CN106624460B

CN106624460B - 一种船用低温钢埋弧焊烧结焊剂

Info

Publication number: CN106624460B
Application number: CN201710010060.5A
Authority: CN
Inventors: 伍道亮
Original assignee: China Merchants Heavy Industry Jiangsu Co Ltd; China Merchants Heavy Industry Shenzhen Co Ltd
Current assignee: China Merchants Heavy Industry Jiangsu Co Ltd; China Merchants Heavy Industry Shenzhen Co Ltd
Priority date: 2017-01-06
Filing date: 2017-01-06
Publication date: 2021-06-04
Anticipated expiration: 2037-01-06
Also published as: CN106624460A

Abstract

本发明公开了一种船用低温钢埋弧焊烧结焊剂，包括矿物干粉组分及粘结剂，所述矿物干粉组分中各成分及其质量百分比为：电熔镁砂30~40%，萤石10~20%，刚玉10~20%，大理石15~25%，石英5~15%，脱水长石1~8%，氟铝酸钾1~5%，合金剂0~3%；粘结剂占矿物干粉组分总重量的20~30%。本发明烧结焊剂匹配低温钢焊丝焊接船用低温钢，焊接过程稳定，焊缝成形美观，坡口内脱渣性能好，具有较好的抗冷裂纹敏感性和抗气孔性，匹配低温钢焊丝焊接后，其熔敷金属具有优良的机械性能，特别是低温冲击韧性较好，提高了焊缝的抗脆断能力，降低了操作人员的工作强度，极大程度的提高了生产效率。

Description

一种船用低温钢埋弧焊烧结焊剂

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体是一种船用低温钢埋弧焊烧结焊剂。

背景技术

低温技术是19世纪末在液态空气工业上发展起来的，在近30年中得到了迅速发展和广泛应用，并在低温压力容器、海洋工程等行业得到广泛应用。目前全世界正在大力发展液态气体运输船，如LEG、LPG、LNG船，而在此类船舶的建造过程中，低温压力容器和管道系统的低温钢的焊接是关键工艺过程。某些重要的大型构件焊接时，一般采用埋弧焊，而国内对于船用低温钢埋弧焊烧结焊剂的研究较少。国外进口的船用低温钢埋弧焊烧结焊剂的低温冲击韧性不稳定，且低温冲击值不高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种船用低温钢埋弧焊烧结焊剂，不仅具有优良坡口内脱渣性能，还具有较好的抗冷裂纹敏感性和抗气孔性，匹配低温钢焊丝具有优良的机械性能，特别是低温冲击韧性较好。

本发明采用如下技术方案：一种船用低温钢埋弧焊烧结焊剂，包括矿物干粉组分及粘结剂，所述矿物干粉组分中各成分及其质量百分比为：电熔镁砂30~40%，萤石10~20%，刚玉10~20%，大理石15~25%，石英5~15%，脱水长石1~8%，氟铝酸钾1~5%，合金剂0~3%；粘结剂占矿物干粉组分总重量的20~30%。所述粘结剂优选为20℃时模数M＝2.8~3.0，浓度40~42°Be的钠水玻璃。

上述船用低温钢埋弧焊烧结焊剂的制备方法，包括以下步骤：（1）将矿物干粉组分中各成分按比例称取混合均匀，（2）在搅拌均匀的物料中加入20℃时模数M＝2.8~3.0，浓度为40~42°Be的钠水玻璃进行造粒，然后经250~300℃低温烘焙40~60min，780~ 800℃高温烧结30~50min，出炉冷却，（3）过12~60目筛，即为烧结焊剂成品。

本发明船用低温钢埋弧烧结焊剂矿物干粉组分中：

电熔镁砂具有造渣，调节熔渣碱度、粘度、流动性和改善焊缝成型的作用。电熔镁砂在熔化状态能与焊剂中的SiO2复合，降低其活度，稳定焊接过程。电熔镁砂含量过高会增加熔渣的熔点，影响脱渣性和焊缝成型；含量过低，则降低焊剂碱度，使得焊缝金属纯净度降低。

萤石是偏碱性的盐，熔点较低，能够降低熔渣表面张力和提高熔渣流动性；其在高温下比较活泼，分解产生的氟气能够降低电弧中氢的分压，从而有效降低焊缝金属扩散氢含量。含量过低时，会使焊剂碱度不够和去氢效果不佳；含量过高时，会导致电弧不稳和焊缝波纹粗大。

刚玉是调节熔渣熔点和粘度的有效成分，能使熔渣具有良好的流动性，焊缝金属与母材过渡平滑，焊缝成形美观。含量过低时上述效果不明显，含量过高时导致熔渣流动性变差，焊缝容易产生咬边、气体压坑和夹渣等缺陷。

大理石受热分解释放出CO2，生成CaO。CO2有除氢的作用，CaO 有脱硫、脱磷、提高焊剂碱度、提高焊剂熔点及改善熔渣透气性的作用。焊剂熔点提高之后，收弧处形成凸起，可以避免收弧处收缩应力的集中，进而有效地防止焊接热裂纹的产生。含量过高时，焊剂熔点过高，焊道铺展不佳；含量过低时，熔渣透气性不好，容易产生气体压痕。

石英主要作为造渣剂，能与其他氧化物形成低熔点复合物，使熔渣粘度增加，并改善脱渣性能。过高的石英含量会加大堆焊层中合金元素的烧损，过低的石英含量会影响焊缝成形效果。

脱水长石有脱硫和平衡焊剂酸碱度及改善焊缝成形的作用，含量过低时，熔滴过渡颗粒较大，焊缝波纹较粗；含量过高时，会增加对焊缝的渗硅，影响焊缝的性能。

氟铝酸钾可改善熔渣流动性，调整焊缝与母材之间的润湿角，同时其中的钾离子还有稳弧的作用。含量过高时，焊缝波纹粗大，成形不佳；含量过低时，焊缝与母材之间的润湿角过大，焊道发鼓。

合金剂有脱氧和补充有效合金烧损的作用。

本发明具有如下优点：船用低温钢埋弧焊烧结焊剂匹配低温钢焊丝焊接船用低温钢，焊接过程稳定，焊缝成形美观，坡口内脱渣性能好，具有较好的抗冷裂纹敏感性和抗气孔性，匹配低温钢焊丝焊接后，其熔敷金属具有优良的机械性能，特别是低温冲击韧性较好，提高了焊缝的抗脆断能力，降低了操作人员的工作强度，极大程度的提高了生产效率。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但本发明的保护范围不限于此。

实施例1

一种船用低温钢埋弧焊烧结焊剂，包括矿物干粉组分及粘结剂，所述矿物干粉组分中各成分及其质量百分比为：电熔镁砂30%，萤石18%，刚玉14%，大理石18%，石英14%，脱水长石3%，氟铝酸钾3%，合金剂0%；粘结剂占矿物干粉组分总重量的20~30%。

将矿物干粉组分中各成分按上述比例称取混合均匀，在搅拌均匀的物料中加入20℃时模数M＝2.8~3.0，浓度为40~42°Be的钠水玻璃作为粘结剂进行造粒，然后经250~300℃低温烘焙40~60min，780~ 800℃高温烧结30~50min，出炉冷却，过12~60目筛，制成烧结焊剂成品。

实施例2

一种船用低温钢埋弧焊烧结焊剂，包括矿物干粉组分及粘结剂，所述矿物干粉组分中各成分及其质量百分比为：电熔镁砂34%，萤石14%，刚玉10%，大理石23%，石英8%，脱水长石8%，氟铝酸钾1%，合金剂2%；粘结剂占矿物干粉组分总重量的20~30%。

实施例3

一种船用低温钢埋弧焊烧结焊剂，包括矿物干粉组分及粘结剂，所述矿物干粉组分中各成分及其质量百分比为：电熔镁砂40%，萤石11%，刚玉20%，大理石15%，石英5%，脱水长石1%，氟铝酸钾5%，合金剂3%；粘结剂占矿物干粉组分总重量的20~30%。

按照上述三个实施例制成的埋弧焊烧结焊剂，以国外某知名品牌焊剂作为比较例，配合低温钢用埋弧焊丝H07MnNiDR，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：焊接热输入为16~20KJ/cm，道间温度100~150℃。经过检测，熔敷金属的化学成分见表1，熔敷金属的力学性能见表2，

，

。

从上述数据对比可以看出，实施例配方焊剂在渗S、P量方面明显低于比较例焊剂，而对Ni元素的保留也明显高于比较例焊剂。此外，实施例焊剂的熔敷金属的-100℃低温冲击功显著高于比较例焊剂。

焊剂脱渣性试验的比较：按照GB/T 25776-2010标准中脱渣性试验要求，在60度V型坡口内，对上述实施例和比较例进行坡口内脱渣性比较，如表3所示：

，

底层脱渣率D=(l₀-l)×100%. l₀:焊道总长度；l:未脱渣总长度。

经过脱渣性对比试验可以看出，各实施例配方焊剂坡口内脱渣性明显优于比较例焊剂。

Claims

1.一种船用低温钢埋弧焊烧结焊剂，包括矿物干粉组分及粘结剂，其特征在于，所述矿物干粉组分中各成分及其质量百分比为：电熔镁砂30~40%，萤石10~20%，刚玉10~20%，大理石15~25%，石英5~15%，脱水长石1~8%，氟铝酸钾1~5%，合金剂0~3%；粘结剂占矿物干粉组分总重量的20~30%。

2.根据权利要求1所述的一种船用低温钢埋弧焊烧结焊剂，其特征在于，所述粘结剂为20℃时模数M＝2.8~3.0，浓度40~42°Be的钠水玻璃。

3.一种如权利要求1所述的船用低温钢埋弧焊烧结焊剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将矿物干粉组分中各成分按比例称取混合均匀，（2）在搅拌均匀的物料中加入20℃时模数M＝2.8~3.0，浓度为40~42°Be的钠水玻璃进行造粒，然后经250~300℃低温烘焙40~60min，780~ 800℃高温烧结30~50min，出炉冷却，（3）过12~60目筛，即为烧结焊剂成品。