一種埋弧焊用熔煉型焊劑及其制備方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種埋弧焊用熔煉型焊劑及其制備方法，該焊劑組分按質(zhì)量百分比計，含有24％～48％的CaF2，8％～16％的CaO，5％～27％的MgO，10％～30％的SiO2，7％～20％的Al2O3，4％～10％的MnO2，0.5％～2％的TiO2，0.5％～2％的K2CO3，0.5％～2％的Li2O，5％～10％的BaCO3，0.2％～3％的FeO，且上述CaF2與CaO的比例嚴(yán)格控制在3:1的范圍內(nèi)，以上各組分的質(zhì)量百分比總和為100％。本發(fā)明制備得到了一種新型熔煉型焊劑，方法簡單，配以適當(dāng)?shù)暮附z后為低合金高強度鋼的焊接提供了一種優(yōu)質(zhì)焊劑材料。
【專利說明】
一種埋弧焊用熔煉型焊劑及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種埋弧焊用CaO?MgO?AI2O3?CaF2?Si〇2渣系熔煉型焊劑的制備方法，主要應(yīng)用于大型油氣儲運容器用低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的焊接。
【背景技術(shù)】
[0002]焊劑是埋弧自動焊接用的填料，主要分為熔煉和燒結(jié)兩大類焊劑。熔煉焊劑是用各種礦石經(jīng)電弧爐熔煉后粉碎而成，具有可以連續(xù)生產(chǎn)、無污染、堿度可調(diào)控的特點。其中，酸性熔煉焊劑應(yīng)用最多，對其配以適當(dāng)?shù)暮附z后，廣泛用于碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接。對于強度較高的高強鋼焊接時，則必須選擇中性或堿性熔煉焊劑。隨著近代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼類容器制造技術(shù)和工藝提出了更高的要求，不僅要求焊縫金屬具有較好的強度匹配，對韌性(尤其是低溫韌性)的要求更高，同時要求焊劑具有良好的脫渣性能、極優(yōu)良的抗裂性能、光滑的焊道表面形狀及射線檢測無缺陷。當(dāng)前企業(yè)所面臨的狀況一般來說為，當(dāng)熔煉焊劑的堿度較低時，較易獲得良好的工藝性能，但焊縫金屬沖擊韌性較差；當(dāng)熔煉焊劑的堿度較高時，較易獲得高韌性焊縫，但焊接工藝性能如焊道的表面形狀和脫渣性能較差。針對熔煉焊劑在工業(yè)化生產(chǎn)中所面臨的工藝性能和低溫韌性難于優(yōu)良、適合配合的難題，有必要制備一種性能優(yōu)良的焊劑，既能實現(xiàn)焊縫金屬強度和低溫韌性的優(yōu)良配合，又具有光滑的焊道表面形狀、良好的脫渣性能及射線檢測無缺陷，以滿足當(dāng)前工業(yè)化生產(chǎn)的緊迫需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:采用一種簡單的方法，研制出一種具有焊接過程穩(wěn)定、焊縫金屬強度和低溫韌性優(yōu)良、焊道表面形狀光滑、脫渣性能良好及射線檢測無缺陷的高堿性埋弧焊用CaO?MgO?Al2O3?CaF2?S12渣系的熔煉焊劑，以滿足當(dāng)前工業(yè)化生產(chǎn)的緊迫需求。
[0004]本發(fā)明解決技術(shù)問題的方案是:
[0005]本發(fā)明制備了一種埋弧焊用熔煉焊劑，由以下質(zhì)量份的原料制成:24%?48%的CaF2，8% ?16% 的 Ca0，5% ?27% 的 Mg0，10% ?30% 的 Si02，7% ?20% 的 Α?2θ3，4% ?10%的Μη02，0.5% ?2% 的Ti02，0.5% ?2% 的Κ2⑶3，0.5% ?2% 的Li20，5% ?10% 的Ba⑶3，0.2% ?3% 的 FeO。
[0006]其中，上述CaF2與CaO的比例嚴(yán)格控制在3:1的范圍內(nèi)，以上各組分的質(zhì)量百分比總和為100 %。
[0007]本發(fā)明高堿性熔煉焊劑的制備方法采用以下特征步驟:
[0008](I)按比例分別稱取各組分原料，將上述稱取的原料進行混合攪拌，攪拌均勻后得到均勻混合粉末。
[0009](2)將步驟(I)所得的均勻混合粉末放入石墨坩禍內(nèi)并置于熔煉爐進行熔煉，熔煉溫度為1350 °C，保溫30min。
[0010](3)將步驟(2)所得熔煉產(chǎn)物進行水淬，得到玻璃態(tài)半成品。
[0011](4)將步驟(3)所得玻璃態(tài)半成品置于干燥箱內(nèi)進行干燥，干燥溫度為120°C，保溫48h。將干燥后的玻璃態(tài)半成品破碎至粒度為250?350μπι范圍內(nèi)即得熔煉焊劑成品。
[0012]本發(fā)明制備的埋弧焊用熔煉型焊劑主要應(yīng)用于大型油氣儲運容器用低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的焊接，尤其是用于12MnNi VR油氣儲罐用結(jié)構(gòu)鋼的焊接。
[0013]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明制備得到了一種新型熔煉型焊劑，該焊劑由于熔煉溫度較高，使得焊劑熔化，因而焊劑的化學(xué)成分均勻，能夠?qū)崿F(xiàn)焊縫金屬強度和低溫韌性的優(yōu)良配合，使得焊縫金屬具有光滑的焊道表面形狀、良好的脫渣性能及射線檢測無缺陷的優(yōu)點，且該焊劑不吸潮，簡化了儲藏的問題;采用該焊劑配合US-49焊絲對大型油氣儲運容器用低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼進行焊接，其焊縫金屬強高度、低溫韌性優(yōu)良，脫渣性能良好，焊道表面光滑，射線檢測無缺陷，能夠滿足施焊工藝要求。
【附圖說明】
[0014]圖1為實施例2所制得的焊件的表觀形貌。
【具體實施方式】
[0015]實施例1:
[0016]按照質(zhì)量百分比，分別稱取24%的CaF2,8%的CaO，17%的MgO，20%的S12,15%的Al2O3，6% 的MnO2，2% 的T12，I % 的K2CO3，I % 的Li20,5% 的BaCO3，I % 的FeO。將上述稱取的原料進行混合攪拌，攪拌均勻后得到均勻混合粉末，將均勻混合粉末放入石墨坩禍內(nèi)并置于熔煉爐進行熔煉，熔煉溫度為1350°C，保溫30min后進行水淬，得到玻璃態(tài)半成品。將所得玻璃態(tài)半成品置于干燥箱內(nèi)進行干燥，干燥溫度為120 0C，保溫48h ο將干燥后的玻璃態(tài)半成品破碎至粒度為250?350μπι范圍內(nèi)即得熔煉焊劑成品。將所得熔煉焊劑配合US-49焊絲對12MnNiVR結(jié)構(gòu)鋼進行焊接，所得性能指標(biāo)如下:抗拉強度為675MPa，彎曲試驗(側(cè)彎180°)合格，沖擊吸收功(焊縫區(qū))129.6J，脫渣性能良好，焊道表面光滑，射線檢測無缺陷(I級)。
[0017]實施例2:
[0018]按照質(zhì)量百分比，分別稱取39%的CaF2，13 %的CaO，10%的MgO,14%的S12，9%的Al2O3，5% 的MnO2，I % 的T12，I % 的K2CO3，I % 的Li20,6% 的BaCO3，I % 的FeO。將上述稱取的原料進行混合攪拌，攪拌均勻后得到均勻混合粉末，將均勻混合粉末放入石墨坩禍內(nèi)并置于熔煉爐進行熔煉，熔煉溫度為1350°C，保溫30min后進行水淬，得到玻璃態(tài)半成品。將所得玻璃態(tài)半成品置于干燥箱內(nèi)進行干燥，干燥溫度為120 0C，保溫48h ο將干燥后的玻璃態(tài)半成品破碎至粒度為250?350μπι范圍內(nèi)即得熔煉焊劑成品。將所得熔煉焊劑配合US-49焊絲對12MnNiVR結(jié)構(gòu)鋼進行焊接，所得性能指標(biāo)如下:抗拉強度為71MPa，彎曲試驗(側(cè)彎180°)合格，沖擊吸收功(焊縫區(qū))136.4J，脫渣性能良好，焊道表面光滑，射線檢測無缺陷(I級)。
[0019]實施例3:
[0020]按照質(zhì)量百分比，分別稱取48 %的CaF2，16 %的CaO，5 %的MgO ,11%的S12，7 %的Al2O3，4% 的MnO2，I % 的T12，I % 的K2CO3，I % 的Li20,5% 的BaCO3，I % 的FeO。將上述稱取的原料進行混合攪拌，攪拌均勻后得到均勻混合粉末，將均勻混合粉末放入石墨坩禍內(nèi)并置于熔煉爐進行熔煉，熔煉溫度為1350°C，保溫30min后進行水淬，得到玻璃態(tài)半成品。將所得玻璃態(tài)半成品置于干燥箱內(nèi)進行干燥，干燥溫度為120 0C，保溫48h ο將干燥后的玻璃態(tài)半成品破碎至粒度為250?350μπι范圍內(nèi)即得熔煉焊劑成品。將所得熔煉焊劑配合US-49焊絲對12MnNiVR結(jié)構(gòu)鋼進行焊接，所得性能指標(biāo)如下:抗拉強度為653MPa，彎曲試驗(側(cè)彎180°)合格，沖擊吸收功(焊縫區(qū))148.7J，脫渣性能良好，焊道表面光滑，射線檢測無缺陷(I級)。
[0021]實施例4:
[0022]按照質(zhì)量百分比，分別稱取38%的CaF2,8%的CaO，10%的MgO，15%的S12,15%的Al2O3，6% 的MnO2，I % 的T12，I % 的K2CO3，I % 的Li20,4% 的Bara3，I % 的FeO。將上述稱取的原料進行混合攪拌，攪拌均勻后得到均勻混合粉末，將均勻混合粉末放入石墨坩禍內(nèi)并置于熔煉爐進行熔煉，熔煉溫度為1350°C，保溫30min后進行水淬，得到玻璃態(tài)半成品。將所得玻璃態(tài)半成品置于干燥箱內(nèi)進行干燥，干燥溫度為120 0C，保溫48h ο將干燥后的玻璃態(tài)半成品破碎至粒度為250?350μπι范圍內(nèi)即得熔煉焊劑成品。將所得熔煉焊劑配合US-49焊絲對12MnNiVR結(jié)構(gòu)鋼進行焊接，所得性能指標(biāo)如下:抗拉強度為622MPa，彎曲試驗(側(cè)彎180°)合格，沖擊吸收功(焊縫區(qū))100.2J，脫渣性能良好，焊道表面光滑，射線檢測缺陷為II級。雖然也能達到設(shè)計要求，但施焊時產(chǎn)生噪音較大，焊接電弧不穩(wěn)定，不利于施焊的進行，且沖擊吸收功勉強達標(biāo)，增大了焊件使用過程中的危險性。
[0023]實施例5:
[0024]按照質(zhì)量百分比，分別稱取24%的CaF2，16%的CaO,17%的MgO，14%的S12,15%的Al2O3，6% 的MnO2，I % 的T12，I % 的K2CO3，I % 的Li2O，4% 的BaCO3，I % 的FeO。將上述稱取的原料進行混合攪拌，攪拌均勻后得到均勻混合粉末，將均勻混合粉末放入石墨坩禍內(nèi)并置于熔煉爐進行熔煉，熔煉溫度為1350°C，保溫30min后進行水淬，得到玻璃態(tài)半成品。將所得玻璃態(tài)半成品置于干燥箱內(nèi)進行干燥，干燥溫度為120 0C，保溫48h ο將干燥后的玻璃態(tài)半成品破碎至粒度為250?350μπι范圍內(nèi)即得熔煉焊劑成品。將所得熔煉焊劑配合US-49焊絲對12MnNiVR結(jié)構(gòu)鋼進行焊接，所得性能指標(biāo)如下:抗拉強度為650MPa，彎曲試驗(側(cè)彎180°)合格，沖擊吸收功(焊縫區(qū))130.7J，蓋面時脫渣性能良好，焊道表面光滑，射線檢測缺陷為II級。雖然也能達到設(shè)計要求，但打底兩層焊接時焊渣較難清理，需利用砂輪機進行打磨，增大了施工的難度。
[0025]實施例6:
[0026]按照質(zhì)量百分比，分別稱取25%的CaF2,15%的CaO,12%的MgO，20 %的S12，10%的Al2O3，4% 的MnO2，I % 的T12，I % 的K2CO3，I % 的Li2O，6% 的BaCO3，I % 的FeO。將上述稱取的原料進行混合攪拌，攪拌均勻后得到均勻混合粉末，將均勻混合粉末放入石墨坩禍內(nèi)并置于熔煉爐進行熔煉，熔煉溫度為1350°C，保溫30min后進行水淬，得到玻璃態(tài)半成品。將所得玻璃態(tài)半成品置于干燥箱內(nèi)進行干燥，干燥溫度為120 0C，保溫48h ο將干燥后的玻璃態(tài)半成品破碎至粒度為250?350μπι范圍內(nèi)即得熔煉焊劑成品。將所得熔煉焊劑配合US-49焊絲對12MnNiVR結(jié)構(gòu)鋼進行焊接，所得性能指標(biāo)如下:抗拉強度為687MPa，彎曲試驗(側(cè)彎180°)合格，沖擊吸收功(焊縫區(qū))92.7 J，打底兩層焊接時焊渣較難清理，蓋面時脫渣性能較差，焊道表面凹凸不平，射線檢測無缺陷(I級)。
【主權(quán)項】
1.一種埋弧焊用熔煉型焊劑，其特征在于:所述熔煉型焊劑由以下質(zhì)量份的原料制成:CaF2 24%?48%，CaO 8%?16%，MgO 5%?27%，Si02 10%?30% ,Al2O3 7%?20%，MnO2 4% ?10%，Ti02 0.5 % ?2 %，K2C03 0.5% ?2%，Li20 0.5 % ?2 %，BaCO3 5%?10%，F(xiàn)e00.2%?2.如權(quán)利要求1所述的埋弧焊用熔煉型焊劑，其特征在于:所述埋弧焊用熔煉型焊劑的化學(xué)成分CaF2與CaO的質(zhì)量比為3:1。3.如權(quán)利要求1所述的埋弧焊用熔煉型焊劑的制備方法，其特征在于:所述制備方法工藝步驟如下: (1)混料 按比例稱取原料，進行混合攪拌，攪拌均勻后得到均勻混合粉末； (2)熔煉 將步驟(I)得到的均勻混合粉末放入石墨坩禍內(nèi)并置于熔煉爐進行熔煉，并保溫； (3)水淬 將步驟(2)得到的產(chǎn)物進行水淬，得到玻璃態(tài)半成品； (4)制得成品 將步驟(3)所得玻璃態(tài)半成品置于干燥箱內(nèi)進行干燥，并保溫，將干燥后的玻璃態(tài)半成品破碎至粒度為250?350μπι范圍內(nèi)即得熔煉焊劑成品。4.如權(quán)利要求3所述的埋弧焊用熔煉型焊劑的制備方法，其特征在于:步驟(2)所述熔煉溫度為1350 °C，保溫時間為30min。5.如權(quán)利要求3所述的埋弧焊用熔煉型焊劑的制備方法，其特征在于:步驟(4)所述干燥溫度為120 °C，保溫時間為48h。6.如權(quán)利要求1所述的埋弧焊用熔煉型焊劑的應(yīng)用，其特征在于:所述埋弧焊用熔煉型焊劑應(yīng)用于大型油氣儲運容器用低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的焊接。
【文檔編號】B23K35/40GK106041371SQ201610520866
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月4日
【發(fā)明人】付猛, 劉鵬, 王世穎, 李海, 陳智棟, 葛樂通
【申請人】常州大學(xué)