專利名稱：高焊速高韌性氟堿型燒結焊劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種高焊速高韌性氟堿型燒結焊劑，適用于在石油及天然氣輸送用X系列及L系列高級別管線鋼鋼管的較高焊速的埋弧焊接中使用。
背景技術：
埋弧焊用焊劑主要分為兩種熔煉焊劑和燒結焊劑，這兩種焊劑在管線鋼管的焊接中長期使用，隨著管線強度的提高，用戶對焊縫的韌性提出了更高的要求，而燒結焊劑能使焊縫得到較高的韌性指標，特別是氟堿型燒結焊劑。燒結焊劑具有可以連續生產、無污染、堿度高、能適應較高強度鋼材的焊接，并能得到較高的焊縫塑性和韌性等優點，已經被廣泛用于壓力容器、金屬結構、橋梁、造船、車輛和石油及天然氣輸送管道等焊接制造。近年來，隨著管道業的不斷發展，提高焊接速度，保證焊縫具有優良的機械性能，特別是韌性指標，成為管道制管業發展的一種必然趨勢。與本發明最接近的現有技術是“氟堿型高韌性燒結焊劑”(ZL 01128710.1，CN 1326838A)，該焊劑的焊接速度較低，只有1.0～1.5m/min，且存在焊縫韌性波動大不穩定的缺陷。
發明內容
本發明解決的技術問題設計一種高焊速高韌性氟堿型燒結焊劑，在保證高速焊接條件下，使焊縫金屬具有較高的塑性和強度以及優良的低溫沖擊韌性。
本發明的設計思路①由于焊劑的物理性能與焊接速度的提高有著密切的關系，因此，通過調節焊劑熔渣的熔點、粘度、表面張力、堿度等改善焊接時焊劑的脫渣性、焊縫表面成型性，來獲得高的焊接速度。②添加穩弧劑等改善電弧燃燒的穩定性，向焊劑中添加合金元素，以保證焊縫中獲得合理的合金元素及其配比，減少原材料中帶來的有害雜質，限制有害雜質S、P及氧化物夾雜滲向焊縫，從而保證在高速焊接條件下，使焊縫金屬具有較高的塑性和強度以及優良的低溫沖擊韌性。
本發明的技術解決方案以MgO、Al2O3、CaF2、SiO2為焊劑的主要成分，通過調整熔渣的粘度，表面張力、熔點、粒度大小、松裝比等來改善焊縫的高度、寬度、表面光滑度及焊劑脫渣性能，來獲得高的焊接速度。同時增加少量的鐵合金、MnO、CaO，保證焊縫金屬的機械性能。
本發明由下述重量百分比的成分構成24＜MgO＜26，17＜CaF2＜20，Al2O318～22，22＜SiO2＜24，CaO 3～5，MnO＜7，FeO＜2，K2O+Na2O 2～3，S＜0.04，P＜0.05。
本發明與現有技術相比具有的優點及效果1、本發明與現有的焊劑(ZL 01128710.1，CN 1326838A，氟堿型高韌性燒結焊劑)相比，焊接速度可從原來的1.0～1.5m/min提高到1.5～2.1m/min，同時可保證焊接時電弧穩定，焊縫表面光滑，脫渣性好，焊接鋼管成材率高，生產效率高。
2、本發明與H08MnMoTiB(H08C)焊絲匹配，焊接L系列及X系列管線鋼，在1.5m/min～2.0m/min的較高焊速下，不但焊縫的強度及低溫韌性值較高且很穩定，而且焊縫具有優良的塑性，解決了現有焊劑(ZL 01128710.1，CN 1326838A，氟堿型高韌性燒結焊劑)焊縫韌性波動大及不穩定的缺陷。
3、本發明可與多種焊絲匹配，焊接多種低合金鋼，焊縫低溫沖擊韌性高，在高焊速下仍可獲得良好的焊接性能。
4、經試驗本發明所述的焊劑BGSJ101-G在1.5m/min～2.0m/min的較高焊速下(與H08C焊絲匹配)，無論是-20℃下，還是-30℃下，焊縫的強度及沖擊韌性值都很高且很穩定，在-20℃下焊縫的沖擊韌性平均值可達到110J，在-30℃下焊縫的沖擊韌性平均值可達到98.7J，遠遠高于標準要求，而且剪切面積全部達到100％，抗拉強度≥580MPa。(詳見附件中國石油天然氣集團公司焊接鋼管研究所BGSJ101-G焊劑試驗情況報告)。
具體實施例方式
實施例一1、組份(wt％)MgO 25.52，CaF219.72，Al2O318.98，SiO223.45，CaO3.73，MnO 5.18，FeO 1.06，K2O+Na2O 2.321，S 0.004，P 0.035。
2、制備方法將所需原料復檢后，研成不同標準粒度的粉狀，過篩后按照配方進行配比稱重，然后放進干攪拌器進行干攪拌，攪拌均勻后放入濕攪拌器，加入20％左右的水玻璃進行濕攪拌，充分攪拌均勻后，送入造粒機進行造粒，造出的粒狀焊劑經熱風干燥后送入烘干爐，在150℃-200℃的溫度下進行烘干，脫去其水分后過篩，篩分出標準粒度范圍內的焊劑送入燒結爐進行燒結，燒結溫度800℃-900℃，燒結時間1個小時左右，出爐后經檢驗、過篩、包裝、入庫，焊劑生產的所有工序完成。
實施例二組份(wt％)MgO 25.81，CaF218.67，Al2O320.22，SiO222.54，CaO 3.66，MnO 5.52，FeO 1.22，K2O+Na2O 2.321，S 0.004，P 0.035。制備方法與實施例一相同。
實施例三組份(wt％)MgO 24.87，CaF218.42，Al2O321.63，SiO222.24，CaO 4.23，MnO 5.09，FeO 1.16，K2O+Na2O 2.321，S 0.004，P 0.035。制備方法與實施例一相同。
本發明的試驗結果(詳見附件BGSJ101-G焊劑試驗情況報告)(1)焊接工藝參數
(2)化學分析參數
(3)焊縫沖擊韌性
(4)彎曲試驗結果
(5)硬度檢驗(HV10)
權利要求
1.一種高焊速高韌性氟堿型燒結焊劑，其特征是該焊劑由下述重量百分比的成份構成24＜MgO＜26，17＜CaF2＜20，Al2O318～22，22＜SiO2＜24，CaO 3～5，MnO＜7，FeO＜2，K2O+Na2O 2～3，S＜0.04，P＜0.05。
全文摘要
一種高焊速高韌性氟堿型燒結焊劑，由下述重量百分比的成分構成24＜MgO＜26，17＜CaF
文檔編號B23K35/362GK1788920SQ20051002270
公開日2006年6月21日 申請日期2005年12月20日 優先權日2005年12月20日
發明者鐘裕敏, 丁曉軍, 楊忠文, 馬長權, 張少鋒, 喬凌云 申請人:寶雞石油鋼管有限責任公司