[发明专利]一种船用钢小坡口埋弧焊焊剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，尤其是涉及一种船用钢小坡口埋弧焊焊剂及其制备方法。

背景技术

随着我国重工业的迅速发展，埋弧自动焊因其操作方便，使用简单，无弧光等优势被广泛的应用到工业生产中，因此我国对烧结焊剂的需求量也越来越高，并且将国内烧结焊剂的研发重点放到了对不同种焊接材料和特殊焊接环境下的烧结焊剂研制。随着现代工业的发展，焊接过程中所用板材厚度越来越大，且大部分的厚板对接焊接都要按照规范开一定的坡口。减小厚板焊接时所开坡口的大小，可以减少焊接时焊接热量输入对母材的影响，而且节省填充金属。采用小坡口进行埋弧焊接，可节约下来很大一部分的填充金属，并且使用小坡口进行埋弧焊后，焊缝的热影响区比较窄。专利CN104384754A(申请号：201410649436.3，公开日：2015.03.04)公开了一种窄间隙焊埋弧焊剂，其焊剂的成分为：烧结α型三氧化二铝10-30份、萤石20-45份、粗镁砂15-30份、细镁砂10-25份、铝矾土10-25份、硅灰石5-15份、金红石1-15份、金属锰1-10份、硅铁1-10份。据信该发明在焊接过程中熔点、粘度和表面张力达到了较为合理的协调统一，焊接电弧稳定，焊缝外观成形质量好，但窄间隙焊要求焊剂颗粒小以保证充分渗透到焊道根部，但颗粒小容易漏掉，对焊剂颗粒要求高，生产成本高，并且焊剂脱渣性还略显不足。由于不开坡口，焊后残余应力相对较大，焊缝力学性能稍有欠缺。因此针对上述问题，本专利提出了一种小坡口埋弧焊剂，具有高效率，高质量，高脱渣性等特点，焊缝成型美观，具有优良的工艺性能和力学性能，生产成本低，非常适合小坡口埋弧焊，具有良好的市场前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种船用钢小坡口埋弧焊焊剂及其制备方法，适用于船用钢小坡口条件下的埋弧焊，焊后脱渣性非常好，具有优良的工艺性能和力学性能，可改善焊缝成型，减少焊接缺陷。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种船用钢小坡口埋弧焊焊剂及其制备方法，其焊剂由以下重量百分比的原料组成：

镁砂：15～28％；

白刚玉：15～30％；

硅灰石：10～25％；

萤石：10～20％；

金红石：10～20％；

锰矿：1～10％；

硅铁：1～7％。

以上各组成成分的重量百分比之和为100％。

优选的，包括如下重量百分比的组成成分，萤石：14％；镁砂：20％；金红石：17％；白刚玉：25％；硅灰石：16％；锰矿：5％；硅铁：3％。

优选的，包括如下重量百分比的组成成分，萤石：12％；镁砂：24％；金红石：15％；白刚玉：27％；硅灰石：13％；锰矿：4％；硅铁：5％。

优选的，包括如下重量百分比的组成成分，萤石：16％；镁砂：22％；金红石：13％；白刚玉：30％；硅灰石：12％；锰矿：3％；硅铁：4％。

优选的，所述萤石中CaF₂含量≥95％；

优选的，所述镁砂中MgO含量≥98％；

优选的，所述硅灰石中SiO₂＝41～45％，CaO＝45～52％；

优选的，所述白刚玉中A1₂O₃含量≥94％；

优选的，所述锰矿中MnO含量≥65％。

本发明中，镁砂是焊剂的主要成分，其作用是造渣，调节焊剂的碱度和提高焊剂的熔点。镁砂的主要成分是MgO，MgO是碱性氧化物，能够提高熔渣的碱度，改善熔池的低温冲击韧性，降低扩散氢。但由于MgO熔点较高，可以增加熔渣的熔点，提高熔渣的粘度，抑制熔渣的流动性，加入量超过30％时，熔渣凝固速度快，压迫焊缝成型，脱渣性不好，影响焊缝成型美观。为保证焊缝性能，本发明中镁砂的含量在15％～28％。

硅灰石也是本发明焊剂的主要组成成分，主要作为造渣剂，属于稳定的氧化物，与镁砂等结合成共熔体，形成焊接熔渣。含量较少时，电弧不稳定，易产生断弧的现象；含量较高时，熔敷金属增Si，同时熔渣的粘度过大，流动性较差。此外，SiO₂具有降低熔渣表面张力的作用，有利于改善脱渣性能和焊缝成形作用。故本发明中，硅灰石含量在10～25％。