CN106271229A - 一种高强度焊条的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于焊接材料领域，具体涉及一种高强度焊条的制备方法，包括如下步骤：（1）按照重量分数称取硅酸盐、氟化稀土、凹凸棒粘土、草酸钙、焦亚硫酸钠、硅钙合金、海藻酸钙，钛酸盐，将其在温度为90‑110℃下干燥1‑2 h，冷却至室温；（2）向步骤（1）中快速加入金属铬、碳酸钾和碱金属氧化物，搅拌混合均匀，向混匀后的原料中加入占原料总重量的 25％～ 30％的钾型水玻璃，搅拌均匀后，涂覆在焊芯外，经油压机压制，再经过高温烘干，得到高强度焊条。本发明方法简单，成本低，制备的焊条焊接工艺性能优良、电弧稳定、飞溅小、脱渣容易、成形细致美观、可全位置焊接。

Description

一种高强度焊条的制备方法
技术领域
本发明属于焊接材料领域，具体涉及一种高强度焊条的制备方法
背景技术
随着现代工业技术的发展，不锈钢以其优良的机械性能、耐蚀性，得到广泛的应用，然而其焊接问题也愈显突出。在实际焊接过程中，焊接接头的强韧性与母材的强韧化水平存在较大差异，这就使得产品的生产成本增加，容易引发安全事故。焊条由焊芯及药皮两部分构成。焊条是在金属焊芯外将涂料(药皮)均匀、向心地压涂在焊芯上。焊条种类不同，焊芯也不同。焊芯即焊条的金属芯，为了保证焊缝的质量与性能，对焊芯中各金属元素的含量都有严格的规定，特别是对有害杂质(如硫、磷等)的含量，应有严格的限制，优于母材。
不锈钢焊条可分为铬不锈钢焊条和铬镍不锈钢焊条。铬不锈钢具有一定的耐蚀(氧化性酸、有机酸、气蚀)耐热和耐蚀性能。通常被选作电站、化工、石油等设备材料。但铬不锈钢一般情况下可焊性较差，应注意焊接工艺、热处理条件及选用合适的电焊条。铬镍不锈钢焊条具有良好耐腐蚀性和抗氧化性，广泛应用于化工、化肥、石油、医疗机械制造。为防止由于加热而产生睛间腐蚀，焊接电流不宜太大。由于不锈钢焊条的焊芯的电阻值比碳钢大，导热性比碳钢差，且不锈钢熔滴的表面张力大，因而在焊接过程中其熔滴是以大颗粒短路过渡为主，所以随着焊接时间的延长和温度升高，就会产生焊接工艺性能不够理想，焊缝的机械性能降低。目前，国产不锈钢焊条多年来一直存在药皮发红、开裂、工艺稳定性差等问题,严重影响焊条质量,并被迫丢弃剩余部分的焊条而造成浪费。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种焊接工艺性能优良、电弧稳定、飞溅小、脱渣容易、成形细致美观、可全位置焊接不锈钢焊条及其制备方法。
本发明的具体实施方案为：一种高强度焊条的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照重量分数称取硅酸盐、氟化稀土、凹凸棒粘土、草酸钙、焦亚硫酸钠、硅钙合金、海藻酸钙，钛酸盐，将其在温度为90-110℃下干燥1-2h，冷却至室温；
(2)向步骤(1)中快速加入金属铬、碳酸钾和碱金属氧化物，搅拌混合均匀，向混匀后的原料中加入占原料总重量的25％～30％的钾型水玻璃，搅拌均匀后，涂覆在焊芯外，经油压机压制，再经过高温烘干，得到高强度焊条；
其中各组分按重量份数计，其组成为：硅酸盐10-35份，氟化稀土3-8份，凹凸棒粘土5-10份，草酸钙3-8份，焦亚硫酸钠5-10份，硅钙合金2-8份，金属铬5-10份，海藻酸钙1-5份，碳酸钾3-5份，碱金属氧化物3-5份，钛酸盐余量。
进一步，所述的硅酸盐含量15-25份。
进一步，所述的硅钙合金按重量份数为：钙30-35份，铝0.5-1.5份，锰1-3份，钡0.5-1.5份，镁0.1-0.5份，硅余量。
进一步，所述的碱金属氧化物为氧化锂、氧化钠、氧化钾中的一种。优选氧化钾
进一步，所述的钛酸盐为金红石。
具体地，所述的钾型水玻璃的波美度为35.0-36.0。
具体地，所述的烘干温度为330-400℃，烘干保温时间为5-8h。
本发明的有益效果：
(1)本发明各种物质之间具有较好的协同作用，可以有效抑制熔池中氢逸出的行为，从而提高焊接气孔的敏感性。
(2)本发明的制备方法先将物料进行高温干燥去水，提高焊条的烘干温度,延长高温的保温时间，选用波美度为35.0-36.0的钾型水玻璃，也是重要的工艺保证，可以有效抑制药皮发红、开裂、提高工艺稳定性；并且水玻璃可以和其中硅酸盐组分结合，形成空间网络结构，增加了药皮的屈服强度。
(3)本发明方法简单，成本低，焊接工艺性能优良、电弧稳定、飞溅小、脱渣容易、成形细致美观、可全位置焊接。
(4)在采用本发明的方法制备高强度焊条时，采用焦亚硫酸钠，可以有效加快其固化强度和固化速率。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种高强度焊条的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照上述重量分数称取硅酸盐15份，氟化稀土3份，凹凸棒粘土5份，草酸钙3份，焦亚硫酸钠5份，硅钙合金4份，海藻酸钙1份，金红石余量，将其在温度为100℃下干燥1h，冷却至室温；
(2)向步骤(1)中快速加入其他剩余组份，搅拌混合均匀，向混匀后的原料中加入占原料总重量的25％的钾型水玻璃，钾型水玻璃的波美度为35.0，搅拌均匀后，涂覆在焊芯外，经油压机压制，再经330℃高温烘干，烘干保温时间为5h，得高强度焊条；
其中各组分按重量份数计，其组成为：
硅酸盐15份，氟化稀土3份，凹凸棒粘土5份，草酸钙3份，焦亚硫酸钠5份，由钙30份，铝0.5，锰1份，钡0.5份，镁0.1份，硅钙合金4份，金属铬5份，海藻酸钙1份，碳酸钾3份，氧化锂3份，金红石余量；
实施例2
一种高强度焊条的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照上述重量分数称取硅酸盐10份，氟化稀土5份，凹凸棒粘土5份，草酸钙5份，焦亚硫酸钠7份，硅钙合金4份，海藻酸钙1份，金红石余量，将其在温度为100℃下干燥2h，冷却至室温；
(2)向步骤(1)中快速加入其他剩余组份，搅拌混合均匀，向混匀后的原料中加入占原料总重量的25％的钾型水玻璃，钾型水玻璃的波美度为35.0，搅拌均匀后，涂覆在焊芯外，经油压机压制，再经350℃高温烘干，烘干保温时间为5h，得高强度焊条
其中各组分按重量份数计，其组成为：
硅酸盐10份，氟化稀土5份，凹凸棒粘土5份，草酸钙5份，焦亚硫酸钠7份，由钙33份，铝1，锰1份，钡0.5份，镁0.3份，硅钙合金4份，金属铬7份，海藻酸钙1份，碳酸钾3份，氧化锂3份，金红石余量。
实施例3
一种高强度焊条的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照上述重量分数称取硅酸盐20份，氟化稀土5份，凹凸棒粘土7份，草酸钙8份，焦亚硫酸钠8份，硅钙合金3份，海藻酸钙3份，金红石余量，将其在温度为90℃下干燥2h，冷却至室温；
(2)向步骤(1)中快速加入其他剩余组份，搅拌混合均匀，向混匀后的原料中加入占原料总重量的28％的钾型水玻璃，钾型水玻璃的波美度为35.0，搅拌均匀后，涂覆在焊芯外，经油压机压制，再经380℃高温烘干，烘干保温时间为6h，得高强度焊条；
其中各组分按重量份数计，其组成为：
硅酸盐20份，氟化稀土5份，凹凸棒粘土7份，草酸钙5份，焦亚硫酸钠8份，由钙35份，铝1.5，锰2份，钡1份，镁0.3份，硅钙合金3份，金属铬8份，海藻酸钙3份，碳酸钾4份，氧化钾4份，金红石余量。
实施例4
一种高强度焊条的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照上述重量分数称取硅酸盐20份，氟化稀土5份，凹凸棒粘土7份，草酸钙8份，焦亚硫酸钠8份，硅钙合金6份，海藻酸钙3份，金红石余量，将其在温度为90℃下干燥2h，冷却至室温；
(2)向步骤(1)中快速加入其他剩余组份，搅拌混合均匀，向混匀后的原料中加入占原料总重量的28％的钾型水玻璃，钾型水玻璃的波美度为36.0，搅拌均匀后，涂覆在焊芯外，经油压机压制，再经380℃高温烘干，烘干保温时间为6h，得高强度焊条；
其中各组分按重量份数计，其组成为：
硅酸盐25份，氟化稀土3份，凹凸棒粘土7份，草酸钙8份，焦亚硫酸钠8份，由钙30份，铝1.5，锰2份，钡1份，镁0.5份，硅钙合金6份，金属铬8份，海藻酸钙3份，碳酸钾5份，氧化钠4份，金红石余量。
实施例5
一种高强度焊条的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照上述重量分数称取硅酸盐30份，氟化稀土8份，凹凸棒粘土10份，草酸钙8份，焦亚硫酸钠10份，硅钙合金8份，海藻酸钙3份，金红石余量，将其在温度为90℃下干燥2h，冷却至室温；
(2)向步骤(1)中快速加入其他剩余组份，搅拌混合均匀，向混匀后的原料中加入占原料总重量的28％的钾型水玻璃，钾型水玻璃的波美度为36.0，搅拌均匀后，涂覆在焊芯外，经油压机压制，再经380℃高温烘干，烘干保温时间为7h，得高强度焊条；
其中各组分按重量份数计，其组成为：
硅酸盐30份，氟化稀土8份，凹凸棒粘土10份，草酸钙8份，焦亚硫酸钠10份，由钙35份，铝1，锰3份，钡1.5份，镁0.3份，硅钙合金8份，金属铬10份，海藻酸钙3份，碳酸钾5份，氧化钾5份，金红石余量。
实施例6
一种高强度焊条的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照上述重量分数称取硅酸盐35份，氟化稀土8份，凹凸棒粘土8份，草酸钙5份，焦亚硫酸钠10份，硅钙合金2份，海藻酸钙5份，金红石余量，将其在温度为110℃下干燥1h，冷却至室温；
(2)向步骤(1)中快速加入其他剩余组份，搅拌混合均匀，向混匀后的原料中加入占原料总重量的30％的钾型水玻璃，钾型水玻璃的波美度为36.0，搅拌均匀后，涂覆在焊芯外，经油压机压制，再经400℃高温烘干，烘干保温时间为8h，得高强度焊条；
其中各组分按重量份数计，其组成为：
硅酸盐35份，氟化稀土8份，凹凸棒粘土8份，草酸钙5份，焦亚硫酸钠10份，由钙33份，铝0.5，锰2份，钡0.5份，镁0.3份，硅钙合金2份，金属铬10份，海藻酸钙5份，碳酸钾5份，氧化钾3份，金红石余量。
实施性能测试：
熔敷金属力学性能见表1(所有试验均按照GB/T983-1995执行)。
表1
不锈钢点腐蚀试验
首先，对试样进行热处理，热处理温度为650℃，时间为2h，然后，将经过热处理的试样放入120g分析纯的FeCl3·6H2O溶于1000ml去离子水配制的溶液中，保持23℃，72h。腐蚀速率为0.02-0.04g/m2·h，且均无点蚀。
以上实验结果表明，本发明制备的不锈钢焊条，焊接工艺性优良，且力学性能和耐蚀能力均能满足较高要求。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种高强度焊条的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）按照重量分数称取硅酸盐、氟化稀土、凹凸棒粘土、草酸钙、焦亚硫酸钠、硅钙合金、海藻酸钙，钛酸盐，将其在温度为90-110℃下干燥1-2 h，冷却至室温；
（2）向步骤（1）中快速加入金属铬、碳酸钾和碱金属氧化物，搅拌混合均匀，向混匀后的原料中加入占原料总重量的 25％～ 30％的钾型水玻璃，搅拌均匀后，涂覆在焊芯外，经油压机压制，再经过高温烘干，得到高强度焊条；
其中各组分按重量份数计，其组成为：硅酸盐10-35份，氟化稀土3-8份，凹凸棒粘土5-10份，草酸钙3-8份，焦亚硫酸钠5-10份，硅钙合金2-8份，金属铬5-10份，海藻酸钙1-5份，碳酸钾3-5份，碱金属氧化物3-5份，钛酸盐余量。
2.由权利要求1所述的一种高强度焊条的制备方法，其特征在于：所述的硅酸盐含量15-25份。
3.由权利要求1所述的一种高强度焊条的制备方法，其特征在于：所述的硅钙合金按重量份数为：钙30-35份，铝0.5-1.5份，锰1-3份，钡0.5-1.5份，镁0.1-0.5份，硅余量。
4.由权利要求1所述的一种高强度焊条的制备方法，其特征在于：所述的碱金属氧化物为氧化锂、氧化钠、氧化钾中的一种。
5.由权利要求1所述的一种高强度焊条的制备方法，其特征在于：所述的钛酸盐为金红石。
6.由权利要求1-6任一项所述的一种高强度焊条的制备方法，其特征在于：所述的钾型水玻璃的波美度为35.0-36.0。
7.由权利要求1-6任一项所述的一种高强度焊条的制备方法，其特征在于：所述的烘干温度为330-400℃，烘干保温时间为5-8 h。
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