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