CN103273216A - 一种纤维素焊条 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纤维素焊条，由焊芯和药皮组成，所述药皮的组分及其占药皮质量百分比为:微晶纤维素20.0~25.0%；玉米淀粉12.0~16.0%；金红石6.0~8.0%；钛铁矿4.0~6.0%；磁铁矿17.0~20.0%；碳酸锰4.0~7.0%；白泥4.0~8.0%；菱苦土5.0~7.0%；锰铁 13.0~14.0%和镁铝合金1.0~2.0%。本发明的纤维素焊条可最大限度地发挥各组分的优势，焊条可交直流两用，立向下焊接工艺优良，电弧穿透力强，焊条尾部药皮抗碳化能力强、单面焊双面成形好。

Description

一种纤维素焊条
技术领域
本发明涉及一种纤维素焊条。 
背景技术
纤维素焊条是专用于立焊或管道全位置焊接的焊条，在油气输送管线焊接施工中，大量采用了纤维素焊条。该类焊条有许多优点。与传统由下向上施焊方法相比，其优点表现在：（1）焊接速度快，生产效率高，比由上向下施焊提高效率50%左右；（2）焊接适量好，由于其电弧吹力大，穿透力强，单面焊双面成形，焊道背面成形美观，抗风能力强，适于野外作业。 
上世纪60年代以来，美国、日本等工业发达国家相继成功研制了纤维素全位置立向下焊条并得到了广泛应用。随着我国大片油气田的相继开发，以及长距离输油输气管线与日俱增，此外，在电力、化工、造船等行业中，管道焊接工作量也非常大，需要大量的纤维素焊条。目前我国纤维素焊条主要依赖进口，国产纤维素焊条在电弧吹力、穿透力、焊条后半段碳化程度等方面与国外产品还存在一定差距。 
发明内容
为了解决现有技术中使用的纤维素焊条性能不佳的问题，本发明提供了一种新的纤维素焊条。 
本发明提供的纤维素焊条，由焊芯和药皮组成，所述药皮的组分及其占药皮的质量百分比为: 
微晶纤维素      20.0~25.0%；
玉米淀粉          12.0~16.0%；
金红石              6.0~8.0%；
钛铁矿              4.0~6.0%；
磁铁矿              17.0~20.0%；
碳酸锰              4.0~7.0%；
白泥                  4.0~8.0%；
菱苦土              5.0~7.0%；
锰铁                  13.0~14.0%；
镁铝合金          1.0~2.0%。
本发明纤维素焊条采用金红石型酸性渣系，其中金红石、钛铁矿用于调节熔渣流动性；本发明中脱氧剂采用锰铁及镁铝合金。 
纤维素焊条电弧吹力的主要来源是有机物、碳酸盐、高价氧化物、水的分解及碳的氧化。木粉、竹粉等有机物由于碳化点低，易烧损，一旦烧损很难起到造气的作用，因此本发明选择了高碳化点的有机物微晶纤维素和玉米淀粉。 
但仅靠有机物的分解是不够的，必须加入在高温分解的造气剂，本发明中加入的高温分解造气剂为碳酸锰；白泥、菱苦土两种矿物质含有较高结晶水，结晶水分解消耗大量的热能，在一定程度上能缓解焊条发热导致的纤维素碳化；由于白泥、菱苦土含有大量的Al2O3、MgO高温氧化物，能提供药皮熔点，可在焊接时形成套筒，使电弧集中从而提高电弧吹力。 
解决纤维素焊条尾部药皮碳化现象的另一途径是提高焊条熔化效率，本发明在配方中加入了大量的磁铁矿，利用其在电弧区的氧化放热反应可大大提高焊条端部的熔化速度，对改善焊条尾部药皮碳化作用明显；同时氧化还原反应产生大量的CO、CO2气体，能起到一定的造气作用。 
优选地，所述微晶纤维素和玉米淀粉的总量占药皮质量的36.0~37.0%。 
为确保焊条制造过程中粉料具有良好的压涂性，经过大量实验验证，微晶纤维素与玉米淀粉的比例控制在1.25:1~2.1:1，二者总量占粉料质量百分数36.0~37.0%时焊条电弧穿透力强，压涂顺利。 
优选地，所述碳酸锰、白泥和菱苦土的总量占药皮质量的17.0~19.0%。 
优选地，所述焊芯为H08A焊芯。 
优选地，所述药皮的最佳组分及其占药皮的质量百分比为：微晶纤维素20.0%，玉米淀粉16.0%，金红石6.0%，钛铁矿6.0%，磁铁矿20.0%，碳酸锰4.0%，白泥8.0%，菱苦土5.0%，锰铁13.0%，镁铝合金2.0%。 
优选地，所述焊芯为H08A焊芯。 
本发明具有以下有益效果： 
本发明所采用的焊条药皮成分配比，可最大限度地发挥各组分的优势，焊条可交直流两用，立向下焊接工艺优良，电弧穿透力强，焊条尾部药皮抗碳化能力强、单面焊双面成形好。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。 
实施例1 
焊条采用H08A钢芯，药皮的组分为微晶纤维素、玉米淀粉、金红石、钛铁矿、磁铁矿、碳酸锰、白泥、菱苦土、锰铁和镁铝合金；药皮中微晶纤维素与玉米淀粉的比值为1.25:1~2.1:1，两者的总量（即纤维素总量）占药皮的质量百分数36.0~37.0%；碳酸锰、白泥及菱苦土总量占药皮的质量百分数17.0~19.0%。
制作焊条，按普通酸性焊条制造方法，用钾钠水玻璃作粘合剂，将混合均匀的药粉均匀地压涂在焊芯表面，制成Φ3.2mm、Φ4.0mm的焊条。 
按以上方法，和表1中No.1~No.7的7组药皮成分配比，制备焊条。 
制备好的焊条在室温25℃，相对湿度70%的条件下，焊接试板，实验结果见表2和表3。 
实施例1为最佳配比，其电弧穿透力最强，单面焊双面成形效果最佳。 
表1 No.1~No.7药皮中造气剂的成分重量配比% 
组分 No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6 No.7
微晶纤维素 20.0 20.0 20.0 22.0 22.0 25.0 25.0
玉米淀粉 16.0 16.0 16.0 15.0 15.0 12.0 12.0
碳酸锰 4.0 5.0 7.0 4.0 5.0 7.0 5.0
白泥 8.0 5.0 4.0 8.0 5.0 4.0 7.0
菱苦土 5.0 7.0 7.0 5.0 7.0 7.0 7.0
金红石 6.0 6.0 6.0 8.0 8.0 7.0 7.0
钛铁矿 6.0 6.0 6.0 4.0 4.0 5.0 5.0
锰铁 13.0 13.0 13.0 14.0 14.0 13.0 13.0
镁铝合金 2.0 2.0 2.0 1.0 1.0 2.0 2.0
磁铁矿 20.0 19.0 18.0 20.0 19.0 18.0 17.0
纤维素总量 36.0 36.0 36.0 37.0 37.0 37.0 37.0
碳酸锰、白泥及菱苦土总量 17.0 17.0 18.0 17.0 17.0 18.0 19.0
表2熔敷金属力学性能
  Rm（MPa） ReL（MPa） A（%） KV2（J）-30℃
要求值 ≥420 ≥330 ≥22 ≥27
实际值No.1 457 383 28 73，90，78
实际值No.2 479 390 28 102，100，75
实际值No.3 462 387 27 85，76，90
实际值No.4 455 380 28 78，84，89
实际值No.5 470 385 28 91，86，82
实际值No.6 462 390 27 103，83，78
实际值No.7 458 372 28 74，77，91
表3 熔敷金属化学成分 %
  C Si Mn S P
实际值No.1 0.089 0.13 0.6 0.017 0.0017
实际值No.2 0.11 0.12 0.53 0.015 0.0018
实际值No.3 0.10 0.15 0.8 0.019 0.0020
实际值No.4 0.11 0.16 0.62 0.017 0.0019
实际值No.5 0.12 0.14 0.69 0.018 0.0017
实际值No.6 0.10 0.13 0.72 0.017 0.0017
实际值No.7 0.095 0.15 0.55 0.017 0.0019
    采用本发明的焊条在室温25℃，相对湿度70%的条件下，焊接工艺板，焊接规范及结果见表4。平焊熔深及拼接焊背面成形结果见表5，拼接焊采用点焊的方法，最后检查背面是否熔透。
表4 工艺性能试验焊接规范 
Figure 2013101940927100002DEST_PATH_IMAGE001
表5 平焊熔深及拼接焊背面成形结果
Figure 209744DEST_PATH_IMAGE002
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (6)

1.一种纤维素焊条，由焊芯和药皮组成，其特征在于，所述药皮的组分及其占药皮的质量百分比为:
微晶纤维素      20.0~25.0%；
玉米淀粉          12.0~16.0%；
金红石             6.0~8.0%；
钛铁矿             4.0~6.0%；
磁铁矿             17.0~20.0%；
碳酸锰             4.0~7.0%；
白泥                 4.0~8.0%；
菱苦土             5.0~7.0%；
锰铁                 13.0~14.0%；
镁铝合金         1.0~2.0%。
2.根据权利要求1所述的纤维素焊条，其特征在于，所述微晶纤维素和玉米淀粉的总量占药皮质量的36.0~37.0%。
3.根据权利要求1所述的纤维素焊条，其特征在于，所述碳酸锰、白泥和菱苦土的总量占药皮质量的17.0~19.0%。
4.根据权利要求2或3所述的纤维素焊条，其特征在于，所述焊芯为H08A焊芯。
5.根据权利要求1所述的纤维素焊条，其特征在于，所述药皮的组分及其占药皮的质量百分比为：微晶纤维素20.0%，玉米淀粉16.0%，金红石6.0%，钛铁矿6.0%，磁铁矿20.0%，碳酸锰4.0%，白泥8.0%，菱苦土5.0%，锰铁13.0%，镁铝合金2.0%。
6.根据权利要求5所述的纤维素焊条，其特征在于，所述焊芯为H08A焊芯。
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