CN1188035A - 低氢型下行连续焊条 - Google Patents

Abstract

一种低氢型下行连续焊条,通过将药皮涂在焊芯上制成,药皮各组分及其百分含量为:碳酸盐(CaCO₃、MgCO₃、BaCO₃)45～60%,金属氟化物2～7%,Fe和(或)Mn的高价氧化物2～7%,脱氧剂1～10%,造渣剂1～12%,其它为增塑剂。按上述配方组成的药皮,用水玻璃作粘接剂压涂在H08A/E钢芯上,在电接点成型机上开出电接点(槽)后即成为低氢型下行连续焊条。该焊条具有较大电弧吹力,有合适的熔渣物理特性,抗气孔能力强,可用于焊接碳钢或低合金高强钢。

Description

低氢型下行连续焊条

本发明属于一种低氢型电焊条。

在造船和各种现场安装焊接中，立焊所占的比重很大，尤其是近年来，长达数千公里的输油、输气管线的施工建设，在野外安装现场进行的管接头焊接工作量十分巨大，为了提高它的焊接效率和质量，国内外都在致力于下行焊条的开发。

低氢型下行焊条，必须要有较大的电弧吹力，焊接熔渣应具有合适的物理特性(高温粘度、表面张力等)，使液体金属与熔渣不过分下淌，以致影响焊接操作的进行，并要求有较高的抗气孔能力。

通常，焊接电流增加，可提高电弧吹力，但同时由于电弧功率的增加，使熔渣和液体金属温度升高，导致其高温粘度下降，因此，不宜单纯通过增加电流的途径来提高电弧吹力。主要应调整焊条药皮成分，来获得较大的电弧吹力和使焊接熔渣具有合适的物理特性。

本发明的目的，在于提供一种适用于立焊的低氢型下行连续焊条。

本发明通过将药皮涂在焊芯上制成，药皮各组分及其百分含量为：碳酸盐(CaCO₃、MgCO₃、BaCO₃)45～60％，其中MgCO₃+BaCO₃＜15％；金属氟化物2～7％，且碳酸盐与金属氟化物之比为9.5～12.5；Fe和/或Mn的高价氧化物2～7％，且Fe₃O₄/MnO₂＝0.3～1。药皮中其余成分为：脱氧剂为下列一种以上：Si 2～9％，Mn 3～5％，Ti 1～10％，Al.Mg 0.3～1.5％，C 0.1～0.5％；造渣剂为下列一种以上：TiO₂ 1～12％，SiO₂2～5％或海泡石3～6％，其它为增塑剂等。按上述配方组成的药皮，用水玻璃作粘接剂压涂在H08A/E钢芯上，在电接点成形机上开出电接点(槽)后即成为低氢型下行连续焊条。

本发明的下行焊连续焊条药皮具有电弧吹力大，熔渣粘度及表面张力合适、抗气孔能力强的特点。

药皮中各组份的主要作用及限制原因简述如下：

碳酸盐选用CaCO₃、MgCO₃、BaCO₃，它们在电弧高温下都能分解出CO₂，作为保护气体，其分解产物CaO、MgO、BaO是碱性渣系的主要组成物，本身具有较高的熔点和粘度，当含量小于45％时，造气量不足，电弧吹力小，渣粘度小，使熔渣下淌，影响焊接操作，当含量大于60％时，电弧氧化性气氛过强，飞溅显著增加，且熔渣因粘度过高，透气性差，表面张力过大，使熔渣成团，复盖不全，造成焊缝表面凹坑增多，焊缝成形变差。

CaCO₃由于CaO具有较低的电离电位，有利于稳定电弧。MgCO₃由于MgO可增加阴极压降，使电弧电压升高，增加焊道宽度，在同等电弧输入热功率情况下，因熔池宽度增大，而减少单位面积上的熔化金属，有利于防止铁水下淌，但MgCO₃加入量太多，使电弧爆燥，电弧不稳，甚至会出现断弧。BaO、MgO与CaO在1400℃时的表面张力因素分别为366、512和614(dyn/cm)，加入BaCO₃后可调节熔渣的表面张力，提高熔渣透气性，减少焊缝表面凹坑，MgCO₃+BaCO₃要控制在15％以内。

金属氟化物的构成，可以是CaF₂、MgF₂、AlF₃及Na₂SiF₆中的一种或两种以上。氟化物通常是作为熔渣的稀释剂而加入的，在下行焊时，随着氟化物的增多，熔渣的表面张力增加，成为团状，分布于焊缝两侧，且使电弧稳定性变差。氟化物含量太多，则熔渣变稀，出现下滴，但氟化物太少，则去氢能力太弱，气孔敏感性很大，尤其是在引弧处，很易出现蜂窝状气孔。因此，氟化物加入量为2～7％，且碳酸盐与金属氟化物之比应控制在9.5～12.5之间为宜。加入MgF₂可增加焊道宽度，减少单位面积上的熔化金属量，防止铁水下淌。AlF₃及Na₂SiF₆的气化温度远较CaF₂为低，它们在800℃时已有30％气化，有效地降低了电弧气氛中H₂、N₂的分压，降低了气孔敏感性，但Na₂SiF₆加入量不能太多，超过2％时，就容易引起涂料硬化，影响焊条压涂性。

Fe和/或Mn的高价氧化物加入量为2～7％时，且Fe₃O₄/MnO₂＝0.3～1，Fe₃O₄和MnO₂作为一种活性氧化剂，一方面在高温下分解出O，通过 起到去氢作用，另一方面，增加熔池的氧化性，使液态金属中氢的熔解度降低。而它们的低价氧化物FeO和MnO，可用来调节熔渣的粘度及表面张力，提高熔渣与液体金属的浸润性，降低焊缝凸度，使焊道截面变得平整或略为下凹。加入量大于7％时，则飞溅明显增大，铁水变稀，熔渣下淌严重，影响焊接操作的进行，同时，熔渣氧化性太强，使脱渣性变差，此外，Fe₃O₄与MnO₂与药皮和焊芯中的C在熔滴端部反应，产生CO和CO₂，这种冶金反应的***效能，可使熔滴细化，增加电弧吹力。MnO₂的加入还可改善焊接工艺性能，如飞溅减少等。

药皮中其余成分，脱氧剂采用Si、Mn、Ti联合脱氧，加入适量的AlMg合金，不但能起脱氧作用，而且可提高焊条的交流稳弧性，也有利于气孔的消除。造渣剂中TiO₂有利于提高电弧稳定性，细化熔滴，且随着TiO₂增加，熔渣的凝固温度范围减小，亦即造成“短渣”性，有利于控制熔渣下淌，这样，就可减慢下行焊条的焊接速度，而这对焊接施工是极为有利的，药皮中的SiO₂量要严格控制，这SiO₂主要是从水玻璃中带入的，SiO₂能与CaO结合成复合硅酸盐，急剧降低熔渣的熔点及粘度，使熔渣下淌，因此要控制在5％以下。

为了提高焊条的熔敷效率，可在药皮中加入30％以下的还原铁粉，制成E××48型下行连续焊条。也可在药皮中加入适量的Fe-Mo、微碳Fe-Cr及Ni粉等，以获得不同强度等级的低氢型下行连续焊条。

本发明的低氢型E5015型碳钢下行连续焊条药皮成份实施例示于表1

表1                        ％CaCO₃ MgCO₃ BaCo₃ CaR₂ MgF₂ Na₂SiF₃  TiO₂ ∑Fe   Ti  Si  Mn   AlMg  Fe₃O₄  MnO₂ 其它48.3     4      5.9    2     1      1.5        3.2   21.7  4.5  3   3    0.5     1.5     2.0   2.9焊缝金属化学成分及力学性能示于表2C     Si    Mn   δb δ0.2 δ5  AKv-30℃

              MPa  MPa  ％     J0.08  0.25  0.97  526  416  25  72-138/76本发明的低氢型E6048型下行连续焊条药皮成分实施例示于表3表3                                         ％CaCO₃ MgCO₃ BaCO₃CaF₂ AlF₃ MgR₂ TiO₂ ∑Fe  Ti  Si  Mn  AlMg  Mo   Fe₃O₄MnO₂ 其它38.6    4.9    2.4   2.0   1.5    1.2   1.4   38.3  3.2  2  4   0.3   1.5    1.1   2.5    2.1焊缝金属化学成分及力学性能示于表4C      Si    Mn   MO    Ni  δb  δ0.2 δ5  AKv-40℃

                         MPa  MPa  ％     J0.07  0.35  1.4  0.25  0.63  631  520  24  83-142/88

Claims (3)

1、一种低氢型下行连续焊条，由药皮涂在焊芯上制成，其特征在于药皮各组分及其百分含量为：碳酸盐(CacO₃、MgCO₃、BaCO₃)45～60％，其中MgCO₃+BaCO₃＜15％；金属氟化物2～7％，且碳酸盐与金属氟化物之比为9.5～12.5；Fe和/或Mn的高价氧化物2～7％；且Fe₃O₄/MnO₂＝0.3～1，药皮中其余成分为：脱氧剂为下列一种以上：Si 2～9％，Mn 3～5％，Ti 1～8％，AlMg 0.3～1.5％，C 0.1～0.5％；造渣剂为下列一种以上：TiO₂ 1～12％，SiO₂ 2～5％或海泡石3～6％，其它为增塑剂等，按上述配方组成的药皮，用水玻璃作粘接剂，涂在焊芯上，制成低氢型下行连续焊条。

2、根据权利要求书1所述的低氢型下行连续焊条，加入不超过总量30％的还原铁粉，制成E××48型下行连续焊条。

3、根据权利要求书1所述的低氢型下行连续焊条，加入一定量的Fe-Mo、微碳铬铁及Ni粉等，制成焊接不同程度强度等级的低氢型低合金高强钢下行连续焊条。