一種x80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于焊劑領域，具體涉及一種X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著石油天然氣等運輸管道的不斷建設和擴大，尤其是在環(huán)境惡劣地區(qū)，對管線鋼的要求更加嚴格，為了滿足其惡劣環(huán)境的要求以及降低生產(chǎn)成本，X80管線鋼是常用的管線鋼，但是與之相匹配的燒結焊劑卻相對滯后。
[0003]埋弧焊接是一種高效率、自動化程度高的焊接方法，我國自20世紀50年代開始生產(chǎn)埋弧焊焊劑，隨著埋弧焊和電渣焊在生產(chǎn)中的廣泛應用，我國的焊劑生產(chǎn)也得到了長足的發(fā)展。我國目前燒結焊劑的用量更大一些。但隨著焊接技術的不斷提高，由于燒結焊劑具有許多優(yōu)越性，且焊劑的生產(chǎn)可實現(xiàn)機械化，燒結焊劑將會有更大的發(fā)展應用。
[0004]燒結焊劑幾乎不吸潮，不能靈活有效的向焊縫過渡所需合金，故不適宜重要結構的焊接；在小于1000A情況下焊接工藝性能良好，但脫渣性較差，不適宜深坡口、窄間隙等位置的焊接。燒結焊劑在大于400A情況下焊接工藝性能良好，脫渣性優(yōu)良，可靈活向焊縫過渡合金，滿足不同的性能及成分要求，適宜于對脫渣性、力學性能等要求較高的情況，但焊劑易吸嘲，焊前須烘焙，隨烘隨用。堿度值較高的焊劑一般而言焊縫雜質少，有益合金過渡充分，可滿足較高力學性能的要求，但對坡口表面質量要求嚴格，且應采用直流電源，反接性操作。堿度值較低的焊劑其焊縫雜質及有害元素不可避免的存在，焊縫性能進一步提高受到限制，但有對電源要求不高，對坡口表面質量要求可以適當放寬等優(yōu)點。焊劑的選擇應根據(jù)鋼種、板厚、接頭形式、焊接設備、施焊工藝及所要求的各項性能等進行充分考慮，來確定能滿足要求的焊絲焊劑組合。
[0005]現(xiàn)有技術中的燒結焊劑是由一些氧化物和氟化物組成的。它和焊條熔渣的成分類似，實際上也是一種特殊燒結的“渣”。但不同于焊接以后的渣，因為在焊接過程中焊劑與金屬進行了一系列冶金反應，然而氟屬于鹵族元素，在焊接過程中容易發(fā)生不完全燃燒的情況，產(chǎn)生許多有毒物質以及酸性或腐蝕性氣體，對人體健康和環(huán)境有潛在的威脅。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種X80管線鋼埋弧焊用焊劑及其制備方法，解決X80管線鋼焊接過程中含有鹵族元素的燒結焊劑容易發(fā)生不完全燃燒的情況，產(chǎn)生許多有毒物質以及酸性或腐蝕性氣體，對人體健康和環(huán)境有潛在的威脅的技術問題。同時，提高堿度改善焊縫金屬的低溫沖擊韌性。另外，使得焊接過程的導電性增強以及提高焊接接頭抗電化學腐蝕能力。
[0007]本發(fā)明的技術方案是:
一種X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑，焊劑的化學成分包括:Mg045?55wt.%，Al2033?5wt.%，Ca03 ?4wt.%，Si025 ?8wt.%，Mn02 ?3wt.%，Ti022 ?3wt.%，F(xiàn)e03 ?5wt.%，Zr028 ?1wt.%，Na205 ?1wt.%，K205 ?1wt.%。
[0008]作為優(yōu)選，所述的X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑，還包括！B2O3Iwt.%。
[0009]作為優(yōu)選，所述的X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑，還包括:占所述焊劑5?1wt.%的粘結劑。
[0010]作為優(yōu)選，所述的X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑，還包括:合金劑:Si_Fe、T1-Fe,Mn-Fe之一或兩種以上，加入含硅60wt%的S1-Fe合金劑重量8?1wt.%，含鈦45wt%的T1-Fe合金粉重量8?1wt.%，含碳lwt%、含錳60wt%的Mn-Fe重量5?1wt.%。
[0011]作為優(yōu)選，所述的X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑的堿度B11 ￥為2.5?3。
[0012]所述的X80管線鋼埋弧焊用焊劑的制備方法，具體步驟如下:
(1)配料
按配方成分稱出所需原料置于同一容器中，造渣劑礦石粉末占原料總重量的85wt.%，合金劑占原料總重量的15wt.%;其中，造渣劑礦石粉末的粒度為240目?280目；合金劑為S1-Fe、T1-Fe、Mn-Fe 之一或兩種以上；
(2)干混
將容器中已配好的配料攪拌10?15分鐘，使各粉劑混合均勻；
(3)濕混
將鈉鉀水玻璃以100?150ml/公斤原料加入上述已經(jīng)混合均勻的粉劑中，進行濕攪拌均勻成為半固態(tài)；
(4)造粒
將攪拌均勻的濕料在容器盆中來回搓動成粒，并通過40?50目篩；
(5)烘干
蒸發(fā)濕粒顆粒表面的附著水，烘干溫度為180?200 °C，升溫速度為80?100°C /小時；
(6 )燒結
進一步消除焊劑中的結晶水，將烘干的焊劑顆粒放入加熱爐中加熱到800?850°C，保溫120?150分鐘；
(7 )過篩
燒結好的焊劑通過80?100目篩，經(jīng)檢驗合格形成X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑。
[0013]所述的X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑的制備方法，優(yōu)選地，步驟(4)過45目篩。
[0014]所述的X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑的制備方法，優(yōu)選地，步驟(6)中燒結工藝如下:
1)以升溫速度為5.0?6.0°C /min，升溫至380?400°C，保溫120?150分鐘；
2)繼續(xù)以升溫速度為6?7.0°C /min，升溫至800?850°C，保溫120?150分鐘；
3)隨爐冷卻至室溫。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果是:
本發(fā)明通過上述手段制得的上述組分的一種X80管線鋼埋弧焊用焊劑，不但解決了現(xiàn)有技術中X80管線鋼焊接過程中含有鹵族元素的燒結焊劑容易發(fā)生不完全燃燒，產(chǎn)生許多有毒物質以及酸性或腐蝕性氣體，對人體健康和環(huán)境有潛在的威脅的技術問題。而且，制得的燒結焊劑提高了堿度改善焊縫金屬的低溫沖擊韌性。另外，使得焊接過程的導電性增強以及提高焊接接頭抗電化學腐蝕能力。
【具體實施方式】
[0016]—種X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑，焊劑的化學成分包括:Mg045?50wt.%，Al2033 ?5wt.%，Ca03 ?4wt.%，Si025 ?8wt.%，Mn02 ?3wt.%，Ti022 ?3wt.%，F(xiàn)e03 ?5wt.%，Zr028 ?1wt.%，Na205 ?8wt.%，K205 ?8wt.%。
[0017]所述的X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑，還包括:B203lwt.%。
[0018]所述的X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑，還包括:占所述焊劑5wt.%的粘結劑。
[0019]所述的X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑，還包括:合金劑:Si_Fe、T1-Fe, Mn-Fe之一或兩種以上，加入含硅60wt%的S1-Fe合金劑重量8?1wt.%，含鈦45wt%的T1-Fe合金粉重量8?1wt.%，含碳lwt%、含錳60wt%的Mn-Fe重量5?1wt.%。
[0020]所述的X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑的堿度B11 ￥為2.5?3。
[0021]所述的X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑的制備方法，具體步驟如下:
(1)配料
按配方成分稱出所需原料置于同一容器中，造渣劑礦石粉末占原料總重量的85wt.%，合金劑占原料總重量的15wt.%;其中，造渣劑礦石粉末的粒度為240目?280目；合金劑為S1-Fe、T1-Fe、Mn-Fe 之一或兩種以上；
(2)干混
將容器中已配好的配料攪拌15分鐘，使各粉劑混合均勻；
(3)濕混
將鈉鉀水玻璃以120ml/公斤原料加入上述已經(jīng)混合均勻的粉劑中，進行濕攪拌均勻成為半固態(tài)；
(4)造粒
將攪拌均勻的濕料在容器盆中來回搓動成粒，并通過45目篩；
(5)烘干
蒸發(fā)濕粒顆粒表面的附著水，烘干溫度為185°C，升溫速度為90°C /小時；
(6 )燒結
進一步消除焊劑中的結晶水，將烘干的焊劑顆粒放入加熱爐中，
O以升溫速度為5.50C /min，升溫至390°C，保溫130分鐘；
2)繼續(xù)以升溫速度為6.50C /min，升溫至820°C，保溫140分鐘；
3)隨爐冷卻至室溫。
[0022](7)過篩
燒結好的焊劑通過80?100目篩，經(jīng)檢驗合格形成X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑。
[0023]另外，本發(fā)明不限于上述實施方式，只要在不超出本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以采取各種方式實施本發(fā)明。
【主權項】
1.一種X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑，其特征在于，焊劑的化學成分包括:Mg045?55wt.%，Al2033 ?5wt.%，Ca03 ?4wt.%，Si025 ?8wt.%，Mn02 ?3wt.%，Ti022 ?3wt.%，F(xiàn)e03 ?5wt.%，Zr028 ?1wt.%，Na205 ?1wt.%，K205 ?1wt.%。2.如權利要求1所述的一種X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑，其特征在于，還包括:B2O3Iwt.%03.如權利要求1所述的一種X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑，其特征在于，還包括:占所述焊劑5?1wt.%的粘結劑。4.如權利要求1所述的一種X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑，其特征在于，還包括:合金劑:3^6、1146、]\11146之一或兩種以上，加入含硅60￥七％的5^6合金劑重量8?10￥七％，含鈦45wt%的T1-Fe合金粉重量8?1wt.%，含碳lwt%、含錳60wt%的Mn-Fe重量5?10wt.%o5.如權利要求1所述的一種X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑，其特征在于，所述的X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑的堿度B11 ￥為2.5?3。6.一種如權利要求1所述的X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑的制備方法，具體步驟如下: (1)配料 按配方成分稱出所需原料置于同一容器中，造渣劑礦石粉末占原料總重量的85wt.%，合金劑占原料總重量的15wt.%;其中，造渣劑礦石粉末的粒度為240目?280目；合金劑為S1-Fe、T1-Fe、Mn-Fe 之一或兩種以上； (2)干混 將容器中已配好的配料攪拌10?15分鐘，使各粉劑混合均勻； (3)濕混 將鈉鉀水玻璃以100?150ml/公斤原料加入上述已經(jīng)混合均勻的粉劑中，進行濕攪拌均勻成為半固態(tài)； (4)造粒 將攪拌均勻的濕料在容器盆中來回搓動成粒，并通過40?50目篩； (5)烘干 蒸發(fā)濕粒顆粒表面的附著水，烘干溫度為180?200 °C，升溫速度為80?100°C /小時； (6 )燒結 進一步消除焊劑中的結晶水，將烘干的焊劑顆粒放入加熱爐中加熱到800?850°C，保溫120?150分鐘； (7 )過篩 燒結好的焊劑通過80?100目篩，經(jīng)檢驗合格形成X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑。7.一種如權利要求6所述的X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑的制備方法，其特征在于，步驟(4)過45目篩。8.一種如權利要求6所述的X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑的制備方法，其特征在于，步驟(6)中燒結工藝如下: I)以升溫速度為5.0?6.0°C /min，升溫至380?400°C，保溫120?150分鐘；2)繼續(xù)以升溫速度為6?7.0°C /min，升溫至800?850°C，保溫120?150分鐘；3)隨爐冷卻至室溫。
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種X80管線鋼埋弧焊用燒結焊劑及其制備方法，解決X80管線鋼焊接過程中含有鹵族元素的燒結焊劑容易發(fā)生不完全燃燒的情況，產(chǎn)生許多有毒物質以及酸性或腐蝕性氣體，對人體健康和環(huán)境有潛在的威脅的技術問題。同時，提高堿度改善焊縫金屬的低溫沖擊韌性。另外，使得焊接過程的導電性增強以及提高焊接接頭抗電化學腐蝕能力。其中，焊劑的化學成分重量包括：MgO45～55wt.%，Al2O33～5wt.%，CaO3～4wt.%，SiO25～8wt.%，MnO2～3wt.%，TiO22～3wt.%，F(xiàn)eO3～5wt.%，ZrO28～10wt.%，Na2O5～10wt.%，K2O5～10wt.%。
【IPC分類】B23K35/362, B23K35/40
【公開號】CN104972243
【申請?zhí)枴緾N201510329008
【發(fā)明人】孫玉博
【申請人】威縣亞泰密封件有限公司
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年6月15日