[发明专利]一种船用低温钢埋弧焊烧结焊剂

说明书

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。

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。