CN103521950B - 低温高韧性埋弧焊剂药粉 - Google Patents

低温高韧性埋弧焊剂药粉 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种低温高韧性埋弧焊剂药粉，包含如下重量百分比的组成成分：萤石，35-45%；煅烧α型三氧化二铝，30-40%；细镁砂，10-15%；硅泥，1-10%；硅灰石，5-10%；氟化钡，1-5%；金属锰，1-5%；硅铁，1-5%；以上各组成成分的重量百分比之和为100%。本发明的有益效果是成本低，焊接质量好；可以显著提高低温冲击韧性，解决了埋弧焊接低温钢的难题，具有优良的焊接工艺性能和力学性能，焊道成型美观，脱渣容易。

Description

低温高韧性埋弧焊剂药粉
技术领域
本发明涉及一种低温高韧性埋弧焊剂药粉。
背景技术
在现有的技术中申请号为201210482836.0的中国专利公开了一种埋弧焊剂，包括如下重量百分比的组成成分：萤石，35-45%；煅烧α型三氧化二铝，30-40%；粗镁砂，5-10%；细镁砂，10-15%；硅泥，1-5%；硅灰石，5-10%；氟化钡，1-5%；金属锰，1-5%；硅铁，1-5%。该焊剂具有生产效率高，综合成本低，焊接质量好等特点；解决了埋弧焊接薄板的难题，具有优良的焊接工艺性能和力学性能，焊道成型美观，脱渣非常容易。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种低温高韧性埋弧焊剂药粉，对成分进行了优化，使其熔敷金属化学成分和熔敷金属力学性能均明显优于现有技术的焊剂。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：低温高韧性埋弧焊剂药粉，包含如下重量百分比的组成成分：萤石，35-45%；煅烧α型三氧化二铝，30-40%；细镁砂，10-15%；硅泥，1-10%；硅灰石，5-10%；氟化钡，1-5%；金属锰，1-5%；硅铁，1-5%；以上各组成成分的重量百分比之和为100%。
本发明的配方分析：
本发明中相对于现有技术的创新点是将原有组分中粗镁砂与细镁砂的混合完全用细镁砂替代，细镁砂的特点是体密比粗镁砂体密低，烧失量比粗镁砂高，氧化镁含量比粗镁砂略高，适合做火泥与不定型。经验证，用细镁砂替代粗细镁砂的混合后焊剂的熔敷金属化学成分和熔敷金属力学性能均明显优于现有技术中的焊剂。（具有试验数据见具体实施例）
此发明焊剂创造出氟化物、氧化物的新型渣系。为保证熔渣流动性，添加少量强稀渣材料，如氟化钡，生成的焊接熔渣均匀地覆盖在焊缝金属表面，减缓了焊缝金属的冷却速度，并获得良好的焊缝外形。加入氟化物、多种碱性氧化物等，使焊剂具有非常高的碱度，碱度值达到3以上。再通过调节氧化物，保证熔渣具有合适的熔点、黏度、密度，进而使渣壳酥脆，具有非常良好的脱渣性。
在本发明中，煅烧α型三氧化二铝作用是造渣、稳弧。煅烧α型三氧化二铝与普通三氧化二铝区别在于晶格结构不同，直接导致熔点、凝固点的不同。本发明为低温高韧性埋弧焊剂，焊接缺陷敏感性增强，焊道极易产生咬边、气孔等缺陷，而普通焊剂熔渣和熔池存在时间长，有足够的时间将焊接过程中产生的水蒸气、CO、CO2等有害物质排出。煅烧α型三氧化二铝本身就具有含水量极低的特点，含水量<0.05%，这样从来源上控制了含水量，故可以极大地减少缺陷的产生。经过大量试验多次认证，煅烧α型三氧化二铝具有很低的熔点和凝固点，可以保证焊接电弧稳定，生成的焊接熔渣均匀地覆盖在焊缝金属表面，减缓焊缝金属的冷却速度，保证熔渣具有合适的熔点和黏度。焊接时电弧稳定，脱渣容易，熔渣内表面非常细腻。故在本发明中，煅烧α型三氧化二铝含量在30-40%。
氟化物是本发明的关键技术，氟化钙能够与焊缝中氢结合成氟化氢气体溢出，降低了焊缝中有害元素氢的含量，减少氢致裂纹的产生，提高低温冲击韧性。氟化钡具有强烈的稀渣作用，能够增加熔池的流动性，保证焊缝成形美观，其含量需适当，太多易造成电弧稳定性下降。
金属锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，可以提高焊缝的强度和焊缝的低温冲击韧性。故在本发明中，金属锰的含量在1-5%。
硅铁在本发明中与金属锰进行联合脱氧，同时可向焊缝中添加硅元素，硅元素能够保证焊缝的强度，但含量不能过高，过高则易导致焊缝强度过高，冲击韧性下降。故在本发明中，硅铁的含量在1-5%。
本发明给出了三种优选的方案，具体如下：
1、焊剂药粉包括如下重量百分比的组成成分，煅烧α型三氧化二铝40%、萤石35%、细镁砂15%、硅泥1%、硅灰石5%、氟化钡1%、金属锰2%、硅铁1%。
2、焊剂药粉包括如下重量百分比的组成成分，煅烧α型三氧化二铝30%、萤石45%、细镁砂12%、硅泥2%、硅灰石6%、氟化钡1%、金属锰3%、硅铁1%。
3、焊剂药粉包括如下重量百分比的组成成分，煅烧α型三氧化二铝38%、萤石37%、细镁砂11%、硅泥1%、硅灰石7%、氟化钡2%、金属锰2%、硅铁2%。
进一步，所述萤石中CaF2的质量百分含量≥92%，所述细镁砂中MgO的质量百分含量≥88%，所述硅泥中SiO2的质量百分含量≥97%，所述硅灰石中CaO的质量百分含量≥38%，所述硅铁合金中Si的质量百分含量≥72%。
本发明具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，综合成本低，焊接质量好；添加多种氟化物、氧化物能够降低有害元素硫、磷、氢的含量，可以显著提高低温冲击韧性，解决了埋弧焊接低温钢的难题，具有熔敷金属化学成分高和熔敷金属力学性能良好的特点。
具体实施方式
实施例一，取煅烧α型三氧化二铝40kg、萤石35kg、细镁砂15kg、硅泥1kg、硅灰石5kg、氟化钡1kg、金属锰2kg、硅铁1kg，混合均匀后制成焊剂药粉，按焊剂药粉与粘合剂重量比3:1的比例加入粘合剂高模钾钠水玻璃33kg，其中高模钾钠水玻璃的钾钠比为2:1，混合后制成埋弧焊剂。
实施例二，取煅烧α型三氧化二铝30kg、萤石45kg、细镁砂12kg、硅泥2kg、硅灰石6kg、氟化钡1kg、金属锰3kg、硅铁1kg，混合均匀后制成焊剂药粉，按焊剂药粉与粘合剂重量比3:1的比例加入粘合剂高模钾钠水玻璃33kg，其中高模钾钠水玻璃的钾钠比为2:1，混合后制成埋弧焊剂。
实施例三，取煅烧α型三氧化二铝38kg、萤石37kg、细镁砂11kg、硅泥1kg、硅灰石7kg、氟化钡2kg、金属锰2kg、硅铁2kg，混合均匀后制成焊剂药粉，按焊剂药粉与粘合剂重量比3:1的比例加入粘合剂高模钾钠水玻璃33kg，其中高模钾钠水玻璃的钾钠比为2:1，混合后制成埋弧焊剂。
分析结果检测：按照上述三个实施例制成的埋弧焊剂进行检测，配合低温钢用埋弧焊丝H09MnNiDR，进行熔敷金属化学成分分析、熔敷金属力学性能测试。焊接规范：焊接电源为直流反接，焊接线能量为18-19KJ/cm，道间温度145-150℃。将测试结果与现有技术的熔敷金属化学成分含量和熔敷金属力学性能指标进行对比。
其中本申请实施例中熔敷金属化学成分含量的检测结果见表1，熔敷金属力学性能指标数据见表2；现有技术中金属化学成分含量的检测结果见表1’，熔敷金属力学性能指标数据见表2’；
表1熔敷金属化学成分重量百分比实测值：（%）
表1’熔敷金属化学成分重量百分比实测值：（%）
表2熔敷金属力学性能实测值
表2’熔敷金属力学性能实测值
从上述数据对比可以看出本申请实施例焊剂在熔敷金属化学成分和熔敷金属力学性能上都明显优于现有技术的焊剂，细镁砂较粗镁砂具有更低的熔点，可以使焊接过程更加平稳，增强电弧稳定性，从而较少焊接过程中合金元素的烧损，使力学性能显著提高，尤其是低温条件下力学性能AKV(J)这一指标数值相比较于现有技术提高了接近20，即证明效果很显著。
以上对本发明的多个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (3)

1.低温高韧性埋弧焊剂药粉，其特征在于：包括如下重量百分比的组成成分，煅烧α型三氧化二铝40％、萤石35％、细镁砂15％、硅泥1％、硅灰石5％、氟化钡1％、金属锰2％、硅铁1％；所述萤石中CaF2的质量百分含量≥92％，所述细镁砂中MgO的质量百分含量≥88％，所述硅泥中SiO2的质量百分含量≥97％，所述硅灰石中CaO的质量百分含量≥38％，所述硅铁合金中Si的质量百分含量≥72％。
2.低温高韧性埋弧焊剂药粉，其特征在于：包括如下重量百分比的组成成分，煅烧α型三氧化二铝30％、萤石45％、细镁砂12％、硅泥2％、硅灰石6％、氟化钡1％、金属锰3％、硅铁1％；所述萤石中CaF2的质量百分含量≥92％，所述细镁砂中MgO的质量百分含量≥88％，所述硅泥中SiO2的质量百分含量≥97％，所述硅灰石中CaO的质量百分含量≥38％，所述硅铁合金中Si的质量百分含量≥72％。
3.低温高韧性埋弧焊剂药粉，其特征在于：包括如下重量百分比的组成成分，煅烧α型三氧化二铝38％、萤石37％、细镁砂11％、硅泥1％、硅灰石7％、氟化钡2％、金属锰2％、硅铁2％；所述萤石中CaF2的质量百分含量≥92％，所述细镁砂中MgO的质量百分含量≥88％，所述硅泥中SiO2的质量百分含量≥97％，所述硅灰石中CaO的质量百分含量≥38％，所述硅铁合金中Si的质量百分含量≥72％。
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