[发明专利]一种埋弧焊用中性烧结焊剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于埋弧焊用焊剂领域，具体涉及一种埋弧焊用中性烧结焊剂及其制备方法。

背景技术

随着企业对生产效率及生产过程自动化、机械化需求的提高，埋弧焊成为低合金高强钢结构的常用焊接方法之一，特别是在大厚板长焊缝的焊接过程中，埋弧焊的优势更加明显。

焊剂在埋弧焊中的主要作用是造渣，以隔绝空气对熔池金属的污染，控制焊缝金属的化学成分，保证焊缝金属的力学性能，防止气孔、裂纹和夹渣等缺陷的产生。同时，考虑焊接工艺的需要，还要求焊剂具有良好的稳弧性能，形成的熔渣应具有合适的密度、粘度、熔点、颗粒度和透气性，以保证焊缝获得良好的成形，最后熔渣凝固形成的渣壳具有良好的脱渣性能。

埋弧焊用焊剂按制造方法可分为熔炼焊剂、烧结焊剂、粘结焊剂，其中熔炼焊剂由于耗能较大、金属烧损大等缺陷，使用范围不断缩小，而烧结焊剂由于具有耗能小，金属烧损小等特点，应用范围不断扩大。目前，烧结焊剂的研究重点在于碱性焊接和酸性焊接两个方面，酸性焊剂的工艺性好，但由于焊剂中酸性组分较多导致冶金质量差，使其焊缝性能难以提高，最为典型的是焊剂501为代表的铝钛型酸性烧结焊剂，焊接工艺性好，可适应高速焊接，焊缝成形美观，焊剂具有较强的抗气孔能力，对少量的铁锈、高温氧化膜不敏感，但是焊缝低温韧性值偏低，不能焊接一些重要结构；碱性焊剂的焊缝性能虽能得到提高，但由于焊剂中碱性组分较多导致焊接工艺性差，且较易出氢致裂纹等缺陷，最为典型的为目前大量使用的以焊剂101为代表的碱性烧结焊剂，其突出的缺点不是韧性问题，而是易出压痕、气孔、微裂纹等缺陷，要求焊前必须仔细清理铁锈，增加了焊接的工作量和难度。

申请公布号为CN106514055A的专利公开了一种船用埋弧横焊焊剂及其制备方法，该焊剂包括如下重量百分比的组成：镁砂20-35％，硅灰石5-20％，氧化铝15-30％，萤石10-20％，大理石1-10％，金红石1-10％，锰矿1-10％，硅铁1-10％。该埋弧横焊焊剂形成的焊缝虽具有良好的力学强度和低温冲击韧性，但由于该焊剂没有活性较高的石英，且大理石在高温烧结时已大量分解，造成在实际应用时仍容易出现压痕、气孔等缺陷，焊接工艺性有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种埋弧焊用中性烧结焊剂，从而解决现有焊剂不能兼顾焊接工艺性和焊缝性能的问题。

本发明的第二个目的在于提供上述埋弧焊用中性烧结焊剂的制备方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种埋弧焊用中性烧结焊剂，主要由以下重量百分比的原料制成：镁砂20～30％，萤石10～20％，刚玉20～40％，锰矿5～15％，大理石5～15％，石英10～20％，金红石2～10％，合金剂2～8％。

本发明提供的埋弧焊用中性烧结焊剂，镁砂、刚玉和萤石能够确保焊缝金属纯净度和力学性能，大理石、金红石、石英和锰矿能够增加焊剂的氧化性，提高焊剂的焊接工艺性能，配方中各原料制成中性焊剂，综合了碱性焊剂和酸性焊剂的优点，焊剂综合性能优良，焊接工艺性好，焊缝低温冲击功高。

上述埋弧焊用中性烧结焊剂，由粘结剂和以下重量百分比的原料制成：镁砂20～30％，萤石10～20％，刚玉20～40％，锰矿5～15％，大理石5～15％，石英10～20％，金红石2～10％，合金剂2～8％。

所述粘结剂为钠水玻璃。粘结剂的用量为原料总重量的20～30％。

所述镁砂为电熔镁砂。所述锰矿中，MnO₂的质量百分含量为50％～60％，Mn的质量百分含量为40％～50％。

所述合金剂为硅铁和锰铁。优选的合金剂中，硅铁与锰铁的质量比为1:(1～2)。

上述原料中，电熔镁砂确保焊缝的冶金质量，提高熔渣粘度，确保熔渣的短渣特性；萤石、刚玉用于调节熔渣熔点，提高焊缝的冶金质量；锰矿具有稳弧作用，可提高焊接工艺性；大理石造气保护熔池、压缩电弧，确保焊缝的冶金质量；石英用于和镁砂及刚玉配合提高焊接工艺性、脱渣性；金红石使熔渣具有一定的短渣特性，促进熔滴过渡，改善焊接工艺性；合金剂起到脱氧作用，可确保焊缝的冶金质量。

本发明提供的埋弧焊用中性烧结焊剂，匹配08系列焊丝焊接低合金钢，焊接过程稳定，焊缝成形美观，坡口内脱渣性能好，对铁锈不敏感，具有较好的抗冷裂纹敏感性和抗气孔性，适合高速焊接过程，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。