“金鹭”系硬质合金骨干企业。一期投资13.5亿人民币，主要经营硬面材料热喷涂粉、钨粉、碳化钨粉、硬质合金顶锤、硬质合金辊环及凿岩工程工具等钨系列产品的生产与销售。洛阳金鹭依托厦门钨业国家钨材料工程技术研究中心及河南省涂层硬化工程技术研究中心，基于先进的钨材料研发制造技术和优异的品控能力，生产的热喷涂粉末、自熔合金粉末、激光熔覆粉末、等离子堆焊粉末、3D打印钨合金粉末、耐磨焊材、铸造碳化钨等产品广泛应用于航空航天、燃气轮机、水轮机、新能源以及钢铁、石油、石化、通用机械等领域。公司拥有一批高学历、高素质的研发技术人才，并且引进了世界一流生产设备和技术，采用国际先进制造线理念，充分利用厦门钨业“世界第一钨冶炼”能力及其二十多年丰富的硬面材料的生产经验和技术，对生产过程的控制有较高的水平。品控方面，公司拥有专业的检测中心，配备扫描电子显微镜、ICP等离子发射光谱仪等先进的检测设备，实现成分精准检测与把控。应用服务方面，公司表面涂层硬化工程技术中心配置有美国PRAXAIRTAFAJP8000超音速火焰喷涂设备、德国Laserline激光熔覆设备、等离子堆焊设备、火焰喷焊设备等完善的涂层制备及检测体系。公司秉承优异的产品质量是企业的生命线，先后通过了ISO9001质量体系、ISO14001环境管理体系、OHSAS18001职业安全健康管理体系及国军标认证、能源管理体系认证，致力为客户提供优质、稳定、可靠、低碳绿色的产品和服务。在标准化工作中，主要编制或修订了《GB/T26053-2023碳化物基热喷涂粉》、《GB/T26052-2022硬质合金管状焊条》、《GB/T2967-2017铸造碳化钨粉》、《GB/T41338-2022增材制造用钨及钨合金粉》，并参与多项国标和行标的编制和修订。中石化江钻石油机械有限公司中石化江钻石油机械有限公司是中国石化集团旗下中石化石油机械股份有限公司的全资子公司，主要经营钻头钻具研发、制造和专业化服务业务，历经50年发展，现成为国内领先、亚洲最大、具有国际竞争力的技术先导型钻头钻具一体化服务商。公司是国家首批知识产权示范企业、首批国家制造业单项冠军示范企业、国家高新技术企业、湖北省工程研究中心和湖北省技术中心。公司主要经营业务涉及油用牙轮钻头、金刚石钻头、混合钻头、提速工具和矿用钻头等产品和服务，具备年产牙轮钻头45000只、金刚石钻头8000只、混合钻头2000只，螺杆钻具5000根的生产能力。建立了遍布全国各大油田、覆盖世界五大洲的营销服务网络，国内设有7个销售大区28个服务站点，金刚石钻头、牙轮钻头市场占有率排名第一；产品远销40多个国家和地区，与壳牌、道达尔、威德福等国际知名企业建立长期合作关系。构建了具有自主知识产权、达到国际先进水平的技术研发体系，拥有国内外有效专利221项、软件著作权18件，制修订国家、行业标准8项。建立健全质量管理体系，连续36年取得美国API会标使用权，通过国际ISO9001质量体系认证，金刚石钻头获评为“全国用户满意四星级产品”。上海铸宇材料科技有限公司上海铸宇材料科技有限公司是一家专业从事耐磨耐腐蚀耐高温特种合金材料制造商，上海市高新技术企业。主要产品有镍基、钴基、铁基、镍（钴、铁）复合碳化钨系列粉末、钴基连铸铸棒、钴基焊条、碳化钨管焊条等。产品广泛应用于氧乙炔喷（堆）焊、超音速喷涂、等离子堆焊、激光熔覆、感应重熔、TIG堆焊、粉末冶金、注射成型、离心浇铸、热等静压、3D打印等工艺。公司总部位于上海，生产基地位于湖南湘潭，占地8000余平米，产线完备，制造能力行业领先，拥有1套真空气雾化、2套卧式气雾化、4套立式气雾化、2套水雾化共9套粉末生产线，3条连铸铸棒生产线，年产能超3000吨。公司配备一流的研发设备、专业年轻务实的研发队伍、科学规范的研发流程，获得多项技术专利。公司拥有经验丰富的质量控制团队和先进的检测设备，可对原材料、炉前、半成品和产成品进行快速、准确的检测分析，为产品质量稳定提供了充分保证，先后通过了ISO9001质量管理体系认证、IATF16949质量管理体系认证、ISO14001环境管理体系、ISO45001职业健康安全管理体系，产品质量优异稳定，获得众多客户青睐。表1起草单位、起草人及任务分工序号起草单位起草人任务分工1自贡长城表面工程技术有限公司/总体负责标准编制、审核、协调工作，包括调研、验证、标准起草等2洛阳金鹭硬质合金工具有限公司/参与标准起草、产品调研、样品提供3中石化江钻石油机械有限公司/参与标准起草、产品调研、样品验证4上海铸宇材料科技有限公司参与标准起草、产品调研、样品提供1.4主要工作过程1.4.1立项阶段2023年11月，自贡长城表面工程技术有限公司向全国有色金属标准化技术委员会粉末冶金分会（SAC/TC243/SC4）提交行业标准《镍基碳化钨耐磨焊条》项目建议书。2024年8月，国家工业和信息化部办公厅印发《工业和信息化部办公厅关于印发2024年第三批行业标准制修订计划的通知》(工信厅科函(2024)317号)文件要求，行业标准《镍基碳化钨耐磨焊条》立项获批准，项目计划编号2024-0930T-YS，计划完成年限2025年。1.4.2起草阶段2024年8月28日～30日，全国有色金属标准化技术委员会在浙江省宁波市组织召开了有色金属标准工作会议，会议对《镍基碳化钨耐磨焊条》标准进行了任务落实。自贡长城表面工程技术有限公司在接到项目下达任务后，组织洛阳金鹭硬质合金工具有限公司、中石化江钻石油机械有限公司、上海铸宇材料科技有限公司等相关技术人员，成立标准编制工作小组，对目标任务进行了分解，明确成员的任务要求，制定工作计划和进度安排。项目运行以来，工作组经过多轮调研和讨论沟通，收集整理、对比分析了相关企业的技术资料，开展了大量试验研究工作，并对相应结果进行汇总、分析，最终编制完成标准草案和编制说明。1.4.3征求意见阶段2024年12月17日-18日，全国有色金属标准化技术委员会在黑龙江省哈尔滨市组织召开行业标准《镍基碳化钨耐磨焊条》（项目计划编号2024-0930T-YS）讨论会议，来自北京钢研高纳科技股份有限公司、北矿新材科技有限公司、钢铁研究总院有限公司、哈尔滨焊接研究所有限公司等28家单位的代表对本标准讨论稿进行了认真、细致的讨论，提出了修改意见和建议。根据会上标委会专家及企业建议意见，对标准和编制说明讨论稿进行了修改调整，形成征求意见稿，并在2024年12月向相关企业发出征求意见表，征求意见的单位包括生产、使用、科研、检验等单位。征求意见单位广泛且具有代表性，征求意见时间大于2个月。2025年2月，标准编制组对收集到的意见进行整理，回函单位数为22个，回函并有建议或意见的单位数为10个，共收集到11条意见，形成了标准意见汇总处理表。编制组对征求意见稿进行修改完善，形成标准预审稿。1.4.4审查阶段2025年3月25日-26日，全国有色金属标准化技术委员会在广东省韶关市组织召开有色金属标准工作会。来自厦门钨业股份有限公司、株洲硬质合金集团有限公司、钢铁研究总院有限公司、有研工程技术研究院有限公司等26家单位代表对行业标准《镍基碳化钨耐磨焊条》（项目计划编号2024-0930T-YS）进行了认真细致预审并提出修改意见。标准编制组会后根据专家意见对标准预审稿进行了修改完善。2025年__月__日，全国有色金属标准化技术委员会在___省___市组织召开有色金属标准工作会。来自____、_____、_______、______等单位代表对行业标准《镍基碳化钨耐磨焊条》（项目计划编号2024-0930T-YS）进行了认真细致审定并提出修改意见。标准编制组会后根据专家意见对标准送审稿进行了修改完善。1.4.5报批阶段二、标准编制原则2.1符合性本文件严格按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》和GB/T20001.4-2015《标准编写规则第4部分：试验方法标准》起草制定。2.2适用性本文件在制定过程中，始终遵循满足市场需求、技术内容合理、检测方法可行的原则，主要以镍基碳化钨耐磨焊条的应用研究为基础，并根据国内目前主要生产厂家及用户情况为制定依据，提高了文件适用性。2.3先进性通过标准实施，能够让镍基碳化钨耐磨焊条的产品分类、技术要求及试验方法等更为统一，提高镍基碳化钨耐磨焊条产品的生产和研发技术水平，促进镍基碳化钨耐磨焊条的持续健康发展。三、确定标准主要内容的依据本文件是首次制定，并且是在充分调研及验证镍基碳化钨耐磨焊条生产和应用企业产品硬质颗粒种类、硬质颗粒粒度、硬质颗粒含量、镍基自熔合金成分、焊条尺寸和外观质量等基础上完成的。3.1标准内容的依据3.1.1主要单位调研情况本标准参编单位自贡长城表面工程技术有限公司、洛阳金鹭硬质合金工具有限公司、自贡市华刚硬质合金新材料有限公司等均在行业内有较高的知名度，拥有成熟的镍基碳化钨耐磨焊条产品和技术基础。标准制定过程中，对参编单位产品情况进行了调研汇总，得到以下结果：相关厂家产品指标见表2：表2产品数据统计公司名称焊条产品编号焊条相关信息应用领域直径mm长度mm硬质颗粒含量%硬质颗粒硬质颗粒粒度(目)Ni基自熔合金自贡长城表面工程技术有限公司产品1Φ3.255060粗晶碳化钨60-325NiCrBSi塑料行业产品2Φ455065铸造碳化钨40-325NiCrBSi机械制造产品3Φ555060球形铸造碳化钨等40-325NiCrBSi石油钻头产品4Φ655060硬质合金球粒等20-100NiCrBSi石油钻头洛阳金鹭硬质合金工具有限公司产品1Φ460060硬质合金球粒等14-200NiCrBSi石油钻头产品2Φ660060球形铸造碳化钨等45-325NiCrBSi石油钻头上海铸宇材料科技有限公司产品1Φ470060铸造碳化钨20-325NiCrBSi石油钻头产品2Φ655060硬质合金球粒30-100NiCrBSi石油钻头镍基碳化钨耐磨焊条是近年来出现的新型堆焊材料，是一种新型的耐磨、耐冲击、耐腐蚀堆焊用焊条。生产工艺流程如下：碳化钨硬质颗粒+镍基自熔合金粉→称重、配料→合批→装舟→高温烧结→卸舟→检查→产品采用氧乙炔火焰人工施焊，焊条熔点低，易堆焊，使用成本低，对焊条的基本要求：焊接性能(与镍基自熔合金有关)、焊层耐磨性能(与镍基自熔合金成分、碳化钨种类、粒度、硬质颗粒含量有关)、表面无多余物(与焊条外观质量有关)等。而对焊条的外观尺寸(长度、宽度或直径等)公差的要求不高，焊条截面的形状如图1所示。一般情况测量焊条的宽度来表征焊条的尺寸。由于焊条的制备工艺决定，施焊前的焊条虽经过烧结成型，但其焊条内部依然存在一些孔隙，如图2所示。施焊过程中，这些孔隙会在形成焊层中消失掉，对焊接性能没有影响。圆形梯形异型1异型2图1焊条截面形状与尺寸测量示意图图2焊条内部金相(×50×100)(图中黑色为孔隙)(1)自贡长城表面工程技术有限公司提供实物照片：图3焊条长度尺寸图4焊条局部图5焊条外观尺寸1图6焊条外观尺寸2图7焊条堆焊场景焊条堆焊焊层典型金相图8硬质颗粒为铸造碳化钨焊层图9硬质颗粒为球形铸造碳化钨焊层图10硬质颗粒为硬质合金颗粒焊层(2)洛阳金鹭硬质合金工具有限公司提供实物照片：图11焊条长度尺寸图12焊条局部图13焊条外观尺寸图14焊条堆焊场景图15硬质颗粒为硬质合金颗粒焊层图16硬质颗粒为球形铸造碳化钨焊层公司名称编号硬质颗粒硬质颗粒配料占比%检测W含量%WC占比%是否符合要求自贡长城表面工程技术有限公司1WC-6Co硬质合金颗粒6052.2059.1符合2铸造碳化钨粉5553.1055.4符合3球形铸造碳化钨粉7066.5069.4符合4粗晶碳化钨粉6056.0059.6符合洛阳金鹭硬质合金工具有限公司1WC-6Co硬质合金颗粒6052.9056.2符合2球形铸造碳化钨粉6056.9959.4符合上海铸宇材料科技有限公司1铸造碳化钨粉6057.1559.7符合2球形铸造碳化钨粉5553.3655.6符合焊条中硬质颗粒占比50%-70%(质量分数)，是重要的指标之一。编制组提出了焊层金相法、焊层密度法，通过试验检测及论证，发现存在较大误差。与会人员也提出此方法不理想，需重新考虑。编制组经讨论，由于焊条中的硬质颗粒都是碳化钨成分，只要测得W的含量，即可测度WC的含量占比。由此确定采用X射线荧光分析法(《GB/T26050硬质合金金属元素含量的测定X射线荧光光谱法》)，该方法主要是通过取样一段焊条并研磨成细粉将焊条取样后，研磨成细粉，检测样品中的W元素，该检测方法W元素的检测范围是45%～95%，测量误差在1%，可满足检测要求。检测出焊条中的W含量，则可计算出焊条中WC的占比。下列为焊条的硬质颗粒检测数据；3.1.2主要单位验证情况根据各参编单位调研结果，由自贡长城表面工程技术有限公司、洛阳金鹭硬质合金工具有限公司、上海铸宇材料科技有限公司家单位供样，中石化江钻石油机械有限公司对样品进行了实测验证，得到以下结果：相关厂家样品化学成分和基本尺寸见表3：表3样品化学成分及基本尺寸公司名称焊条产品编号焊条相关信息直径mm长度mm硬质颗粒含量%颗粒种类硬质颗粒粒度(目)Ni基自熔合金自贡长城表面工程技术有限公司1#Φ655060硬质合金球粒20-100NiCrBSi洛阳金鹭硬质合金工具有限公司2#Φ660060球形铸造碳化钨等45-325NiCrBSi上海铸宇材料科技有限公司3#Φ470060铸造碳化钨20-325NiCrBSi从验证结果来看，行业内3家典型代表企业提供的样品硬质颗粒种类、硬质颗粒粒度、硬质颗粒含量、镍基自熔合金成分、焊条尺寸和外观质量实测值均符合本文件的技术要求，与本文件技术内容具有良好的一致性。本文件的制定充分考虑了我国镍基碳化钨耐磨焊条企业的研产水平和使用要求，对行业内典型企业产品情况进行了调研及验证。通过对各企业镍基碳化钨耐磨焊条产品的调研及验证结数据分析汇总，并结合行业技术发展现状和实际应用需求，从而确定标准主要内容。标准内容准确、可靠、适用，对国内镍基