鋼管直縫埋弧焊焊縫冷卻液及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種鋼管直縫埋弧焊焊縫冷卻液及其使用方法，鋼管直縫埋弧焊焊縫冷卻液具體成分質(zhì)量百分比如下：聚乙烯醇5～10％，乙二醇10～15％，丙二醇10～15％，甘油2～5％，硝酸鈉1～3％，氫氧化鉀0.5～1％，消泡劑0.5～1.5％，防腐蝕劑0.1～1.5％，其余為去離子水。本發(fā)明提高了焊縫的冷卻速度，避免焊縫的變形與開(kāi)裂的出現(xiàn)。同時(shí)降低了焊縫高溫停留時(shí)間，防止焊縫組織晶粒粗大，提高焊縫的強(qiáng)度和韌性。
【專利說(shuō)明】鋼管直縫埋弧焊焊縫冷卻液及其使用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及冷卻液【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鋼管直縫埋弧焊焊縫冷卻液及其使用 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 埋弧焊是預(yù)先把顆粒狀焊劑散布在焊接線上，通過(guò)送絲裝置，焊絲自動(dòng)連續(xù)地向 焊劑中送進(jìn)，在焊絲前端與母材間引燃電弧，進(jìn)行自動(dòng)電弧焊。當(dāng)電弧引燃后，焊劑、焊絲和 母材在電弧熱的作用下立即熔化并形成熔池。熔化的熔渣覆蓋住熔池金屬及高溫焊接區(qū)， 起到保護(hù)作用。
[0003] 直縫埋弧焊可用于生產(chǎn)大口徑、厚壁管線鋼，常用于石油天然氣運(yùn)輸。焊接時(shí)，被 焊金屬在熱源的作用下發(fā)生加熱和熔化過(guò)程，當(dāng)熱源離開(kāi)以后，金屬開(kāi)始連續(xù)冷卻過(guò)程，整 個(gè)焊接過(guò)程伴隨著熱的輸入與傳播。而焊接熱輸入量決定了這一過(guò)程的加熱速度、高溫停 留時(shí)間和冷卻速度，從而影響焊接接頭金屬即焊縫的組織轉(zhuǎn)變過(guò)程，最終影響焊縫的性能。 焊縫的性能是鋼管安全性的關(guān)鍵因素。
[0004] 埋弧焊使用的焊接電流大，一般采用多絲即有多個(gè)熱源，熱輸入量大，使得熔池的 體積大，熔池金屬高溫停留時(shí)間長(zhǎng)，冷卻速度慢，而高溫停留時(shí)間的延長(zhǎng)對(duì)奧氏體晶粒均質(zhì) 化、晶粒長(zhǎng)大、碳化物溶解和析出將產(chǎn)生重要的影響，使得焊縫晶粒粗大，強(qiáng)度和韌性降低。 為提高焊縫的強(qiáng)度與韌性可在鋼管全部焊接結(jié)束后進(jìn)行回火處理，但此操作大大增加了鋼 管的生產(chǎn)時(shí)間與成本。
[0005] 目前缺乏一種增強(qiáng)焊縫的強(qiáng)度和韌性的鋼管直縫埋弧焊焊縫冷卻液及其使用方 法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種增強(qiáng)焊縫的強(qiáng)度和韌性的鋼管直縫埋弧 焊焊縫冷卻液及其使用方法。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：本發(fā)明的一種鋼管直縫埋弧 焊焊縫冷卻液，具體成分質(zhì)量百分比如下：
[0008] 聚乙烯醇 5~10% 乙二醇 10?15% 丙二醇 1015%
[0009] 甘油 2?5% 硝酸鈉 1~3% 氫氧化鉀 〇. 5~1% 消泡劑 0. 5?1. 5% 防腐蝕劑 0. 1~1. 5% 其余為去離子水。
[0010] 進(jìn)一步地，所述防腐蝕劑選自聚磷酸鹽、鉻酸鹽中的一種或兩種的組合。
[0011] 進(jìn)一步地，所述消泡劑選自低泡型非離子表面活性劑、聚醚型非離子表面活性劑 中的一種或兩種的組合。
[0012] 本發(fā)明所述的鋼管直縫埋弧焊焊縫冷卻液的使用方法，包括如下步驟：
[0013] (1)將鋼管放置于焊接臺(tái)車的旋轉(zhuǎn)滾輪上，焊接時(shí)焊接臺(tái)車通過(guò)車輪可從左向右 勻速移動(dòng)；焊接前，通過(guò)旋轉(zhuǎn)滾輪調(diào)整鋼管的位置，使焊縫在堅(jiān)直方向上與水平面的夾角為 90。；
[0014] ⑵開(kāi)始焊接，隨鋼管自左向右移動(dòng)，焊槍輸送焊絲對(duì)鋼管從右向左進(jìn)行焊接；冷 卻液儲(chǔ)存器與冷卻液輸出管相連接；所述冷卻液輸出管與焊槍之間間隔為1?2m ;當(dāng)鋼管 移至冷卻液輸送管位置時(shí)，打開(kāi)冷卻液輸出管開(kāi)關(guān)，使冷卻液均勻流出，對(duì)焊縫進(jìn)行冷卻。
[0015] 進(jìn)一步地，在步驟⑵中，所述冷卻液輸出管與焊槍之間間隔為1. 5m。
[0016] 有益效果：本發(fā)明提高了焊縫的冷卻速度，避免焊縫的變形與開(kāi)裂的出現(xiàn)。同時(shí)降 低了焊縫高溫停留時(shí)間，防止焊縫組織晶粒粗大，提高焊縫的強(qiáng)度和韌性。
[0017] 本發(fā)明采用的聚乙烯醇在冷卻液剛接觸到焊縫開(kāi)始冷卻時(shí)，由于焊縫表面的高溫 使其從溶解狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲龀鰻顟B(tài)，即從溶液中析出，并在焊縫表面形成一層薄膜，避免了直 接用水冷卻時(shí)由于冷卻過(guò)快而出現(xiàn)的焊縫變形與開(kāi)裂現(xiàn)象。硝酸鈉的加入能增加冷卻液的 電導(dǎo)率，使薄膜生成的更均勻，從而保證焊縫整體得到均勻冷卻。乙二醇、丙二醇、甘油具有 較高的熱導(dǎo)率，能有效提高低溫時(shí)焊縫的冷卻速度。氫氧化鉀起到調(diào)節(jié)冷卻液PH值的作 用。利用冷卻液的熱傳導(dǎo)與流動(dòng)帶走焊縫的熱量，從而提高冷卻速度。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為冷卻液使用方法的示意圖；
[0019] 圖2為冷卻液使用方法的部分示意圖；
[0020] 圖3為實(shí)施例1中的X80鋼管焊縫的金相形貌；
[0021] 圖4為對(duì)比例中的X80鋼管焊縫的金相形貌；
[0022] 其中：1鋼管；2焊縫；3冷卻液儲(chǔ)存器；4冷卻液輸出管；5焊絲；6焊槍；7焊接臺(tái) 車；8旋轉(zhuǎn)滾輪；9車輪。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖將通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的具體描述，但不能理解為是 對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
[0024] 實(shí)施例1
[0025] 如圖1至圖3所示，圖3為實(shí)施例1的X80鋼管焊縫的金相形貌，金相形貌中晶粒 越細(xì)小，焊縫組織的強(qiáng)度越高，韌性越好。
[0026] 本發(fā)明的一種鋼管直縫埋弧焊焊縫冷卻液，具體成分質(zhì)量百分比如下：
[0027] 聚乙烯醇 5% 乙二醇 15% 丙二醇 15% 甘油 2% 硝酸鈉 1% 氫氧化鉀 1% 消泡劑 1.5% 防腐蝕劑 〇. 1% 其余為去離子水>3
[0028] 按照上述比例準(zhǔn)備各組分，加入到帶有攪拌裝置、加熱功能的反應(yīng)釜中，調(diào)節(jié)溫度 30°C攪拌至完全溶解，得本發(fā)明的冷卻液。
[0029] 所述防腐蝕劑為聚磷酸鹽和鉻酸鹽。所述消泡劑為低泡型非離子表面活性劑。
[0030] 本發(fā)明所述的鋼管直縫埋弧焊焊縫冷卻液的使用方法，包括如下步驟：
[0031] (1)將材質(zhì)為X80的鋼管1放置于焊接臺(tái)車7的旋轉(zhuǎn)滾輪8上，焊接時(shí)焊接臺(tái)車通 過(guò)車輪9可從左向右勻速移動(dòng)；焊接前，通過(guò)旋轉(zhuǎn)滾輪8調(diào)整鋼管1的位置，使焊縫2在堅(jiān) 直方向上與水平面的夾角為90° ;
[0032] (2)開(kāi)始焊接，隨鋼管自左向右以1. 5m/min的速度移動(dòng)，焊槍6輸送焊絲5對(duì)鋼管 1從右向左進(jìn)行焊接；冷卻液儲(chǔ)存器3與冷卻液輸出管4相連接；所述冷卻液輸出管4與焊 槍6之間間隔為lm ;當(dāng)鋼管1移至冷卻液輸送管4位置時(shí)，打開(kāi)冷卻液輸出管開(kāi)關(guān)，使冷卻 液均勻流出，對(duì)焊縫進(jìn)行冷卻。
[0033] 本發(fā)明提高了焊縫的冷卻速度，避免焊縫的變形與開(kāi)裂的出現(xiàn)。同時(shí)降低了焊縫 高溫停留時(shí)間，防止焊縫組織晶粒粗大，提高焊縫的強(qiáng)度和韌性。
[0034] 本發(fā)明采用的聚乙烯醇在冷卻液剛接觸到焊縫開(kāi)始冷卻時(shí)，由于焊縫表面的高溫 使其從溶解狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲龀鰻顟B(tài)，即從溶液中析出，并在焊縫表面形成一層薄膜，避免了直 接用水冷卻時(shí)由于冷卻過(guò)快而出現(xiàn)的焊縫變形與開(kāi)裂現(xiàn)象。硝酸鈉的加入能增加冷卻液的 電導(dǎo)率，使薄膜生成的更均勻，從而保證焊縫整體得到均勻冷卻。乙二醇、丙二醇、甘油具有 較高的熱導(dǎo)率，能有效提高低溫時(shí)焊縫的冷卻速度。氫氧化鉀起到調(diào)節(jié)冷卻液PH值的作 用。利用冷卻液的熱傳導(dǎo)與流動(dòng)帶走焊縫的熱量，從而提高冷卻速度。
[0035] 實(shí)施例2
[0036] 實(shí)施例2與實(shí)施例1的區(qū)別在于：本發(fā)明的一種鋼管直縫埋弧焊焊縫冷卻液，具體 成分質(zhì)量百分比如下：
[0037] 聚乙烯醇 10% 乙二醇 10% 丙二醇 10% 甘油 5% 硝酸鈉 3% 氫氧化鉀 〇. 5% 消泡劑 〇. 5% 防腐蝕劑 1. 5% 其余為去離子水。
[0038] 按照上述比例準(zhǔn)備各組分，加入到帶有攪拌裝置、加熱功能的反應(yīng)釜中，調(diào)節(jié)溫度 35°C攪拌至完全溶解，得本發(fā)明的冷卻液。
[0039] 所述防腐蝕劑為鉻酸鹽。所述消泡劑為聚醚型非離子表面活性劑。
[0040] 本發(fā)明所述的鋼管直縫埋弧焊焊縫冷卻液的使用方法，包括如下步驟：
[0041] (1)將材質(zhì)為X70的鋼管1放置于焊接臺(tái)車7的旋轉(zhuǎn)滾輪8上，焊接時(shí)焊接臺(tái)車通 過(guò)車輪9可從左向右勻速移動(dòng)；焊接前，通過(guò)旋轉(zhuǎn)滾輪8調(diào)整鋼管1的位置，使焊縫2在堅(jiān) 直方向上與水平面的夾角為90° ;
[0042] (2)開(kāi)始焊接，隨鋼管自左向右以1. 4m/min的速度移動(dòng)，焊槍6輸送焊絲5對(duì)鋼管 1從右向左進(jìn)行焊接；冷卻液儲(chǔ)存器3與冷卻液輸出管4相連接；所述冷卻液輸出管4與焊 槍6之間間隔為1. 5m ;當(dāng)鋼管1移至冷卻液輸送管4位置時(shí)，打開(kāi)冷卻液輸出管開(kāi)關(guān)，使冷 卻液均勻流出，對(duì)焊縫進(jìn)行冷卻。
[0043] 實(shí)施例3
[0044] 實(shí)施例3與實(shí)施例1的區(qū)別在于：本發(fā)明的一種鋼管直縫埋弧焊焊縫冷卻液，具體 成分質(zhì)量百分比如下：
[0045] 聚乙烯醇 8% 乙二醇 12% 丙二醇 12% 甘油 3% 硝酸鈉 2% 氫氧化鉀 0. 8% 消泡劑 1% 防腐蝕劑 1% 其余為去離子水。
[0046] 按照上述比例準(zhǔn)備各組分，加入到帶有攪拌裝置、加熱功能的反應(yīng)釜中，調(diào)節(jié)溫度 40°C攪拌至完全溶解，得本發(fā)明的冷卻液。
[0047] 所述防腐蝕劑為聚磷酸鹽。所述消泡劑為低泡型非離子表面活性劑和聚醚型非離 子表面活性劑。
[0048] 本發(fā)明所述的鋼管直縫埋弧焊焊縫冷卻液的使用方法，包括如下步驟：
[0049] (1)將材質(zhì)為X60的鋼管1放置于焊接臺(tái)車7的旋轉(zhuǎn)滾輪8上，焊接時(shí)焊接臺(tái)車通 過(guò)車輪9可從左向右勻速移動(dòng)；焊接前，通過(guò)旋轉(zhuǎn)滾輪8調(diào)整鋼管1的位置，使焊縫2在堅(jiān) 直方向上與水平面的夾角為90° ;
[0050] (2)開(kāi)始焊接，隨鋼管自左向右以1. 6m/min的速度移動(dòng)，焊槍6輸送焊絲5對(duì)鋼管 1從右向左進(jìn)行焊接；冷卻液儲(chǔ)存器3與冷卻液輸出管4相連接；所述冷卻液輸出管4與焊 槍6之間間隔為2m ;當(dāng)鋼管1移至冷卻液輸送管4位置時(shí)，打開(kāi)冷卻液輸出管開(kāi)關(guān)，使冷卻 液均勻流出，對(duì)焊縫進(jìn)行冷卻。
[0051] 對(duì)比例
[0052] 如圖4所示，圖4為對(duì)比例的X80鋼管焊縫金相形貌，采用相同焊接參數(shù)但未使用 本發(fā)明冷卻液，包括如下步驟：
[0053] (1)將材質(zhì)為X80的鋼管1放置于焊接臺(tái)車7的旋轉(zhuǎn)滾輪8上，焊接時(shí)焊接臺(tái)車通 過(guò)車輪9可從左向右勻速移動(dòng)；焊接前，通過(guò)旋轉(zhuǎn)滾輪8調(diào)整鋼管1的位置，使焊縫2在堅(jiān) 直方向上與水平面的夾角為90° ;
[0054] (2)開(kāi)始焊接，隨鋼管自左向右以1. 5m/min的速度移動(dòng)，焊槍6輸送焊絲5對(duì)鋼管 1從右向左進(jìn)行焊接。
[0055] 表1和表2為對(duì)實(shí)施例1與對(duì)比例進(jìn)行焊接的X80鋼管，分別從金相形貌、抗拉強(qiáng) 度、夏比沖擊功三個(gè)方面進(jìn)行比較的測(cè)試結(jié)果。
[0056] (1)金相形貌
[0057] 圖3與圖4分別是使用了本發(fā)明冷卻液與未使用本發(fā)明冷卻液的X80鋼管焊縫金 相形貌，
[0058] 從圖中看出采用本發(fā)明冷卻液的X80鋼管焊縫的組織晶粒尺寸較小，而未采用本 發(fā)明冷卻液的X80鋼管焊縫的組織粗大。
[0059] (2)抗拉強(qiáng)度
[0060] 按GB/T228. 1-2010對(duì)兩鋼管進(jìn)行取樣，使用WAW-1000電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行 抗拉強(qiáng)度測(cè)試，結(jié)果如表1所示：
[0061] 表 1
[0062]

【權(quán)利要求】
1. 一種鋼管直縫埋弧焊焊縫冷卻液，其特征在于：具體成分質(zhì)量百分比如下：
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管直縫埋弧焊焊縫冷卻液，其特征在于：所述防腐蝕劑選 自聚磷酸鹽、鉻酸鹽中的一種或兩種的組合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管直縫埋弧焊焊縫冷卻液，其特征在于：所述消泡劑選自 低泡型非離子表面活性劑、聚醚型非離子表面活性劑中的一種或兩種的組合。
4. 權(quán)利要求1所述的鋼管直縫埋弧焊焊縫冷卻液的使用方法，其特征在于包括如下步 驟： (1)將鋼管（1)放置于焊接臺(tái)車（7)的旋轉(zhuǎn)滾輪（8)上，焊接時(shí)焊接臺(tái)車通過(guò)車輪（9) 可從左向右勻速移動(dòng)；焊接前，通過(guò)旋轉(zhuǎn)滾輪（8)調(diào)整鋼管（1)的位置，使焊縫（2)在堅(jiān)直 方向上與水平面的夾角為90° ; ⑵開(kāi)始焊接，隨鋼管自左向右移動(dòng)，焊槍（6)輸送焊絲（5)對(duì)鋼管⑴從右向左進(jìn)行 焊接；冷卻液儲(chǔ)存器（3)與冷卻液輸出管（4)相連接；所述冷卻液輸出管（4)與焊槍（6)之 間間隔為1?2m ;當(dāng)鋼管（1)移至冷卻液輸送管（4)位置時(shí)，打開(kāi)冷卻液輸出管開(kāi)關(guān)，使冷 卻液均勻流出，對(duì)焊縫進(jìn)行冷卻。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼管直縫埋弧焊焊縫冷卻液的使用方法，其特征在于：在步 驟⑵中，所述冷卻液輸出管⑷與焊槍（6)之間間隔為I. 5m。
【文檔編號(hào)】B23K9/18GK104263325SQ201410364331
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】姚正軍, 林玉劃, 羅西希, 吳小鳳, 楊紅勤, 張澤磊, 徐尚君 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)