CN1228168C - 氟碱型高韧性烧结焊剂 - Google Patents

Abstract

一种氟碱型高韧性烧结焊剂，该焊剂由下述重量百分比的成份构成：MgO 26-32，CaF₂ 19-25，Al₂O₃ 14.5-22，SiO₂ 15-22，CaO 3.5-10，MnO＜5，FeO＜3，K₂O+Na₂O 2-3，S＜0.04，P＜0.05。本发明在焊接过程中熔点、粘度、表面张力达到了较为合理的协调统一，施焊电弧稳定，焊后易于脱渣，且焊缝边缘过渡平稳，表面光滑，焊缝外观成形质量好。本发明合理配伍碱性渣系，与H08C焊丝匹配焊接X系列管线钢钢管，焊接速度在1.0-1.5m/min条件下，其焊缝低温冲击韧性，夏比冲击功CVN(-20℃)＝157～243J，低温脆性转变温度FATT₅₀≤-40℃。本发明可与多种焊丝匹配，可焊接多种低合金钢。

Description

氟碱型高韧性烧结焊剂

技术领域

本发明涉及一种氟碱型高韧性烧结焊剂，主要用于石油天燃气输送用管线钢管的埋弧焊接。

背景技术

焊剂是用于自动埋弧焊接的材料。烧结焊剂具有可以连续生产、无污染、碱度高、适应较高强度的焊接，并能得到较高的塑性和韧性等优点，被广泛用于压力容器、金属结构、桥梁、造船、车辆和石油天燃气输送管道等焊接制造。低碱度高硅、锰渣系烧结焊剂，获得良好工艺性能焊缝是容易的，但焊缝冲击韧性不高。高碱度渣系的烧结焊剂获得高韧性焊缝是容易的，但高碱度渣系的烧结焊剂其工艺性能不易稳定，特别是焊管生产时，由于高速连续焊接，且焊道在曲面位置动态成型，因此其工艺性能就显得更不容易稳定。

发明内容

本发明解决的技术问题：近十年来管线钢及配套焊丝的冶炼、轧制等工艺都已达到了较高的水平，影响韧性指标的钢材纯净度及微量有益合金元素的添加已趋于合理，所以焊剂对管线钢焊缝韧性的主要贡献应注重在保护焊缝的纯净上，减少氧含量和氧化物杂质。因为焊缝的韧性指标不但与杂质含量(如S、P等)有关，而且与焊缝中的氧含量及夹杂物有直接关系。设法减少原料带来的有害杂质，以及限制焊剂在冶金反应过程中有害杂质和氧化物向焊缝金属中过渡和滞留，从而在保证焊缝工艺性能的前提下提高焊缝的低温冲击韧性是本发明的主要思路。

本发明的技术解决方案：以MgO作为调整熔渣碱度主要造渣剂，保证焊缝金属的纯净度；通过SiO₂多种形式的适量加入，改善熔渣的粘度、表面张力和熔点等，从而改善焊缝的成形性能和渣壳的脱渣性能；CaF₂的加入，焊接时产生的氟气降低电弧气氛中的氢分压，代替了通常焊剂采用的碳酸盐效果，并抑制熔渣中的还原氧向熔化金属的过渡；以Al₂O₃作为熔渣粘度调整剂，保证焊缝表面质量；由于锰矿具有S、P含量高的特点，本发明避免了直接采用锰矿，调入适量CaO进一步增加焊缝脱S、P的效果。

本发明由下述重量百分比的成份构成：

MgO 26-32，CaF₂ 19-25，Al₂O₃ 14.5-22，SiO₂ 15-22，CaO 3.5-10，MnO＜5，FeO＜3，K₂O+Na₂O 2-3，S＜0.04，P＜0.05。

本发明与现有技术相比具有的优点和效果：

1、本发明合理地调配了各种矿粉的比例，使其在焊接过程中熔点、粘度、表面张力达到了较为合理的协调统一，施焊电弧稳定，焊后易于脱渣，且焊缝边缘过渡平稳，表面光滑，焊缝外观成形质量好。

2、本发明合理配伍碱性渣系，与H08C(H08MnMoTiB宝鸡永固焊接材料厂生产)焊丝匹配焊接X系列管线钢钢管，焊接速度在1.0-1.5m/min条件下，其焊缝低温冲击韧性，夏比冲击功CVN(-20℃)＝157～243J，低温脆性转变温度FATT₅₀≤-40℃，焊缝硬度HV10＝212～230，焊缝强度σ_b≥590Mpa，适用于西气东输工程。

3、本发明可与多种焊丝匹配，可焊接多种低合金钢，焊缝低温冲击韧性较高，在高焊速下焊接性能良好。

具体实施方式

实施例一(焊剂批号00067)：

(1)组份(wt％)：MgO 31.08，CaF₂ 24.35，Al₂O₃ 15.36，SiO₂ 15.44，CaO 6.13，MnO 3.02，FeO 1.88，K₂O+Na₂O 2.7，S 0.008，P 0.032。

(2)、制备方法：将所需原料复检后，进行粗破碎、细破碎、研粉等工序，加工成不同标准粒度的粉状，过筛后按照配方标准进行配比称重，然后送至干搅拌器进行干搅拌。干搅拌均匀后的粉料送至湿搅拌器，加入20％左右的水玻璃粘接剂，再充分搅拌至均匀。此时物料已为湿料，送至造粒机进行造粒，造出的粒状焊剂经热风干燥后进入烘干炉，在150℃-200℃温度下烘干其水分。出炉后直接过筛，筛选出标准粒度范围内的半成品再进入烧结炉。半成品在800℃-850℃温度下在烧结炉烧结1小时左右时间后出炉，经检验、过筛、包装、入库，焊剂生产工序完成。

(3)、熔敷金属试验结果(与H08C焊丝匹配)：焊缝韧性-20℃夏比冲击功CVN的平均值为196J(详见附件一：SJ101烧结焊剂试验报告)。

(4)、在X70钢级钢管上的应用(与H08C焊丝匹配)：焊缝韧性-20℃夏比冲击功CVN的平均值为180J(详见附件二：X70钢级螺旋缝焊管试验监测与评价报告)。

实施例二(焊剂批号00731)：

(1)组份(wt％)：MgO 28.12，CaF₂ 22.24，Al₂O₃ 20.05，SiO₂ 17.72，CaO 5.18，MnO 1.6，FeO 2.46，K₂O+Na₂O 2.6，S 0.004，P 0.026。

(2)、制备方法：与实施例一相同。

(3)、熔敷金属试验结果(与H08C焊丝匹配)：焊缝韧性-20℃夏比冲击功CVN的平均值为170J(详见附件三：SJ101-G烧结焊剂试验报告)。

(4)、在X70钢级钢管上的应用(与H08C焊丝匹配)：焊缝韧性-20℃夏比冲击功CVN的平均值为209J(详见附件四：涩兰线试验段用X70钢级螺旋缝焊管试验监测与评价报告)。

实施例三(焊剂批号1031)：

(1)组份(wt％)：MgO 26.55，C₂F₂ 19.38，Al₂O₃ 18.14，SiO₂ 20.33，CaO 8.92，MnO 2.3，FeO 2.05，K₂O+Na₂O 2.3，S 0.004，P 0.026。

(2)制备方法：与实施例一相同。

(3)熔敷金属试验结果(与H08C焊丝匹配)：焊缝韧性-20℃夏比冲击功CVN的平均值为177.2J(详见附件五：宝鸡石油钢管厂冲击韧性试验报告单)。

(4)在X70钢级钢管上的应用(与H08C焊丝匹配)：焊缝韧性-20℃夏比冲击功CVN的平均值为166.7J(详见附件六：中国石油天燃气总公司焊接钢管研究所报告)。

Claims (1)

1、一种氟碱型高韧性烧结焊剂，其特征是该焊剂由下述重量百分比的成份构成：

MgO 26-32，CaF₂ 19-25，Al₂O₃ 14.5-22，SiO₂ 15-22，CaO 3.5-10，MnO＜5，FeO＜3，K₂O+Na₂O 2-3，S＜0.04，P＜0.05。